不同的引射比对低负荷给水加热系统变工况性能的影响

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1、不同的引射比对低负荷给水加热系统变工况性能的影响摘要为了解决低负荷运行时燃煤发电机组脱硝效果差及热经济性低的问题，本文基于GSE仿真平台搭建某660MW锅炉汽轮机耦合模型，以屏式过热器出口蒸汽引射汽轮机1级抽汽，混合蒸汽作为新增0号高压加热器的汽源以加热给水。以60%THA为设计负荷，在不同的引射比下设计低负荷给水加热系统，研究表明：50%负荷下，脱硝效率可提高13%，节煤量为0.6g/(kW·h)；综合考虑机组热经济性和脱硝效率，以60%负荷为设计负荷时，可以选取0.97为蒸汽喷射器的设计引射比。Error!Nobookmarknamegiven.关键词蒸汽喷射器；低

2、负荷给水加热系统；设计引射比；变工况性能0引言我国是世界上少数以煤为主要能源的国家之一，发电煤耗率占能源消费总量的50%以上[1-2]。用电量的增大导致火电企业煤炭资源消耗不断增加，NOx排放量不断上升。《火电厂大气污染物排放标准》规定2014年7月1日前，现役燃煤发电机组的污染物排放必须达到新的限值[3]。为了减少NOx排放量，现在普遍采用选择性催化还原（selectivecatalyticreduction,SCR）。此外，随着水电、风电、太阳能发电等非化石能源发电的规模越来越大且增长迅速，火电机组面临着巨大的调峰压力，据统计其长期在50-70%的负荷率下运行。当燃

3、煤机组低负荷运行时，汽轮机主蒸汽流量和各级回热抽汽压力下降，锅炉给水温度降低、省煤器段烟气和工质的换热温差增大，导致省煤器出口烟气温度下降，SCR反应温度偏离催化剂的最佳反应温度范围[4]，脱硝效率降低。并且，机组热效率还会由于循环平均吸热温度下降而降低，导致机组经济性下降[5]。为了改善火电机组低负荷运行时的脱硝效率及热经济性，李千军等[6]提出了一种低负荷给水加热系统。该系统引入蒸汽喷射器[7,8]，利用主蒸汽引射压力回热抽汽，形成的混合蒸汽作为新增0号高压加热器的汽源以加热给水。该研究分析了引射比对系统性能的影响，并提出存在最佳引射比，可使机组获得最佳的经济性及节

4、能减排效果。但未考虑引入蒸汽喷射器后对锅炉的影响，同时缺乏对系统的变工况性能及热经济性规律的研究。本文以某660MW超临界机组为研究对象，搭建基于GSE仿真平台的锅炉及汽轮机系统全工况计算模型。在此模型基础上引入蒸汽喷射器，利用屏式过热器出口蒸汽引射低压蒸汽，使混合蒸汽进入新增0号高压加热器加热给水。60%THA为设计负荷时，研究不同设计引射比下，低负荷给水加热系统对SCR脱硝效果和热经济性的影响及系统性能变化规律。1仿真对象介绍图1为某660MW燃烟煤超临界机组的原则性热力系统。其中，锅炉采用Π型布置、单炉膛、一次中间再热，尾部烟道为双烟道。锅炉内受热面中，炉膛采用垂

5、直式水冷壁，各级过热器、再热器和省煤器分别布置在炉膛上方、水平烟道和尾部烟道，采用H型鳍片管省煤器。过热器温度通过二级喷水减温调节，再热蒸汽温度通过调整烟气挡板位置和改变燃烧器高度调节。设计燃料煤质分析见表1。汽轮机采用超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、湿冷式汽轮机，给水加热系统采用八级回热抽汽，由三个高压加热器、四个低压加热器、一个除氧器、一个凝汽器以及各类水泵、管道等设备组成，其中加热器均采用疏水逐级自流方式。汽轮机THA工况进汽压力为24.2MPa，温度为566℃。该发电机组SCR脱硝反应使用的催化剂是V2O5/TiO2和V2O5-WO3/TiO2，其活性反

6、应温度为320-420℃。烟气温度过低时，不仅脱硝反应缓慢，而且烟气中的水、硫氧化物和氨气会反应形成硫酸铵盐并附着于催化剂的表面，降低其活性。因此SCR反应器入口温度是影响脱硝效率的最大因素，其规律如图2所示。图1某660MW燃烟煤超临界机组的原则性热力系统图表1燃料煤质分析名称单位设计煤种低位发热量kJ/kg19652干燥无灰基挥发分%37.66全水分%16.01空气干燥基水分%7.38灰分%17.32Car%52.5Har%3.03Nar%0.54Oar%9.96Sar%0.64图2脱硝效率与脱硝装置入口烟气温度的关系2仿真模型建立及验证采用GSE仿真软件内的Jto

7、pmeret建模工具，根据仿真系统建模的方法，具有一定体积的节点代表换热介质存在的空间，用流线将各个体积节点连接形成流动，换热板代表管壁实现换热。遵循分段建模思想，将整个660MW超临界机组分为锅炉系统和汽轮机系统。其中，锅炉系统分为炉膛燃烧及辐射系统、烟风系统、汽水系统、空预器系统、制粉系统；汽轮机系统分为汽轮机本体、回热系统、凝汽器。分别建模，将各子系统在仿真平台上耦合，从而得到锅炉侧系统仿真模型（如图3a）和汽轮机侧的汽轮机及回热系统仿真模型（如图3b）。锅炉侧主要受热面出口的介质温度及排烟温度分别是判断仿真模型精确性和锅炉内燃料（