熱力發(fā)電廠回熱加熱系統(tǒng)

1、熱力發(fā)電廠回熱加熱系統(tǒng)摘 要：機組回熱系統(tǒng)是火電廠熱力系統(tǒng)的最重要的部分分之一?；責嵯到y(tǒng)涉及加熱器加熱器的抽氣、抽水、疏水、抽吸系統(tǒng)、主凝結水、給水除氧和主給水等諸多系統(tǒng)，沒有足夠的可靠的、安全的和靈活性，火電廠難以發(fā)揮應有的經(jīng)濟效益。關鍵詞 再熱器 熱力系統(tǒng) 眾所周知，能源問題已經(jīng)成為世界各國共同關注的問題，在我國這一現(xiàn)象更加凸顯。由于我國粗放型經(jīng)濟增長方式，又處在消費結構升級加快的歷史階段，能源消耗過大，因此節(jié)能降耗將是一項長遠而艱巨的任務。根據(jù)美國及我國電力行業(yè)調查統(tǒng)計表明，我國平均供電煤耗率要比發(fā)達國家高出3060g/kWh，這是一個很大的差距，說明我國的電廠節(jié)能有很大的節(jié)能潛力可以挖

2、掘。因此，電站熱力系統(tǒng)節(jié)能是關系到節(jié)能全局以及可持續(xù)性發(fā)展的大事。因此，在熱力系的環(huán)境下，揭示各種節(jié)能理論內在的聯(lián)系，深入地研究和發(fā)展節(jié)能要的理論和現(xiàn)實意義，對電廠的節(jié)能降耗工作具有很強的指導性。 一、熱力系統(tǒng)經(jīng)濟指標 我國火力發(fā)電廠常用的熱經(jīng)濟型指標主要有效率和能耗率兩種。 （一） 全場熱效率cp： 其中，Nj為凈上網(wǎng)功率，B為燃煤量，Ql為燃煤低位發(fā)熱量。 全廠熱效率指標是電廠運行的綜合指標，在進行系統(tǒng)分析是，常將這一綜合指標進行分解，以區(qū)分各廠家的責任和主攻方向，因此可以改寫為： 其中，b：鍋爐效率，鍋爐有效吸熱量與燃煤低位發(fā)熱量之比； p：管道效率，汽輪機循環(huán)吸熱量與鍋爐有效吸熱量之比

3、； i：汽輪機循環(huán)裝置效率，汽輪機內部功與循環(huán)吸熱量之比； m：機械效率，汽輪機輸出功率與內部功率之比； g：發(fā)電機效率，發(fā)電機上網(wǎng)功率與前端功率之比； i：廠用電率，電廠所有輔機消耗電功率之和與發(fā)電機上網(wǎng)功率之比。 （二） 熱耗率和標準煤耗率 熱耗率指標綜合評價汽輪機發(fā)電機組熱經(jīng)濟性，其實質是發(fā)電機每發(fā)電1kWh，工質從鍋爐吸收的熱量值。定義式如下： 煤耗率指標也可以分為兩種：發(fā)電標準煤耗率和供電標準煤耗率。 二、熱力系統(tǒng)計算方法現(xiàn)狀 熱力系統(tǒng)計算是火力發(fā)電廠汽輪機組運行性能分析、熱力試驗和系統(tǒng)改進中常見的計算工作，對熱力系統(tǒng)進行計算的目的是為了確定機組的各項熱性指標，因此選擇適當?shù)臒崃ο到y(tǒng)

4、計算方法是機組熱經(jīng)濟性分析的重要前提。系統(tǒng)計算方法種類很多，按照它們所依賴的熱力學基礎可分為：第一定律分析和第二定律分析法。 常規(guī)熱平衡法是在結合質量平衡和能量平衡基礎上，對實際熱力系統(tǒng)進行的數(shù)值計算方法。計算中需要對熱力系統(tǒng)進行變工況計算，以確定汽輪機抽汽口和排汽端的蒸汽參數(shù)以及回熱系統(tǒng)的各相應參數(shù)，其實質是確定汽輪機新的膨脹過程線和系統(tǒng)參數(shù)，核心和難點是汽輪機變工況計算。 等效熱降法是以新蒸汽流量、循環(huán)的初終參數(shù)和熱力過程線均保持不變?yōu)榍疤?，以內功?等效熱降的變化來分析熱力系統(tǒng)的熱經(jīng)濟性。在熱力系統(tǒng)局部分析中，等效熱降法改善了常規(guī)熱力計算的不足，提出了等效熱降的概念并在此基礎上建立了熱力

5、系統(tǒng)分析的新方法，使熱力計算具有了系統(tǒng)分析功能。 循環(huán)函數(shù)法根據(jù)熱力學第二定律，以循環(huán)不可逆性（或冷源損失）分析輪機循環(huán)節(jié)能定性分析的判據(jù)，以循環(huán)函數(shù)式為汽輪機循環(huán)節(jié)能定量計算的工循環(huán)函數(shù)法是一種計算復雜熱力系統(tǒng)的好方法。 熵分析法是通過對體系的熵平衡計算，求取熵產(chǎn)的大小及其分布，分析影響熵產(chǎn)的因素，確定熵產(chǎn)與不可逆損失的關系，作為評價過程的不完善程度和改進過程的依據(jù)。 火用分析法4是在熱力學兩大定量的基礎上，結合環(huán)境情況從對能的本性的全面認識，從能的實用性出發(fā)提出的一種思想和方法，它是從能量轉換的角度表示設備或熱力過程完善性的科學指標。 代數(shù)熱力學法是一種分析熱力系統(tǒng)能量的分析方法。該方法運

6、用事件矩陣來描述一個系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)的能量出、入關系，火用矩陣定義了各股流的火用值，火用分支定義了單一系統(tǒng)出、入流的關系，最終得到結構矩陣FP，該矩陣從全局的高度開拓了研究全、子系統(tǒng)關系的新趨勢。 三、當前仍然存在的問題 1.普遍意義上的系統(tǒng)工程分析方法仍然欠缺，數(shù)學工具仍然有待發(fā)展，利用計算機來進行熱力系統(tǒng)節(jié)能分析的研究不足。目前都是采用局部優(yōu)化運行的方法，系統(tǒng)節(jié)能分析方法仍有待于進一步發(fā)展。 2.本質上來講，目前的系統(tǒng)研究都屬于穩(wěn)態(tài)研究。研究的基礎是發(fā)電系統(tǒng)部分熱力學參數(shù)一致，且在運行中保持恒定，這固然會使研究的復雜程度大大簡化，但同時也使其具有局限性。熱力系統(tǒng)節(jié)能分析方法在機組變工況下應

7、用研究較少。 3.不同的熱力系統(tǒng)分析理論都是從不同的角度來研究熱力系統(tǒng)這一對象，不同理論之間的相互關系的研究還很不充分。 4.無論是設計高參數(shù)的大容量機組，還是改善現(xiàn)有機組的運行水平，挖掘機組的節(jié)能潛力，都需要一種有效準確的節(jié)能理論進行指導，才能有的放矢地采取節(jié)能措施。而合理地確定優(yōu)化的性能指標，正確地建立系統(tǒng)與生產(chǎn)過程的數(shù)學模型仍然需要加大研究。 四、熱力系統(tǒng)節(jié)能技術措施 熱力系統(tǒng)節(jié)能有多種途徑可以實現(xiàn)。對于新設計機組，可通過優(yōu)化設計，合理配套進行節(jié)能；而對于運行機組，可通過節(jié)能診斷，優(yōu)化改造，監(jiān)測能損，指導運行，實現(xiàn)節(jié)能目標。 在電廠的發(fā)展中，曾先后采用回熱和再熱兩種循環(huán)方式，使得循環(huán)效率

8、大為提高。當前，可行的節(jié)能技術改造措施包括： 汽輪機通流部分實施技術改造。目前這種改造大體可以分為兩類：一類是提高汽輪機內效率，達到降耗目的；另一類是降耗的同時提高汽輪機的出力。具體改造措施有更換氣缸，將雙列調節(jié)級改為單列調節(jié)級等。 采用新型密封技術改造鍋爐空氣預熱器?？疹A器的漏風問題一直是影響鍋爐燃燒，降低效率的威脅。通過采用新型密封技術，降低空預器漏風率，不僅減少排煙損失，降低飛灰含碳量，還可以節(jié)約廠用電，降低廠用電率。 鍋爐制粉系統(tǒng)技術改造。通過改造磨煤機系統(tǒng)、密封系統(tǒng)，可以提高制粉效率，降低制粉單耗，從而降低煤耗。 電站循環(huán)冷卻水余熱再利用。通過凝汽器由循環(huán)冷卻水帶走的熱量一般占輸送總

9、能量的15%以上，有的甚至高達25%以上，造成了能量的極大浪費。如果能采用余熱利用技術把這部分能量利用起來，勢必會對電廠效率提高產(chǎn)生明顯的效果。 五、結 語 目前，面臨著能源資源逐漸匱乏和能源需求總量日益增大的雙重挑戰(zhàn)，節(jié)能降耗刻不容緩，尤其是能耗大戶行業(yè)。電廠熱力系統(tǒng)首當其沖，且與發(fā)達國家相比，我國的熱力系統(tǒng)節(jié)能降耗還是有很大的潛力和空間可以充分挖掘。有理由相信，隨著相關熱力系統(tǒng)分析方法的逐步發(fā)展和完善，電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能降耗將會取得更長遠的進步。熱泵技術是一種新型的節(jié)能制冷供熱技術，長期以來主要應用于建筑物的采暖空調領域。因熱泵制熱在節(jié)能降耗及環(huán)保方面的良好表現(xiàn)，衛(wèi)生熱水供應系統(tǒng)也越來越多的

10、采用熱泵設備作為熱源2。其中以室外空氣為熱源的空氣源熱泵，結構簡單，不需要專用機房，安裝使用方便，在衛(wèi)生熱水供應方面具有不可替代的優(yōu)勢，除了比較大型的空氣源熱泵熱水系統(tǒng)外，現(xiàn)在已有多個品牌的小型的家用空氣源熱泵熱水器也投放市場。但空氣源熱泵的一個主要缺點是供熱能力和供熱性能系數(shù)隨著室外氣溫的降低而降低，所以它的使用受到環(huán)境溫度的限制，一般適用于最低溫度-10以上的地區(qū)將熱泵技術與太陽能結合供應生活熱水，國內外進行了許多這方面的研究，主要有兩種方式，一種是直接以空氣源熱泵作為太陽能系統(tǒng)的輔助加熱設備，另一種是利用太陽能熱水為低溫熱源或將太陽能集熱器作為熱泵的蒸發(fā)器的太陽能熱泵系統(tǒng)。前者以太陽能直

11、接加熱為主以空氣源熱泵為輔，解決太陽能供熱的連續(xù)性問題，但仍舊無法擺脫環(huán)境溫度對熱泵制熱性能的影響；后者完全以太陽能作為熱泵熱源，大大提高了太陽能的利用效率，但太陽能資源不足時仍需要增加其它輔助熱源，并且熱泵供熱能力受太陽能集熱量的限制，規(guī)模一般比較小。在大型的太陽能中央熱水系統(tǒng)中，空氣源熱泵無疑是一種比較理想的輔助加熱設備，為了改善空氣源熱泵在低溫環(huán)境下制熱運行的性能，擴大它的使用區(qū)域，結合國內外太陽能熱泵研究中的先進經(jīng)驗，我們研制了一種適合于低溫環(huán)境中工作的太陽能熱泵中央熱水系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用一種新型的采用低溫太陽能輔助的空氣源熱泵機組和太陽能集熱系統(tǒng)結合，太陽能和熱泵互為輔助熱源，最大限度

12、的利用太陽能，解決陰雨天氣及冬季環(huán)境溫度較低太陽能資源不足時熱水供應保證率，做到全年、全天候供應熱水水泵作為一種轉動機械，轉軸與泵殼之間必然留有間隙，為了防止液體流出泵外或空氣漏入泵內（入口為真空情況），一般在軸與泵殼之間設有軸密封裝置。近年來由于高溫高壓泵的不斷發(fā)展，密封問題已經(jīng)成為影響泵安全工作的重要因素之一。目前所采用的軸封裝置一般有以下幾種形式：填料密封、機械密封，迷宮式密封、浮動環(huán)密封，而對于眾多火力發(fā)電廠中的低壓水泵，一般采用軟填料密封。多用石棉、碳素纖維、聚四氟乙烯樹脂等材料編織成方形或圓形。軟填料密封具有用途廣、價格便宜等特點。加軟填料的水泵平時如滲漏，一般采用緊盤壓蓋的方法。

13、如果無效，就必須停泵重新?lián)Q填料。而軟填料使用周期一般較短，且對軸套的磨損較大，這就使得平時的維護量增大，而且不經(jīng)濟?，F(xiàn)階段能否用其它方法代替盤根的使用呢？借鑒國外的經(jīng)驗并結合中國火電廠的實際，可用填料槍注射軟填料的方法來代替盤根的使用。填料槍注射軟填料的原理就是把泥狀的軟填料用較高的壓力注射入水泵的填料室，從而代替呈繩狀的盤根。填料室的其它部件保持不變。利用基于系統(tǒng)傳熱網(wǎng)絡圖所編制的傳熱計算軟件的計算，獲得了大量的熱力系統(tǒng)計算結果，依此為基礎，得到了各影響因素對暖風機性能單獨作用時的變化規(guī)律，綜合上述的分析，可得如下結論：1過低的環(huán)境溫度和壓力，對機組性能及適應性是不利因素。過低的環(huán)境溫度主要

14、引起燃燒器點火困難和燃燒不穩(wěn)定；高海拔高原地區(qū)，由于大氣壓力過低，引起機組供熱量和效率明顯降低，其主要原因是在保證完全燃燒的前提下，高原燃燒需要更大的過?？諝庀禂?shù)。因此，設計時，考慮對過低溫的助燃空氣的預熱；采用多種措施降低高原運行時的過?？諝庀禂?shù)，是提高機組性能及適應性的關鍵。2、增大送風量對提高機組供熱量和熱效率是有利的，但過大的送風量是不利的，一方面電耗隨風量增大呈平方增加：另一方面風機容量的增加導致機組體積增大，機動性降低。因此，設計、運行時，送風量應根據(jù)暖風機的容量、海拔高度、環(huán)境溫度等因素選取合適值。3、機組燃油量是爐膛體積發(fā)熱強度的體現(xiàn)，對給定機組，存在一個最優(yōu)值。當?shù)陀谠撟顑?yōu)值

15、時，導致過大的爐膛體積，對機組的熱力性能不利；當超過該最優(yōu)值時，雖能使機組供熱量升高，但會同時降低機組熱效率。因此設計時，應從保證給燃料量完全燃燒來確定爐膛體積；而運行時，應在給定爐膛體積下，保證燃料的完全燃燒來確定燃油量。負荷指令處理回路見圖1.它主要完成目標負荷設定、一次調頻、高低負荷設定及限幅、升降負荷速率限制及負荷閉鎖增減等功能.在協(xié)調運行方式下機組的目標負荷由運行人員設定,或接收電網(wǎng)調度系統(tǒng)發(fā)來的中調指令.如果選擇了除協(xié)調方式外的方式,那么實際負荷指令自動跟蹤發(fā)電機實際負荷. 負荷變化率設定:負荷速率由運行手動給定或由負荷產(chǎn)生自動的負荷變化率.負荷變化率的限制加在目標負荷信號上,以消除負荷需求信號的突然變化.可以用手動或自動的方法設定負荷變化率.在自動方式情況下,給出了由功率需求指令或鍋爐輸入指令所形成的自動負荷變化率.在手動方式情況下,運行人員在畫面上手動設定負荷變化率.作為速率限制條件還要考慮汽機應力情況,由汽機應力所引起的負荷率的上限送給負荷目標信號.頻率偏置:一次調頻功能是機組的必備功能,并且不能隨意切投,電調機組無論在那種運行方式下運行都必須參與一次調頻.DEH 一般是將一次調頻信號直接迭加