（珠海市钰海电力有限公司 珠海 519000）
摘要：北京某燃气供热机组，在热负荷较低时，汽机处于抽凝工况运行；在热负荷较高的时候，为了保证供热量，汽机将转为背压工况运行。通过实际运行数据对比，发现汽机由抽凝转背压工况运行时，余热锅炉排烟温度有近11℃的变化，这说明汽机由抽凝转背压工况运行时，余热锅炉的效率有所下降。针对这种情况，本文对汽机由抽凝转背压工况运行时，余热锅炉排烟温度变化的原因进行了分析；同时提出了降低余热锅炉排烟温度，提高余热锅炉效率的解决思路和处理方案，通过该方案，每年能够增加机组供热量约为 ，每年产生的经济效益约为401万元。
关键词：燃气供热机组；抽凝转背压；排烟温度；余热锅炉效率
一、概述
北京某电厂现有3台SGT5-4000F（+）型燃气—蒸汽联合循环供热机组，1套“二拖一”和1套“一拖一”。汽轮机为上海汽轮机厂生产的LZC（B）278.8-12.9/0.4/548/540型汽轮机，采用高中压合缸、双缸双排汽，有纯凝、抽凝和背压三种运行工况，为了提高机组的供热能力，高中压转子与低压转子之间采用SSS离合器连接。在供热期间，汽轮机由抽凝工况转为背压工况运行时，低压缸与高中压缸通过SSS离合器脱开，导致余热锅炉排烟温度上升约11℃，使余热锅炉的效率降低。汽机在背压工况运行时，如果能够采用合理的方法，将余热锅炉排烟温度重新降回到汽机抽凝工况下的排烟温度，这将使余热锅炉的效率得到提高。
二、机组运行情况介绍
该厂冬季采暖期间，当热负荷较低时，汽机采用抽凝方式运行，即从汽机的中压缸排汽抽出一部分用于供热，另外一部分继续到低压缸做功，然后排到凝汽器。当热负荷较高时，汽机转为背压工况运行，即将中压缸做完功的蒸汽全部通过排汽管道直接送到热网加热器，与热网外循环水进行换热，同时也将全部低压主蒸汽通过蒸汽管道送到热网加热器进行换热，此时低压缸处于解列状态。系统图如下：
某日，该厂一拖一机组进行汽机由抽凝转背压工况操作，分别记录操作前后稳定工况下的各参数，得到以下表格：
表1：抽凝工况
通过以上两个表格中的数据对比，燃机负荷在220MW稳定运行时，机组在抽凝工况下运行，余热锅炉的排烟温度为62℃；机组在背压工况下运行，余热锅炉的排烟温度为73℃，由此可以看出，汽机在背压工况下运行比在抽凝工况下运行的排烟温度高出11℃，说明汽机在背压工况下运行，余热锅炉的效率有所下降。
三、余热锅炉排烟温度升高原因分析
汽机在抽凝工况运行时，部分中压缸排汽通过供热管道进入热网加热器，加热热网循环水，然后回到凝结水泵的入口，与凝结水一起通过凝结水泵进入低压省煤器。从表1和表2中的数据可以看出，中压缸排汽经过与热网加热器和疏水冷却器进行换热后，疏水温度为61℃，凝汽器来的凝结水温度31℃，混合后温度为43℃。此43℃的水与烟气热网加热器的回水混合后进入低压省煤器。汽机抽凝运行工况下的系统图如下：
汽机在背压工况下运行时，中压缸排汽通过管道全部进入热网加热器换热，此时，没有蒸汽进入凝汽器，中压缸排汽经过热网加热器和疏水冷却器进行换热后，与烟气热网加热器的回水混合后进入低压省煤器。汽机背压运行工况下的部分系统图如下：
汽机在抽凝、背压运行工况下的参数如下表所示：
通过对比发现，汽机在抽凝和背压两种不同运行工况下，进入低压省煤器的工质温度不一样，即汽机在抽凝工况下运行时，凝结水泵出口工质温度为43℃，与低压省煤器入口烟气的温差为92℃；汽机在背压工况下运行时，凝结水泵出口工质温度为61.2℃，与低压省煤器入口烟气的温差为73.8℃；这个温差变小了，致使工质在低压省煤器吸的热量减少，换热效率降低，最终导致余热锅炉排烟温度升高，余热锅炉效率下降。
四、解决方案
通过分析，余热锅炉排烟温度之所以上升，主要是因为进入低压省煤器的工质温度升高，导致省煤器的换热效率下降，使得余热锅炉排烟温度升高。所以，如果汽机在背压工况下运行时，若能采取一定的措施，将余热锅炉排烟温度重新降回到汽机抽凝工况下的排烟温度，这将使余热锅炉的效率得到提高；同时，将这一部分热量用于供热，提高机组的供热量。
对此，我们提出在低压省煤器的出口加装一个烟气热网加热器，即在现有的基础上，加装一个烟气热网加热器和一台烟气热网循环泵，与原有热网加热器并列运行，主要有两个作用：一是增加工质在低压省煤器的流量，来增大工质在低压省煤器的吸热量，以达到降低余热锅炉排烟温度的目的；二是通过加装一个加热器，提高了热网的供热量。设计系统图入下：
通过加装一个加热器后，增大了低压省煤器工质的流量，使得更多的工质到低压省煤器进行换热，增大了工质在低压省煤器的吸热量，从而使得余热锅炉的排烟温度从73℃降低回到62℃；同时，增加的换热器也使得机组的供热能力增加，提高了机组的热效率。
五、经济性分析
通过以上方法，汽机在背压工况下运行时，将余热锅炉排烟温度从73℃降低到62℃，即就是工质从烟气中多吸收11℃的热量，提高了余热锅炉效率，增大了机组的热量能力，提高了供热经济性。
对该方案的经济计算过程如下：
将余热锅炉排烟温度从73℃降低到62℃时，根据烟气温度，查找烟气焓值表，并通过计算得到：
烟气温度为73℃时，烟气的焓值为：
；
烟气温度为62℃时，烟气的焓值为：
；
该厂余热锅炉的烟气流量为
；
该厂余热锅炉的效率为0.92，则换热器的换热效率取
进行计算；
则工质多从烟气中总吸热量为：
按该厂2016-2017年供热时间计算，2016年11月15日正式开始，2017年3月15日正式停暖，共4个月，供热价格为80元/Gj，则在一年中增加的供热量为：
本方案在一个供热周期中产生的经济效益为：
六、结论
对于该电厂，汽机由抽凝工况转为背压工况运行时，进入低压省煤器的工质温度会升高，使得低压省煤器的换热效率下降，余热锅炉的排烟温度升高，余热锅炉效率降低。但是，通过加装一个加热器后，一方面，增大了低压省煤器工质的流量，使得更多的工质到低压省煤器进行换热，增大了工质从低压省煤器的吸热量，从而降低了余热锅炉的排烟温度，提高锅炉效率；另一方面，增加的换热器也使得机组的供热能力增加，提高了机组的热效率。
参考文献：
[1]王随林，潘树源，穆连波等．天然气锅炉烟气余热利用节能改造工程实测分析.暖通空调.2011，41（7）：17-25.
[2]徐蕾．降低余热锅炉排烟温度优化方案研究[J].机电信息.2016，（36）：51-51.
作者简介：
谢球纲：男，1975年，热能与动力工程，助理工程师，电厂生产运行
游德鼎：男，1990年，测控技术与仪器，助理工程师，电厂生产运行
论文作者:谢球纲,游德鼎
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/16
标签：工况论文; 余热论文; 汽机论文; 省煤器论文; 锅炉论文; 工质论文; 温度论文; 《电力设备》2017年第28期论文;