淺析噴水減溫對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響

趙志勇

（山西興能發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 太原 030206）

噴水減溫是將給水直接噴入過熱蒸汽或再熱蒸汽中以達(dá)到降低汽溫的目的，因其結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)溫幅度大和惰性小等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代鍋爐機(jī)組上得到廣泛應(yīng)用。山西某電廠2臺爐設(shè)計過熱器為二級噴水減溫、再熱器主要采用燃燒器擺動進(jìn)行調(diào)溫，微量噴水為輔助手段。#2爐減溫水用量的特點(diǎn)是高負(fù)荷段過熱器減溫水用量少，再熱器減溫水多，低負(fù)荷則相反；#1爐改造后再熱汽溫一直偏低，再熱器減溫水用量平時較少，但查看滿負(fù)荷性能試驗時的歷史數(shù)據(jù)，滿負(fù)荷時#1爐再熱器減溫水量仍超過主蒸汽流量2%.查閱小指標(biāo)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，該廠#2爐月平均減溫水率（過熱、再熱減溫水量之和）約為5%左右。本文以廠家提供的300MW、330MW 熱平衡圖為依據(jù)，運(yùn)用變熱量等效熱降法，對噴水減溫的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行定量分析。

1 熱力計算模型

#1、#2爐過熱器減溫水取自給水泵出口給水母管，減溫水不流經(jīng)高壓加熱器，減少了回?zé)岢潭?，使機(jī)組經(jīng)濟(jì)性降低；而再熱器減溫水取自給水泵中間抽頭，由于再熱器減溫水部分的熱力過程沿再熱壓力線定壓吸熱蒸發(fā)、過熱，然后進(jìn)入汽輪機(jī)中低壓缸膨脹做功，所完成的循環(huán)是一個非再熱的中參數(shù)或比中參數(shù)還低的循環(huán)，與主循環(huán)相比，其經(jīng)濟(jì)性要低很多。過熱再熱減溫水對機(jī)組的等效熱降分析如下：

1.1 過熱器噴水減溫

過熱器噴水取自給水泵出口給水母管，由于減溫水不經(jīng)過高壓加熱器，減少了高壓加熱器的抽汽量，做功增加：

與此同時，1kg新蒸汽的吸熱量增加：

因此，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性相對降低：

1.2 再熱器噴水減溫

再熱器噴水份額因不經(jīng)過高壓加熱器及其產(chǎn)生的汽流不經(jīng)過高壓缸，因此，少做功：

與此同時，循環(huán)吸熱量下降：

因此，機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性相對降低：

2 原始資料整理

原始資料整理數(shù)據(jù)及等效熱降計算結(jié)果見表1，其中q、H分別表示循環(huán)吸熱量，kJ／kg；新蒸汽等效熱降，kJ／kg；d0、q0、bs分別表示汽耗量；熱耗率，kJ／（kWh）；標(biāo)準(zhǔn)煤耗率，g／（kWh）；ηb、ηp、ηi、ηm、ηg分別表示鍋爐效率、管道效率、汽輪機(jī)效率、裝置機(jī)械效率、發(fā)電機(jī)效率；αc4、αrh分別表示除氧器進(jìn)口凝結(jié)水份額、再熱蒸汽份額。由于篇幅原因，這里只列出了300MW 的THA工況熱平衡圖整理數(shù)據(jù)：

q=2618.67 d0=3.04 ΣП=54.9587

H=1176.532 ηi=0.44927 ηb=0.92445

q0=7961.8 αrh-2=1 qrh=510.3

αc4=0.776995 ηp=0.99 αrh=0.8334

αrh-1=0.9108966 bs=297.232

ηmηg=0.986

上述數(shù)據(jù)中，ηb、bη數(shù)值取自該廠煤耗在線分析系統(tǒng)。

表1 原始資料整理數(shù)據(jù)及等效熱降計算結(jié)果表

3 計算結(jié)果及分析

假定過熱器噴水減溫份額為3%，再熱汽噴水減溫份額為2%，計算結(jié)果見表2.

表2 噴水減溫對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響

#1爐噴水減溫對機(jī)組發(fā)電熱耗的影響見圖1.

圖1 #1爐噴水減溫對機(jī)組發(fā)電熱耗的影響示意圖

過熱器減溫水的使用，使得主給水流量減小，高加抽汽隨之減少，機(jī)組做功增加。在機(jī)組主蒸汽壓力、溫度，調(diào)門開度保持不變時，主蒸汽流量保持設(shè)計值不變，過熱器減溫水量對機(jī)組功率變化影響與表2中做功增加部分一致。

而對于再熱器減溫水，由于再熱器減溫水進(jìn)入再熱器，使再熱蒸汽流量增加，相應(yīng)發(fā)電機(jī)功率增加。功率增加量與再熱蒸汽在汽輪機(jī)中做功比例成正比，計算如下：

式中：

Dj、Dr—減溫水量、再熱蒸汽流量，kg／h；

ir、ii—再熱蒸汽焓、中低壓缸各抽汽焓，kJ／kg；

hc—低壓缸排汽焓，kJ／kg.

經(jīng)過計算，得到過、再熱減溫水量對機(jī)組功率的修正曲線圖見圖2.

通過對計算結(jié)果的分析比較，可知過熱器噴水減溫系統(tǒng)的減溫水取自給水出口母管時對機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響不大。以#1機(jī)改造后為例，過熱器減溫水份額為3%時，機(jī)組的實際循環(huán)熱效率僅降低0.09152%，熱耗增加7.28233kJ／（kW·h），標(biāo)準(zhǔn)煤耗增加0.27187g／（kW·h）；而再熱器噴水減溫系統(tǒng)對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響相對較大，噴水份額為2%時，機(jī)組的實際循環(huán)熱效率將降低0.40322%，熱耗增加32.08587kJ／（kW·h），標(biāo)準(zhǔn)煤耗增加1.19784 g／（kW·h）.因此，在運(yùn)行時應(yīng)盡量減少或避免再熱汽溫采用噴水調(diào)節(jié)。

廠家提供的關(guān)于過、再熱減溫水的修正曲線見圖3.

圖2 1#爐過再熱減溫水對機(jī)組功率修正曲線示意圖

圖3 過、再熱減溫水對機(jī)組功率、熱耗的修正曲線圖

通過與廠家提供的過、再熱減溫水對機(jī)組熱耗、功率的修正曲線進(jìn)行對比，在不考慮工質(zhì)汽輪機(jī)組膨脹曲線的變化，過、再熱器減溫水份額較小時，由上述方法分析得到的結(jié)果與廠家提供的修正曲線比較接近。隨著減溫水量的增加（以過熱器為例），主給水流量必然減小，高加抽汽量隨之減小，過熱器減溫水量越大，工質(zhì)在機(jī)組中的膨脹曲線改變越多，上述分析得到的結(jié)果誤差也將增大。

4 結(jié) 論

通過對過再熱器噴水減溫的定量分析計算發(fā)現(xiàn)，改造前后過再熱減溫水對機(jī)組煤耗的影響程度基本相同，3%份額的過熱器減溫水量使機(jī)組效率相對降低0.09%，而2%份額的再熱器減溫水量使機(jī)組效率相對降低0.4%.與過熱器噴水相比，再熱器噴水使機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的降低更為明顯。計算結(jié)果表明，再熱器噴水每增加1%，機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性將降低約0.2%，標(biāo)準(zhǔn)煤耗將增加0.6g／（kW·h），對于300MW THA工況，同樣的減溫水量，再熱器與過熱器噴水減溫對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響比值為6.76∶1，而對于改造后的300MW THA工況，這一比值為6.61∶1.盡管#1爐低負(fù)荷時減溫水量很小，但查看機(jī)組滿負(fù)荷300MW時的運(yùn)行參數(shù)，再熱器減溫水量仍然超過2%.因此，平時運(yùn)行操作，更應(yīng)該盡量減小再熱器減溫水的用量。

［1］ 林萬超.火電廠熱系統(tǒng)節(jié)能理論［M］.西安：西安交通大學(xué)出版社，1994：89-92.