等效熱降法分析減溫水對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響

鄭威，郝玉振，丁俊齊，劉浩

（1.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，濟(jì)南250003；2山東中實(shí)易通集團(tuán)有限公司，濟(jì)南250002）

等效熱降法分析減溫水對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響

鄭威1，郝玉振1，丁俊齊1，劉浩2

（1.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，濟(jì)南250003；2山東中實(shí)易通集團(tuán)有限公司，濟(jì)南250002）

運(yùn)用等效熱降方法，提出一種新的針對(duì)給水泵中間抽頭再熱減溫水對(duì)機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性影響的計(jì)算方法，并與常用計(jì)算公式進(jìn)行比較。指出新方法與常用計(jì)算公式的假設(shè)條件不同。新推導(dǎo)的計(jì)算公式與ASME PTC6-2004中第一類修正計(jì)算的原則保持一致。結(jié)合具體機(jī)組，給出給水泵中間抽頭再熱減溫水對(duì)機(jī)組性能影響的算例。

再熱減溫水；等效熱降；汽輪機(jī)組；經(jīng)濟(jì)性能

0　引言

從給水泵中間抽頭引出的再熱器減溫水對(duì)機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性影響很大，一般再熱器噴水流量每增加鍋爐額定負(fù)荷的1%，機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性約降低0.2%［1］。

目前再熱器減溫水對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響的定量分析中，通常采用等效熱降的方法［2-3］，具體計(jì)算時(shí)多數(shù)依據(jù)文獻(xiàn)［1］中關(guān)于再熱器噴水從給水泵抽頭分流的熱力分析中的常用計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。

1　再熱減溫水對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響的常用計(jì)算公式

根據(jù)文獻(xiàn)［1］，噴水系統(tǒng)示意如圖1所示。

圖1中，（a）表示噴水從給水泵抽頭分流的系統(tǒng)。這時(shí)再熱器噴水份額為αps，由于不經(jīng)過高壓加熱器及其產(chǎn)生的汽流不流經(jīng)汽輪機(jī)的高壓缸，故少做功：

圖1　再熱器噴水系統(tǒng)示意

循環(huán)吸熱量下降：

式中：h0-hzl是1 kg噴水由給水焓加熱到再熱冷段蒸汽焓hzl所減少的吸熱量；是噴水份額不流經(jīng)高加而使循環(huán)吸熱增加的部分；是高壓加熱器回?zé)岢槠麥p少，使再熱器流量加大而增加的再熱器吸熱量部分。

再熱噴水引起裝置熱經(jīng)濟(jì)性的相對(duì)降低：

2　再熱減溫水對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響公式的重新推導(dǎo)

從再熱減溫水對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響的常用計(jì)算公式的推導(dǎo)過程可以看出，與未投減溫水前的工況相比，投入減溫水后保持除氧器出水流量不變。

等效熱降的計(jì)算是以新蒸汽流量保持不變?yōu)榍疤釛l件的［1］。基于該前提，對(duì)再熱減溫水對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響公式重新進(jìn)行推導(dǎo)。

2.1系統(tǒng)吸熱量的變化

由于主汽流量不變，則通過高加的給水流量不變，所以投再熱減溫水前后高加的抽汽流量不變，再熱冷段蒸汽流量份額保持不變。

未投入再熱減溫水的系統(tǒng)，總吸熱量為

投入再熱減溫水的系統(tǒng)，總吸熱量為

投入再熱減溫水前后，總吸熱量變化為

式中：h0、hgs、hps、σ、αzr、分別表示主汽焓值、給水焓值、再熱減溫水焓值、再熱段吸熱量變化、再熱冷段蒸汽流量份額、再熱減溫水流量份額；表示主汽流量保持不變時(shí)，將再熱減溫水加熱到再熱蒸汽所吸收的熱量。

2.2系統(tǒng)做功能力變化對(duì)于未投入再熱減溫水的系統(tǒng)，做功為

對(duì)于投入再熱減溫水的系統(tǒng)，做功為

投入再熱減溫水前后，做功變化為

式中：hzr、hn為再熱蒸汽焓值、低壓缸排汽焓值；為通過加熱器的凝結(jié)水或給水流量增加1 kg引起的抽汽流量增加而帶來的做功能力的下降值；為主汽流量不變時(shí)，增加再熱減溫水份額所帶來的做功能力的增加值；為增加1 kg再熱減溫水噴水導(dǎo)致凝結(jié)水流量增加1 kg而引起的低加和除氧器抽汽流量增加而帶來的做功能力的下降值。

3　常用計(jì)算公式與新推導(dǎo)計(jì)算公式的比較

3.1假定條件不同

兩種公式推導(dǎo)的假定條件不同，常用計(jì)算公式是基于除氧器出水流量保持不變進(jìn)行推導(dǎo)的，而新推導(dǎo)計(jì)算公式是基于主蒸汽流量保持不變進(jìn)行推導(dǎo)的。汽輪機(jī)性能試驗(yàn)規(guī)程ASME PTC6-2004中指出，試驗(yàn)結(jié)果的第一類修正計(jì)算是用試驗(yàn)膨脹過程線（試驗(yàn)汽輪機(jī)效率）、規(guī)定的循環(huán)參數(shù)、試驗(yàn)時(shí)的軸封漏汽量以及試驗(yàn)時(shí)的主蒸汽流量來計(jì)算規(guī)定熱力循環(huán)性能［4］，即一類修正時(shí)主蒸汽流量要保持不變，因而新推導(dǎo)計(jì)算公式與目前通用的汽輪機(jī)性能計(jì)算方法和分析方法保持一致。

3.2凝結(jié)水流量不同

投入再熱減溫水后，常用方法由于除氧器出水流量保持不變，凝結(jié)水流量與未投減溫水前保持一致。新方法為了保持主蒸汽流量不變，必須從凝汽器補(bǔ)入相同數(shù)量的化學(xué)除鹽水，導(dǎo)致投入減溫水后凝結(jié)水流量增加。

3.3再熱減溫水比例不同

再熱器噴水份額為再熱器減溫水流量與未投再熱減溫水前的主汽流量的比值。雖然αps與數(shù)值相等，但投入減溫水后的系統(tǒng)，常用方法中的再熱器減溫水比例大于新推導(dǎo)方法中的系統(tǒng)。

3.4計(jì)算實(shí)例

某廠N660-24.2/566/566超臨界660 MW中間再熱凝汽式汽輪機(jī)，采用3臺(tái)高加、1臺(tái)除氧器、4臺(tái)低加的熱力系統(tǒng)，3臺(tái)高加逐級(jí)自流至除氧器，4臺(tái)低加逐級(jí)自流至凝汽器熱井，1號(hào)高加由高壓缸抽汽供汽，2號(hào)高加由再熱冷段供汽，3號(hào)高加由中壓缸抽汽供汽，除氧器由中排供汽，5～8號(hào)低加由低壓缸抽汽供汽。其設(shè)計(jì)工況參數(shù)如表1所列。

考慮再熱減溫水由給水泵中間抽頭提供，噴水份額為主汽流量1%，按照文獻(xiàn)［1］中常用公式及本文中新推導(dǎo)公式進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果比較如表2所列；同時(shí)，查詢制造廠提供的修正曲線，將再熱減溫水對(duì)機(jī)組熱耗率及出力的修正值也列于表2。

表1　N660-24.2/566/566型機(jī)組主要設(shè)計(jì)參數(shù)

表2　再熱減溫水對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響比較

從計(jì)算結(jié)果來看，新推導(dǎo)公式所計(jì)算的裝置經(jīng)濟(jì)性降低值要低于常用計(jì)算公式。原因?yàn)閮煞N公式推導(dǎo)的假定條件不同，導(dǎo)致新方法中的再熱減溫水流量與投減溫水后的主汽流量的比值比常用方法低。新推導(dǎo)公式計(jì)算的結(jié)果與制造廠提供的再熱減溫水對(duì)機(jī)組熱耗率及出力的修正結(jié)果基本一致。

4　結(jié)語

運(yùn)用等效熱降的方法對(duì)給水泵中間抽頭再熱減溫水對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響的公式進(jìn)行了重新推導(dǎo)；指出兩種計(jì)算方法的假定條件不同，新的計(jì)算方法與ASME PTC6-2004中一類修正計(jì)算的原則保持一致。

以N660-24.2/566/566型機(jī)組為例，運(yùn)用常用計(jì)算公式和新推導(dǎo)計(jì)算公式分別計(jì)算了給水泵中間抽頭再熱減溫水對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響，常用計(jì)算公式所計(jì)算的裝置經(jīng)濟(jì)性降低值偏大，原因?yàn)橥稖p溫水后的系統(tǒng)中，再熱減溫水流量占比較大；新推導(dǎo)計(jì)算公式運(yùn)用等效熱降的增加值能夠計(jì)算出機(jī)組出力的增加值，且計(jì)算結(jié)果與制造廠提供的再熱減溫水對(duì)機(jī)組出力的修正結(jié)果基本一致。

［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.

［2］李勤道.用等效熱降法分析噴水減溫對(duì)電廠經(jīng)濟(jì)性的影響［J］.發(fā)電設(shè)備，1997，11（1）：15.

［3］李曉華.再熱器事故噴水減溫對(duì)機(jī)組運(yùn)行的影響［J］.山東電力技術(shù)，2002（1）：53-54.

［4］ASME PTC6—2004 Steam Turbines Performance Test Codes［S］.

Impact of Reheat Spray on Overall Unit Efficiency with Equivalent Enthalpy Drop Method

ZHENG Wei1，HAO Yuzhen1，DING Junqi1，LIU Hao2
（1.State Grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China；2.Shandong Zhongshi Yitong CO.，Ltd.，Jinan 250002，China）

Using the equivalent enthalpy drop method，a new method for calculating the economic impact of feedwater pump intermediate tap reheat spray is presented.The new method is different from the assumption of common calculation formula.The new calculation formula is consistent with the principle of the first amendment in ASME PTC6-2004.Finally，an example is given to demonstrate the influence of reheat spray from feedwater pump intermediate tap on the performance of the unit.

reheat spray；equivalent enthalpy drop；turbine unit；economic performance

TK224

B

1007－9904（2015）10－0048－03

2015-06-04

鄭威（1980）男，高級(jí)工程師，主要從事工作為電廠熱試與節(jié)能。