压力匹配器在供热系统中的研究和应用分析

压力匹配器在供热系统中的研究和应用分析

关秀红

（单位:华电郑州机械设计研究院有限公司河南郑州）

摘要：对压力匹配器在供热系统中的应用进行了介绍，并与常规的减温减压方案和小背压机方案进行了对比，给出了采用压力匹配器的优势及特点，为今后电厂在系统设计和应用中提高参考。

关键字：压力匹配；供热系统；节能

国内大型纯凝机组供热改造中，常规供热方式一般采用高于用户要求参数的蒸汽减温减压后供给，该种供热方式有一定的能源损失。随着供热系统的运行实施，许多电厂的热用户参数稍高于电厂低参数抽汽。采用低压蒸汽压力不能满足要求，利用高压蒸汽减温减压后则又有较大的能源损失，而通过压力匹配器供热则较好的解决了该问题，减少了能源的浪费。因压力匹配器独有的供热系统优势，成为供热改造中的一种主要方式。

1、压力匹配器的工作原理

压力匹配器是利用高压蒸汽的能量来提高低压蒸汽的压力的设备：利用高压蒸汽作为驱动汽源，通过喷嘴超音速喷射，在喉部形成低压，将低压蒸汽吸入，再经混合扩压，将低压蒸汽升压达到要求参数。压力匹配器的基本构造及原理如图1：

图1压力匹配器结构示意图

采用压力匹配器能够提供与汽轮机抽汽口压力参数不匹配的供热蒸汽，与采用高压蒸汽节流相比，避免了大量的能量损失，经济性显著提高。

2、供热改造中采用压力匹配器方式的优势分析

根据国内同类型机组改造经验，可采用的增加供汽能力的改造技术主要有：汽轮机汽缸重新开孔、再热蒸汽抽汽减温减压、抽汽管道中直接抽汽和采用压力匹配器等技术，上述几种供热改造技术均有成功改造运行业绩。

2.1高温高压蒸汽减温减压供热技术

根据供热参数直接从再热管道或者再热冷段抽汽,后经减温减压后对外供热，该方案有一定的节能损失。

2.2压力匹配器供热技术

根据供热参数，采用高于供热参数的再热热段管道或再热冷段作为高压汽源，采用四段抽汽作为低压汽源，利用压力匹配器的卷西园里，达到用户要求的参数。该方案很好的利用了低压蒸汽热源，经济性显著提高。

2.3采用小背压机排汽供热技术

该技术主要是采用高温高压汽源蒸汽经小背压机做功后的排汽对外供热，该技术与减温减压器与压力匹配器相比，避免了节流等能量损失，同时小背压机可以驱动发电机发电或做为风机水泵的驱动设备，可有效降低厂用电。

该方案系统复杂，对汽源要求较高，需要有合适的汽源。

2.4方案对比分析

对以上三种供汽方案进行对比，对比结果见表1。

由上表可知，方案一减温减压方案系统简单，运行稳定可靠，但是供汽参数直接由较高的再热热段或再热冷段蒸汽供给，会有较大的能源损失。方案三对汽机抽汽余热余压能充分利用，达到有效节能的目的，但是由于系统复杂，且需要增加背压机设备，投资较高。仅适用于热源适用且有增加背压机需求的机组改造中。

方案二压力匹配方案因需要高压和低压两路汽源，系统比减温减压器方案稍微复杂，但是与减温减压器相比，减温减压器方案需蒸汽全部来自高压蒸汽，而压力匹配器方案可以用少量的高压蒸汽提升低于用户需求参数的低蒸汽压力，与全部采用高压蒸汽节流相比，减少了高压蒸汽的使用量，降低了能量损失，有效的提高了能源利用率，间接提高了电量，提高机组的经济效益。

3压力匹配器在供热改造中的应用现状

华电江苏某电厂#1、2机组为1000MW超超临界燃煤机组，于2016年实施了供热改造工程，设计热负荷为85t/h，设计压力为1.2MPa（g），设计温度为260℃。该电厂汽轮机为上海汽轮机厂引进采用SIEMENS公司的单轴反动式HMN积木块式四缸四排汽双背压机型，其抽汽系统中所有抽汽参数均达不到直接供热要求，无法从该机型抽汽中直接抽出供汽，如采用高温高压蒸汽经减温减压后对外供热，汽轮机为超超临界机组，蒸汽参数高，从而造成全厂热效率会大大降低。因此该工程采用再热冷段作为高压汽源，四级抽汽作为低压汽源，经压力匹配器混合匹配后，再经减温器后提供满足用户需求参数。该方案系统简单，无需对原有汽轮机和锅炉改造，新增的压力匹配系统只需要在现有基础上相应增加，不需要另扩场地，通过高压汽源卷吸低压蒸汽的方案，可有效提高能源的利用率，符合国家节能减排相关政策。

江苏华电某热电厂为3×200MW燃气—蒸汽联合循环热电联产机组，该电厂在一期新建时已经设计为附近化工园区企业提供蒸汽热源，随着国家强制关停自备燃煤锅炉，该电厂范围内的热负荷增加，且新增用户设计参数提高，因此该热电厂于2017年实施了供热改造，根据热用户参数不同分为高压供热系统改造及中压系统改造。其中中压系统部分采用压力匹配器方案在原有供热系统的基础上，需对系统进行优化改造，以满足提高后的用户蒸汽参数。原中压供热蒸汽设计参数为2.3MPa.a、357℃，而新增热用户所需的中压供热蒸汽参数折算至汽机口抽汽参数约为2.7MPa.a、300℃。该热电厂现有中压蒸汽抽汽压力无法直接满足热用户需求。为了提高供热参数，在不改变原有系统的基础上，从高压供热蒸汽母管上接出一路高压蒸汽作为高压气源，通过压力匹配器，将原2.3MPa.a中压供热蒸汽压力提升至2.7MPa.a，再经减温后向热用户提供满足要求的中压供热蒸汽。系统设两套容量为55t/h的压力匹配器，1运1备。两套压力配器出口管道汇成一根φ219×6.5的中压供热母管送至园区中压供热管网。

综合上述实例可以看出，压力匹配器方案在供热改造中应用较为广泛，均取得了良好的使用效果。

4结束语

通过压力匹配器方案与减温减压方案和小背压机方案的对比可知，采用压力匹配器方式，能够提高机组热经济性，设备结构简单，安全性和可靠性较好，且调节灵活方便，在电力系统供热改造工程中有了比较多的实际应用。在设计和改造供热系统时，推荐在条件具备的情况下优先使用压力匹配器，实现节能降耗的目的。

参考文献

[1]杨志群，吴畅.超临界空冷机组工业供热改造减温减压技术研究[J].能源与节能，2018.12:74-77.

[2]顾玉新.压力匹配器在供热系统中的应用[J].发电设备.2005.5:340-342.