水电联产机组低负荷工况海水淡化系统供汽方案研究

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.21091

摘要/Abstract

摘要：

为保障海水淡化系统在发电机组处于低负荷工况下的制水能力，提高全厂的经济性，以某4台水电联产机组为例进行研究，利用EBSILON软件对4台机组进行热力学建模，并验证了模型的准确性；分析符合海水淡化制水条件的汽源，并提出满足低负荷工况下海水淡化制水的3种抽汽方案；基于热力学经典理论，利用热力学模型对3种抽汽方案进行论证分析，并通过对3种抽汽方案的煤耗量和改造成本进行比较分析，得到经济性最优的低负荷供汽方案。研究结果对电厂节能减排、提高电厂运行经济效益具有一定指导意义。

关键词: 水电联产机组, 低负荷运行, 热力学分析, 抽汽优化

Abstract:

In order to ensure the water production capacity of the seawater desalination system under the low load condition of the generator units, and improve the economy of the whole plant, four dual-purpose power and water plant units were taken as examples. The thermodynamic modeling of the four units was carried out by EBSILON software, and the accuracy of the model was verified. The steam sources meeting the conditions of sea fresh water production were analyzed, and three steam extraction schemes meeting the conditions of low load were put forward. Based on the classical theory of thermodynamics, the thermodynamic model was used to demonstrate and analyze the three steam extraction schemes. Moreover, through the comparative analysis of the coal consumption and transformation cost of the three steam extraction schemes, the optimal low load steam supply scheme was obtained. This study has a certain guiding significance for the power plant energy saving and emission reduction and improvement of the economic efficiency of power plant operation.

Key words: dual-purpose power and water plant units, low load operation, thermodynamic analysis, extraction steam optimization

中图分类号:

TK 261

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图/表 16

表1 两期机组额定工况的设计参数

Tab.1 Design parameters of rated working conditions of two stage units

参数	一期机组	二期机组
铭牌功率/MW	630	660
主蒸汽流量/(t∙h^-1)	1 874.62	1 822.85
主蒸汽压力/MPa	16.70	24.20
主蒸汽温度/℃	538	566
再热蒸汽压力/MPa	3.33	3.82
再热蒸汽温度/℃	538	566
额定背压/kPa	4.00	4.90
额定给水温度/℃	276.40	275.10
热耗/[kJ∙(kW∙h)^-1]	7 775.00	7 507.10

图1 案例机组抽汽系统结构图

Fig. 1 Diagram of steam extraction system structure of case unit

图2 一期机组EBSILON模型1—锅炉；2—高压缸；3—中压缸；4—低压缸；5—凝汽器；6—凝结水泵；7—轴封加热器；8—低压加热器；9—除氧器；10—给水泵；11—高压加热器；12—小汽轮机；13—发电机；14—热网加热系统；15—海淡抽汽管道；16—热段再热抽汽管道。

Fig. 2 EBSILON model of the first-stage unit

表2 一期机组模型发电功率精度验证

Tab. 2 Verification of model generation power accuracy of the first-stage unit

工况	设计值/MW	仿真值/MW	相对误差/%
100%THA	630.0	630.21	0.03
75%THA	472.5	472.33	-0.04
50%THA	315.0	315.15	0.05
40%THA	252.0	252.65	0.26

表3 一期机组模型热耗率精度验证

Tab. 3 Verification of model heat consumption rate accuracy of the first-stage unit

工况	设计值/ [kJ⋅(kW⋅h)^-1]	仿真值/ [kJ⋅(kW⋅h)^-1]	相对误差/%
100%THA	7 775.00	7 776.55	0.02
75%THA	7 858.20	7 860.08	0.02
50%THA	8 226.30	8 228.87	0.03
40%THA	8 519.70	8 510.33	-0.11

表4 二期机组模型发电功率精度验证

Tab. 4 Verification of model generation power accuracy of the second-stage unit

工况	设计值/MW	仿真值/MW	相对误差/%
100%THA	660	659.81	-0.03
75%THA	495	495.75	0.15
50%THA	330	330.51	0.15
40%THA	264	263.89	-0.04

表5 二期机组模型热耗率精度验证

Tab. 5 Verification of model heat consumption rate accuracy of the second-stage unit

工况	设计值/ [kJ∙(kW∙h)^-1]	仿真值/ [kJ∙(kW∙h)^-1]	相对误差/%
100%THA	7 508.30	7 510.23	0.03
75%THA	7 594.60	7 601.71	0.09
50%THA	7 880.00	7 876.13	-0.05
40%THA	8 091.40	8 097.39	0.07

表6 案例机组低负荷纯凝工况参数

Tab. 6 Parameters of low load coagulation working condition of case unit

参数	数值
一期机组功率/MW	252
一期机组再热热段压力/MPa	1.36
一期机组再热热段温度/℃	519.80
一期机组中压缸排汽压力/MPa	0.32
一期机组中压缸排汽温度/℃	315.68
一期机组低压缸进汽流量/(t/h)	555.58
二期机组功率/MW	264
二期机组再热热段压力/MPa	1.55
二期机组再热热段温度/℃	542.90

图3 方案1流程图

Fig. 3 Flowchart of scheme 1

图4 方案2流程图

Fig. 4 Flowchart of scheme 2

图5 方案3流程图

Fig. 5 Flowchart of scheme 3

表7 方案1煤耗量

Tab. 7 Coal consumption of scheme 1

项目	再热热段抽汽量/(t⋅h^-1)	再热热段抽汽温度/℃	再热热段抽汽压力/MPa	煤耗量/(t⋅h^-1)
#1机组	50	523.30	1.32	82.60
#2机组	50	523.30	1.32	82.60
#3机组	50	545.40	1.50	82.85
#4机组	50	545.40	1.50	82.85
全厂	200	—	—	330.90

表8 压力匹配器参数

Tab. 8 Parameters of pressure matcher

参数	工作蒸汽	抽引蒸汽	混合蒸汽
压力/MPa	1.36	0.32	0.35
温度/℃	519.80	315.70	385.00
流量/(t⋅h^-1)	50.00	139.90	189.90

图6 方案2抽汽量-全厂煤耗量特性

Fig. 6 Extraction steam volume - coal consumption characteristics of the whole plant of scheme 2

图7 方案3抽汽量-全厂煤耗量特性

Fig. 7 Extraction steam volume - coal consumption characteristics of the whole plant of scheme 3

表9 供汽方案及相应煤耗

Tab. 9 Steam supply scheme and the corresponding coal consumption

方案	供汽方式	全厂煤耗量/(t⋅h^-1)
方案1	再热热段蒸汽减温减压后供汽	330.90
方案2	一期再热热段蒸汽抽引四抽蒸汽供汽	324.98
方案3	二期四抽蒸汽供汽	323.83

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