十级回热技术应用方案研究(1)(1).doc

江西神华九江电厂新建工程 十级回热技术应用方案研究江西神华九江电厂新建工程十级回热技术应用方案研究1 十级回热的初步方案 九江工程汽轮机目前为九级回热系统，若改为十级回热系统，需增加一级高加。根据目前的技术情况，增设1级高加有两种方案。方案一：0号高加变通型十级回热系统。在目前九江九级回热机型的基础上，新增0号高加。在高压缸原1号抽汽口上游增加0号抽汽口，并采用调节型抽汽为0号高加供汽。高压给水经过0号高加后，部分流量进入3号高加前置蒸汽冷却器继续加热，最终将省煤器入口给水温度提升至315（100%THA及以上工况）。部分负荷工况时的省煤器入口给水温度也相应提升，但仍满足省煤器入口给水温度欠焓要求。方案二：常规型十级回热系统。汽机厂按VWO工况省煤器入口给水温度315，设置十级不可调抽汽（3号高加前置蒸汽冷却器仍保留），重新优化分配各级加热器温升、抽汽参数及汽机抽汽口位置，尽量降低汽机热耗。2 0号高加变通型十级回热系统方案2.1 0号高加变通型十级回热系统设置0号高加技术，来源于对带有补气阀进汽调节机组的改造优化技术。设置0号高加后，可进一步提高给水温度，提高汽机回热效率，降低汽机热耗及机组标煤耗。经与锅炉厂配合，100%THA工况下锅炉厂可接受的省煤器入口给水最高温度为315。九江工程目前九级回热系统下100%THA工况下锅炉省煤器入口给水温度为302.8，给水温度还有较高的上升空间。设置0号高加后，在低负荷时省煤器入口给水温度提高的同时，相应也提高了炉膛的排烟温度，防止SCR及空预器发生低温腐蚀及堵灰；保证合适的脱硝温度，既提高了催化剂的使用效率、延长了寿命，同时也保证了脱硝系统全负荷高效运行。2.2 九江工程设置0号高加变通型十级回热系统的工作情况针对九江工程，我院在前一阶段也曾进行过增设0号高加方案的研究，但由于在2014.05的一次经济指标优化会议上，主机厂提出九江工程高压转子、高压内、外缸已经订货，增设0号高加已无可能，因此九江工程未再继续深入的研究增设0号高加方案。但是，在我院设计的其它1000MW机组工程中，已经采用了0号高加技术，并进行了较为深入的研究。根据汽机厂提供的变通型十级回热的相关热平衡图纸以及相关的锅炉厂热力计算，九江工程对0号高加变通型十级回热系统方案的技术经济分析如下。2.2.1 锅炉给水温度的变化增设0号高加相当于在部分负荷时增加一级回热，并提高最终给水温度，从而改善汽轮机在低负荷的运行经济性。但是给水温度必须保证省煤器有足够的欠焓，确保省煤器不沸腾。锅炉厂提出，100THA及以上工况下省煤器入口最高温度不可超过315，部分负荷时，由于给水压力的降低，省煤器入口最高温度相应降低。0段抽汽为调节型抽汽，可通过调节0段抽汽调节门开度来控制省煤器入口给水温度。2.2.2 锅炉效率、SCR入口烟温的变化增设0号高加后，由于给水温度升高，省煤器受热面吸热量减少，SCR入口烟温升高，空预器排烟温度升高，锅炉效率略有降低，根据锅炉厂相关数据，其变化对比如下：方案项目单位THA75%THA50%THA40%THA未设0号高加SCR入口烟温375356338338锅炉效率%94.8994.6294.3994.20设置0号高加SCR入口烟温381364346332锅炉效率%94.7994.5794.4594.372.2.3 汽机热耗率的变化增设0号高加后，提高了机组回热效率。下表为汽机厂0号高加运行及退出时的各工况热平衡热耗收益差值。各负荷工况汽机热耗收益表（单位：KJ/KW.h）100%THA及以上75%THA50%THA40%THA退出0号高加7196.77314.87564.57740.1投运0号高加71837281.67527.67704.7差值13.733.236.935.4 2.2.4 0号高加制造经与高压加热器厂联系，目前高加壁厚最大能做到140mm，对应0号抽汽设计温度的话，最大工作压力在10MPa(a)左右。变通型十级回热技术0段抽汽为调节型抽汽，100%THA工况时0号高加工作压力为9.9MPa(a)，抽汽口压力在11.5MPa(a)左右，通过调节阀将抽汽压力降为9.9 MPa(a)，存在节流损失，影响机组的经济性。另外，当机组负荷发生剧烈变化时，若抽汽调节阀不能迅速响应，0号高加可能出现超压情况，将会导致0号高加安全阀起跳。2.2.5 经济比较 综合各负荷工况汽机热耗、锅炉效率，结合各负荷运行时间、标煤价格等，可以计算得到增设0号高加方案全寿命期煤耗收益，见下表： 9江西神华九江电厂新建工程 十级回热技术应用方案研究0号高加运行经济性分析表序 号名称设置#0号高加 不设#0号高加 1工况THA75%THA50%THA40%THATHA75%THA50%THA40%THA2机组发电量KW105200078900052600042080010520007890005260004208003汽机热耗71837281.67527.67704.77196.77314.87564.57740.14锅炉计算效率（%）94.7994.5794.4594.3794.8994.6294.3994.205发电厂热效率（%）47.04 46.344.7343.664746.1144.4843.38 6发电设计标准煤耗g/kWh261.48 265.68275.01281.72261.70 266.75276.53283.527年运行小时数2300220017005002300220017005008耗标煤量t632677 46116724591459274633209463025247273 59653 9单台机组年耗标煤量(万吨)139.903140.31610单台机组年收益（万元）377.9基准11单台机组寿命期煤耗收益（万元）3987基准注：1）标煤价格按915元/吨； 2）20年折现系数按10.55 计算。江西神华九江电厂新建工程 十级回热技术应用方案研究初步估计，设置0号高加，单台机组增加的高压给水管道、抽汽管道及阀门等约300万元，0号高加约540万元，土结费用增加约40万元，本期工程单台机组寿命期内综合收益约3107万元，具体计算如下：序名 称单 位设置#0高加不设#0高加号1高压给水、抽汽管道及阀门万元+300基准20号高加设备万元+540基准3土结费用万元+40基准4寿命期煤耗收益万元+3987基准520年综合收益（见注）万元+3107基准6初投资回收年限年3注：1. 该收益未考虑汽机厂设计改造所需费用。2.2.6 布置方案 九江工程汽轮机若增设0号高加，单台机组增加0号高压加热器及相应的高压给水管道、抽汽管道及抽汽管道上的相关阀门。九江工程目前主厂房布置方案有三列式、两列式两种方案。对于三列式方案，新增的0号高压加热器建议布置于除氧间25m层，即布置于3号高加前置蒸汽冷却器旁，详见附图三；对于两列式方案，新增的0号高压加热器建议布置于锅炉房K0K1柱间26.3m层，3号高加前置蒸汽冷却器旁，详见附图三。两个方案的0号高压加热器均布置在1号高加和3号高加前置蒸汽冷却器之间，高压给水管道流程顺畅，不但能节约高压给水管材，还可降低高压给水管道压损。2 常规型十级回热系统方案常规型十级回热系统设置十级不可调抽汽，需汽机厂重新优化分配各级加热器温升、抽汽参数及汽机抽汽口位置，尽量降低汽机热耗。常规型十级回热系统方案需汽机厂进行大幅度的计算研究工作，且无成熟的抽汽口设置方案以供借鉴。由于常规型十级回热系统采用的是十级不可调抽汽，最高一级抽汽能在满负荷工况将给水温度加热至315，100%THA工况汽机热耗略低于带0号高加的变通型十级回热方案；但在机组部分负荷工况时，最高一级抽汽压力将低于变通型十级回热机组，省煤器入口给水温度相应较低，汽机热耗高于变通型十级回热机组，经济性略差。九江工程十级回热系统各负荷工况汽机热耗见下表。各负荷工况汽机热耗收益表（单位：KJ/KW.h）100%THA及以上75%THA50%THA九级回热7196.77314.87564.50号高加变通型十级回热 71837281.67527.6常规十级回热7181.37286.17552.3根据汽机厂技术说明，由于项目推进速度较快，转子及汽缸等毛坯件都已完成订货，受结构上的限制，无法实现热力上采用十级回热之后的大幅调整及优化。因此，九江工程汽机厂推荐汽轮机不考虑常规型十级回热方案。3 小结若九江工程采用十级回热方案，建议采用设置0号高加的变通型十级回热系统。该方案通过投入0号高加来提高锅炉给水系统温度，不但可以提高机组的经济性；而且可以提高炉膛低负荷的排烟温度，防止SCR及空预器发生低温腐蚀及堵灰；还可以保证合适的脱硝温度，既提高了催化剂的使用效率、延长了寿命，同时也保证了脱硝系统全负荷高效运行。4 补充说明增设0号高加后，汽机回热系统所需抽汽量增大，汽机主蒸汽流量相应提高。根据汽机厂提供的热平衡图，100%THA工况下汽机进汽量为2928.65t/h，TRL工况下汽机进汽量为3012.61t/h。但锅炉BMCR蒸发量仍为3035t/h