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

摘

要：近年來，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)置碟閥來控制抽汽供熱流量。為研究碟閥開度大小對(duì)汽輪機(jī)熱耗造成的影響，進(jìn)行了不同開度下的汽機(jī)熱耗試驗(yàn)，并使用EBSILON軟件修正了因無法精確調(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)行人員通過監(jiān)視碟閥壓損即可判斷機(jī)組由碟閥開度而造成的能量損失。關(guān)鍵詞：抽凝供熱；碟閥開度；熱力性能試驗(yàn)；熱耗率；EBSILON0

引言近年來，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足需求。在機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行中，供熱蝶閥的不同開度直接影響進(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

碟閥開度調(diào)整試驗(yàn)為探討碟閥開度對(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)閥門開度進(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)有功功率與閥門開度關(guān)系如圖1所示。如圖1所示，碟閥開度為30.23%時(shí)，參數(shù)修正后熱耗率為7830.29kJ/kWh；隨著碟閥開度的增加，參數(shù)修正后熱耗率逐漸下降，碟閥開度到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度的增加而大幅降低，考慮到碟閥開度較小時(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)將就此展開研究。3

碟閥開度調(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)過程。該軟件在設(shè)計(jì)過程中，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度變化的主要計(jì)算結(jié)果及其變化曲線分別如表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%開度后繼續(xù)開大碟閥，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)熱耗率隨憋壓閥開度變化曲線存在較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，說明該仿真模型可以代替熱力性能試驗(yàn)來預(yù)測(cè)機(jī)組的熱力性能參數(shù)。4

結(jié)語通過在相同主蒸汽流量與供熱抽汽流量下調(diào)整碟閥開度，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