火電機組耗差分析中真空度基準值的計算分析

韓琴，許曉斌，常浩

(華電電力科學研究院，浙江 杭州 310030)

1 耗差分析方法

隨著煤價的不斷上漲，提高機組經(jīng)濟效益、降低運行成本已成為電力企業(yè)亟待解決的問題。對機組進行耗差分析，是電力企業(yè)節(jié)能降耗的基本方法。通過耗差分析，找出各指標與基準值的差距及對機組煤耗率的影響，從而指導和優(yōu)化運行。耗差分析的準確性主要取決于基準值和耗差分析方法是否合理?；痣姍C組的耗差指標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。所有指標中占總耗差分項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確與否直接影響機組總耗差的準確性，進而影響機組運行的經(jīng)濟性。

針對不同的情況和參數(shù)，主要有5種耗差分析方法:熱力學方法、基本公式法、等效焓降法、試驗法和小偏差法［1］。文獻［2－6］針對耗差分析的具體方法做了不同層次的研究，本文主要針對真空度基準值的熱力學計算方法展開討論。真空度基準值主要是根據(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算得到的，而前者又包括2種方法:一是根據(jù)機組負荷來計算，二是根據(jù)進入凝汽器的熱負荷來進行計算。3種方法的具體定義如下:

方法1:凝汽器機組負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)特性曲線求出機組負荷和循環(huán)水進口溫度所對應的特性曲線上的背壓值，即為真空度基準值。

方法2:凝汽器進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)特性曲線求出進入凝汽器蒸汽量和循環(huán)水進口溫度所對應的特性曲線上的背壓值，即為真空度基準值。

方法3:確定冷卻水溫升的目標值和凝汽器端差的目標值，求出汽輪機排汽溫度下所對應的飽和壓力，即為真空度基準值。

本文采用這3種方法對內(nèi)蒙古華電烏達熱電有限公司150 MW燃煤機組進行分析比較。

2 設備概況

內(nèi)蒙古華電烏達熱電有限公司150 MW燃煤機組配置UG－480/13.73－M型鍋爐，汽輪機型號為C150/135－13.2/1.0/535/535，N－8500－1型凝汽器的設計參數(shù)為:冷卻水進口溫度，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)計算，凝汽器設計冷卻溫升為8.045～8.580℃，凝汽器設計端差為3.93 ～4.47℃。

3 數(shù)據(jù)計算及結(jié)果分析

機組穩(wěn)定運行1 h后開始采集數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)及計算結(jié)果見表1。表1中“方法1排汽壓力基準值”是通過負荷擬合的凝汽器特性曲線計算得到的，“方法2排汽壓力基準值”是通過蒸汽流量或者凝結(jié)水流量熱負荷擬合的凝汽器特性曲線計算得到的，“方法3排汽壓力基準值”是通過凝汽器變工況計算得到的。

計算過程中有以下幾點假設:

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

(4)表1中機組負荷、循環(huán)水進口溫度、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測值。

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

由表1可知，方法3計算出來的排汽壓力基準值與方法1、方法2計算出來的排汽壓力基準值相比，差值分別為1.20 ～1.60 kPa 和0.15 ～0.90 kPa。由此可見，制造廠家提供的凝汽器特性曲線只能作運行調(diào)整參考用，不能作為運行基準值。因為運行中凝汽器的主要參數(shù)大多數(shù)偏離設計值，即在變工況下運行，運行基準值應該是在對凝汽器的進水溫度、循環(huán)水量、凝汽量、真空嚴密性、冷卻水流速進行修正后計算出來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)水流量測點、循環(huán)水流速測點，即可進行變工況下凝汽器壓力基準值的計算。

表1 機組采集數(shù)據(jù)及計算結(jié)果

由圖1、圖3、圖4和圖5可知:實測凝汽器壓力與方法3計算的凝汽器壓力基準值的差值、循環(huán)水溫升大多數(shù)都超過設計值;實測凝汽器壓力與實測排汽溫度對應下的凝汽器壓力計算值相差較大。原因分析及解決措施如下:

(1)凝汽器壓力的測量可能存在誤差。

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

(3)由表1可見，循環(huán)水溫升超出了正常范圍(6～9℃)，說明循環(huán)水量不足以冷卻進入凝汽器的蒸汽，應加開循環(huán)水泵或者優(yōu)化水泵運行方式。

(4)循環(huán)水進口溫度和蒸汽流量對凝汽器排汽壓力的影響總體趨勢是:隨著循環(huán)水進口溫度和蒸汽流量的增大，凝汽器排汽壓力增大。但這個影響并不是絕對的，而應該是循環(huán)水進口溫度、蒸汽流量、循環(huán)水量、冷卻水流速及真空嚴密性等因素綜合作用的結(jié)果。由圖4可知:#1機組負荷為128.4 MW 時，蒸汽流量為345.2 t/h，實測排汽壓力為9.3 kPa;而#1機組負荷為100.9 MW 時，蒸汽流量為281.2 t/h，實測排汽壓力為 10.1 kPa。

(5)應保證凝汽器真空系統(tǒng)的嚴密性不低于270 Pa/min。

4 結(jié)論

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

(1)凝汽器壓力一旦偏離目標值，就會導致機組運行效率降低，從而引起煤耗增加。因此，應盡量使運行參數(shù)接近基準值或目標值。

(2)耗差分析結(jié)果的準確性取決于基準值的選取，采用變工況下的凝汽器壓力計算值比較合理。方法1和方法2計算的凝汽器壓力基準值是根據(jù)制造廠家提供的凝汽器特性曲線來擬合的，而隨著運行時間的延長和設備條件的變化，凝汽器的相關參數(shù)大多偏離設計值，因此，基準值也應不斷進行修正，以保證能反映當前機組運行的最佳狀況。

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

［1］李青，公維平.節(jié)能和指標管理技術［M］.北京:中國電力出版社，2009.

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