程榮終，阮圣奇，吳鴻濤，楊 駿，仁 磊，胡中強(qiáng)，吳 仲

(1.皖能銅陵發(fā)電有限公司，安徽 銅陵 244000;2.國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司電力科學(xué)研究院，安徽 合肥 230022)

0 引言

給泵汽輪機(jī)汽源有再熱冷段蒸汽(高壓汽源)和四段抽汽(低壓汽源)，給水泵汽輪機(jī)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)小汽輪機(jī))正常工作汽源采用四段抽汽，備用和啟動(dòng)用汽源采用再熱冷段蒸汽和輔助蒸汽(來(lái)自啟動(dòng)鍋爐或相鄰機(jī)組)。系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 給水泵汽輪機(jī)汽源系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

實(shí)際運(yùn)行中，大多數(shù)電廠的電動(dòng)給水泵都是啟動(dòng)泵而非備用泵，汽輪發(fā)電機(jī)組若出現(xiàn)異常，快速降負(fù)荷時(shí)，4抽汽源壓力不滿(mǎn)足要求，且輔汽和高排汽源供應(yīng)不及時(shí)，可能造成小汽輪機(jī)出力下降達(dá)不到鍋爐的供水要求，造成鍋爐側(cè)管壁超溫，最后觸發(fā)MFT。部分電廠為保證不發(fā)生此事故，通常采取改變小汽輪機(jī)汽源運(yùn)行方式，將高排蒸汽通過(guò)輔汽聯(lián)箱減溫減壓后供往其中一臺(tái)小汽輪機(jī)，保證在發(fā)生機(jī)組異常時(shí)一臺(tái)小汽輪機(jī)的汽源穩(wěn)定，安全性雖然得到了保證，但是此運(yùn)行方式將降低機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益。

另外在CFB循環(huán)流化床發(fā)電機(jī)組中，鍋爐具有較強(qiáng)的蓄熱能力，為減少機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)，停爐不停機(jī)，使機(jī)組能快速恢復(fù)負(fù)荷，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性和安全性，大多數(shù)循環(huán)流化床機(jī)組也是采用將高排蒸汽通過(guò)輔汽聯(lián)箱減溫減壓后供往其中一臺(tái)小汽輪機(jī)，保證鍋爐給水。

上述情況都是從機(jī)組安全性角度考慮，但是忽略了經(jīng)濟(jì)性帶來(lái)的問(wèn)題，本文應(yīng)用等效焓降理論對(duì)小汽輪機(jī)汽源問(wèn)題進(jìn)行分析，評(píng)估其對(duì)能耗的影響大小，并提出解決問(wèn)題的優(yōu)化方案。

1 等效焓降計(jì)算原理

等效焓降首先由庫(kù)茲湟佐夫提出并逐步完善、成熟，形成了完整的理論體系。等效焓降法是基于熱力學(xué)的熱功轉(zhuǎn)換原理，以定主汽流量為基本思想，計(jì)算由熱力系統(tǒng)改變引起的汽輪機(jī)組做功量改變?yōu)槟康模⒖紤]到設(shè)備質(zhì)量、熱力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的理論推演，導(dǎo)出幾個(gè)熱力分析參量，用以研究熱功轉(zhuǎn)換及能量利用程度的一種方法［1］。

根據(jù)等效焓降理論，蒸汽攜帶熱量進(jìn)入系統(tǒng)做功量和裝置經(jīng)濟(jì)性的相對(duì)變化量計(jì)算方法為:

其中ΔH為做功變化量，kJ/kg;af為蒸汽份額，%;hf為外來(lái)蒸汽焓，kJ/kg;hj為j能級(jí)蒸汽焓，kJ/kg;ηj為j能級(jí)抽汽效率，%;hn為低壓缸排汽焓，%;δηi為裝置經(jīng)濟(jì)性變化量，%;H為汽輪機(jī)組等效焓降，kJ/kg。

根據(jù)蒸汽攜帶熱量進(jìn)入系統(tǒng)計(jì)算分析原理，蒸汽攜帶熱量出系統(tǒng)可以看成是將公式1中的純熱量部分，也即hj－h(huán)n等于零，對(duì)應(yīng)做功損失和裝置經(jīng)濟(jì)性降低計(jì)算方法如下:

(注:式2和式4裝置經(jīng)濟(jì)性變化量計(jì)算公式僅適合于鍋爐再熱器吸熱量不變的情況。)

等效焓降法既可以完成整體計(jì)算也可以實(shí)現(xiàn)局部定量分析，計(jì)算的基本原則和思想是源于傳統(tǒng)的熱平衡方法，但是過(guò)程比傳統(tǒng)的熱平衡方法簡(jiǎn)潔，同時(shí)計(jì)算精度又優(yōu)于簡(jiǎn)捷熱平衡計(jì)算，目前主要應(yīng)用于汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)的耗差分析計(jì)算。應(yīng)用該方法時(shí)，需要計(jì)算每項(xiàng)偏差因素引起的蒸汽做功變化及循環(huán)吸熱量變化，從而計(jì)算出由此引起的熱效率的相對(duì)變化，再定量計(jì)算出其他熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的變化［2］。

針對(duì)本文的研究對(duì)象，需要計(jì)算由于高排流量變化引起的再熱器吸熱量，也即采用變熱量等效焓降計(jì)算。計(jì)算公式如下:

其中 ΔQzr－j為再熱器吸熱量變化量，kJ/kg;σ 為1kg蒸汽在再熱器中的吸熱量，kJ/kg;Δazr－j為 j能級(jí)排擠1kg蒸汽流經(jīng)再熱器的份額，%;由于高排蒸汽流量變化量與再熱器蒸汽流量變化量相等，因而式5簡(jiǎn)化為:

2 機(jī)組抽汽能級(jí)計(jì)算

某電廠300MW機(jī)組熱力系統(tǒng)布置有3臺(tái)高壓加熱器、1臺(tái)除氧器、4臺(tái)低壓加熱器、給水泵汽輪機(jī)為小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。根據(jù)等效焓降計(jì)算原則，各級(jí)抽汽等效焓降和抽汽效率計(jì)算結(jié)果如表1所示。

3 汽源耗差分析計(jì)算

根據(jù)等效焓降理論，2級(jí)抽汽，也即高排蒸汽的抽汽效率遠(yuǎn)高于4級(jí)抽汽效率，做功能力高。運(yùn)行中若將高排蒸汽降低參數(shù)替代4級(jí)抽汽供應(yīng)小汽輪機(jī)，性質(zhì)上等價(jià)于機(jī)組的節(jié)流損失，因而從理論上證明此種運(yùn)行模式將增加機(jī)組能耗。

進(jìn)行定量計(jì)算，根據(jù)表1計(jì)算結(jié)果，并依據(jù)式2～式6計(jì)算公式，針對(duì)高排蒸汽降低參數(shù)供小汽輪機(jī)的運(yùn)行模式，耗差計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表1 各級(jí)抽汽等效焓降和抽汽效率計(jì)算結(jié)果

表2 給水泵汽輪機(jī)汽源耗差計(jì)算

以機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)5000小時(shí)，標(biāo)煤價(jià)格800元/噸計(jì)算，該機(jī)組一年將多耗費(fèi)191萬(wàn)余元。

4 結(jié)論

用高排蒸汽降低參數(shù)后供應(yīng)小汽輪機(jī)運(yùn)行，需要付出較大的經(jīng)濟(jì)性代價(jià)。

因而建議電廠重新審視運(yùn)行中小機(jī)汽源問(wèn)題，在保證安全性的同時(shí)，采取其他可行的運(yùn)行方式，降低機(jī)組能耗。目前可行的方法有:(1)將高排至小汽輪機(jī)的進(jìn)汽管路疏水閥打開(kāi)，保持暖管，需要時(shí)可以立刻使用高排蒸汽，正常運(yùn)行小汽輪機(jī)用4級(jí)抽汽;(2)高排供應(yīng)輔汽聯(lián)箱，同時(shí)開(kāi)辟輔汽聯(lián)箱的用戶(hù)，保證輔汽聯(lián)箱參數(shù)，正常運(yùn)行小汽輪機(jī)用4級(jí)抽汽。此兩種運(yùn)行方式可以在一定程度上降低機(jī)組能耗。

［1］林萬(wàn)超.火電廠熱系統(tǒng)定量分析［M］.西安交通大學(xué)出版社，1985.

［2］閆水保.電廠熱力系統(tǒng)做功能力分析［J］.發(fā)電設(shè)備，1999，(3):35-37.