基于等效热降法的 1000MW 机组汽电双驱引风机改造经济性分析

基于等效热降法的 1000MW 机组汽电双驱引风机改造经济性分析

陈俊彦 蔡峰

华能南京某发电有限公司 江苏南京 210046

摘要：在机组进行大规模改造后，为对改造后的汽电双驱引风机进行经济分析评价，利用等效焓降法对改造后的引风机抽汽及回热系统进行进行方法分析。结果表明，在特定上网电价、标煤价格的基础上，机组负荷越高，汽电双驱引风机的经济性越高。相同负荷下，同轴备用电动机的发电负荷越高，经济性越高。但当负荷逐渐降低至边界值后，汽电双驱引风机的经济则逐渐减低甚至转为负数。

关键词：火电厂；汽电双驱引风机；等效焓降；经济性

Economic Analysis of Steam-Electricity-Double-Driven Induced Fan Based on The Equivalent Enthalpy Drop Method in 1000MW Power Plant.

Chen Junyan, Cai Feng

(Huaneng Nanjing Power Generation Co.Ltd，Nanjing 210046,China)

Abstract: In order to analyze the economic effect of the Steam-Electricity-Double-Drive Induced Fan after a large-scale overhaul to the unit. The equivalent enthalpy drop method is adapted to do the economic evaluation. The result shows that under the condition of specific electricity and coal price, the higher load the higher economic benefits the induced fan creates. However, as the load goes low, the economic advantages will become weak, even minus. Keywords: Power Plant; Steam-Electricity-Double-Driven Induced Fan; Equivalent Enthalpy Drop; Economic Analyze

前言

在火电机组中，引风机占用了相当一部分厂用电率，某电厂将电驱引风机及电驱增压风机改造为汽电双驱引风机后，综合厂用电率下降了将近1.7个百分点，厂用电率大幅下降，相应上网电量增多，售电收入增多，但由于抽取低温再热器出口的蒸汽，机组热耗率上升，发电煤耗上升，最终机组运营的煤量成本上升。两相对比，则汽电双驱引风机改造的经济性仍需进一步衡量。文献[1-2]均采用了基于等效焓降法的“能量价值理论”对变速纯汽驱引风机进行了经济性的分析，得到在3年内回收投资的结论。某电厂改造后引风机为汽电双驱定速引风机，且排汽不同于文献[1]中的进入独立凝汽器，而是进入机组回热系统。文献[3]指出，汽电双驱引风机不同的市场情况下拥有更多的选择。文献[4]则指出，汽电双驱引风机的改造不仅在厂用电层面有效益提升。本文在基于前人的理论上，综合排汽对回热系统的影响，从三个方面分析了汽电双驱引风机改造对机组经济性的影响。

1 引风机改造简介

某电厂#1机组于2019年9月至2019年12月进行B修。B修对烟道尾部的电驱引风机和电驱增压风机进行了拆除，同时对尾部烟道进行了改造，采用两台汽电双驱引风机来替代两台引风机和增压风机。风机采用动叶定速调节，由小汽轮机驱动。小汽轮机的调门开度正常情况下为全开，在综合机组供热压力的情况下依据实际情况手动调控小汽轮机调门开度，小汽轮机多余的出力转移到同轴备用电动机上，电动机转变为异步发电机，向厂用电倒送电。引增合一改造后大大降低了机组的厂用电率，相当于增加了上网电量，增加了电量营收。同时再热蒸汽的抽取导致锅炉实际BID降低，为了使锅炉负荷和汽轮机负荷匹配，BID指令会增加，这使得机组的在调峰或者低负荷的时候增加了锅炉侧的负荷，使得锅炉燃烧更加安全。引增合一的改造在机组经济性上也有较大影响，需要进一步量化。

图1 汽电双驱引风机蒸汽系统

图2 汽电双驱引风机设备组合图

2 引增合一经济性分析

2.1 引增合一减少厂用电的经济性分析

引风机小汽轮机设计工作汽源为锅炉低压再热器出口蒸汽，从小汽轮机中引一段抽汽作为供热汽源，排汽接入主汽轮机回热系统六号低加加热凝结水，加以回收利用。

表1 小汽轮机主要技术参数（抽汽工况）

与电驱引风机相比，汽驱引风机从低再出口抽取蒸汽，机组煤量成本上升，但由于取消了电驱引风机，机组的厂用电率大大降低，上网电量增加，售电收入增加。因此，综合计算汽驱引风机在厂用电方面对机组的效益提升。利用“能量价值法”原理[1]，计算厂用电方面带来的收益，由于运行时间尚短，年度维修费用数据不明，暂不考虑引风机的维修费用 ，计算小时内的差额收益∆C：

（1）

式中：∆B为差额发电成本，元； ∆R为差额售电收入，元。

其中∆R计算公式为：

（2）

式中， 为上网电价，元/（kWh）; 为引风机轴功率，kW；h为风机对应轴功率下风机运行小时，h； 为电动机内效率； 为每台同轴备用电动机倒送的电功率，kW；

差额成本∆B发电成本主要为燃料成本的差额。引风机小机抽汽导致机组总发电煤耗增加，燃料成本自然增加。因此，差额成本∆B计算公式为：

（3）

式中， 为标煤价格，元/t； 为增高的标准煤耗，t/h； 为对应负荷下运行小时，h；

每吨蒸汽在炉膛内的吸热量Q计算公式为：

（4）

式中， 为过热蒸汽出口焓，kJ/kg； 为省煤器进口焓，kJ/kg； 为每吨过热汽中再热汽份额； 为再热蒸汽出口焓，kJ/kg； 为再热蒸汽进口焓，kJ/kg。

每吨蒸汽在汽轮机中的等效焓降H为：

（5）

式中，η为机组热效率。

由于引风机小机的排汽不排至凝汽器，而是直接进入回热系统内的六号低压加热器，在引风机小机负荷足够高且不抽汽供热的情况下，因为引风机排汽压力远高六抽的压力，引风机小机排汽会全部将主机六号抽汽量全部排挤，因此在负荷高时两种方法计算引风机小机的进汽量，可分别根据式（6）和式（7）计算引风机进汽量。

式中， 为引风机小机进口蒸汽焓，kJ/kg； 为引风机小机排汽焓，kJ/kg； 为小机内效率； 为传动机械效率。P为引风机轴功率，kW。

（7）

式中， 为六号低压加热器入口蒸汽焓，kJ/kg； 为六号低压加热器出口疏水焓，kJ/kg； 为五号低压加热器疏水流量，kg/h； 为五号低压加热器疏水焓，kJ/kg; 为六号低压加热器凝水流量，t/h； 为六号低压加热器凝水出口焓，kJ/kg； 为六号低压加热器凝水入口焓，kJ/kg。

抽汽进入小汽轮机做功后，导致新蒸汽等效焓降下降∆ ：

式中： 为主蒸汽流量，t/h。

但同时，引风机小机排汽将原六号抽汽排挤进入低压缸做功，相当于增加了六抽口后的蒸汽流量，记为焓增∆：

式中： 为被排挤的六抽流量，t/h； 为六号低加入口蒸汽焓，kJ/kg； 为主汽轮机排汽焓，kJ/kg； 为七抽占被排挤流量的份额； 为七号低加的入口蒸汽焓，kJ/kg； 为七号低加的疏水焓，kJ/kg； 为八抽占被排挤流量的份额； 为八号低加入口蒸汽焓，kJ/kg； 为八号低加疏水焓，kJ/kg。

因此，总 应为：

（10）

则相应标准煤耗增加值∆b：

式中： 为机组相应发电煤耗，g/(kW·h)。

利用公式（1-11）则可估算出差额收益 的理论水平。从主机说明书和引风机小汽机说明中取100%THA、75%THA和50%THA三个工况参数进行分析。以去年综合标煤价格736元/t、上网电价0.35元/kWh，时间1h为基准，代入计算情况如下表。

表2 汽电双驱引风机耗差分析

通过等效焓降法求出汽机在三个不同工况下的经济性。但与纯汽驱引风机的经济性不同，其进汽流量可以人为手动控制，相当于控制同轴备用发电机的发电负荷，也就是说其经济性存在一个人为干预的选择。值得注意的一点是，经过计算，在这三个工况下（此时六号低加进汽为小机排汽、六号抽汽混合式进汽），如果手动控制进汽流量达到以下数值，则达到了它的平衡点。

表2 汽电双驱引风机经济平衡点

应该明确的是，以上经济平衡点仅是从纯理论上分析得出，实际情况中当进汽流量过低时，引风机小机转速不能维持在额定转速，则引风机小机会自动脱扣，引风机转为纯电驱工况。但上述平衡点的变化反应一个基本趋势，就是随着负荷的逐渐降低，汽电双驱引风机的经济优势正在逐渐缩小。因此在正常的机组运行调控中，应当注意当小汽机的运行参数，尤其是流量和电负荷，防止在低负荷之时跌入到不经济的区域之中。

2.2 引增合一减少调差考核，增加配煤掺烧灵活性

在引增合一改造之前，由于配煤掺烧和增压风机性能曲线设计原因，导致高负荷段逼近增压风机的失速区，同时低负荷段又逼近引风机失速区。机组的最高允许负荷达不到机组设计负荷。这导致某电厂全年调差考核达250万元。经过改造，风机裕度即使在配煤掺烧的影响下，也不会达到风机失速区，因此调差考核损失也将节约下来，直接提高了引增合一改造的经济性。风机裕度的提升，使得某电厂在配煤掺烧的方式上存在了更多的选择，间接提高了经济性。

2.3引增合一提高供热灵活性和供热效率

某电厂供热汽源取自两路，分别为高排和低再。这两路汽源在机组正常运行（>50%THA）的情况下，压力和温度均大于1.5Mpa、300℃，而某电厂供热压力正常基本维持在1.25Mpa，300℃左右。如果使用以上两路汽源供热，不可避免的要经过节流和喷水减温。节流造成蒸汽节流损失，高品质蒸汽降低为低品质蒸汽。喷水减温降低机组的循环效率。两种情况综合之下，供热存在相当一部分热量损失。在增加一路取自引风机小机抽汽的供热后，该路蒸汽的参数更加的逼近供热参数，节流损失和喷水损失将减小，增加了供热灵活性，间接提高了引增合一改造的经济性。

3 结论

（1）汽电双驱引风机改造后，在以去年综合运行参数为标准的情况下，机组的经济效益得到了有效提升，且在高负荷时候的增量比低负荷时候的多。

（2）汽电双驱的经济性可以通过控制小汽轮机的进汽流量来人为干预，并且存在一个阈值。当流量低于该阈值后，汽电双驱的经济性即进入负区间。

（3）汽电双驱改造后，同时在锅炉运行和供热系统方面存在收益，扩大了改造后的经济效益。

参考文献

[1] 郭俊山. 600MW机组汽动引风机经济性评价. 热能动力工程，2018（10）：102-106

[2] 徐齐胜. 基于等效焓降法的汽动引风机经济效益分析.热力发电， 2014（2）：1-4

[3] 孔祥杰. 火力发电厂汽电双驱引风机应用分析. 能源与节能， 2018（6）：59-61

[4] 吕春俊. “汽电双驱”引风机高效供热. 科技创新导报， 2017（23）：110-114

[5] 马晓珑. 超超临界1000MW机组采用汽轮机驱动引风机可行性. 热力发电，2010（8）：57-60