300MW等级机组增设0号高压加热器应用

300MW等级机组增设0号高压加热器应用

范运涛

青岛华丰伟业电力科技工程有限公司  266100

摘要：为了进一步进行挖潜，某厂2号机组增设0号高压加热器，在提高低负荷时机组经济性的同时保证了脱硝系统宽负荷率投运，改造前通过方案对比方案确认增加0号高加，对增设0号高加后存在的逻辑控制方式进行了优化，对高加系统疏水量进行核算，通过改造后机组热力性能考核试验验证达到预期改造效果，提高了省煤器出口烟温，解决了省煤器堵塞难题，实现了机组首次全负荷投运脱硝设施。对于同等级、同类型机组在实施通流部分改造的同时增设0号高压加热器有典型示范作用。

关键词：0号高压加热器   节能  优化 核算  逻辑控制  全负荷投运 示范

一、增设0号高压加热器项目必要性

某厂2号汽轮机原为东方电气集团东方汽轮机有限公司制造的300MW亚临界、一次中间再热、单轴、两缸两排汽、抽汽凝汽式汽轮机。机组型号为C300/235-16.67/0.343/537/537。设计额定供热抽汽量400t/h。2015年该机组实施了高效亚临界升参数改造，此改造也属于国内第一台改造示范型机组。改造的同时，随着机组年利用小时的降低，如何提高低负荷下机组经济性成为了必须要面对的一个问题，在进行汽轮机通流部分改造的同时，为了最大限度的提高低负荷时机组经济性，并为保证脱硝系统宽负荷率投运，首先提出增设0号高压加热器方案，该方案为国内300MW等级机组改造首次采用。

2号机组于2013年实施了脱硝改造，使用催化还原法脱硝工艺脱除烟气中的氮氧化物，该装置中催化剂的催化反应受到温度范围的限制，要求在310-420℃内运行。改造后长期存在低负荷时省煤器出口低于310℃设计值，造成空预器蓄热元件堵塞，影响换热。

基于以上两点原因，为了提高机组低负荷机组经济性，同时低负荷时提高给水温度后使省煤器出口烟温达到设计要求，解决空预器堵塞难题，因此确定增设0号高压加热器。

二、选择增设0号高压加热器方案依据

提高低负荷热耗措施，目前国内主要有增设0号高压加热器及增设外置式蒸汽冷却器两种方式，对两种方式对经济性的提高进行了量化分析和计算，通过计算增设0号高加平均热耗可以下降22kJ/kW•h，增设外置式蒸汽冷却器提高平均热耗可以下降8.5kJ/kW•h，热耗收益如下表：

注：加权热耗按照THA:75%THA:50%THA=1:5:4比例计算。下降数值与原方案比较

通过对投资分析，增设0号高压加热器及增设外置式蒸汽冷却器分别约为330万及约230万，0号高压加热器成本约高30%，所带来的收益比优于外置式蒸汽冷却器，因此确定增设0号高压加热器方案。

三、逻辑控制方式的优化

 0段抽气在75%—100%THA工况下需保留少量抽气，使0号高加保持热备用状态，同时要求是在保证#0高加至#1高加疏水压力和系统安全运行的情况下，达到经济性最优。

对于抽汽管路上的调节阀，按照热平衡计算结果，其75%负荷以下调节阀均是全开状态。故以下是对于此调阀的在75%~100%负荷下的控制方式给予电厂建议：

0号高加在国内是近几年才被推广应用的，从我们了解的情况看，一般其高负荷状态确实是需要热备用的，在高负荷下有可能会出现疏水不畅的问题，经核算，95%以上负荷无法正常疏水到#1高加。疏水调阀可以按照常规方式以水位进行控制。

对于高负荷热备用状态下的高加运行方式，从设备安全的角度出发可以根据抽汽调节阀后的压力来作为抽汽调节阀的控制信号，从而实现热备用。即在0~75%负荷时抽汽调节阀全开，75%~80%负荷时抽汽调节阀后控制压力缓慢提升至6.2MPa，80%以上该压力恒定运行在6.3MPa。

投运后可以根据实际运行效果适当更改其控制压力，也可以考虑通过0号高加给水出口的温度控制该调节阀开度，但必须保证#0高加不超压。

四、0号高压加热器疏水量的核算

#2机组高效亚临界综合升级改造中增设了0号高压加热器。原3台高加疏水改为4台高压加热器疏水，对应的后端#1、2、3号压加热器管道及疏水阀流量均需要进行校核，以确认现有管道、阀门在增加0号高加疏水后能否满足机组最大工况下高加系统疏水量要求。

通过计算，原设计的高加疏水系统，其管径和阀门均以满足最大工况（VWO）为设计条件，在实施高效亚临界综合升级改造和增设0号高压加热器后，根据东方汽轮机厂提供的热平衡图，在最大工况下，各级高加的疏水参数与原设计比较如下表：

由上表可见：各级高加之间压差虽然略有降低，但各极高加之间仍有足够压差保证疏水畅通。同时各极高加之间的疏水量，均比原设计流量明显减少，因此原设计各级高加的疏水管道系统（管道及阀门）应能满足高效亚临界综合升级改造和增设0号高压加热器后最大工况下各级疏水量的要求。

五、改造应用效果

改造后机组的效率、热耗率得到最大程度的改善，高、中、低压缸效率分别达到85.1%、93%和89.1%设计值；机组热耗率达到7796.21kJ/（kW•h），达到了7801kJ/（kW•h）考核值。改造后机组热耗率下降约346kJ/（kW•h）。

2016年3月12日—3月16日，在2号机组#0高加相关参数如下表，通过计算#0高加温升约21℃左右，达到设计值，各工况下高压加热器进汽调整门跟踪正常，给水温度基本达到热平衡图对应工况下数值。

改造后机组在50%低负荷时省煤器出口烟温提高了8-10达到了310℃以上，达到了设计值，运行至今未出现空预器堵塞情况，保证了机组稳定可靠运行。

改造后机组在并网前可投入脱硝装置，实现了机组首次全负荷投运脱硝设施。虽然国家环保部门对机组启动阶段氮氧化物排放不予考核，但通过增设0号高压加热器，积极响应绿色发展的号召，便企业实现了更加环保。

六、小结

某厂2号机组增设0号高压加热器，在提高低负荷时机组经济性的同时保证了脱硝系统宽负荷率投运，改造前通过方案对比方案确认增加0号高加，对增设0号高加后存在的逻辑控制方式进行了优化，对高加系统疏水量进行核算，通过改造后机组热力性能考核试验验证达到预期改造效果。