張瑞青 閆旭華

（1.沈陽(yáng)工程學(xué)院能源與動(dòng)力工程系 遼寧 沈陽(yáng) 110136；2.朝陽(yáng)燕山湖發(fā)電有限公司 遼寧 朝陽(yáng) 122004）

0 引言

當(dāng)前降低發(fā)電成本提高經(jīng)濟(jì)效益已成為各發(fā)電企業(yè)的迫切需要，對(duì)汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)進(jìn)行能損分析以確定最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行參數(shù)，了解參數(shù)變化對(duì)熱耗率的影響日益顯示出其重要性。本文以某600MW超臨界機(jī)組為例，應(yīng)用熱平衡法和等效焓降法計(jì)算出主蒸汽初溫、初壓和加熱器端差改變時(shí)熱耗率的變化規(guī)律，為機(jī)組變工況優(yōu)化運(yùn)行提供理論依據(jù)。

1 參數(shù)變化對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性影響[1]

1.1 主蒸汽壓力的影響

主蒸汽壓力升高時(shí)，即使機(jī)組調(diào)速汽閥的總開(kāi)度不變，主蒸汽流量也將增加，且蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的焓降增大，所以機(jī)組負(fù)荷增大，這對(duì)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性有利，但主蒸汽壓力升高時(shí)，末級(jí)排汽濕度增加，對(duì)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性不利。主蒸汽壓力下降時(shí)，當(dāng)主蒸汽溫度和凝結(jié)器真空不變，蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的焓降要減少，主蒸汽流量也要減少，機(jī)組負(fù)荷降低；若汽壓降低過(guò)多時(shí)，機(jī)組帶不到滿負(fù)荷，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性降低。

1.2 主蒸汽溫度的影響

在實(shí)際運(yùn)行中，主蒸汽溫度變化的可能性較大，主蒸汽溫度變化對(duì)機(jī)組安全性、經(jīng)濟(jì)性的影響比主蒸汽壓力變化時(shí)的影響更為嚴(yán)重，所以，對(duì)主蒸汽溫度的監(jiān)督要特別重視。主蒸汽溫度降低時(shí)，主蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的總焓降減少，若要維持額定負(fù)荷，必須開(kāi)大調(diào)速汽閥的開(kāi)度，增加主蒸汽的進(jìn)汽量。一般機(jī)組主蒸汽溫度每降低10℃，汽耗量要增加1.3%～1.5%。主蒸汽溫度降低時(shí)，不但影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，也威脅著機(jī)組的運(yùn)行安全。

1.3 加熱器端差變化的影響

端差增大使加熱器傳熱效果不好，導(dǎo)致抽汽量減少，出口水溫降低，要想達(dá)到需要的給水溫度，就要加大較高能級(jí)加熱器的抽汽量，使機(jī)組的整個(gè)通流熱力過(guò)程線偏離設(shè)計(jì)，一方面造成給水溫度降低，另一方面使高品質(zhì)的蒸汽未在汽輪機(jī)中做功就提前抽出，降低了汽輪機(jī)出力，增大了冷源損失，致使效率大大降低。

1.4 主蒸汽流量的影響

主蒸汽的流量變化將導(dǎo)致蒸汽壓力的變化。當(dāng)主蒸汽流量增加時(shí)，此時(shí)主蒸汽的壓力上升，汽輪所作的功增加，一定程度提高了機(jī)組的效率，但是如果不斷的提高蒸汽流量，會(huì)造成能損增加，汽輪機(jī)的電機(jī)效率增加也趨于平緩，甚至下降。

1.5 給水溫度的影響

在電廠中，鍋爐給水溫度直接受汽輪機(jī)抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)的影響，提高給水溫度無(wú)論是蒸發(fā)量保持不變還是燃料量不變，都不能提高鍋爐效率。但提高給水溫度可以提高發(fā)電廠的循環(huán)熱效率，從而降低發(fā)電煤耗，反之當(dāng)給水溫降低必然導(dǎo)致電廠熱效率下降，煤耗增加。

1.6 再熱溫度與再熱壓損的影響

再熱溫度與再熱壓損影響進(jìn)入中壓缸的蒸汽壓力和溫度，對(duì)汽輪機(jī)中、低壓缸的理想循環(huán)效率和相對(duì)內(nèi)效率都有影響。再熱溫度越高，主蒸汽壓力就越高，循環(huán)熱效率越大。再熱壓損的增大使得循環(huán)熱效率降低，降低熱耗率。

2 火電廠熱經(jīng)濟(jì)性分析方法[2]

到目前為止，已經(jīng)存在著許多火電廠熱經(jīng)濟(jì)性分析的方法，從不同角度來(lái)看它們有不同的分類方法。按照方法分，有傳統(tǒng)的熱平衡分析法，循環(huán)函數(shù)法，等效焓降法，以及矩陣體系的分析方法，以上方法都基于熱力學(xué)第一定律。此外，基于熱力學(xué)第一、第二定律的有熵方法、火用方法等。根據(jù)各種熱經(jīng)濟(jì)性分析方法的計(jì)算前提條件不同，大致又可以將它們分成定流量和定功率兩大類。傳統(tǒng)的計(jì)算一般采用定流量方法，即假定進(jìn)汽流量不變，來(lái)計(jì)算各級(jí)抽汽量以及各個(gè)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。相對(duì)應(yīng)的定功率法，滿足了電網(wǎng)對(duì)輸出功率的要求，因而在分析電廠熱力系統(tǒng)中也非常重要。

3 計(jì)算實(shí)例

3.1 主汽壓力變化下機(jī)組經(jīng)濟(jì)性

本文采用的研究方案是控制變量法，變化主汽壓力，而保持其他參數(shù)不變，這時(shí)計(jì)算該參數(shù)變化時(shí)與機(jī)組效率（能損）之間的關(guān)系，來(lái)分析這個(gè)參數(shù)對(duì)機(jī)組效率的影響及敏感程度。具體是將主汽壓力依次降低1MPa，運(yùn)用弗留格爾公式得到每個(gè)壓力下機(jī)組汽水參數(shù)的變化，然后進(jìn)行熱力系統(tǒng)詳細(xì)熱平衡計(jì)算，進(jìn)而得到各個(gè)壓力下的熱耗率，如表1所示。

表1 主蒸汽各壓力下機(jī)組熱耗率

由上表可知機(jī)組熱耗率隨主蒸汽壓力下降而增加，并且增加的幅度越來(lái)越大，即主蒸汽壓力越低，熱耗率越大。所以為了提高機(jī)組效率，要在保證安全的前提下盡量提高主蒸汽壓力，這也是機(jī)組向高參數(shù)發(fā)展的原因。

3.2 主汽溫度變化下機(jī)組經(jīng)濟(jì)性

同樣變化主汽溫度，而保持其他參數(shù)不變，這時(shí)計(jì)算該參數(shù)變化時(shí)與機(jī)組效率（能損）之間的關(guān)系，來(lái)分析這個(gè)參數(shù)對(duì)機(jī)組效率的影響及敏感程度。具體是將主汽溫度分別降低5℃進(jìn)行熱力系統(tǒng)詳細(xì)熱平衡計(jì)算，得到每個(gè)主汽溫度下機(jī)熱耗率的變化，如表2所示。

表2 主蒸汽各溫度下機(jī)組熱耗率

3.3 高加端差變化下機(jī)組經(jīng)濟(jì)性

當(dāng)高加端差變化時(shí)，假設(shè)抽汽壓損，加熱器效率均不變，所以加熱器汽側(cè)壓力也不變，該壓力下飽和水溫均不變，因此當(dāng)端差改變時(shí)，只改變加熱器的出口水溫。由于溫度的改變，必然導(dǎo)致加熱器出口焓值的改變，將變化后的焓值代入上述的計(jì)算過(guò)程中，從而求出新的熱耗率。以#1高加、#5低加端差變化為例進(jìn)行熱力系統(tǒng)詳細(xì)熱平衡計(jì)算，得到每個(gè)端差與機(jī)組熱耗率變化的關(guān)系。設(shè)#1高加、#5低加端差在-2℃-2℃之間變化，再由給定的汽輪機(jī)的參數(shù)，整理出的汽水焓值，計(jì)算汽輪機(jī)各段汽水參數(shù)，進(jìn)而利用等效焓降法求得到各個(gè)端差下的熱耗率，如表3、表4所示。

表3 1號(hào)高加端差與機(jī)組熱耗率

表4 5號(hào)低加端差與機(jī)組熱耗率

由表3、4可見(jiàn)，隨著端差的增加，機(jī)組熱耗率逐漸增大，但增大的趨勢(shì)越來(lái)越小，即端差的增加對(duì)機(jī)組熱耗率的影響逐漸減弱，所以，端差愈小，機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性提高也愈大。

4 結(jié)論

4.1 通過(guò)對(duì)#1高加和#5低加端差變化對(duì)機(jī)組熱耗率的影響進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，#1高加端差變化對(duì)機(jī)組熱耗率的影響較#5低加大，所以在保障機(jī)組安全的前提下，應(yīng)加大對(duì)#1高加的監(jiān)控和保護(hù)。

4.2 通過(guò)對(duì)主蒸汽溫度和主蒸汽壓力對(duì)機(jī)組熱耗率的影響進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)主蒸汽壓力對(duì)機(jī)組熱耗率影響較主蒸汽溫度大，所以在運(yùn)行中應(yīng)加大對(duì)主蒸汽壓力的監(jiān)控。

［1］鄭體寬.熱力發(fā)電廠[M].2 版.中國(guó)電力出版社，2008.

［2］林萬(wàn)超.火電廠熱系統(tǒng)節(jié)能理論[M].西安交通大學(xué)出版社，1993.