韓琴，許曉斌，常浩

(華電電力科學(xué)研究院，浙江 杭州 310030)

1 耗差分析方法

隨著煤價(jià)的不斷上漲，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益、降低運(yùn)行成本已成為電力企業(yè)亟待解決的問(wèn)題。對(duì)機(jī)組進(jìn)行耗差分析，是電力企業(yè)節(jié)能降耗的基本方法。通過(guò)耗差分析，找出各指標(biāo)與基準(zhǔn)值的差距及對(duì)機(jī)組煤耗率的影響，從而指導(dǎo)和優(yōu)化運(yùn)行。耗差分析的準(zhǔn)確性主要取決于基準(zhǔn)值和耗差分析方法是否合理?；痣姍C(jī)組的耗差指標(biāo)主要包括主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度、給水溫度、真空度、再熱減溫水量、排煙溫度、排煙氧量等。所有指標(biāo)中占總耗差分項(xiàng)比例最大的一般為真空度(30%左右)，其次為排煙溫度。因此，真空度耗差分析的準(zhǔn)確與否直接影響機(jī)組總耗差的準(zhǔn)確性，進(jìn)而影響機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

針對(duì)不同的情況和參數(shù)，主要有5種耗差分析方法:熱力學(xué)方法、基本公式法、等效焓降法、試驗(yàn)法和小偏差法［1］。文獻(xiàn)［2－6］針對(duì)耗差分析的具體方法做了不同層次的研究，本文主要針對(duì)真空度基準(zhǔn)值的熱力學(xué)計(jì)算方法展開(kāi)討論。真空度基準(zhǔn)值主要是根據(jù)凝汽器制造廠家提供的凝汽器特性曲線和凝汽器變工況計(jì)算得到的，而前者又包括2種方法:一是根據(jù)機(jī)組負(fù)荷來(lái)計(jì)算，二是根據(jù)進(jìn)入凝汽器的熱負(fù)荷來(lái)進(jìn)行計(jì)算。3種方法的具體定義如下:

方法1:凝汽器機(jī)組負(fù)荷與背壓特性曲線法，即由凝汽器制造廠家提供凝汽器特性曲線，根據(jù)特性曲線求出機(jī)組負(fù)荷和循環(huán)水進(jìn)口溫度所對(duì)應(yīng)的特性曲線上的背壓值，即為真空度基準(zhǔn)值。

方法2:凝汽器進(jìn)汽量與背壓特性曲線法，即由凝汽器制造廠家提供凝汽器特性曲線，根據(jù)特性曲線求出進(jìn)入凝汽器蒸汽量和循環(huán)水進(jìn)口溫度所對(duì)應(yīng)的特性曲線上的背壓值，即為真空度基準(zhǔn)值。

方法3:確定冷卻水溫升的目標(biāo)值和凝汽器端差的目標(biāo)值，求出汽輪機(jī)排汽溫度下所對(duì)應(yīng)的飽和壓力，即為真空度基準(zhǔn)值。

本文采用這3種方法對(duì)內(nèi)蒙古華電烏達(dá)熱電有限公司150 MW燃煤機(jī)組進(jìn)行分析比較。

2 設(shè)備概況

內(nèi)蒙古華電烏達(dá)熱電有限公司150 MW燃煤機(jī)組配置UG－480/13.73－M型鍋爐，汽輪機(jī)型號(hào)為C150/135－13.2/1.0/535/535，N－8500－1型凝汽器的設(shè)計(jì)參數(shù)為:冷卻水進(jìn)口溫度，20℃;排汽壓力，4.9kPa;蒸汽流量，320t/h;冷卻水量，20880t/h;清潔系數(shù)，0.85;凝汽器的冷卻面積，8500 m2。經(jīng)計(jì)算，凝汽器設(shè)計(jì)冷卻溫升為8.045～8.580℃，凝汽器設(shè)計(jì)端差為3.93 ～4.47℃。

3 數(shù)據(jù)計(jì)算及結(jié)果分析

機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行1 h后開(kāi)始采集數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。表1中“方法1排汽壓力基準(zhǔn)值”是通過(guò)負(fù)荷擬合的凝汽器特性曲線計(jì)算得到的，“方法2排汽壓力基準(zhǔn)值”是通過(guò)蒸汽流量或者凝結(jié)水流量熱負(fù)荷擬合的凝汽器特性曲線計(jì)算得到的，“方法3排汽壓力基準(zhǔn)值”是通過(guò)凝汽器變工況計(jì)算得到的。

計(jì)算過(guò)程中有以下幾點(diǎn)假設(shè):

(1)進(jìn)入凝汽器的蒸汽流量近似等于凝結(jié)水流量。

(2)冷卻水的比熱容為4.187 kJ/(kg·K)。

(3)汽輪機(jī)排汽與凝汽器的凝結(jié)水比焓差為2266.61 kJ/kg。

(4)表1中機(jī)組負(fù)荷、循環(huán)水進(jìn)口溫度、循環(huán)水出口溫度、凝結(jié)水溫度、排汽溫度、蒸汽流量及排汽壓力都是實(shí)測(cè)值。

分析圖1和圖2可知，利用負(fù)荷擬合出來(lái)的凝汽器排汽壓力特性曲線與利用凝汽器熱負(fù)荷擬合出來(lái)的凝汽器排汽壓力特性曲線的差值是比較大的。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷為128.4 MW(負(fù)荷比例為85.60%)時(shí)，蒸汽流量為345.2t/h(熱負(fù)荷比例為107.87%)，方法1與方法2計(jì)算得到的排汽壓力基準(zhǔn)值相差1.25 kPa，方法1與方法2計(jì)算的耗差差值達(dá)2.44 g/(kW·h)，每年影響發(fā)電煤耗3162.24 t。而當(dāng)機(jī)組負(fù)荷為109.5 MW(負(fù)荷比例為73.00%)時(shí)，蒸汽流量為254.0 t/h(熱負(fù)荷比例為79.37%)，方法1與方法2計(jì)算得到的排汽壓力基準(zhǔn)值相差0.30 kPa，方法 1與方法 2計(jì)算的耗差差值為 0.61 g/(kW·h)。由此可見(jiàn)，負(fù)荷比例和熱負(fù)荷比例越接近，2種方法計(jì)算出來(lái)的排汽壓力基準(zhǔn)值和耗差越接近，但是，如果負(fù)荷比例和熱負(fù)荷比例相差較大，利用負(fù)荷計(jì)算出來(lái)的排汽壓力基準(zhǔn)值與利用熱負(fù)荷計(jì)算出來(lái)的排汽壓力基準(zhǔn)值誤差高達(dá)17.6%。由此可得出結(jié)論:利用負(fù)荷計(jì)算出來(lái)的凝汽器排汽壓力基準(zhǔn)值存在較大誤差，而在耗差系統(tǒng)分析中只要引入進(jìn)入凝汽器的蒸汽量，即可利用熱負(fù)荷來(lái)擬合排汽壓力作為基準(zhǔn)值。

由表1可知，方法3計(jì)算出來(lái)的排汽壓力基準(zhǔn)值與方法1、方法2計(jì)算出來(lái)的排汽壓力基準(zhǔn)值相比，差值分別為1.20 ～1.60 kPa 和0.15 ～0.90 kPa。由此可見(jiàn)，制造廠家提供的凝汽器特性曲線只能作運(yùn)行調(diào)整參考用，不能作為運(yùn)行基準(zhǔn)值。因?yàn)檫\(yùn)行中凝汽器的主要參數(shù)大多數(shù)偏離設(shè)計(jì)值，即在變工況下運(yùn)行，運(yùn)行基準(zhǔn)值應(yīng)該是在對(duì)凝汽器的進(jìn)水溫度、循環(huán)水量、凝汽量、真空嚴(yán)密性、冷卻水流速進(jìn)行修正后計(jì)算出來(lái)的凝汽器蒸汽飽和溫度下的凝汽器壓力。而在耗差分析中，只需引入循環(huán)水流量測(cè)點(diǎn)、循環(huán)水流速測(cè)點(diǎn)，即可進(jìn)行變工況下凝汽器壓力基準(zhǔn)值的計(jì)算。

表1 機(jī)組采集數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果

由圖1、圖3、圖4和圖5可知:實(shí)測(cè)凝汽器壓力與方法3計(jì)算的凝汽器壓力基準(zhǔn)值的差值、循環(huán)水溫升大多數(shù)都超過(guò)設(shè)計(jì)值;實(shí)測(cè)凝汽器壓力與實(shí)測(cè)排汽溫度對(duì)應(yīng)下的凝汽器壓力計(jì)算值相差較大。原因分析及解決措施如下:

(1)凝汽器壓力的測(cè)量可能存在誤差。

(2)在循環(huán)水進(jìn)水溫度相同的情況下，內(nèi)蒙古華電烏達(dá)熱電有限公司150 MW燃煤機(jī)組的排汽溫度和凝汽器壓力要比同類型運(yùn)行狀況較好的機(jī)組大，應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)行調(diào)整。

(3)由表1可見(jiàn)，循環(huán)水溫升超出了正常范圍(6～9℃)，說(shuō)明循環(huán)水量不足以冷卻進(jìn)入凝汽器的蒸汽，應(yīng)加開(kāi)循環(huán)水泵或者優(yōu)化水泵運(yùn)行方式。

(4)循環(huán)水進(jìn)口溫度和蒸汽流量對(duì)凝汽器排汽壓力的影響總體趨勢(shì)是:隨著循環(huán)水進(jìn)口溫度和蒸汽流量的增大，凝汽器排汽壓力增大。但這個(gè)影響并不是絕對(duì)的，而應(yīng)該是循環(huán)水進(jìn)口溫度、蒸汽流量、循環(huán)水量、冷卻水流速及真空嚴(yán)密性等因素綜合作用的結(jié)果。由圖4可知:#1機(jī)組負(fù)荷為128.4 MW 時(shí)，蒸汽流量為345.2 t/h，實(shí)測(cè)排汽壓力為9.3 kPa;而#1機(jī)組負(fù)荷為100.9 MW 時(shí)，蒸汽流量為281.2 t/h，實(shí)測(cè)排汽壓力為 10.1 kPa。

(5)應(yīng)保證凝汽器真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性不低于270 Pa/min。

4 結(jié)論

根據(jù)以上3種方法的計(jì)算結(jié)果，分析可得出如下結(jié)論:

(1)凝汽器壓力一旦偏離目標(biāo)值，就會(huì)導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行效率降低，從而引起煤耗增加。因此，應(yīng)盡量使運(yùn)行參數(shù)接近基準(zhǔn)值或目標(biāo)值。

(2)耗差分析結(jié)果的準(zhǔn)確性取決于基準(zhǔn)值的選取，采用變工況下的凝汽器壓力計(jì)算值比較合理。方法1和方法2計(jì)算的凝汽器壓力基準(zhǔn)值是根據(jù)制造廠家提供的凝汽器特性曲線來(lái)擬合的，而隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)和設(shè)備條件的變化，凝汽器的相關(guān)參數(shù)大多偏離設(shè)計(jì)值，因此，基準(zhǔn)值也應(yīng)不斷進(jìn)行修正，以保證能反映當(dāng)前機(jī)組運(yùn)行的最佳狀況。

(3)通過(guò)耗差分析，可以診斷機(jī)組冷端系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如內(nèi)蒙古華電烏達(dá)熱電有限公司循環(huán)水溫升與其基準(zhǔn)值相差較大，可以診斷循環(huán)水泵的工作性能，從而為運(yùn)行提供依據(jù)。

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