加熱器端差對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響

摘要：加熱器端差是加熱器進(jìn)口抽汽壓力基礎(chǔ)上的飽和溫度以及給水出口溫度之差，對(duì)各級(jí)加熱器端差的運(yùn)行熱經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行準(zhǔn)確而快速的評(píng)價(jià)，對(duì)熱力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和檢修具有重要的意義。文章對(duì)加熱器端差對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的相關(guān)影響進(jìn)行了分析，希望能夠通過(guò)此次的理論研究對(duì)實(shí)際操作起到一定指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：加熱器端差；機(jī)組經(jīng)濟(jì)性；熱力系統(tǒng)；熱平衡方法；數(shù)學(xué)模型 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TK223 文章編號(hào)：1009-2374（2015）14-0072-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.035

處在同一熱力系統(tǒng)當(dāng)中，各加熱器型式和所處位置都在一定程度上有著差異，所以加熱器端差對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性所產(chǎn)生的相應(yīng)影響也會(huì)存在著差異。在這一情況下，倘若只是將高壓或者是低壓作為界限，對(duì)其采取相同端差，這樣就違反了科學(xué)性。如何更合理地解決這一端差影響就顯得格外重要。

1 加熱器端差的理論分析

1.1 加熱器端差增大的原因分析

加熱器在運(yùn)行過(guò)程中，其自身會(huì)存在著端差問(wèn)題，這一現(xiàn)狀對(duì)熱損失雖沒(méi)有造成直接性的影響，但卻對(duì)熱交換不可逆性得到了增強(qiáng)，從而就產(chǎn)生了額外的冷源損失，這樣就會(huì)使加熱器裝置的熱經(jīng)濟(jì)效率大大降低。從實(shí)際情況來(lái)看，加熱器端差在增大的問(wèn)題上存在著多方面因素，其中受熱面積垢以及加熱器的抽空系統(tǒng)不良和部分冷水走旁路等，都會(huì)使得加熱器端差增大，這樣會(huì)致使回?zé)嵯到y(tǒng)當(dāng)中的加熱器出口水溫發(fā)生降低的現(xiàn)狀，在本級(jí)的抽汽量就會(huì)大幅度降低，而比其高的一組在抽汽量上就會(huì)得到增加，最終會(huì)使得整個(gè)機(jī)組的功能降低。

1.2 加熱器端差理論方法分析

此次對(duì)加熱器端差的研究主要是運(yùn)用了熱力系統(tǒng)矩陣熱平衡方程式以及熱耗變換系數(shù)的相關(guān)理論，在經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的數(shù)學(xué)推導(dǎo)作用下，對(duì)定功率基礎(chǔ)上的加熱器端差對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)所產(chǎn)生影響的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行建立。通過(guò)這一模型的建立能夠?qū)崃ο到y(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及輔助汽水系統(tǒng)的影響進(jìn)行分析，并能夠針對(duì)多種形式的加熱器和其間的多樣連接方式下的機(jī)組熱效率及端差間變化關(guān)系進(jìn)行探究。從現(xiàn)階段對(duì)加熱器端差對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響分析方法來(lái)看，主要就是通過(guò)矩陣法以及等效熱降法對(duì)其進(jìn)行的分析，需要注意的是，通過(guò)這些方法的分析研究在機(jī)組設(shè)計(jì)選型以及技術(shù)改造后或在不變功率基礎(chǔ)上再進(jìn)行熱經(jīng)濟(jì)性的比較就不是很適合。

2 加熱器端差對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的分析方法及模型建立

2.1 加熱器端差對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的分析方法

針對(duì)加熱器端差對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的分析方法有多種，所以在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中要能夠結(jié)合實(shí)際進(jìn)行，這樣才能夠使方法的作用得到充分發(fā)揮。其中的等效熱降法是比較常用的分析方法，它主要是對(duì)蒸汽動(dòng)力裝置以及熱力系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí)候常用的，這一方法不僅能夠使整體熱力系統(tǒng)的相關(guān)計(jì)算得到應(yīng)用，同時(shí)也能對(duì)熱力系統(tǒng)局部定量有著很好的分析效果。以常規(guī)熱平衡方法為基礎(chǔ)，將等效熱降法應(yīng)用于壓水堆核電機(jī)組二回路熱力系統(tǒng)汽水流量的分配計(jì)算，計(jì)算結(jié)果與常規(guī)熱平衡法完全相同，并可簡(jiǎn)捷快速地計(jì)算出熱力系統(tǒng)連接方式以及局部參數(shù)變化對(duì)汽水流量分配的影響，為壓水堆核電機(jī)組二回路熱力系統(tǒng)應(yīng)用熱力學(xué)第二定律進(jìn)行定量分析奠定了基礎(chǔ)。以新型300MW空冷機(jī)組為例，分別使用正平衡、反平衡及等效熱降方法對(duì)機(jī)組進(jìn)行分析，這幾種方法的特點(diǎn)和計(jì)算結(jié)果對(duì)比表明，等效熱降法在機(jī)組性能及局部進(jìn)行能損分析，提供節(jié)能改造手段等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。由于加熱器端差對(duì)機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生的影響和端差大小以及鄰近加熱器抽汽效率差大小有著直接性關(guān)系，不僅如此，同時(shí)也和之前的加熱器在疏水冷卻器及其份額上的大小有著直接性關(guān)系。在這一基礎(chǔ)上能夠?qū)⒓訜崞鞫瞬畲笮∫约班徑訜崞鞒槠什畹玫矫鞔_就能夠很快地將影響結(jié)果得到解決。

等效熱降法的主要概念就是回?zé)岢槠狡啓C(jī)1kg新蒸汽的做功，等效于kg新蒸汽直達(dá)冷凝器

熱降。

式中：

αγ——抽汽做功不足系數(shù)

yγ——抽汽的份額

Z——抽汽級(jí)數(shù)

γ——任意抽汽級(jí)編號(hào)

2.2 加熱器端差對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建

回?zé)峒訜崞髦饕菬嵯到y(tǒng)的一個(gè)重要設(shè)備，這一設(shè)備運(yùn)行對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性以及穩(wěn)定性有著重要作用，它關(guān)鍵體現(xiàn)在加熱器端差以及散熱損失等方面的因素對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)的重要影響，對(duì)這些因素進(jìn)行定量分析，能夠?qū)崃υO(shè)備得以有效完善，并對(duì)其中的操作以及管理等技術(shù)工作有著很好改進(jìn)和優(yōu)化作用，其中最為重要的就是傳熱端差，所以針對(duì)這一情況對(duì)其進(jìn)行建立數(shù)學(xué)模型加以分析能夠?qū)⑾嚓P(guān)的影響情況清晰的展現(xiàn)出來(lái)。

針對(duì)加熱器端差對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)的影響，首先從定流量這一條件下的加熱器端差的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行構(gòu)建，那么汽輪機(jī)的做功表達(dá)就是w=ho-hc+O-atho-wf，其中的循環(huán)中單位工質(zhì)熱耗量就是qo+qrh=ho-t1+atho=ho-t1+o-（at+aft）o，在這一表達(dá)式中的ho、hc、O所表示的就是主蒸汽焓以及排氣焓和在1kg蒸汽再熱的吸熱量，而其中的wf就是軸封漏氣等在汽輪機(jī)內(nèi)所做功不足的表示。

通過(guò)對(duì)加熱器上端變化對(duì)機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的數(shù)值分析，可對(duì)其進(jìn)行制作相應(yīng)的強(qiáng)度系數(shù)圖譜。這里的強(qiáng)度系數(shù)主要就是各個(gè)加熱器上端差對(duì)機(jī)組能效產(chǎn)生影響的強(qiáng)度系數(shù)作為是縱坐標(biāo)，而各個(gè)加熱器離散分布作為是橫坐標(biāo)，然后通過(guò)這些關(guān)系進(jìn)行建立的關(guān)系圖。在這一圖譜的比較上主要分為兩種重要的類型，第一種就是處在不同負(fù)荷下的同級(jí)加熱機(jī)上端差強(qiáng)度系數(shù)趨勢(shì)圖，第二種就是處在不同負(fù)荷基礎(chǔ)上的各級(jí)加熱器上端差強(qiáng)度系數(shù)條形圖。前者主要是通過(guò)機(jī)組各個(gè)典型的工況負(fù)荷作為橫軸，然后把不同負(fù)荷基礎(chǔ)上的各級(jí)加熱器上端差變化對(duì)機(jī)組能效影響強(qiáng)度系數(shù)進(jìn)行連接成折線，后者則是將各級(jí)的加熱器編號(hào)作為橫軸，而在同級(jí)加熱器作出不同負(fù)荷下強(qiáng)度系數(shù)變化的趨勢(shì)。然后通過(guò)常規(guī)熱平衡法能夠分別對(duì)這一機(jī)組的上端差對(duì)機(jī)組的效能影響得到計(jì)算，通過(guò)對(duì)這一方法的采用，所得到的結(jié)果在最大相對(duì)誤差方面達(dá)到100%負(fù)荷時(shí)3號(hào)加熱所對(duì)應(yīng)的2.030%，從這些數(shù)據(jù)能夠看出，這一圖譜能夠?qū)嶋H情況得到較為準(zhǔn)確的反映。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于加熱器是回?zé)嵯到y(tǒng)組成的重要設(shè)備，所以保障其自身的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行非常重要，關(guān)于加熱器端差對(duì)機(jī)組的重要影響要能夠在具體的處理過(guò)程中，和實(shí)際情況緊密的契合，要對(duì)其中所出現(xiàn)的相關(guān)問(wèn)題認(rèn)真詳細(xì)地分析，找到問(wèn)題根源所在然后針對(duì)性解決，與此同時(shí)還要能夠制定相對(duì)科學(xué)合理的指標(biāo)定額以及有效的管理措施。只有從多方面進(jìn)行加強(qiáng)，才能夠?qū)⒂绊懡档阶畹汀?/p>

參考文獻(xiàn)

[1] 張樹(shù)芳，冉鵬，郭江龍.應(yīng)用擴(kuò)展型能效分布矩陣分析二次再熱機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性[J].動(dòng)力工程，2013，（3）.

[2] 李建剛，李麗萍，阮濤，石孝民.二次再熱超臨界機(jī)組熱力系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性計(jì)算模型的研究[J].汽輪機(jī)技術(shù)，2013，（6）.

作者簡(jiǎn)介：張超（1985-），男，山東棗莊人，陜西德源府谷能源有限公司運(yùn)行機(jī)組長(zhǎng)，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）