王微朋

【摘 要】給水回?zé)嵯到y(tǒng)是電廠熱力系統(tǒng)的核心，它的連接布置方式和運行狀況的優(yōu)劣對機組熱經(jīng)濟性起著至關(guān)重要的作用。但從經(jīng)濟角度而言，設(shè)備的效率以及系統(tǒng)的整體完善程度還有很多不足之處。因此，有必要結(jié)合國內(nèi)外同類型機組的改造經(jīng)驗，對熱力系統(tǒng)的參數(shù)、結(jié)構(gòu)等方面進行優(yōu)化，進一步完善機組的熱力系統(tǒng)，對提高裝置熱經(jīng)濟性具有重要的現(xiàn)實意義。本文對回?zé)嵯到y(tǒng)低加疏水冷卻的不同布置位置進行計算和比較，選擇最優(yōu)的布置位置，以提高機組熱經(jīng)濟性。

【關(guān)鍵詞】給水回?zé)嵯到y(tǒng);低壓加熱器;疏水冷卻器;熱經(jīng)濟性

0 引言

凝結(jié)水流經(jīng)回?zé)嵯到y(tǒng)被加熱的程度與加熱器的抽汽壓力和溫度、加熱器的結(jié)構(gòu)布置方式等因素有關(guān)。而低壓加熱器疏水的連接方式直接影響整個熱力循環(huán)的狀態(tài)，影響機組的熱經(jīng)濟性。所以低壓加熱器有無疏水冷卻器對整個機組的裝置效率、汽耗率都有影響，所以本文進一步探討不同級的低壓加熱器安裝疏水冷卻器后效率是否提高的一樣。

目前基于熱力學(xué)第一定律的熱力系統(tǒng)性能分析方法有循環(huán)函數(shù)法、等效焓將法?；跓崃W(xué)第二定律的性能分析方法有熵分析方法，熱經(jīng)濟學(xué)分析方法等。本文采用等效焓將法對已選定的熱力系統(tǒng)進行計算。等效熱降法理論是以保持蒸汽流量不變，且已知新蒸汽參數(shù)、再熱參數(shù)以及各抽汽參數(shù)等為前提，且不考慮汽輪機膨脹過程線的變化。其計算結(jié)果存在一定誤差，但其優(yōu)點在于不僅適用于整體熱力系統(tǒng)的計算，而且適用于局部熱力系統(tǒng)定量計算。

等效熱降法是21世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一門熱工理論，是熱力系統(tǒng)計算分析的一種有效工具。它在熱系統(tǒng)局部變化的定量分析中，具有簡捷、方便和準(zhǔn)確的特點。目前，這一方法已經(jīng)在電廠熱力系統(tǒng)定量分析中獲得了較廣泛的應(yīng)用。熱力系統(tǒng)的熱平衡計算，對于火電廠的設(shè)計、運行及技術(shù)改造而言都是極其重要的。常規(guī)熱平衡法因計算工作量太大，難于滿足這些日常計算的要求，因而需要一種簡便、快速、準(zhǔn)確的計算方法.等效熱降法以其特有的優(yōu)點被廣泛采用。

1 低加疏水系統(tǒng)的定量計算模型

目前，國內(nèi)機組回?zé)嵯到y(tǒng)均采用3臺高壓加熱器、1臺除氧器和4臺低壓加熱器的8級回?zé)嵯到y(tǒng)。高壓加熱器疏水均采用逐級自流方式流入除氧器，低壓加熱器疏水回收方式主要有以下兩種途徑：一種是低加疏水采用逐級自流方式流入凝汽器，各低加設(shè)下端差為5.6℃的內(nèi)置式疏水冷卻段。另一種是采用疏水泵將疏水直接打入主凝結(jié)水管中。

本文引進型機組亞臨界壓力N300/16.65/537/537型汽輪機熱系統(tǒng)采用的是3臺雙列運行高壓加熱器（高加疏水均采用逐級自流方式，且高壓加熱器內(nèi)均裝有內(nèi)置式疏水冷卻段）、1臺除氧器和4臺低壓加熱器（疏水均采用逐級自流方式，且無疏水冷卻器）。

機組在設(shè)計工況下的熱經(jīng)濟指標(biāo)已知參數(shù)如下：蒸汽初參數(shù)：p0=16.65MPa，t0=537℃，△p0=0.31MPa，△t0=1.4℃;再熱蒸汽參數(shù)：冷段壓力p2=p=3.61MPa，冷段溫度t=316.4℃，熱段壓力p=3.29MPa，熱段溫度t=537℃;排氣壓力pc=5.54kPa;p=20.81MPa，凝結(jié)水泵出口壓力p=1.78MPa。機械效率、電機效率分別為ηjx=0.99、ηg=0.985。

2 低加疏水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

2.1 等效焓降法

等效焓降法出現(xiàn)在60年代后期，主要由俄國的庫滋湟佐夫提出，由林萬超教授改進然后引進到國內(nèi)電廠熱力系統(tǒng)分析當(dāng)中的一種力系統(tǒng)局部定量分析方法，該方法簡捷、方便、準(zhǔn)確。

等效焓降，即在抽汽減少情況下表示1kg排擠抽汽做功的增加值;反之，在抽汽量增加的情況下，則表示做功的減少值。通過使用等效焓降法建立進行機組改造后機組等效焓降增量的數(shù)學(xué)模型，就可以在不進行全廠熱力系統(tǒng)衡算的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)熱力系統(tǒng)熱經(jīng)濟性變動的計算，是一種簡潔高效的計算方法。

2.2 疏水冷卻器系統(tǒng)

本文中選取的機組是高壓加熱器均采用了疏水冷卻器，而低壓缸未采用疏水逐級自流，疏水逐級自流的缺點：排擠低壓抽汽，產(chǎn)生不可逆損失;排入凝汽器本體將產(chǎn)生直接的冷源損失。下面對疏水冷卻器系統(tǒng)進行介紹。

疏水冷卻器是指i級加熱器疏水自流至下一級加熱器之前，先經(jīng)過一個換熱器（疏水冷卻器），用主凝結(jié)水或主給水將疏水進一步冷卻，提高該部分疏水熱量的利用能級，然后再進入下一級加熱器，設(shè)β為級i加熱器疏水份額，△γi為該部分疏水的冷卻度。假設(shè)i級加熱器增設(shè)疏水冷卻器，疏水所攜帶的β△γi這部分熱量的利用場所發(fā)生了變化。獲得做功β△γi（ηi-ηi+1）為提高計算的精確度，應(yīng)考慮i級加熱器抽汽放熱量變化。綜上所述，1kg新蒸汽等效焓降的增加值△H為：

△H=β△γi（ηi-ηi+1）

汽輪機效率相對提高：

δηi=×100%

2.3 低加疏水系統(tǒng)優(yōu)化方案

引進型N300/16.65/537/537機組為例，原設(shè)計方案設(shè)為方案一，即高壓加熱器疏水均采用逐級自流方式，且高壓加熱器內(nèi)均裝有內(nèi)置式疏水冷卻段。

方案二是在5號加熱器上安裝疏水冷卻器，該方案設(shè)備系統(tǒng)改造簡單，不增加任何設(shè)備，5號低加的疏水焓比下一級加熱器的出口的主凝結(jié)水焓值高疏水41.1kJ/kg，（由加熱器內(nèi)蒸汽壓力對應(yīng)的飽和水焓值計算而得），疏水冷卻度為95.62kJ/kg。即疏水端差為10度。

案三是其他設(shè)備不變給6號低壓加熱器安裝疏水冷卻器，使其疏水端差為10度，6號加熱器的疏水焓比下一級加熱器的出口主凝結(jié)水焓值高40.8kJ/kg，疏水冷卻度為40。1kJ/kg。

方案四是其他設(shè)備不變給7號低壓加熱器安裝疏水冷卻器，要求疏水端差為10度，7號加熱器的疏水冷卻度為71.4kJ/kg。

2.4 計算分析

利用等效焓降方法評價機組優(yōu)劣的指標(biāo)主要有抽汽效率，煤耗量，汽耗率。本文通過給定機組的數(shù)據(jù)分別計算出各個方案的抽汽效率、煤耗量，汽耗率。計算結(jié)果如表1。

表1 各優(yōu)化方案及機組熱經(jīng)濟指標(biāo)

從表中可以看出，加上輸水冷卻器后裝置循環(huán)效率都提高了，但是方案四它比其他方案的熱經(jīng)濟性好的多，其熱耗率要比方案一降低了6.87kJ/kg，其每千瓦時的煤耗量比方案一減少了0.21克/千萬時;方案二也比方案一的汽耗率降低3.44kJ/kg煤耗減小0.04克/千瓦時;三號方案的效率提高不太明顯。所以給7號機組安裝疏水冷卻器能收到更好的效益。雖然效率提高的不是很顯著，但是對整個熱力系統(tǒng)整個電廠節(jié)能量是可觀的。

由于本文中計算沒有考慮加熱器的散熱損失，均是以定熱量等效焓降法計算安裝疏水冷卻器的裝置效率，但在實際的改造中也應(yīng)該考慮技術(shù)成本。3 結(jié)束語

我國發(fā)電機組年均供電煤耗率相比國外先進水平還是有很大差距。針對目前發(fā)電機組本身存在的設(shè)計不足，應(yīng)盡可能挖掘機組的節(jié)能潛力，進一步降低機組的煤耗率，提高機組效率。

之前有許多研究者對機組的回?zé)嵯到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化進行了許多研究。大多數(shù)是針對高壓加熱器和低壓加熱器的研究，如加熱器端差對機組熱經(jīng)濟性的影響程度與端差的大小、相鄰加熱器的抽汽效率之差和高一級加熱器有無疏水冷卻器等因素有關(guān)。

本文通過對各個低壓加熱器分別安裝疏水冷卻器對裝置循環(huán)效率的影響進行分析計算比較發(fā)現(xiàn)給7號加熱器安裝疏水冷卻器的效果更佳，其煤耗減少了11.55g（此計算沒考慮其他散熱損失）。在年供電量相同的情況下，節(jié)能效果相當(dāng)顯著。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]