1、用等效热降法对回热系统进行分析计算Analysis and Calculation for Heat Regenerative Systems Using Equivalent Enthal py Drop Theary王 芬文 摘 回热系统是汽轮机的重要组成部分，为此分析了回热系统中各加热器 端差、除氧器余汽冷却器的运行方式对机组经济性的影响，并做了定量计算，为节能降耗提供了依据。关键词 回热系统 经济性 节能降耗 等效热降法大同第二发电厂现有装机容量 6200MW，汽轮机为东方汽轮机厂生产的 N200-12.7-535535 型，回热系统由 3台高压加热器(下称 高加)、1台除氧器、4 台
2、低压加热器(下称低加)组成。自 1984年第 1台机组投产以来，回热系统进行了多次改进，运行状况有了明显的改善，但仍存在 4号低加出水温度、 给水温度低于设计值，除氧器超负荷运行等问题，严重影响机组的经济性。汽轮机热力计算通常采用热平衡方法，该方法对热耗计算准确性高，但对热力系统局部计算需全面计算，既繁杂，又不明了。等效热降法适于热力系统局部定量计算，该方法只研究与热力系统变化有关的部分，简单明了，且计算结果与简易热平衡计算基本相同，但因汽轮机排汽焓和轴封用汽量难以取准，对汽轮机热耗计算误差较大。本文试采用等效热降方法对回热系统进行局部定量计算分析。1 加热器端差对机组经济性影响的计算分析加热
3、器端差系加热器 疏水温度与加热器出口水温之差。端差过大，一方面导致加热器出力下降，使能级较低的抽汽量减少，汽轮机排汽量增大；另一方面使上一级加热器的负荷增大，使能级较高的抽汽量增加，降低汽轮机的作功能力；而高加端差过大又使循环吸热量增加，这些因素导致汽轮机的循环效率下降，影响机组运行的经济性。下面以 1995年 4号机组大修后热力试验数据为例(见表 1)，用等效热降法进行具体分析计算。1.1 3 号高加端差对机组经济性影响的计算3号高加端差为 16，较设计值高 14，造成 1段抽汽量减少，减少的抽汽继续在汽轮机中作功，使蒸汽作功增加，即蒸汽等效热降增加，其值为：Ht 8. 825.855(kJ
4、kg)-3号高加端差与设计值的差值； 8-1段抽汽的抽汽效率。由于 3号高加端差较设计值高，使给水温度降低，主蒸汽循环吸热量增加；同时，由于 1段抽汽减少，2 段抽汽变化不大，再热蒸汽量增加，再热蒸汽循环吸热量增加。蒸汽循环吸热量合计增加值：Qt 8+t 8(1 7q 7)q 871.90(kJkg)式中 -1kg 再热蒸汽的吸热量； 7-1kg疏水在 2号高加中的放热量；q7-1kg抽汽在 2号高加中的放热量；q8-1kg抽汽在 3号高加中的放热量。汽轮机装置效率为： i (H 0+H)(Q 0+Q)42.27%式中 H 0-设计工况新蒸汽等效热降；Q0-设计工况新蒸汽循环吸热量。汽轮机装置
5、效率相对下降： i( i - 0) i 0.379%式中 0-设计工况下汽轮机装置效率。汽轮机热耗增加：qq 0. i31.84(kJkg)式中 q 0-汽轮机设计热耗。发电煤耗增加值：bb 0. i1.220g(kW .h)式中 b 0-机组设计发电煤耗。1.2 2 号高加端差对机组经济性影响的计算2号高加端差为 11，较设计值高 9，造成 2段抽汽量减少，蒸汽作功能力增加；同时，2 号高加出力不足，由 3号高加补足，使 1段抽汽量增加，蒸汽作功能力降低。蒸汽作功合计变化量：Ht 7( 8 7)1.017(kJkg)式中 7-2段抽汽的抽汽效率。由于 1、2 段抽汽量的改变，使再热蒸汽量及再
6、热蒸汽循环吸热量增加，再热蒸汽循环吸热量增加值：Qt 7.1q 7(1 7q 7)q 80.4100(kJkg)汽轮机装置效率： i(H 0+H)(Q 0+Q)42.39%汽轮机装置效率相对下降值： i( i - 0) i 0.0944%1.3 1 号高加端差对机组经济性影响的计算1号高加端差 10，较设计值1高 11，使蒸汽作功下降，其下降值：Ht 6( 7 6)5.642(kJkg)式中 6-3段抽汽的抽汽效率。由于 3号高加的出力不足，由 2号高加补足，使 2段抽汽量增加，再热蒸汽循环吸热量减少，其减少值：Q-t 6.q 710.94(kJkg)汽轮机装置效率为： i (H 0+H)(Q
7、 0+Q)42.39%汽轮机装置效率相对下降值： i( i - 0) i 0.0944%1.4 4 号低加端差对机组经济性影响的计算4号低加端差 8，较设计值高 7，使蒸汽作功下降，其下降值：H H.t 4( 5 4)q4(q4+t 4)0.964(kJkg)式中 H-经 3、4 号低加的凝结水量占主汽量的份额；q4-1kg抽汽在 4号低加中的放热量； 5-4段抽汽的抽汽效率； 4-5段抽汽的抽汽效率。由于 4号低加端差过大，使蒸汽作功下降，但不影响蒸汽循环吸热量，汽轮机装置效率相对下降值： i( i - 0) i H(H0+H)0.0802%1.5 3 号低加端差对机组经济性影响的计算3号低
8、加端差 10，较设计值高 7，使蒸汽作功下降，其下降值：H H.t 3( 4 3)0.977(kJkg)式中 3-6段抽汽的抽汽效率。汽轮机装置效率相对下降值： iH(H 0+H)0.0813%1.6 2 号低加端差对机组经济性影响的计算2号低加端差 20，较设计值高 16，使蒸汽作功下降，其下降值：H n.t 2( 3 2)1.615(kJkg)式中 n-经 1、2 号低加的凝结水量占主蒸汽量的份额； 2-7段抽汽的抽汽效率。汽轮机装置效率相对下降值： iH(H 0+H)0.1345%1.7 1 号低加端差对机组经济性影响的计算1号低加端差 25，较设计值高 21，使蒸汽作功下降，其下降值：
9、H n.t 1( 2 1)q2(q2+t 1)4.685(kJkg)式中 1-8段抽汽的抽汽效率；q2-1kg抽汽在 2号低加中的放热量。汽轮机装置效率相对下降值： iH(H 0+H)0.391%以上计算结果汇总于表 1。表 1 加热器端差对机组经济性的影响(1995 年)项 目 1号低加 2号低加 3号低加 4号低加 1号高加 2号高加 3号高加加热器端差设计值 4 4 3 1 1 2 2加热器端差实际值 25 20 10 8 10 11 16装置效率相对下降 0.391 0.1345 0.0813 0.0802 0.0944 0.0944 0.379%汽轮机热耗升高kJ .kg1 32.8
10、4 11.30 6.83 6.73 7.92 7.92 31.84发电煤耗升高g .(kW.h)1 1.259 0.433 0.261 0.258 0.304 0.304 1.220单机年多耗标煤/t 1259 433 261 258 304 304 1220注：发电量按 10亿 kW.h计。 表 2 加热器端差对机组经济性的影响(1998 年)项 目 1号低加 2号低加 3号低加 4号低加 1号高加 2号高加 3号高加加热器端差实际值 16 14 9 7 7 8 8装置效率相对下降% 0.227 0.0833 0.0697 0.0688 0.0708 0.0708 0.165汽轮机热耗升高k
11、J .kg1 19.07 7.00 5.85 5.78 5.95 5.95 13.86发电煤耗升高g .(kW.h)1 0.731 0.268 0.224 0.222 0.228 0.228 0.531单机年多耗标煤/t 731 268 224 222 228 228 531注：发电量按 10亿 kW.h计。 表 3 加热器端差高于设计值 10时对机组经济性的影响项 目 1号低加 2号低加 3号低加 4号低加 1号高加 2号高加 3号高加装置效率相对下降% 0.189 0.0833 0.116 0.115 0.0802 0.114 0.284汽轮机热耗升高kJ .(kW.h)1 15.87 7
12、.00 9.74 9.66 6.74 9.58 23.85发电煤耗升高g .(kW.h)1 0.609 0.268 0.373 0.370 0.258 0.367 0.914用上述计算方法，取 1998年一季度 4号机组热力试验数据，计算结果见表 2。为便于横向比较，设加热器端差高于设计值 10，用上述计算方法，计算结果见表 3。 1.8 计算结果分析从表 3可看出，每台加热器端差对机组经济性有程度不同的影响，而 3号高加和 1号低加的影响程度更大。由此可得出结论：高加、低加对机组经济运行同样重要。从表 1、表 2可看出，通过设备的治理、系统改进及加强回热系统运行调整，高、低压加热器的端差有一
13、定幅度的下降。但目前回热系统各加热器的端差仍较设计值高 612，对机组经济性影响较大，如 1号低加端差较设计值高 12，使机组年多耗标煤 731t。2 除氧器余汽冷却器对机组经济性影响的计算分析除氧器余汽冷却器的冷却水为凝结水，原设计冷却水取自 3号低加出口，现部分机组改到 1号低加出口，现用等效热降法对两种运行方式分别进行计算分析(余汽冷却器的冷却水量为 30t，即 y0.0491，冷却水温升为 0.5，即 t2.09kJkg)。2.1 冷却水取自 1号低加出口的计算除氧器余汽冷却器的冷却水取自 1号低加出口，经余汽冷却器加热后进入除氧器。由于除氧器排汽量较少，余汽冷却器中冷却水的焓升很小，
14、远低于 4号低加的出口水焓，使除氧器入口水焓降低：t Y(t1+t y-t4) H17.15(kJkg)式中 Y-余汽冷却器的冷却水占主蒸汽量的份额；t1-1号低加出口水温；t4-4号低加出口水温。除氧器入口水焓下降，使除氧器的热负荷增大，4 段抽汽增加，作功减少；同时做为冷却水的这部分凝结水不再经过 2、3、4 号低加，使5、6、7 段抽汽减少，蒸汽作功增加。合计蒸汽作功变化(较余汽冷却器不运行时)：H H.t 4. 5+ H. Y( 4. 4+ 3. 3+ 2. 2)1.67(kJkg)式中 4、 3、 2-分别为凝结水在 4、3、2 号低加中的焓升。汽轮机装置效率相对下降值： i0.13
15、9%2.2 冷却水取自 3号低加出口的计算除氧器余汽冷却器的冷却水取自 3号低加出口，使除氧器入口水焓降低，其降低值：t5.01(kJkg)蒸汽作功变化(较余汽冷却器不运行时)：H H.t 4. 5+ H. Y. 4. 40.302(kJkg)汽轮机装置效率相对下降： i0.025%上述计算结果汇总于表 4。表 4 除氧器余汽冷却器运行方式对机组经济性的影响项 目 1号低加出口 3号低加出口装置效率相对变化% 0.139 0.025汽轮机热耗变化kJ .kg1 11.67 2.1发电煤耗变化g .(kW.h)1 0.447 0.080单机年多耗标煤t 447 80注：发电量按 10亿 kW.h
16、计。 2.3 计算结果分析由表 4可看出，从整个热力系统来讲，尽管除氧器余汽冷却器利用了除氧器排汽的热量，但却使机组的经济性略有下降；原设计方式，即冷却水取自 3号低加出口，使机组发电煤耗升高 0.008g(kW .h)，机组经济性略有下降；冷却水位置改到 1号低加出口，使机组发电煤耗上升0.477g(kW .h)，年多耗标煤 477t，机组经济性下降较多。3 结论及建议目前回热系统中加热器的端差高于设计值 612，对机组经济性影响较大，说明回热系统的节能潜力很大。建议从提高检修质量和运行调整上做工作，以改善加热器经济运行状况。目前部分机组除氧器余汽冷却器的冷却水位置已改到 1号低加出口，这种运行方式不合理，建议恢复原设计方式，即冷却水位置恢复到 3号低加出口。作者单位：大同第二发电厂(大同 037043) 王 芬
