320 MW抽凝供熱機(jī)組碟閥開(kāi)度調(diào)整試驗(yàn)與仿真研究

摘

要：近年來(lái)，隨著城市冬季集中供暖的普及，許多純凝機(jī)組采用打孔抽汽的方法進(jìn)行供熱改造，在中低壓連通管處設(shè)置碟閥來(lái)控制抽汽供熱流量。為研究碟閥開(kāi)度大小對(duì)汽輪機(jī)熱耗造成的影響，進(jìn)行了不同開(kāi)度下的汽機(jī)熱耗試驗(yàn)，并使用EBSILON軟件修正了因無(wú)法精確調(diào)節(jié)主蒸汽流量與供熱抽汽流量造成的熱耗偏差；判斷碟閥前后壓力損失是影響汽輪機(jī)熱耗的重要因素并與汽機(jī)熱耗呈正相關(guān)關(guān)系，指導(dǎo)運(yùn)行人員通過(guò)監(jiān)視碟閥壓損即可判斷機(jī)組由碟閥開(kāi)度而造成的能量損失。關(guān)鍵詞：抽凝供熱；碟閥開(kāi)度；熱力性能試驗(yàn)；熱耗率；EBSILON0

引言近年來(lái)，國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，大力支持熱電聯(lián)產(chǎn)行業(yè)，國(guó)內(nèi)許多純凝機(jī)組進(jìn)行了供熱改造。純凝機(jī)組通過(guò)在中低壓連通管打孔抽汽改造實(shí)現(xiàn)供熱，一般在汽輪機(jī)中壓缸至低壓缸之間增加一套供熱調(diào)節(jié)碟閥，以保證供熱抽汽壓力及供熱蒸汽流量滿(mǎn)足需求。在機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行中，供熱蝶閥的不同開(kāi)度直接影響進(jìn)入低壓缸的蒸汽流量，并引起低壓缸進(jìn)汽節(jié)流損失，不合理的蝶閥開(kāi)度會(huì)導(dǎo)致機(jī)組低壓缸效率急劇下降及管路振動(dòng)。所以，不同供熱工況下合理的供熱蝶閥開(kāi)度，對(duì)于保證機(jī)組高效安全運(yùn)行至關(guān)重要。1

機(jī)組概況某電廠某機(jī)組為亞臨界中間再熱兩缸兩排汽凝汽式汽輪機(jī)，近年對(duì)其進(jìn)行了打孔抽汽供熱改造，改造后機(jī)組主要參數(shù)如表1所示。2

碟閥開(kāi)度調(diào)整試驗(yàn)為探討碟閥開(kāi)度對(duì)汽機(jī)熱耗的影響，保持主汽流量625t/h及供熱抽汽流量107t/h恒定，分別選取30%、40%、50%、60%、70%這5個(gè)閥門(mén)開(kāi)度進(jìn)行了熱力性能試驗(yàn)。機(jī)組熱力試驗(yàn)各主要參數(shù)統(tǒng)計(jì)如表2所示，機(jī)組試驗(yàn)熱耗率、試驗(yàn)有功功率與閥門(mén)開(kāi)度關(guān)系如圖1所示。如圖1所示，碟閥開(kāi)度為30.23%時(shí)，參數(shù)修正后熱耗率為7830.29kJ/kWh；隨著碟閥開(kāi)度的增加，參數(shù)修正后熱耗率逐漸下降，碟閥開(kāi)度到60.37%時(shí)達(dá)到最低值7618.05kJ/kWh，熱耗值下降212.24kJ/kWh。假設(shè)鍋爐效率92.5%，管道效率98%，發(fā)電煤耗降低7.88g/kWh。

碟閥開(kāi)度從50%到70%，熱耗值下降8.79kJ/kWh，其間熱耗值最大與最小差值為15.68kJ/kWh，結(jié)合試驗(yàn)誤差等因素，碟閥開(kāi)度大于50%后，碟閥對(duì)機(jī)組熱耗率的影響已很小。分析試驗(yàn)期間各工況系統(tǒng)參數(shù)變化，中低壓連通管路上碟閥前后壓差隨碟閥開(kāi)度的增加而大幅降低，考慮到碟閥開(kāi)度較小時(shí)會(huì)造成較大的局部阻力，認(rèn)為碟閥前后壓差造成的能量損失是導(dǎo)致碟閥開(kāi)度較低時(shí)汽機(jī)熱耗劇烈升高的主要原因，下節(jié)將就此展開(kāi)研究。3

碟閥開(kāi)度調(diào)整仿真EBSILON軟件廣泛應(yīng)用于電站設(shè)計(jì)、評(píng)估和優(yōu)化及其他熱力循環(huán)過(guò)程。該軟件在設(shè)計(jì)過(guò)程中，有助于優(yōu)化熱力系統(tǒng)循環(huán)并提出可行的改進(jìn)方案。為量化研究中低壓連通管碟閥開(kāi)度對(duì)機(jī)組熱耗率的影響，選取碟閥前后壓力損失作為自變量對(duì)機(jī)組熱耗率的變化進(jìn)行研究。

使用EBSILON軟件建立的機(jī)組供熱仿真模型如圖2所示。如圖2所示，在中低壓連通管處使用壓損元件模擬憋壓閥的壓力損失情況，仿真計(jì)算其他重要參數(shù)，選用熱力試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果，僅改變壓力損失數(shù)值進(jìn)行變工況模擬，壓力損失數(shù)值分別對(duì)應(yīng)表2中30%～70%的憋壓閥開(kāi)度。仿真計(jì)算機(jī)組各主要參數(shù)如表3所示。仿真計(jì)算機(jī)組熱耗率與試驗(yàn)熱耗率對(duì)比如圖3所示。其中，主汽流量、供熱抽汽流量及憋壓閥壓損使用試驗(yàn)數(shù)值。如圖3所示，因機(jī)組試驗(yàn)期間存在一定量主再熱蒸汽減溫水，加熱器等輔機(jī)性能也無(wú)法保持在最佳狀態(tài)，故試驗(yàn)熱耗率在各工況下均高于仿真模擬熱耗率300kJ/kWh以上，在仿真模擬時(shí)主要考慮憋壓閥開(kāi)度對(duì)熱耗率的影響趨勢(shì)，而上述因素在各工況下對(duì)機(jī)組熱耗率的影響基本相同，故未針對(duì)上述因素進(jìn)行修正?？梢钥闯?，仿真模擬的熱耗率變化趨勢(shì)與熱力性能試驗(yàn)基本相同，驗(yàn)證了仿真模擬方法可以預(yù)測(cè)憋壓閥開(kāi)度對(duì)機(jī)組熱耗率的影響趨勢(shì)。

由于熱力試驗(yàn)期間無(wú)法精確控制機(jī)組主汽流量與供熱抽汽流量為定值，而這兩個(gè)數(shù)值對(duì)機(jī)組熱耗率影響很大，所以設(shè)定主汽流量625t/h與供熱抽汽流量107t/h不變，再次模擬憋壓閥開(kāi)度對(duì)機(jī)組熱耗率的影響。相同主汽流量與供熱抽汽流量的仿真熱耗率隨憋壓閥開(kāi)度變化的主要計(jì)算結(jié)果及其變化曲線(xiàn)分別如表4與圖4所示。由圖4可以看出，在該主汽流量與供熱抽汽流量工況下，從50%開(kāi)度后繼續(xù)開(kāi)大碟閥，中壓缸排汽壓力繼續(xù)降低，但碟閥壓損變化較小，熱耗率變化也呈現(xiàn)相同趨勢(shì)。機(jī)組模擬熱耗率與憋壓閥前后壓差具有很強(qiáng)的一致性。仿真熱耗率與試驗(yàn)熱耗率隨憋壓閥開(kāi)度變化曲線(xiàn)存在較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，說(shuō)明該仿真模型可以代替熱力性能試驗(yàn)來(lái)預(yù)測(cè)機(jī)組的熱力性能參數(shù)。4

結(jié)語(yǔ)通過(guò)在相同主蒸汽流量與供熱抽汽流量下調(diào)整碟閥開(kāi)度，對(duì)抽汽供熱機(jī)組進(jìn)行熱力性能試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，碟閥開(kāi)度對(duì)機(jī)組熱耗率有重要影響。

使用EBSILON軟件進(jìn)行仿真計(jì)算，驗(yàn)證了機(jī)組的熱耗率與中低壓連通管碟閥壓損具有明顯的正相關(guān)影響，證明了