超超临界机组0号高压加热器的分析和研究

李洪建

摘要：由于目前国内电力产能过剩，大部分火电机组常处于低负荷运行状态，经济效益差，而增设 0 号高压加热器是提高机组运行经济性、提高脱硝装置投入率的有效手段之一，从汽源选取、安装方式等方面叙述国内增设0号高压加热器在机组节能技改中的应用情况，以及对机组运行的经济性、安全性的影响。

关键词：汽轮机;高压加热器;节能减排;应用现状

引言

根据国家发改委、环保部、能源局联合制定的 《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020 年）》的要求和机组长时间处于低负荷运行的现状，发电企业在新建和改造火电机组时，特别重视节能新技术的应用。 为提高机组在低负荷工况下的运行效率， 回热系统优化是值得关注的一个重要方向。 而回热加热器级数是影响回热系统热经济性的主要因素之一。 随着回热加热器级数的增加，给水温度升高，机组的循环热效率也提高[1]。 增设 0 号高压加热器是一种在低负荷下具有节能减排效益， 提高机组运行经济性以及脱硝装置投入率的措施之一。

1. 0 号高压加热器及其应用现状

在回热系统中，1号高压加热器后与锅炉省煤器前增设 1个高压加热器用来加热给水; 高压加热器的蒸汽是由 1 级抽汽前的高压缸某级后抽出;高压加热器的疏水采用逐级自流至 1 号高加或除氧器，满足上述条件的高压加热器称为 0号高压加热器。0号高加技术现阶段只应用在部分超超临界机组上。

1.1  0号高压加热器的汽源选取

超超临界机组中补汽阀是指在每个主汽阀后、调节阀前引出 1 根新蒸汽管道， 接入 1 个外置补汽调节阀， 将新蒸汽节流后送入高压缸第 5 级动叶后。 补汽阀在机组额定负荷以上超发和快速响应一次调频要求时才使用， 机组低负荷时采用主汽调节阀全开的滑压运行方式，不使用补汽阀[2]。 机组就是借助汽轮机现有的补汽阀， 阀后导汽管上设置三通; 在低负荷时利用高压缸补汽阀接口抽汽送至0号高加。 0号高加与补汽阀进汽共用一个接口，通过补汽阀和 0 号高加抽汽管路的快关调节阀切换，具体见图 1。

具备补汽阀的机组中 0级抽汽的汽源选取优点是补汽阀在低负荷时处于停用状态，而 0号高加主要作用就是提高低负荷时机组的经济性，既具有节能减排功效又合理利用了补汽阀，同时安全性能高，设备投资成本低;其缺点是汽源采用高压缸第 5 级动叶后，需减压降焓再接入0 号高加，存在一定的节流损失，降低机组的经济性。

1.2  0 号高加的安装

0 号高加作为最后一级给水高压加热器，布置在进入省煤器前的给水管道上， 而 660 MW 及以上超超临界机组多数设置了3号高加的外置式蒸汽冷却器（以下简称蒸汽冷器），对于设置蒸汽冷却器的机组，0号高加与蒸汽冷却器串联。 一部分给水通过蒸汽冷却器和0号高加，另一部分给水通过新增的给水管路流向省煤器，具体见图2。 0号高加可以与原高加共用一套高压给水旁路系统;正常疏水可以采用逐级自流的方式，疏水至 1号高加，也可疏水至凝汽器。 在给水管道上设置三通并联一个给水管道，在新增管道上设置调节阀，控制通过0号高加和蒸汽冷却器的给水流量。

2  0号高压加热器对机组性能的影响

2.1  0号高加对机组节能效果的影響0号高加节能效益：

1）提高机组低负荷下的给水温度，提高整个热力循环的循环效率[4];2）汽轮机的冷端损失降低，从而降低汽轮机热耗;3）改善锅炉在低负荷下的稳燃性能;4）0 级抽汽管道上设置的调节阀具备一定的调频能力，可以降低汽轮机调节阀的节流度，进一步降低能耗。

2.2  0号高加对环保的影响

0号高加提高了最终给水温度，减少了给水在省煤器内吸收的热量，可提高省煤器出口烟温。 低负荷下，省煤器的给水温度提高，脱销设备进口烟温相应升高，不仅提高了 SCR 脱硝效率，降低了脱硝成本，而且可减缓催化剂的老化速度，有利于脱销设备的运行可靠性，具有很好的环保效益。

2.3  0号高加对机组运行安全性的影响

对高压缸通流部分的影响。补汽阀后压力要根据 0号高加的进汽参数进行调整，压力就会降低，造成级组叶片前后压差增加，对叶片强度产生影响， 因此高压缸通流叶片强度需重新校核或设计。

对汽轮机轴向推力和轴振动的影响。增设 0号高加，相对于原设计，高压平衡活塞前的压力由于抽汽而降低，使平衡能力下降;需要重新校核或修改设计通过抬高转子平衡活塞的高度来满足推力要求，以保证机组安全运行的可靠性。

3 结语

采用补汽阀技术的汽轮机均具备采用 0号高加技术的条件;对于没有补汽阀的机组，改造成本高，对原热力系统影响大，安全性能较低，一般不考虑增设 0 号高加。在机组部分负荷时0号高加的投入不仅使给水温度得到升高，尤其对脱硝装置具有较好作用， 一定程度上解决了低负荷工况时脱硝装置因烟温低而自动退出运行的问题， 扩大了脱硝设备投运的负荷范围，节能减排效果明显。增设0 号高加对机组运行的安全性造成明显的影响，汽轮机高压缸通流部分的强度需要进行重新校核或设计。

参考文献

[1]苏雪刚，卢丽坤，马亮亮，等.大型超超临界火力发电机组增设 0号高压给水加热器的研究[J].锅炉制造，2016（4）：50-53.

[2]刘启军 ，李作兰 ，方琪.超超临界机组增设零号高压加热器研究[J].吉林电力，2015，43（4）：1-4.

[3]包伟伟.1 000 MW 超超临界机组增设 0 号高压加热器经济性分析[J].发电设备，2015，29（3）：172-175.

[4] 蒋寻寒.0 号高压加热器的分析和应用 [J]. 热力透平 ，2016，45（3）：207-210.