王兆華

(山西潞光發(fā)電有限公司,山西 長治 046600)

探析600 MW機(jī)組加熱器端差對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響

王兆華

(山西潞光發(fā)電有限公司,山西 長治 046600)

在火力發(fā)電過程中,加熱器端差的存在,不但影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效率,而且可能影響機(jī)組設(shè)備的安全運(yùn)行.所以在現(xiàn)實(shí)工作中,發(fā)電企業(yè)都在盡量減少這種端差帶來的損失.以600 MW火力發(fā)電機(jī)組為例,分析對比加熱器端差對機(jī)組經(jīng)濟(jì)效率的影響,希望能對理論研究和現(xiàn)實(shí)操作起到借鑒作用.

加熱器;端差;經(jīng)濟(jì)性;等效熱降法

目前在能源領(lǐng)域,煤炭、石油等傳統(tǒng)能源依舊占據(jù)著主導(dǎo)地位.當(dāng)今世界環(huán)境問題受到越來越多的關(guān)注,節(jié)能減排已成為社會共識,火力發(fā)電應(yīng)該更加環(huán)保.如何降低加熱器端差,減少機(jī)組供電煤耗,是我們行業(yè)內(nèi)始終在探究的問題.本文結(jié)合工作中遇到的問題,以發(fā)電廠600 MW機(jī)組作為參考對象,分析加熱器端差對機(jī)組經(jīng)濟(jì)效率所產(chǎn)生的影響.

1 端差的成因及影響

1.1 端差的成因

給水回?zé)峒訜嶂冈谡羝麩崃ρh(huán)中,從汽輪機(jī)數(shù)個中間級抽出一部分蒸汽,送到給水加熱器中,用于鍋爐給水的加熱,提高給水進(jìn)鍋爐前的平均溫度,減少較大溫差傳熱的損失,以提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性.加熱器是汽水表面間接換熱,由于制造工藝、成本以及材料原因,加熱器勢必會產(chǎn)生端差,如何最大限度地減少端差,將端差控制在合理的范圍,需要我們?nèi)ニ伎佳芯?

上端差(出口端差),加熱器在抽汽壓力下飽和溫度與加熱器出水口的水溫之間產(chǎn)生端差[1].端差增大的原因?yàn)?①加熱器設(shè)計、制造、安裝不合理,影響熱力傳導(dǎo),比如加熱器結(jié)構(gòu)不合理、汽水換熱面積不足.②機(jī)組運(yùn)行維護(hù)不合理,比如加熱管在運(yùn)行過程中表面結(jié)垢;個別管子泄漏時采用封堵處理;加熱器內(nèi)部積聚了一些空氣;疏水水位高于正常值,淹沒管體;抽壓或者抽汽量不穩(wěn)、部分冷水從旁路經(jīng)過都會造成端差增大.下端差(入口端差),加裝疏水冷卻器(段)后,疏水溫度與本級加熱器入口水溫之差成為下端差.下端差過小,可能為抽汽量小,說明抽汽電動門及抽汽逆止門未全開.下端差過大,加熱器疏水水位低,部分抽汽未凝結(jié)即進(jìn)入下一級,排擠下一級抽汽,影響機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性.另外,部分抽汽直接進(jìn)入下一級,導(dǎo)致疏水管道振動.

1.2 端差的影響

端差的影響并沒有直接造成熱損失,卻在熱交換方面增加了其不可逆的特性,加大了機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時的冷源損失量,從而降低了機(jī)組運(yùn)行的熱經(jīng)濟(jì)性.在機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過程中,多種原因造成端差增大,大多會導(dǎo)致回?zé)嵯到y(tǒng)內(nèi)部加熱器的出水口水溫降低;本級抽汽量將大幅回落低于正常值,而下一級的抽汽量(高品質(zhì)蒸汽)則會升高.

當(dāng)給水溫度一定時,減小端差,回?zé)岢槠麎毫档?在汽輪機(jī)中的做功量增加;同時,由于離開加熱器的疏水溫度隨之降低,使得"排擠"下一級加熱抽汽的程度相對降低;高品質(zhì)蒸汽使用量減少,低品質(zhì)蒸汽使用量增加,冷源損失減少或機(jī)組做功蒸汽增加,發(fā)電量上升,機(jī)組整體轉(zhuǎn)換率由此上升,機(jī)組經(jīng)濟(jì)效率提高.

2 端差的分析研究

本文以600 MW機(jī)組為例,分析其產(chǎn)生的影響.常見加熱器的端差研究分析方法將矩陣熱平衡、熱耗變換的系數(shù)作為理論依據(jù),建立嚴(yán)密的圖像、數(shù)學(xué)模型,對其影響加以分析.這種影響的分析方案有多種,矩陣法、循環(huán)函數(shù)法、等效熱降法是最為常用的3種方法.本文以等效熱降法為例,分析這一經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象.

2.1 等效熱降法分析模型

等效熱降始于20世紀(jì)60年代后期,在十多年之后得到進(jìn)一步完善,理論體系成型.該體系在實(shí)際運(yùn)用中,既能對整體系統(tǒng)進(jìn)行計算,又能針對局部系統(tǒng)進(jìn)行定量分析.等效熱降法的優(yōu)點(diǎn)在于改進(jìn)傳統(tǒng)計算的不足,無需計算整體變化的經(jīng)濟(jì)性,而是只研究改變部分的問題,在實(shí)踐中更為簡潔明了.600 MW機(jī)組采用回?zé)岢槠狡啓C(jī),所以等效熱降理論下的計算公式應(yīng)當(dāng)為:

式(1)中:yr=(hr-hn)/(h0-hn);a為抽汽份額;y為抽汽不足系數(shù);r為任意一個抽汽級的編號;z為對應(yīng)的抽汽級.

回?zé)岢槠狡啓C(jī),1 kg新蒸汽所做的功,即為等效.

回?zé)岢槠O(shè)備是600 MW發(fā)電機(jī)組的重要組成部分,是機(jī)組運(yùn)行效率及安全性、穩(wěn)定性的保障.在處理端差方面,定量分析這些因素,可以得出端差影響整體設(shè)備經(jīng)濟(jì)性的大小,為技術(shù)人員改進(jìn)設(shè)備、優(yōu)化結(jié)構(gòu)起到參考作用.依據(jù)發(fā)電機(jī)組內(nèi)各加熱器端差變化,結(jié)合等效熱降公式,可得出端差對機(jī)組的影響指數(shù),以各個加熱器端差數(shù)值、機(jī)組效率變化指數(shù)為橫縱坐標(biāo),可以構(gòu)建出端差對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響的線性圖形,由此得出其影響變化趨勢.

參考實(shí)際運(yùn)行中的熱力損耗,當(dāng)加熱器端差達(dá)到2.4℃時,排汽誤差在3%以內(nèi),以等效熱降法計算出的熱循環(huán)轉(zhuǎn)換效率損失達(dá)到1%.當(dāng)端差達(dá)到10 kJ/kg時,煤耗增加量都在1.5 g以上,以600 MW機(jī)組為例,每天煤耗量將增加超過2 t.所以無論是從節(jié)能減排,還是企業(yè)成本方面出發(fā),減小端差造成的損失都具有重大的社會經(jīng)濟(jì)意義.

2.2 減少端差損失的研究途徑

對于降低端差,需要從設(shè)備的設(shè)計、制造、安裝和運(yùn)行維護(hù)全方位著手,將每臺加熱器端差控制在合理的范圍內(nèi).

2.2.1 設(shè)備的設(shè)計、制造、安裝方面

精確計算汽水換熱參數(shù),確定合理的換熱面積和分段區(qū)間,優(yōu)化加熱器結(jié)構(gòu)、抽汽疏水排空位置、管材、管壁厚度,使加熱器端差設(shè)計值更小.

2.2.2 運(yùn)維方面

控制加熱器管表面結(jié)垢,確定合理的加熱器水位,控制機(jī)組抽汽量的穩(wěn)定,控制經(jīng)過加熱器的水量穩(wěn)定,減少加熱器內(nèi)部積聚空氣等都是非正常運(yùn)轉(zhuǎn)的表現(xiàn).當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)不正常運(yùn)轉(zhuǎn)等情況時,可以通過加強(qiáng)日常管理維護(hù),提高工作人員對機(jī)組的操作水平,熟悉相關(guān)技術(shù),及時發(fā)現(xiàn)問題予以排查,保證機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn).

3 結(jié)束語

結(jié)合本文內(nèi)容可以看出,加熱器回?zé)嵯到y(tǒng)對機(jī)組正常運(yùn)行至關(guān)重要,而端差的存在一定程度上降低了煤炭的利用率.無論從節(jié)能減排,還是從成本方面來說,都需要我們在今后的工作中繼續(xù)探討研究,期待在未來的研究中能出現(xiàn)減小端差的先進(jìn)技術(shù),提升能源利用率,使火力發(fā)電在節(jié)約生產(chǎn)成本的同時,也為我們營造更加健康環(huán)保的工作生活環(huán)境.

[1]張文年,于肖肖,文萃萃,等.600 MW機(jī)組加熱器端差對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響分析[J].輕工科技,2015(8):67-69.

〔編輯:劉曉芳〕

TM621

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.125

2095-6835(2017)22-0125-02