等效熱降法在汽輪機(jī)熱耗計(jì)算中的應(yīng)用

等效熱降法在汽輪機(jī)熱耗計(jì)算中的應(yīng)用

大同第二處理廠現(xiàn)有安裝功率為6.200mw。該收割機(jī)由東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)，為衰減裝置。加熱系統(tǒng)由三個(gè)高壓處理器（下稱高壓）、一個(gè)預(yù)氧器和四個(gè)低壓處理器（下稱低氣率）組成。自1984年第1臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)以來(lái),回?zé)嵯到y(tǒng)進(jìn)行了多次改進(jìn),運(yùn)行狀況有了明顯的改善,但仍存在4號(hào)低加出水溫度、給水溫度低于設(shè)計(jì)值,除氧器超負(fù)荷運(yùn)行等問(wèn)題,嚴(yán)重影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。汽輪機(jī)熱力計(jì)算通常采用熱平衡方法,該方法對(duì)熱耗計(jì)算準(zhǔn)確性高,但對(duì)熱力系統(tǒng)局部計(jì)算需全面計(jì)算,既繁雜,又不明了。等效熱降法適于熱力系統(tǒng)局部定量計(jì)算,該方法只研究與熱力系統(tǒng)變化有關(guān)的部分,簡(jiǎn)單明了,且計(jì)算結(jié)果與簡(jiǎn)易熱平衡計(jì)算基本相同,但因汽輪機(jī)排汽焓和軸封用汽量難以取準(zhǔn),對(duì)汽輪機(jī)熱耗計(jì)算誤差較大。本文試采用等效熱降方法對(duì)回?zé)嵯到y(tǒng)進(jìn)行局部定量計(jì)算分析。1導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性加熱器端差系加熱器疏水溫度與加熱器出口水溫之差。端差過(guò)大,一方面導(dǎo)致加熱器出力下降,使能級(jí)較低的抽汽量減少,汽輪機(jī)排汽量增大;另一方面使上一級(jí)加熱器的負(fù)荷增大,使能級(jí)較高的抽汽量增加,降低汽輪機(jī)的作功能力;而高加端差過(guò)大又使循環(huán)吸熱量增加,這些因素導(dǎo)致汽輪機(jī)的循環(huán)效率下降,影響機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。下面以1995年4號(hào)機(jī)組大修后熱力試驗(yàn)數(shù)據(jù)為例(見(jiàn)表1),用等效熱降法進(jìn)行具體分析計(jì)算。1.13蒸汽循環(huán)吸熱量及熱耗的增加3號(hào)高加端差為16℃,較設(shè)計(jì)值高14℃,造成1段抽汽量減少,減少的抽汽繼續(xù)在汽輪機(jī)中作功,使蒸汽作功增加,即蒸汽等效熱降增加,其值為:ΔH=Δt8·η8=25.855(kJ/kg)式中Δt8——3號(hào)高加端差與設(shè)計(jì)值的差值;η8——1段抽汽的抽汽效率。由于3號(hào)高加端差較設(shè)計(jì)值高,使給水溫度降低,主蒸汽循環(huán)吸熱量增加;同時(shí),由于1段抽汽減少,2段抽汽變化不大,再熱蒸汽量增加,再熱蒸汽循環(huán)吸熱量增加。蒸汽循環(huán)吸熱量合計(jì)增加值:ΔQ=Δt8+Δt8(1-Υ7/q7)σ/q8=71.90(kJ/kg)式中σ——1kg再熱蒸汽的吸熱量;Υ7——1kg疏水在2號(hào)高加中的放熱量;q7——1kg抽汽在2號(hào)高加中的放熱量;q8——1kg抽汽在3號(hào)高加中的放熱量。汽輪機(jī)裝置效率為:ηi′=(H0+ΔH)/(Q0+ΔQ)=42.27%式中H0——設(shè)計(jì)工況新蒸汽等效熱降;Q0——設(shè)計(jì)工況新蒸汽循環(huán)吸熱量。汽輪機(jī)裝置效率相對(duì)下降:δηi=(ηi′-η0)/ηi′=-0.379%式中η0——設(shè)計(jì)工況下汽輪機(jī)裝置效率。汽輪機(jī)熱耗增加:Δq=q0·δηi=31.84(kJ/kg)式中q0——汽輪機(jī)設(shè)計(jì)熱耗。發(fā)電煤耗增加值:Δb=b0·δηi=1.220[g/(kW·h)]式中b0——機(jī)組設(shè)計(jì)發(fā)電煤耗。1.22蒸汽作功變化量設(shè)計(jì)2號(hào)高加端差為11℃,較設(shè)計(jì)值高9℃,造成2段抽汽量減少,蒸汽作功能力增加;同時(shí),2號(hào)高加出力不足,由3號(hào)高加補(bǔ)足,使1段抽汽量增加,蒸汽作功能力降低。蒸汽作功合計(jì)變化量:ΔH=-Δt7(η8-η7)=-1.017(kJ/kg)式中η7——2段抽汽的抽汽效率。由于1、2段抽汽量的改變,使再熱蒸汽量及再熱蒸汽循環(huán)吸熱量增加,再熱蒸汽循環(huán)吸熱量增加值:ΔQ=Δt7·σ[1/q7-(1-Υ7/q7)/q8]=0.4100(kJ/kg)汽輪機(jī)裝置效率:ηi=(H0+ΔH)/(Q0+ΔQ)=42.39%汽輪機(jī)裝置效率相對(duì)下降值:δηi=(ηi′-η0)/ηi′=-0.0944%1.31kj/機(jī)床抽汽效率1號(hào)高加端差10℃,較設(shè)計(jì)值-1℃高11℃,使蒸汽作功下降,其下降值:ΔH=-Δt6(η7-η6)=-5.642(kJ/kg)式中η6——3段抽汽的抽汽效率。由于3號(hào)高加的出力不足,由2號(hào)高加補(bǔ)足,使2段抽汽量增加,再熱蒸汽循環(huán)吸熱量減少,其減少值:ΔQ=-Δt6·σ/q7=-10.94(kJ/kg)汽輪機(jī)裝置效率為:ηi′=(H0+ΔH)/(Q0+ΔQ)=42.39%汽輪機(jī)裝置效率相對(duì)下降值:δηi=(ηi′-η0)/ηi′=-0.0944%1.44單次抽汽效率kj/k4號(hào)低加端差8℃,較設(shè)計(jì)值高7℃,使蒸汽作功下降,其下降值:ΔH=-αH·Δt4(η5-η4)q4/(q4+Δt4)=-0.964(kJ/kg)式中αH——經(jīng)3、4號(hào)低加的凝結(jié)水量占主汽量的份額;q4——1kg抽汽在4號(hào)低加中的放熱量;η5——4段抽汽的抽汽效率;η4——5段抽汽的抽汽效率。由于4號(hào)低加端差過(guò)大,使蒸汽作功下降,但不影響蒸汽循環(huán)吸熱量,汽輪機(jī)裝置效率相對(duì)下降值:δηi=(ηi′-η0)/ηi′=ΔH/(H0+ΔH)=-0.0802%1.53—號(hào)低加端差對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響的計(jì)算3號(hào)低加端差10℃,較設(shè)計(jì)值高7℃,使蒸汽作功下降,其下降值:ΔH=-αH·Δt3(η4-η3)=-0.977(kJ/kg)式中η3——6段抽汽的抽汽效率。汽輪機(jī)裝置效率相對(duì)下降值:δηi=ΔH/(H0+ΔH)=-0.0813%1.62n23-2評(píng)分2號(hào)低加端差20℃,較設(shè)計(jì)值高16℃,使蒸汽作功下降,其下降值:ΔH=-αn·Δt2(η3-η2)=-1.615(kJ/kg)式中αn——經(jīng)1、2號(hào)低加的凝結(jié)水量占主蒸汽量的份額;η2——7段抽汽的抽汽效率。汽輪機(jī)裝置效率相對(duì)下降值:δηi=ΔH/(H0+ΔH)=-0.1345%1.71按機(jī)組高效放熱量的計(jì)算1號(hào)低加端差25℃,較設(shè)計(jì)值高21℃,使蒸汽作功下降,其下降值:ΔH=-αn·Δt1(η2-η1)q2/(q2+Δt1)=-4.685(kJ/kg)式中η1——8段抽汽的抽汽效率;q2——1kg抽汽在2號(hào)低加中的放熱量。汽輪機(jī)裝置效率相對(duì)下降值:δηi=ΔH/(H0+ΔH)=-0.391%以上計(jì)算結(jié)果匯總于表1。用上述計(jì)算方法,取1998年一季度4號(hào)機(jī)組熱力試驗(yàn)數(shù)據(jù),計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。為便于橫向比較,設(shè)加熱器端差高于設(shè)計(jì)值10℃,用上述計(jì)算方法,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。1.8高、低壓加熱器加工過(guò)程從表3可看出,每臺(tái)加熱器端差對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性有程度不同的影響,而3號(hào)高加和1號(hào)低加的影響程度更大。由此可得出結(jié)論:高加、低加對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行同樣重要。從表1、表2可看出,通過(guò)設(shè)備的治理、系統(tǒng)改進(jìn)及加強(qiáng)回?zé)嵯到y(tǒng)運(yùn)行調(diào)整,高、低壓加熱器的端差有一定幅度的下降。但目前回?zé)嵯到y(tǒng)各加熱器的端差仍較設(shè)計(jì)值高6～12℃,對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響較大,如1號(hào)低加端差較設(shè)計(jì)值高12℃,使機(jī)組年多耗標(biāo)煤731t。2設(shè)備運(yùn)行方式對(duì)比除氧器余汽冷卻器的冷卻水為凝結(jié)水,原設(shè)計(jì)冷卻水取自3號(hào)低加出口,現(xiàn)部分機(jī)組改到1號(hào)低加出口,現(xiàn)用等效熱降法對(duì)兩種運(yùn)行方式分別進(jìn)行計(jì)算分析(余汽冷卻器的冷卻水量為30t,即αy=0.0491,冷卻水溫升為0.5℃,即Δt=2.09kJ/kg)。2.1除氧器入口水的影響ty除氧器余汽冷卻器的冷卻水取自1號(hào)低加出口,經(jīng)余汽冷卻器加熱后進(jìn)入除氧器。由于除氧器排汽量較少,余汽冷卻器中冷卻水的焓升很小,遠(yuǎn)低于4號(hào)低加的出口水焓,使除氧器入口水焓降低:Δt=αY(t1+Δty-t4)/αH=-17.15(kJ/kg)式中αY——余汽冷卻器的冷卻水占主蒸汽量的份額;t1——1號(hào)低加出口水溫;t4——4號(hào)低加出口水溫。除氧器入口水焓下降,使除氧器的熱負(fù)荷增大,4段抽汽增加,作功減少;同時(shí)做為冷卻水的這部分凝結(jié)水不再經(jīng)過(guò)2、3、4號(hào)低加,使5、6、7段抽汽減少,蒸汽作功增加。合計(jì)蒸汽作功變化(較余汽冷卻器不運(yùn)行時(shí)):ΔH=αH·Δt4·η5+αH·αY(τ4·η4+τ3·η3+τ2·η2)=-1.67(kJ/kg)式中τ4、τ3、τ2——分別為凝結(jié)水在4、3、2號(hào)低加中的焓升。汽輪機(jī)裝置效率相對(duì)下降值:δηi=-0.139%2.2蒸汽作功變化除氧器余汽冷卻器的冷卻水取自3號(hào)低加出口,使除氧器入口水焓降低,其降低值:Δt=-5.01(kJ/kg)蒸汽作功變化(較余汽冷卻器不運(yùn)行時(shí)):ΔH=αH·Δt4·η5+αH·αY·τ4·η4=-0.302(kJ/kg)汽輪機(jī)裝置效率相對(duì)下降:δηi=-0.025%上述計(jì)算結(jié)果匯總于表4。2.3機(jī)組經(jīng)濟(jì)性下降由表4可看出,從整個(gè)熱力系統(tǒng)來(lái)講,盡管除氧器余汽冷卻器利用了除氧器排汽的熱量,但卻使機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性略有下降;原設(shè)計(jì)方式,即冷卻水取自3號(hào)低加出口,使機(jī)組發(fā)電煤耗升高0.008g/(kW·h),機(jī)組經(jīng)濟(jì)性略有下降;冷卻水位置改到1號(hào)低加出口,使機(jī)組發(fā)電煤耗上升0.477g/(kW