660MW超超臨界機組熱力系統(tǒng)熱經(jīng)濟性

王鵬 李晉原

摘要：隨著我國電力科學技術(shù)的不斷發(fā)展，我國有能力將電力系統(tǒng)的發(fā)展目標定位到國際先進水平，在這個過程中充分的應(yīng)用我國在這幾十年的電力系統(tǒng)方面的技術(shù)積累，使得我國的超超臨界機組獲得質(zhì)的飛躍。在技術(shù)層面來看超超臨界機組技術(shù)參數(shù)的選擇，受到多方面因素的制約。在采購國外或者是本國研發(fā)的超超臨界機組的過程中，最為主要的還是要考慮到超超臨界機組的可靠性以及經(jīng)濟性，所以目前最為主要的是改進超超臨界機組發(fā)電機使其具備更高的熱效率?；诖吮疚恼归_了對于超超臨界機組的熱經(jīng)濟性的研究。

關(guān)鍵詞：660MW超超臨界機組;熱力系統(tǒng);熱經(jīng)濟性分析

一、熱力系統(tǒng)經(jīng)濟性分析的相關(guān)理論

1.等效焓降法

等效焓降法就是熱力學中的熱力的轉(zhuǎn)換，也就是利用熱力系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)來對熱能向電能的轉(zhuǎn)換以及轉(zhuǎn)換的效率研究的一種方法。在熱力系統(tǒng)設(shè)備以及設(shè)備的參數(shù)確定之后，那么熱量相關(guān)的參數(shù)也就確定了，然后通過相應(yīng)的公式進行計算，就可以得到相關(guān)參數(shù)的輸出。對于超超臨界機組的熱經(jīng)濟性進行分析就是基于這個原理，就是利于上述參數(shù)進行熱量的計算。這種研究的方式只是將其他的參數(shù)固定研究的是其他的參數(shù)的變化對于熱經(jīng)濟性的影響，都是以每個參數(shù)對于整個系統(tǒng)的經(jīng)濟性影響的研究為前提。

2.蒸汽等效焓降

等效焓降的計算過程中蒸汽等效焓降值是確定不變的。這種計算的方式能夠有效的消除傳統(tǒng)的等效焓降計算中的不利因素，也就是熱力系統(tǒng)中所有的可能造成經(jīng)濟性的變化都被考慮到了其中。其計算的結(jié)果會對抽氣量以及蒸汽量產(chǎn)生一定的影響，所以需要對蒸汽等效焓降進行重新的計算，才能夠得出較為經(jīng)濟性的后果。如果計算過程中將蒸汽的量進行固定，所以熱力系統(tǒng)中的經(jīng)濟性，只是和蒸汽輪機的功率是有關(guān)系的，蒸汽流量的變化不會對整個系統(tǒng)的經(jīng)濟性產(chǎn)生影響。所以單一的對蒸汽的流量進行分析就可以得到經(jīng)濟性的相關(guān)變化。這種分析方式就大大減少了系統(tǒng)分析過程中的變量，簡化了計算。

二、660MW超超臨界參數(shù)與技術(shù)經(jīng)濟性的分析

1.超超臨界機組熱力參數(shù)和其效率的關(guān)系

在發(fā)電系統(tǒng)的熱力循環(huán)的過程中，蒸汽的相關(guān)參數(shù)的變化直接影響到了超超臨界機組的熱效率。而燃煤的熱力發(fā)電系統(tǒng)的熱循環(huán)都是按照朗動規(guī)律運行的，通過將蒸汽的溫度以及壓力參數(shù)提高，以及采用改進的再熱系統(tǒng)或者是增加再熱的次數(shù)來高超超臨界機組的熱效率。在一定的條件下如果蒸汽或者是新蒸汽的溫度每提高一度，那么機組的相應(yīng)的熱消耗就會有所下降。如果在這個過程中增加再熱器再熱的次數(shù)的話，那么蒸汽的熱效率就會比一次再熱的效率要高的多。通常的超超臨界機組的相關(guān)蒸汽壓力以及溫度參數(shù)為16.7MPa/538/538℃，其發(fā)電過程中的熱效率一般為40%。改進后的超超臨界機組的參數(shù)為24.1MPa/538/566℃，其對應(yīng)的熱效率可以達到42%。所以超超臨界機組的改進實際上就是對于蒸汽的壓力以及溫度參數(shù)的提升，但是對于溫度和壓力的提升必須要有合適的材料作為支撐。一般來講超超臨界的蒸汽的壓力值為30-35MPa，溫度值在593-600℃左右或者是具有更高的溫度，并且超超臨界機組一般具有再熱裝置。有的學者認為，超超臨界機組所要達到的溫度已經(jīng)超過一定的范疇，任何的超臨界機組如果其蒸汽的溫度以及蒸汽的壓力值超過這一界限都被成為是超超臨界，或者稱其為提高了臨界參數(shù)的臨界機組。在國外的很多文獻中都對該種類型的臨界機組進行過介紹，按照其翻譯過來的漢語的意思就稱為是超超臨界機組。

2.超超臨界蒸汽壓力與技術(shù)經(jīng)濟性之間的關(guān)系

通過近幾十年材料技術(shù)的發(fā)展超超臨界機組的進氣的壓力值已經(jīng)達到了一定的數(shù)值，本文對于這幾種的超超臨界系統(tǒng)熱經(jīng)濟性進行了分析一般來講采用進氣的壓力值的時候為了減少蒸汽的含水量會進行再熱。所以其在只有一次再熱的超超臨界發(fā)電機組上是無法使用的。所以相關(guān)的經(jīng)濟性的分析主要集中在以往參考的數(shù)據(jù)上。蒸汽輪機的進氣的氣壓和蒸汽輪機出氣的氣壓具有一定的比例關(guān)系，但是超超臨界機組的熱效率不僅僅只考慮到熱效率還要綜合考慮提高參數(shù)后所花費的成本是否要低于從一段時間來看所節(jié)約的成本。但是對于660MW的超超臨界機組的熱經(jīng)濟性尤其是涉及到蒸汽壓力值的選擇上還是存在著一定的分歧，本文從發(fā)電廠長期的運作所解決的資金和提高壓力參數(shù)后的成本來綜合考慮確定蒸汽壓力的選擇。通過綜合的因素考慮，采用較高標準和低一等級的標準沒有太大的差別，從目前的技術(shù)以及材料水平來看都能夠達到相應(yīng)的技術(shù)要求;但是從長遠的經(jīng)濟性進行考慮的話，盡管在相應(yīng)的滿載負荷下其熱效率相比壓力較低的參數(shù)有所提高，但是在較低負荷的情況下其熱效率反而會降低;并且采用28Mpa一次性投入的資金是一筆不小的開支所產(chǎn)生的熱效率的提高確實微乎其微，所以綜合上述因素來考慮一般選取低等級標準作為蒸汽壓力值。

3.提高超超臨界機組熱力系統(tǒng)經(jīng)濟性的建議

從上述的分析來看，如果要提高超超臨界機組的熱效率，那么就要在一定程度上提高蒸汽壓力值以及溫度，溫度的提高以及壓力值的提高都會在一定程度上降低熱的損耗，使得熱能向電能轉(zhuǎn)化的過程中轉(zhuǎn)化的效率能夠得到提升。但是在實際的應(yīng)用過程中不論是壓力值的提高或者是溫度的提高都對鍋爐參數(shù)提出了更高的要求，這需要企業(yè)一次性投入大量的成本，所以提高超超臨界熱力機組的熱效率要結(jié)合企業(yè)的經(jīng)濟因素以及技術(shù)因素兩個方面來進行考慮，如果技術(shù)實現(xiàn)上沒有問題，那么就要考慮一次性投入和長期節(jié)約的資本是否具有相應(yīng)的經(jīng)濟性，如果滿足企業(yè)自身的利益那么就可以提高超超臨界系統(tǒng)的參數(shù)，如果對于企業(yè)來講提高參數(shù)是不經(jīng)濟的那么就沒有必要提高超超臨界機組的熱效率。

結(jié)語

長期以來經(jīng)濟的發(fā)展對于高消耗以及高污染能源的利用使得我們付出了慘痛的代價，隨著不可再生資源的日益減少以及環(huán)境的惡化，人們開始使用電能作為一種能源來支撐我國的經(jīng)濟發(fā)展，超超臨界機組就是在超臨界機組發(fā)展的過程中產(chǎn)生的一項新的發(fā)電機組技術(shù)，本文對于我國超超臨界機組熱效率的經(jīng)濟性以及經(jīng)濟性提高的原理進行分析并結(jié)合企業(yè)的技術(shù)和經(jīng)濟性提出了企業(yè)應(yīng)用超超臨界機組的建議。有效的為企業(yè)超超臨界機組的應(yīng)用提供了理論上的支持。

參考文獻

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