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压力匹配器在大型机组供热改造中的应用及运行优化

  为了响应国家“上大压小〞节能减排的政策，越来越多电力企业对现有大型机组进行供热改造。而在改造中应用压力匹配器以提升供热经济性，成为了供热改造的新趋势。本文以苏州望亭发电厂2021年进行的供热改造作为参照案例，介绍了压力匹配器的原理、结构、调节方式以及投运后的具体状况。为同类机组的改造及运行提供参照依据。
    伴随着我国经济的飞速发展，日益严重的环境问题越来越引起国家的重视。针对排污大户的电力行业，国家制定了“上大压小〞等有针对性的节能减排政策。为了更好利用相关政策，提升企业竞争力，越来越多的电力企业选择了对现有机组进行供热改造。截止2009年12月，江苏省有约20家发电厂共60台135 MW，300MW，600 MW机组已进行或正准备进行供热改造。而为了同时满足供热需求及提升供热经济性，在供热改造中应用压力匹配器成为了越来越多电力企业的选择。本文将以望亭发电厂2021年进行的供热改造为例，进行说明。
    压力匹配器在供热改造中的应用
    2.1 压力匹配器的构造及原理
    汽轮机压力匹配器是用喷射原理，以高压蒸汽作为驱动汽通过高速喷咀引射汽轮机的部分抽汽和背压汽等较低压力的蒸汽〔即为吸入汽〕，使之压力提升，以满足各种不同蒸汽压力用户要求的一种高效节能设备。在驱动汽入口安装调节阀门，用以控制匹配器供汽量。
    2.2 在供热改造中应用压力匹配器的优势
    机组供热改造的方式可以分为两种，一种是对汽轮机整体进行重新制定改造，专门制定一路抽汽用以供热；另一种则是利用现有抽汽进行供热。前一种方式虽然安全性高，参数稳定，但投资大，改造周期长，故大部分电力企业均采纳后一种方式进行改造。
    而在传统利用现有抽汽进行改造过程中，均存在着很大的节流及压降损失。依据外厂经验，一台330MW机组高压缸排汽压力为3.7MPa左右。要降压到1.5MPa左右供热。中压缸到低压缸联通管上开孔抽汽，压力也在0.9MPa左右，而生活用汽一般0.4MPa就足够了，也造成了由0.9MPa到0.4MPa的节流损失，在供生活用汽250t/h时，损失发电能力1000万kW左右。因此，利用压力匹配器，从机组抽汽中选取高、低两组汽源进行综合利用，成为了提升机组供热经济性的绝佳方法。
    参照供热系统改造状况简介
    本文参照供热系统主要由两条供热线路组成，主要供热机组为2台凝气式330MW燃煤机组〔分别是11号机组、14号机组〕,另设2台凝气式660MW燃煤机组〔分别是3号机组、4号机组〕作为备用。正常运行时两台匹配器分别由11号机组热再、14号机组热再，作为匹配器驱动汽汽源，将11号机组中排作为匹配器吸入汽汽源。
    压力匹配器实际运行状况分析
    为验证匹配器的经济性及调节特性，在只投运一台匹配器〔由11号机组热再抽汽作为驱动汽汽源，由11号机组中排抽汽作为吸入汽汽源〕，对匹配器进行变工况数据采集。
    关于压力匹配器来说，影响其工况的参数主要有：驱动汽压力、吸入汽压力、匹配器调压阀开度。而判定其运行经济性主要参照数据为汲取比，即吸入汽流量/驱动汽流量。为此，分别选取3组工况数据作为对比试验。具体数据如下。

工况1：驱动汽压力2.7MP，吸入汽压力0.9MPa匹配器调压阀开度〔%〕驱动汽流量
〔t/h〕吸入汽流量
〔t/h〕汲取比493700523970.185839140.366344110.256945140.317546220.488054240.44     表4-1  工况1状态下匹配器主要参数变化数据

工况2：驱动汽压力2.8MP，吸入汽压力0.9MPa匹配器调压阀开度(%)驱动汽流量
〔t/h〕吸入汽流量
〔t/h〕汲取比493800           表4-2  工况2状态下匹配器主要参数变化数据
    由表4-1、表4-2中数据可以很显然的分析得出，当匹配器调压阀开度低至一定程度时，即驱动汽流量过低时，吸入汽流量将到零。同时，当驱动蒸汽压力约接近匹配器额定值时，其汲取比越大。

工况3：驱动汽压力2.9MPa，匹配器调压阀开度55%吸入汽压力(MPa)驱动汽流量
(MPa)吸入汽流量
(MPa)汲取比0.8874100.000.8874250.120.8874360.140.8874370.160.8944370.160.8944490.200.89444100.230.89445120.270.88645130.29  
    表4-3 工况3状态下匹配器主要参数变化数据
    由表4-3可以看出，在驱动汽压力、匹配器调压阀开度坚持基本不变的前提下，提升吸入汽压力可以一定程度上改善汲取比。
    结论
    通过参照机组的实际运行，经过上述数据分析，可以得出一下结论：
    (1)     利用匹配器供热改造后，确实能够在满足供热参数需要的前提下，减少高压抽汽的使用量，即有效提升了机组的经济性。
    (2)     当驱动汽流量过低时，匹配器将无法实现抽吸吸入汽，即匹配器将失效。
    (3)     当其余工况相似的状况下，提升驱动汽压力，越接近匹配器制定值，其汲取比越高。
    (4)     当其余工况相似的状况下，提升驱动汽压力，越接近匹配器制定值，其汲取比越高。
    由于大部分进行供热改造的大型机组同时承当着供电任务，故工况很难维持在制定值。如能在运行中，参照上述经验，将可以一定程度上提升供热经济性。