摘要：在现阶段国内节能减排压力不断上升的政策环境下，在蒸汽参数暂时无法继续提高的实际情况下，发展二次再热技术，采用先进的热力循环系统，是现阶段洁净煤发电技术的主要方向。本文以已经投产的某电厂 630 MW 等级一次再热机组为研究对象，通过其与 630MW 等级二次再热超临界机组对比，二次再热机组供电煤耗低11.1g/（k W·h），汽轮机热耗低 366.47 k J/（k W·h）。机组的热经济性有大幅度的提高。
关键词：超临界机组 二次再热 节能改造 能效分析
前言
燃煤发电在我国发电行业中占据着举足轻重的地位，提高燃煤机组效率，降低污染物排放是燃煤发电企业生存发展的不竭动力。提高蒸汽参数，增大机组容量，采用先进的热力循环系统，是现阶段燃煤发电技术的主要方向。目前，美国、日本和丹麦已相继发起700℃及以上参数的高超超临界发展计划，并无一例外地选择二次再热作为研究方向［1］。根据朗肯循环的定义，提高平均吸热温度能够提高循环效率。因此，采用二次再热技术能够进一步提高机组的热效率，同时有效降低排汽湿度，保证排汽区域的叶片的安全性，为机组进一步提高进汽初参数提供了条件[2]。尽管提高蒸汽参数可有效提高机组效率，但是受机组关键部件高温性能的影响，蒸汽参数提高有一定限制，我国第一台建设投产的国电泰州超超临界二次再热机组，其经济性在世界属于领先水平，该厂机组参数为 31 MPa/600 ℃/610 ℃/610 ℃，与其同期建设的其他煤电机组也大多数采取该蒸汽参数[3]。
在现阶段国内节能减排压力不断上升的政策环境下，在蒸汽参数暂时无法继续提高的实际情况下，发展二次再热技术，已成为建设“高效、节能、环保”燃煤电厂的重要途径[4]。以已经投产的某电厂 630 MW 等级一次再热机组为研究对象，通过其与 630MW 等级二次再热超临界机组对比，分析 630 MW 等级二次再热机组整体经济性。
1 二次再热机组热力循环改造方案
二次再热机组系统与一次再热机组相比，二次再热机组的系统结构更加复杂，主要体现在主再热蒸汽系统、抽汽回热系统、再热汽温控制方面。
1.1原机组主要参数
该电厂2*630MW超临界汽轮机由东方汽轮机有限公司设计制造，型号为N650-24.2/566/566，型式为超临界/一次中间再热/三缸四排汽/单轴/双背压/凝汽式汽轮机。
1.2改造后主再热蒸汽系统循环方式
与一次再热机组相比，二次再热机组增加一级再热器，使锅炉主蒸汽、一次再热蒸汽、二次再热蒸汽三者之间吸热特性发生变化.该超临界机组的回热级数为 8 级，改造后该电厂 630 MW 等级二次再热机组采用 9级回热抽汽，即 4 级高压加热器、1 级除氧器和 4 级低压加热器，在#1高压加热器前增加#0高压加热器。
本方案是在原有热力系统基础上，增加锅炉设备受热面，进入并置汽轮机的蒸汽温度提高至600℃，进入原系统高压缸的蒸汽参数不变，增加并置小汽轮机和0#高压加热器，并置机一级抽汽作为凝汽机组0#高压加热器的汽源，并置机的排气排入凝汽器。并置机和主汽轮机各驱动一台发电机，当机组负荷降低时，保证并置机进汽参数不变。
具体改造设备包括增加锅炉受热面；新增前置机，并单独配置一台发电机双轴发电；新增0#高压加热器及配套管道阀门，其中抽汽配限压调节阀。前置发电机出口电压6.2KV，接至该电厂厂用电系统，可以降低机组的厂用电率。给水温度为滑压运行方式，最高温度为315℃。较该630 MW 超临界一次再热机组给水温度高出 26.8 ℃，对改造后热力系统的机组进行热平衡计算，其中，机组各抽汽点的参数是在机组的主要热力参数确定后，考虑到给水的回热分配、前置机抽汽安排等问题设计确定的。
2一、二次再热机组经济性对比
机组的经济性主要体现在机组热耗以及厂用电率方面。表2-1 为同等级超临界一次与二次再热超临界机组经济性数据。
表2- 1 超临界机组一、二次再热机组经济性数据（THA 工况）
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图2-1超临界机组一、二次再热机组经济性
由表 2-1 可知，该电厂 630 MW 等级超临界二次再热机组较 630 MW 等级超临界一次再热机组设计供电煤耗低11.1g/（k W·h），较 630 MW 等级超临界一次再热机组设计汽轮机热耗低 366.47 k J/（k W·h）。
2.1从热力学角度对改造后汽轮机组热力系统节能进行分析
对超临界630MW机组热力系统节能技改方案进行热力学分析，根据改造方案的热力学参数绘制工质循环T-S图（回热循环图中没有表示），并与改造前工质循环T-S图对比。具体见图2-2。图中红色虚线表示原机组工质循环T-S图，黑色虚线表示改造后机组工质循环T-S图。
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图2-2超临界630MW机组节能改造方案工质循环T-S图
由图2-2知，与原系统相比，节能技改方案的给水温度与原系统相比由2点上升到了8点，并置机主蒸汽参数点也由3点上升到了9点，改造后工质在锅炉中的吸热过程平均温度得到提升，根据基本朗肯循环热效率公式，节能技术改造方案的循环热效率高于原系统的循环热效率。
3 结论
（1）经过节能技改方案计算结果表明，630 MW 等级超临界二次再热机组较 630 MW 等级超临界一次再热机组设计供电煤耗低11.1g/（k W·h），较 630 MW 等级超临界一次再热机组设计汽轮机热耗低 366.47 k J/（k W·h）。同时从热力学角度分析同样能得出节能技术改造方案的循环热效率高于原系统的循环热效率。
（2）以某超临界630MW机组热力系统为研究对象，进行节能技术改造。并且通过对改造后的热力系统原机组主要设备参数变化、新增设备参数、给水温度选择等方面进行分析，说明该项热力系统节能技术改造具有技术可行性。计算结果表明，经过该方案改造后，机组的热经济性均有大幅度的提高。同时表明该改造技术在深度调峰机组有重要优势，可以让锅炉在安全运行前提下，汽轮发电机组在较低负荷条件下运行，实现深度调峰。
参考文献
［1］ 王月明，牟春明，姚明宇，等.二次再热技术发展与应用现状［J］.热力发电，2017，46（8）：1-9
［2］ 高昊天，范浩杰，董建聪，等.超超临界二次再热机组的发展［J］.锅炉技术，2014（4）：1-3+33.
［3］ 胡 珺，.660 MW 等级超超临界二次再热机组经济性评价［J］.设备管理与维修，2019 №12（上）。
［4］ 沈国平，黄庆华，俞基安，等.高效灵活的660MW等级超超临界二次再热汽轮机［J］.神华科技，2019（2）：VOL17.