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摘要：针对某工程供热所需的2.2MPa/350℃蒸汽，本文给出了满足抽汽要求的两种350MW超临界抽凝供热机型，并从技术和经济两方面进行了分析对比，结论为本工程所需的2.2MPa/350℃供热蒸汽从机组高温再热蒸汽管道上抽取较为经济合理。
关键词：选型比较；方案
中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：
0 前言
近年来由于国家政策导向等因素，热电联产项目得到了很大的发展。各主机厂均有大量的已建、在建和执行项目，并在此过程中针对不同抽汽参数需求开发了大量不同的机型。因而，往往针对同一抽汽参数，可选不同的机型，而机型的不同又会导致机组运行经济性的差异。本文将结合某具体工程抽汽参数对机组选型进行技术经济分析，旨在选出最适合该工程实际的方案。
1工程概况
某工程热电厂出口供热介质为蒸汽，参数分别为2.2MPa/350℃和1.0MPa/280℃，与厂外热网分界为厂区围墙外1m处。由于厂区供热管线较短，厂内热网压降和温降按0.05MPa/5℃设计。因此，机组供热抽汽口处的参数分别为2.25MPa/355℃和1.05MPa/285℃。
该工程工业生产热用户基本为全年运行，考虑到机组全年大修及小修所需时间，工程机组设计年运行小时数取7500小时，根据当地系统规划，机组发电设备年利用小时为5500小时。
2机型方案
2.1抽汽方案
工程装机2×350MW超临界供热机组，对于工程所需的1.05MPa/285℃蒸汽，机组抽汽方式较为确定，一般取用中压缸末级抽汽，通过设置在中低压缸联通管上的蝶阀调整分缸压力，达到调节抽汽参数的目的，抽汽口蒸汽温度约为380℃～395℃，满足供热所需蒸汽温度。这一级抽汽同时作为除氧器、给水泵汽轮机和厂用辅助蒸汽的汽源。
对于工程所需的2.25MPa/355℃蒸汽，则存在以下几种可能的抽汽方式：
方案一：抽取高温再热蒸汽，参数约为4MPa/566℃，通过设置减温减压器将压力和温度降至供热所需。
方案二：汽轮机中压缸调整抽汽，抽汽参数与常规350MW超临界纯凝机组三段抽汽相似。
方案三：取高压缸排汽，即抽取低温再热蒸汽。
2.2各方案说明
2.2.1方案一
从高温再热蒸汽抽汽的方案比较成熟，目前已有正在实施中的国电青山热电350MW超临界供热机组和投运的华润南京热电600MW超临界供热机组。
这种方案的350MW超临界供热汽轮机一般设计为双缸双排汽（高中压缸合缸）,回热系统由三个高压加热器、四个低压加热器和一个除氧器构成,除氧器采用滑压运行。通流级数为高压缸由一个单列调节级和11个压力级构成，中压缸6个压力级构成，低压缸27个压力级构成。
供热抽汽压力由中压进汽调节阀参与调节，能够在抽汽时通过调节阀门开度控制高温再热抽汽压力。例如当机组投入供热抽汽后，随着抽汽量的增加，高温再热蒸汽压力逐渐降低，中调门关小以维持供汽压力。
本方案的优点是适用于压力和温度要求较高的抽汽参数，抽汽参数可达4MPa/566℃，压力可在3.8～4.3MPa范围内进行调整，抽汽量仅受低压缸安全运行流量的影响。汽轮机不需要重新设计，结构、通流等与350MW超临界纯凝机组基本相同，同时中压进汽调节阀的特性不变，通过进一步优化设计，即以达到中调门参与抽汽压力调节的目的。
缺点是抽汽取自锅炉再热器出口，蒸汽未在汽轮机内做功即被抽出，同时对于本工程，所需供汽参数为2.2MPa/350℃，由高温再热蒸汽减温减压存在一定的压力和温度上的损失，当抽汽量较大时，机组的热经济性稍差。
2.2.2方案二
在汽輪机中压缸设置可调整抽汽的方案，例如东方汽轮机厂的机型：包一热125MW机组和南京化工园亚临界330MW机组等。
这种方案在汽轮机中压缸缸体上设置有调节阀，蒸汽在中压缸内的通流为“翻墙式”，高温再热蒸汽进入中压缸后，经过前几级压力级后进入中压缸缸体上的调节阀，流经调节阀后返回中压缸内，在该调节阀前缸体上设有抽汽口，通过调节阀节流调整抽汽压力和流量，东汽厂称这种抽汽方式为座缸阀门调节方式，中压缸及座缸阀结构如下图所示，中压缸一般采用独立的分缸。
图2-1 座缸阀示意图
座缸阀方案用于供热压力2.0～5.0MPa的可调抽汽，可满足较高压力的工业抽汽。
对于工程所需的2.25MPa/355℃抽汽，可在东汽330MW三缸两排汽亚临界汽轮机的基础上通过更改高中压缸材质，对高、中、低压缸通流部分进行改造，设置座缸阀等，设计出适用于本工程的350MW超临界汽轮机。经咨询，这种三缸两排汽的350MW超临界机型通流级数为高压缸一个单列调节级和11个压力级，中压缸6个压力级，低压缸2x7个压力级。座缸阀设置在中压3~4级之间，抽汽压力调节范围为2.0～2.5MPa，抽汽口温度约为475℃。
本方案的优点是蒸汽在中压缸内做功后抽出，当供热抽汽量较大时，机组热经济性较好。
缺点是中压缸座缸阀存在一定的节流损失，当供热抽汽量较小或机组纯凝运行时，机组热经济性稍差。由于采用高中压缸分缸设计，汽轮机轴系变长，外形长度增加。汽轮机需要重新设计，设计和制造的周期较长。
2.2.3方案三
对于超临界350MW纯凝机组，高压缸排汽参数约为4.3MPa/320℃，压力可满足本工程需要，但是温度不够355℃。理论上可以通过重新设计高压缸级数，通过减少压力级来提高排汽温度。但受锅炉再热器超温的限制，再热器前的抽汽量一般不能超过相应负荷下再热器流量的6~8%。根据本工程2.2MPa蒸汽供汽量，方案三不能适用于本工程。
2.3汽轮机主要技术条件
表2-1 汽 轮 机 主 要 参 数 表
3技术经济比较
3.1主辅机投资比较
根据机、炉、电匹配原则，方案一和方案二所配锅炉和发电机参数基本相同，价格可视为相同。主要辅机投资费用亦基本相同。
方案一汽轮机为高中压合缸结构，方案二为高中压分缸结构，由于轴承箱、分缸结构和座缸阀的差异，两方案汽轮机价格不同。方案二较方案一增加投资约800万元。
3.2土建费用比较
工程350MW超临界汽轮机采用三缸结构相比双缸结构轴系长度有所增加，方案二汽机基础长度比方案一长约5m，每台机组汽机基础费用将增加约30万元。虽然两方案汽机基础尺寸不同，但通过调整有关设备和管道布置，主厂房尺寸可做到一致，因此主厂房土建结构费用相同。
3.3四大管道材料费用比较
由于方案二汽轮机外形尺寸较长，导致三大蒸汽管道长度较方案一长，根据所选用管道材料、重量、单价计算四大管道材料费用，方案二较方案一增加投资约122万元。
3.4主要热经济指标比较
表3-1 主要技术经济指标对比表
可见，该工程两方案经济指标较为接近，方案一略优，方案一较方案二每年可节约标煤3160t，可节约年运行费用268.6万元。
4结论
对比不同工况下的热耗可知，当机组抽汽量较大时，方案二汽机热耗较低；当机组抽汽量较小或纯凝工况下，方案一汽机热耗较低。两方案在不同的热负荷条件下，会有不同的比较结论。
具体到本工程热负荷，方案一比方案二每年可节约运行费用268.6万元，同时可节约初投资982万元，采用方案一较为经济合理。
关键词：选型比较；方案
中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：
0 前言
近年来由于国家政策导向等因素，热电联产项目得到了很大的发展。各主机厂均有大量的已建、在建和执行项目，并在此过程中针对不同抽汽参数需求开发了大量不同的机型。因而，往往针对同一抽汽参数，可选不同的机型，而机型的不同又会导致机组运行经济性的差异。本文将结合某具体工程抽汽参数对机组选型进行技术经济分析，旨在选出最适合该工程实际的方案。
1工程概况
某工程热电厂出口供热介质为蒸汽，参数分别为2.2MPa/350℃和1.0MPa/280℃，与厂外热网分界为厂区围墙外1m处。由于厂区供热管线较短，厂内热网压降和温降按0.05MPa/5℃设计。因此，机组供热抽汽口处的参数分别为2.25MPa/355℃和1.05MPa/285℃。
该工程工业生产热用户基本为全年运行，考虑到机组全年大修及小修所需时间，工程机组设计年运行小时数取7500小时，根据当地系统规划，机组发电设备年利用小时为5500小时。
2机型方案
2.1抽汽方案
工程装机2×350MW超临界供热机组，对于工程所需的1.05MPa/285℃蒸汽，机组抽汽方式较为确定，一般取用中压缸末级抽汽，通过设置在中低压缸联通管上的蝶阀调整分缸压力，达到调节抽汽参数的目的，抽汽口蒸汽温度约为380℃～395℃，满足供热所需蒸汽温度。这一级抽汽同时作为除氧器、给水泵汽轮机和厂用辅助蒸汽的汽源。
对于工程所需的2.25MPa/355℃蒸汽，则存在以下几种可能的抽汽方式：
方案一：抽取高温再热蒸汽，参数约为4MPa/566℃，通过设置减温减压器将压力和温度降至供热所需。
方案二：汽轮机中压缸调整抽汽，抽汽参数与常规350MW超临界纯凝机组三段抽汽相似。
方案三：取高压缸排汽，即抽取低温再热蒸汽。
2.2各方案说明
2.2.1方案一
从高温再热蒸汽抽汽的方案比较成熟，目前已有正在实施中的国电青山热电350MW超临界供热机组和投运的华润南京热电600MW超临界供热机组。
这种方案的350MW超临界供热汽轮机一般设计为双缸双排汽（高中压缸合缸）,回热系统由三个高压加热器、四个低压加热器和一个除氧器构成,除氧器采用滑压运行。通流级数为高压缸由一个单列调节级和11个压力级构成，中压缸6个压力级构成，低压缸27个压力级构成。
供热抽汽压力由中压进汽调节阀参与调节，能够在抽汽时通过调节阀门开度控制高温再热抽汽压力。例如当机组投入供热抽汽后，随着抽汽量的增加，高温再热蒸汽压力逐渐降低，中调门关小以维持供汽压力。
本方案的优点是适用于压力和温度要求较高的抽汽参数，抽汽参数可达4MPa/566℃，压力可在3.8～4.3MPa范围内进行调整，抽汽量仅受低压缸安全运行流量的影响。汽轮机不需要重新设计，结构、通流等与350MW超临界纯凝机组基本相同，同时中压进汽调节阀的特性不变，通过进一步优化设计，即以达到中调门参与抽汽压力调节的目的。
缺点是抽汽取自锅炉再热器出口，蒸汽未在汽轮机内做功即被抽出，同时对于本工程，所需供汽参数为2.2MPa/350℃，由高温再热蒸汽减温减压存在一定的压力和温度上的损失，当抽汽量较大时，机组的热经济性稍差。
2.2.2方案二
在汽輪机中压缸设置可调整抽汽的方案，例如东方汽轮机厂的机型：包一热125MW机组和南京化工园亚临界330MW机组等。
这种方案在汽轮机中压缸缸体上设置有调节阀，蒸汽在中压缸内的通流为“翻墙式”，高温再热蒸汽进入中压缸后，经过前几级压力级后进入中压缸缸体上的调节阀，流经调节阀后返回中压缸内，在该调节阀前缸体上设有抽汽口，通过调节阀节流调整抽汽压力和流量，东汽厂称这种抽汽方式为座缸阀门调节方式，中压缸及座缸阀结构如下图所示，中压缸一般采用独立的分缸。
图2-1 座缸阀示意图
座缸阀方案用于供热压力2.0～5.0MPa的可调抽汽，可满足较高压力的工业抽汽。
对于工程所需的2.25MPa/355℃抽汽，可在东汽330MW三缸两排汽亚临界汽轮机的基础上通过更改高中压缸材质，对高、中、低压缸通流部分进行改造，设置座缸阀等，设计出适用于本工程的350MW超临界汽轮机。经咨询，这种三缸两排汽的350MW超临界机型通流级数为高压缸一个单列调节级和11个压力级，中压缸6个压力级，低压缸2x7个压力级。座缸阀设置在中压3~4级之间，抽汽压力调节范围为2.0～2.5MPa，抽汽口温度约为475℃。
本方案的优点是蒸汽在中压缸内做功后抽出，当供热抽汽量较大时，机组热经济性较好。
缺点是中压缸座缸阀存在一定的节流损失，当供热抽汽量较小或机组纯凝运行时，机组热经济性稍差。由于采用高中压缸分缸设计，汽轮机轴系变长，外形长度增加。汽轮机需要重新设计，设计和制造的周期较长。
2.2.3方案三
对于超临界350MW纯凝机组，高压缸排汽参数约为4.3MPa/320℃，压力可满足本工程需要，但是温度不够355℃。理论上可以通过重新设计高压缸级数，通过减少压力级来提高排汽温度。但受锅炉再热器超温的限制，再热器前的抽汽量一般不能超过相应负荷下再热器流量的6~8%。根据本工程2.2MPa蒸汽供汽量，方案三不能适用于本工程。
2.3汽轮机主要技术条件
表2-1 汽 轮 机 主 要 参 数 表
3技术经济比较
3.1主辅机投资比较
根据机、炉、电匹配原则，方案一和方案二所配锅炉和发电机参数基本相同，价格可视为相同。主要辅机投资费用亦基本相同。
方案一汽轮机为高中压合缸结构，方案二为高中压分缸结构，由于轴承箱、分缸结构和座缸阀的差异，两方案汽轮机价格不同。方案二较方案一增加投资约800万元。
3.2土建费用比较
工程350MW超临界汽轮机采用三缸结构相比双缸结构轴系长度有所增加，方案二汽机基础长度比方案一长约5m，每台机组汽机基础费用将增加约30万元。虽然两方案汽机基础尺寸不同，但通过调整有关设备和管道布置，主厂房尺寸可做到一致，因此主厂房土建结构费用相同。
3.3四大管道材料费用比较
由于方案二汽轮机外形尺寸较长，导致三大蒸汽管道长度较方案一长，根据所选用管道材料、重量、单价计算四大管道材料费用，方案二较方案一增加投资约122万元。
3.4主要热经济指标比较
表3-1 主要技术经济指标对比表
可见，该工程两方案经济指标较为接近，方案一略优，方案一较方案二每年可节约标煤3160t，可节约年运行费用268.6万元。
4结论
对比不同工况下的热耗可知，当机组抽汽量较大时，方案二汽机热耗较低；当机组抽汽量较小或纯凝工况下，方案一汽机热耗较低。两方案在不同的热负荷条件下，会有不同的比较结论。
具体到本工程热负荷，方案一比方案二每年可节约运行费用268.6万元，同时可节约初投资982万元，采用方案一较为经济合理。