朱建文1 辛小燕2 蔣慧楠3

青島高遠(yuǎn)熱能動(dòng)力設(shè)備有限公司

摘要：熱電解耦的本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)電、熱負(fù)荷相互轉(zhuǎn)移，即熱電比的大幅度調(diào)節(jié)。其最直接、最節(jié)能和最節(jié)省投資的方案是汽汽引射！

關(guān)鍵詞：熱電解耦 汽汽引射 供熱

一、概述

當(dāng)前，熱電解耦任務(wù)緊迫呼聲高。那么，最可行的方案是什么？

談到解耦，當(dāng)前有幾個(gè)誤區(qū):

誤區(qū)1：為了實(shí)現(xiàn)鍋爐小負(fù)荷不投油運(yùn)行，人們投入大量精力開(kāi)展研究工作。如：燃燒系統(tǒng)、脫硫脫硝系統(tǒng)、空預(yù)器及控制系統(tǒng)等的改造適應(yīng)問(wèn)題的研究?？赡遣皇菃?wèn)題的關(guān)鍵，與解耦不是直接相關(guān)聯(lián)，因?yàn)榧词共唤怦铄仩t調(diào)峰也必須要研究這些問(wèn)題。換句話說(shuō)，只有在發(fā)電與供熱總負(fù)荷太小的時(shí)候才能出現(xiàn)這些問(wèn)題。而解耦的本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)電、熱負(fù)荷相互轉(zhuǎn)移，不僅僅是總負(fù)荷的大小調(diào)節(jié)。

誤區(qū)2：采用儲(chǔ)熱方式，設(shè)計(jì)大型熱水池儲(chǔ)熱，這更是沒(méi)有對(duì)癥下藥。占地很大，投資很大，但不能解決天氣持續(xù)寒冷條件下的供熱問(wèn)題。不去改造機(jī)組就無(wú)法實(shí)現(xiàn)把電負(fù)荷轉(zhuǎn)化成熱負(fù)荷問(wèn)題。

誤區(qū)3：切除低壓缸進(jìn)汽，雖然能夠部分轉(zhuǎn)移電負(fù)荷增加機(jī)組供熱能力，但此辦法有下列弊端：

1、如果不拆除低壓轉(zhuǎn)子葉片，在無(wú)蒸汽流量的情況下運(yùn)行低壓缸內(nèi)會(huì)產(chǎn)生鼓風(fēng)效應(yīng)；

2、如果拆除葉片光軸運(yùn)行，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)熱負(fù)荷向電負(fù)荷轉(zhuǎn)移，另外轉(zhuǎn)子自振頻率、臨界轉(zhuǎn)速、撓度發(fā)生變化，會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)問(wèn)題，是否也應(yīng)該引起注意；

3、這樣改法，機(jī)組類似改成了背壓機(jī)組，使熱電比的調(diào)整范圍更加小或者說(shuō)更加”以熱定電”或“以電定熱”了；

4、解耦幅度有限；

5、此處蒸汽參數(shù)低，有時(shí)不能滿足用戶要求。

誤區(qū)4：用電鍋爐方案解耦，的確會(huì)有很大的靈活性，只是經(jīng)濟(jì)性上存在問(wèn)題。本來(lái)機(jī)組供熱的目的是經(jīng)濟(jì)性，也就是機(jī)組排汽汽化潛熱的利用為目的之一。電鍋爐的方案無(wú)法實(shí)現(xiàn)這樣的經(jīng)濟(jì)性，而是做了一件熱力學(xué)原理上忌諱的事，即電熱1：1轉(zhuǎn)換。如果有合適的低溫?zé)嵩赐ㄟ^(guò)熱泵吸收供熱，能提高一些經(jīng)濟(jì)性，但一是提高不多，二是熱源難尋，三是投資太大，所以不可取。

誤區(qū)5、把純凝機(jī)組改造成抽汽供熱機(jī)組，問(wèn)題是風(fēng)險(xiǎn)大、投資大、解耦幅度有限。

二、需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題

對(duì)于無(wú)再熱系統(tǒng)的抽汽機(jī)組來(lái)說(shuō)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了熱電比的自由調(diào)節(jié)，當(dāng)然也存在幅度問(wèn)題；對(duì)于背壓機(jī)組解耦也很簡(jiǎn)單，上臺(tái)減溫減壓器就行了，即把新蒸汽參數(shù)降至供汽參數(shù)即可。而我國(guó)火力發(fā)電廠目前大都是純凝再熱機(jī)組，解耦主要受到四個(gè)問(wèn)題的困擾：

問(wèn)題1、如果用過(guò)熱蒸汽或冷再蒸汽直接減溫減壓供熱就會(huì)使鍋爐再熱蒸汽流量不足造成再熱器超溫；

問(wèn)題2、如果用過(guò)多再熱蒸汽供熱，會(huì)使汽輪機(jī)中壓缸進(jìn)汽量減少造成機(jī)組軸向推力反向，推力瓦失效；

問(wèn)題3、如果用低壓缸進(jìn)汽改供熱，就會(huì)出現(xiàn)前文概述中那些弊端，實(shí)現(xiàn)不了大幅度的熱電比可調(diào)；

問(wèn)題4、解耦的同時(shí)，還要兼顧機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，即：最大程度的減少冷源損失。

由此看來(lái)，無(wú)論從何處取汽源用于供熱，都存在嚴(yán)重弊端。也可以說(shuō)：找到一個(gè)理想的解耦方案是很困難的，必須要有新思維新方法才行。

三、解決辦法

那么，什么是最好的解耦方案呢？筆者在此正式提出”汽汽引射”方案，供專家批評(píng)參考。（參考系統(tǒng)圖：丹東電廠350MW機(jī)組）

1、怎樣既保證過(guò)熱蒸汽和再熱蒸汽的流量比例不失調(diào)又能解決機(jī)組軸向推力失衡問(wèn)題？

答：設(shè)置兩臺(tái)汽汽引射器，一臺(tái)稱作配汽引射器，用1份過(guò)熱蒸汽引射3份熱再汽并噴水減溫送回冷再， 實(shí)現(xiàn)再循環(huán) ，從而增加了再熱蒸汽流量。另一臺(tái)稱作供熱引射器，用3份過(guò)熱蒸汽引射1份熱再汽并噴水減溫對(duì)外供熱。

兩臺(tái)引射器的引射比互成反比關(guān)系，既能實(shí)現(xiàn)鍋爐的過(guò)熱蒸汽和再熱蒸汽的比例保持基本不變，又能保證高、中壓缸各自進(jìn)汽量減少值一樣從而防止了機(jī)組推力的變化。這一點(diǎn)是很巧妙的，讀者可以仔細(xì)推敲。

2、此方案節(jié)能嗎？

答：引射器不同于減溫減壓器，節(jié)流損失小。在諸多方案中，獲得供汽壓力最高的方案就是最好的方案，因?yàn)樗€可以引射更多的低壓蒸氣，使其升壓供出，進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)性,例如引射中壓缸排氣。

3、此方案對(duì)熱控要求高嗎？

答：控制原理簡(jiǎn)述：

1、供汽引射器調(diào)節(jié)其出口供汽壓力，保證供熱蒸汽流量；

2、配汽引射器調(diào)節(jié)其出口即高排壓力，保證再熱蒸汽流量。當(dāng)供汽量增加導(dǎo)致新蒸汽壓力降低，從而導(dǎo)致高排壓力降低，此時(shí)配汽引射器加大開(kāi)度，保證高排壓力不變，（滑參數(shù)運(yùn)行，滿足曲線要求），會(huì)使高壓蒸汽壓力進(jìn)一步降低，此時(shí)要求減電負(fù)荷或者增加鍋爐出力，以保證新蒸汽壓力。

3、以上過(guò)程中，熱再壓力也是下降過(guò)程，由于補(bǔ)充了高排（冷再）壓力，所以理論上熱再壓力變化不大，但為了保證控制的精確性，增加汽汽引射器低壓汽（熱再）控制閥，用于控制熱再汽壓力，以保證機(jī)組合適的軸向推力。為了便于控制，供汽引射器的引射比設(shè)計(jì)值取大于1/3，例如2/3.

以上控制方案雖然沒(méi)有直接控制流量，但只要把各點(diǎn)壓力控制好，流量和推力平衡問(wèn)題，就解決好了。

關(guān)于切入與切除只要定一個(gè)步驟及注意事項(xiàng)就可以了。

4、引射器出故障會(huì)不會(huì)引發(fā)事故？答：不會(huì)的。當(dāng)引射器出力出現(xiàn)不可控時(shí)，小了，只是會(huì)引起供熱量不足；大了，最惡劣可能會(huì)引起再熱器安全閥或供熱管路安全閥起跳；意外關(guān)閉時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)倒流問(wèn)題，因?yàn)橐淦鬟M(jìn)口均設(shè)有止回伐。

四、 汽汽引射器簡(jiǎn)介

我國(guó)已掌握了第四代引射技術(shù)（國(guó)外沒(méi)有）即聯(lián)調(diào)技術(shù)，其原理是在中間設(shè)置一根通軸，調(diào)節(jié)時(shí)各部橫截面積按比例變化始終保持最佳面積比運(yùn)行，從而保證了變工況下運(yùn)行的引射比。由于計(jì)算軟件和仿真軟件的日臻成熟，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)性能與實(shí)用性能基本一致。

還有重要的一點(diǎn)：用汽汽引射器的方案實(shí)現(xiàn)熱電解耦是投資最省的方案，投資可能僅為其它方案的10%~30%。

我們甚至可以預(yù)測(cè)，有了聯(lián)調(diào)型引射器，傳統(tǒng)復(fù)雜的抽汽供熱機(jī)組未來(lái)可能會(huì)消失！

五、結(jié)論

我們必須強(qiáng)化一個(gè)概念：解耦就是要實(shí)現(xiàn)熱電比的大幅度可調(diào)，本汽汽引射方案理論上可實(shí)現(xiàn)解耦負(fù)荷率100%，同時(shí)還具有最節(jié)能、投資大幅度降低的優(yōu)勢(shì)。

總之，熱電解耦最直接、最節(jié)能和最節(jié)省投資的方案是汽汽引射！

A Good Method for Decoupling of Heat and Power—Steam-steam jet

Author:Zhu Jianwen1 Xin Xiaoyan2 Jiang Huinan3

(Qingdao Gaoyuan Heat&Power Equipment Co.,Ltd)

Abstract:Essentially,the decoupling of Heat and Power is the interchange between them,that is the adjustment of heat-electricity ratio by a wide margin.The most immediate，economic and lowest investment method is steam-steam jet (SSJ)!

Key word:decoupling of heat and electricity,steam-steam jet,heat supply.