連城發(fā)電廠熱力系統(tǒng)定量計(jì)算

1、連城發(fā)電廠熱力系統(tǒng)定量計(jì)算連城電廠 N100-90/535 型汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行存在問(wèn)題分析與定量計(jì)算喬萬(wàn)謀大唐連城電廠 郵編： 730332 【摘要】文章對(duì)連城電廠 #2 汽輪機(jī)組熱力系統(tǒng)運(yùn)行 參數(shù)偏離設(shè)計(jì)工況，用等效熱降法進(jìn)行了定量分析 和計(jì)算，得出了汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率、汽輪機(jī)真空、 高壓加熱器端差等幾個(gè)主要參數(shù)偏離設(shè)計(jì)工況對(duì) 全廠標(biāo)準(zhǔn)煤耗的影響。對(duì)評(píng)價(jià)分析熱力系統(tǒng)影響經(jīng) 濟(jì)運(yùn)行的主要因素和主要參數(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響有 指導(dǎo)作用，對(duì)確定現(xiàn)場(chǎng)節(jié)能降耗重點(diǎn)工作、指導(dǎo)經(jīng) 濟(jì)運(yùn)行有現(xiàn)實(shí)意義。【關(guān)鍵詞】 汽輪機(jī) 熱力系統(tǒng) 參數(shù)影響 定量 分析 1概述連城電廠安裝兩臺(tái)北京重型電機(jī)廠生產(chǎn)的 N100-90

2、/535 型凝汽式汽輪機(jī)，配套 兩臺(tái)哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的 HG410/100-10 型鍋爐，高壓加熱器為哈鍋配套的 GJ350-5、 GJ350-6 型高加。自 82 年投運(yùn)以來(lái)，汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率偏低、給水溫度低、汽輪機(jī) 真空經(jīng)常偏離設(shè)計(jì)值，影響著全廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為了評(píng)價(jià)各主要參數(shù)偏離設(shè)計(jì)工況 對(duì)全廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響，為節(jié)能技術(shù)改造工作提供依據(jù)，同時(shí)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管 理工作，在機(jī)組進(jìn)行熱力試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率低于設(shè)計(jì)值、汽輪機(jī) 真空低、高壓加熱器上、下端差偏離設(shè)計(jì)值對(duì)全廠熱經(jīng)濟(jì)性的影響利用等效熱降法 進(jìn)行了定量分析。等效熱降法是基于熱力學(xué)的熱功轉(zhuǎn)換原理，考慮到設(shè)備質(zhì)量、熱力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和

3、參數(shù)的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)嚴(yán)密地理論推演，導(dǎo)出幾個(gè)熱力分析參量H及小等，用以研究熱工轉(zhuǎn)換及能量利用程度的一種方法。等效熱降法既可以用于整體熱力系統(tǒng)的計(jì)算， 也可以用于熱力系統(tǒng)的局部定量分析，它基本上屬于能量轉(zhuǎn)化熱平衡法。但它掘棄 了常規(guī)計(jì)算的缺點(diǎn)，不需要全盤(pán)重新計(jì)算就能查明系統(tǒng)變化的經(jīng)濟(jì)性，即用簡(jiǎn)捷的 局部運(yùn)算代替整個(gè)系統(tǒng)的繁雜計(jì)算。具體講，它只研究與系統(tǒng)改變有關(guān)的那些部分, 并用給出的一次性參量進(jìn)行局部定量，確定變化的經(jīng)濟(jì)效果。它主要用來(lái)分析蒸汽 動(dòng)力裝置和熱力系統(tǒng)。在火電廠的設(shè)計(jì)中，用以論證方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，探討熱力 系統(tǒng)和設(shè)備中各種因素的影響以及局部變動(dòng)后的經(jīng)濟(jì)效益，是熱力工程和熱力系統(tǒng) 優(yōu)化設(shè)計(jì)

4、的有力工具。對(duì)于運(yùn)行電廠，可用等效熱降法分析熱力設(shè)備技術(shù)改造及熱 系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造收到的效果，為改造提供確切的技術(shù)依據(jù)。在熱耗查定中，借用 等效熱降法診斷電廠能量損耗的場(chǎng)所和設(shè)備，查明能量損耗的大小，發(fā)現(xiàn)機(jī)組存在 的缺陷和問(wèn)題，指出節(jié)能改造的途徑與措施，以及評(píng)定機(jī)組的完善程度和挖掘節(jié)能 潛力等，都將發(fā)揮重要作用。等效熱降法的特點(diǎn)是：局部運(yùn)算的熱工概念清晰，與一般熱力學(xué)分析完全一致, 因此容易掌握應(yīng)用；其次，計(jì)算簡(jiǎn)捷而又準(zhǔn)確，與真實(shí)熱力系統(tǒng)相符，且無(wú)論用手 工計(jì)算或電算都很方便。在分析問(wèn)題時(shí)，這種方法能充分析事物的本質(zhì)和矛盾，分 清問(wèn)題的主次，從而促進(jìn)問(wèn)題的解決。2.對(duì)熱力系統(tǒng)主要問(wèn)題的分析2.

5、 1額定負(fù)荷汽輪機(jī)各級(jí)熱力過(guò)程分析額定負(fù)荷下汽輪機(jī)各監(jiān)視段設(shè)計(jì)工況和實(shí)測(cè)工況各參數(shù)見(jiàn)表1所示。表1:額定負(fù)荷汽輪機(jī)各監(jiān)視段設(shè)計(jì)工況和實(shí)測(cè)工況參數(shù)參數(shù) 值 監(jiān)視 點(diǎn)壓 力MPa設(shè)計(jì)工況實(shí)測(cè)工況溫 度 °C焓 值 kj /kg效 率%壓 力MPa溫 度 C焓值kj/kg效 率%汽機(jī) 主汽 門(mén)后8.3953234750.8618.82535.03475.50.819速度4.5145933460.674.55452.333320.681級(jí)室一段抽汽2.8939932320.8362. 857398.53228.20.786二段抽汽1.74333.531070.8621.726333.1310

6、5.50.845三段抽汽0.96264.529780.8680.988275.02997.80.777四段 抽汽0.426172.528070.8810.44196.22847.50.836五段抽汽0.203X=0.98626840.8870.216132.227320.839六段抽汽0.124X=0.96626170.8340.108X=0.98626500.732七段抽汽0.038X=0.92124620.8320.039X=0.9522522.50.773汽輪 機(jī)排 汽0.0049X=0.88222840.7640.0095X=0.91623830.706從表1可以看出，額定負(fù)荷下#2汽

7、輪機(jī)組存在的主要問(wèn)題是低壓缸效率低，低 壓缸效率為74.6 %，遠(yuǎn)低于汽輪機(jī)設(shè)計(jì)的低壓缸效率。以汽輪機(jī)抽汽口分組可以看 出，五至六段抽汽之間的機(jī)組實(shí)測(cè)效率低于設(shè)計(jì)效率10%,六至七段抽汽之間的機(jī)組實(shí)測(cè)效率低于設(shè)計(jì)效率5.9 %，七段抽汽以后的機(jī)組實(shí)測(cè)效率低于設(shè)計(jì)效率 5.8 % 2. 2額定負(fù)荷汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)運(yùn)行狀況分析額定負(fù)荷下汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)設(shè)計(jì)工況和實(shí)測(cè)工況參數(shù)如表2所示。額定負(fù)荷下汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)設(shè)計(jì)工況和實(shí)測(cè)工況各加熱器出口焓值及給水在各 加熱器中焓升如表3所示。從表2以及表3中可以看出，該機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)存在以下影響熱效率的主要因素：(1) 凝汽器壓力較設(shè)計(jì)值高，從熱力試驗(yàn)記錄中可以看出，

8、試驗(yàn)實(shí)測(cè)凝汽器壓力0.0072MPa,設(shè)計(jì)壓力為0.0049MPa,實(shí)測(cè)值高于設(shè)計(jì)值 0.0023MPa,汽輪機(jī)排汽溫 度高于設(shè)計(jì)值7C。由于排汽壓力的影響，汽輪機(jī)理想焓將減小，使熱力循環(huán)的冷源 損失增加，循環(huán)熱效率降低。(2) 汽輪機(jī)真空低于設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致凝結(jié)水焓值高于設(shè)計(jì)值，使七段抽汽抽汽量 減少，加之汽輪機(jī)軸封間隙大于設(shè)計(jì)值，高壓前軸封二段泄汽量和高壓后軸封泄汽 量較大，回收至#1低壓加熱器以后，排擠七段抽汽，使七段抽汽的抽汽量減小，排 擠抽汽進(jìn)入汽輪機(jī)做功，使汽輪機(jī)總進(jìn)汽量有所減小，汽耗量有所減小。但這部分 蒸汽排入凝汽器，使凝汽器冷源損失增大，循環(huán)熱效率降低，汽輪機(jī)熱耗最終增加。(3)

9、 #3、4低壓加熱器焓升大于設(shè)計(jì)值，且其抽汽量均大于設(shè)計(jì)值，這對(duì)提高 循環(huán)的熱效率有利。其焓升大于設(shè)計(jì)值的原因有兩個(gè)，一是兩臺(tái)低加的端差小于設(shè) 計(jì)值，該類(lèi)加熱器設(shè)計(jì)端差一般為 5C,而實(shí)測(cè)#1-4低加的端差均小于設(shè)計(jì)推薦值， 其中#1低加為1.6 C , #2低加為2.9 C , #3低加為0.9 C , #4低加為-0.6 C ,其端差 較小，使各抽汽得以充分利用，低壓抽汽的充分利用有利于提高熱力循環(huán)的效率。因此，加熱器端差小于設(shè)計(jì)值使得循環(huán)效率提高。造成其焓升增大的另一原因是四 段、五段抽汽的壓力高于設(shè)計(jì)值，使加熱器內(nèi)部壓力升高，加熱器出口焓值升高， 同時(shí)其對(duì)應(yīng)抽汽量增加。單從回?zé)嵯到y(tǒng)來(lái)講

10、，這有利于回?zé)嵯到y(tǒng)效率的提高，但對(duì) 整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，降低了系統(tǒng)的效率。因?yàn)橐环矫娉槠麎毫Φ纳?，是以犧牲了汽?機(jī)相對(duì)內(nèi)效率為代價(jià)，另一方面破壞了汽輪機(jī)抽汽的合理分配，使熱力系統(tǒng)不可逆 的熱損失增大，循環(huán)熱效率降低。(4) 回?zé)嵯到y(tǒng)存在的另一缺陷就是#5、6高壓加熱器焓升均低于設(shè)計(jì)值，由于 #5、6高壓加熱器偏離設(shè)計(jì)工況較多，使鍋爐給水溫度降低，汽輪機(jī)熱耗增大。#5、6高壓加熱器偏離設(shè)計(jì)工況不僅使自用抽汽量減少，造成直接的冷源損失增大，而且由于其疏水溫度偏高，排擠相鄰的低壓抽汽，使相鄰的低壓抽汽量減少，從而造成系統(tǒng)不明顯的冷源損失增大。表2:額定負(fù)荷回?zé)嵯到y(tǒng)設(shè)計(jì)工況和實(shí)測(cè)工況參數(shù)項(xiàng)設(shè)計(jì)工況實(shí)測(cè)工

11、況目加加加加加加加加加加熱1執(zhí)八、執(zhí)八、執(zhí)八、執(zhí)八、執(zhí)八、執(zhí)八、執(zhí)八、執(zhí)八、執(zhí)八、器器器器器器器器器器數(shù)內(nèi)1飽疏出上內(nèi)飽疏出上值部和水口端部和水口端壓溫溫水差壓溫溫水差力度度溫力度度溫MP°CC度CMPCC度CaCaCC 0.323200.3939000.5.500.5.54972#1 0.72726750.6767661.DR 03.5.5.502.6.0.0658#2 0.10109850.1010982.DR 113.3.3100.1.09433590#3 0.11111150.1212120.DR 188.8.3.211.0.0.971111809#4 0.14141350.

12、141414-0DR392.2.7.425.6.6.629991400CY0.15151500.1515150588.8.8.588.7.7.80008000#51.20162001.20171910GR601.8.1.704.4.3.51434398#62.22202202.2220218.GR657.9.7.595.7.7.592426974表3:額定負(fù)荷設(shè)計(jì)工況和實(shí)測(cè)工況給水在各加熱器中焓升、項(xiàng)目數(shù)值、設(shè)計(jì)工況實(shí)測(cè)工況抽汽編號(hào)加熱 器編 號(hào)出口 焓值kj/kg焓 升 kj /kg抽 汽量kg/h出口 焓值kj/ kg焓 升 kj/kg抽汽量kg/h汽機(jī)排汽凝汽 器136.1258065.

13、8165.4279784.8七段#1低2831414127711963抽汽壓加 熱器.47.369.8.01.62.0六段#2低4121216341513163抽汽壓加.49.60.98.32.熱器0194五段#3低4756283050892134抽汽壓加.1.71.6.1.287.熱器2四段#4低5801015761510163抽汽壓加.45.51.37.93.熱器3222三段除氧6668668166752737抽汽器.8.42.9.7.4.46二段#5高8631927783116256抽汽壓加.56.00.33.13.熱器7660一段#6高9801119493510176抽汽壓加.16.1

14、8.94.52.熱器6560總焓升84774.0.053.熱力系統(tǒng)存在主要問(wèn)題的定量計(jì)算3. 1熱力系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算（1）根據(jù)熱力試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理的各段抽汽焓值、各加熱器疏水焓值、各加熱器入 口水焓值及出口水焓值如表 4所示。為了計(jì)算方便，其中，表中有關(guān)編號(hào)按以下規(guī) 定，抽汽編號(hào)遵循現(xiàn)場(chǎng)習(xí)慣，從高壓至低壓依次編號(hào)，加熱器編號(hào)從低壓至高壓依 次編號(hào)，計(jì)算數(shù)據(jù)以加熱器編號(hào)為基礎(chǔ)進(jìn)行編號(hào)。表4:根據(jù)熱力試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算各段抽汽、各加熱器有關(guān)焓值抽汽加熱抽汽焓疏水焓入口水出口水抽汽放加熱器疏水放編號(hào)器號(hào)ij-sj焓-M焓-j熱量q j焓升Tj熱量Yj(kj/kg)(kj/kg)(kj/kg)(kj/kg)(k

15、j/kg)(kj/kg)(kj/kg)I73228368319352391048.2.4.3.91.8.6n6310741678831236163955.5.2.9.34.3.6.2出529961566723852.127.9.3.72.645.9IV42846155086152231077.5.0.1.32.5.2V327350441550822292.112.1.7.9.17.420.32265277415237138220.0.0.93.0.97.7vn12522.5280.6165.4277.02241.9111.6排汽n2383.0165.42217.6af1 = 0.017899a

16、f2 = 0.001251af 3 = 0.000970if1 = 3345kj/kgif2 = 2782kj/kgif3 = 2717.1kj/kg（2）實(shí)測(cè)各項(xiàng)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)發(fā)電廠有關(guān)效率選擇：ng = 91.7% （鍋爐設(shè)計(jì)資料和#2爐熱試資料）nd = 98.4%（發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)資料）njx= 98.0%（根據(jù)計(jì)算資料選擇）n gd = 99.0%（根據(jù)計(jì)算資料選擇）各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)： 汽耗量D=387427kg/h 汽耗率d=D/N=3.874kg/kwh 熱耗率 q = d x Q = d（i o-tgs）=9838.41kj/kwh 標(biāo)準(zhǔn)煤耗率b b = q /( ngngdX 29307

17、.6)=0.36978kg/kwh 實(shí)際循環(huán)效率ni =3600/( njxnd q)=0.3795(3 )各抽汽等效熱降H 1 = i 1-i n= 139.5 kj/kgn 1=H/q 1=0.06222H 2 = i 2-i 1+H- Tn 1= 260.06 kj/kg n2= HJq 2=0.10959H 3 = i 3-i 2+H2- Y2n 2 = 317.21 kj/kgna =H/q 3=0.14241H 4 = i 4-i 3+Hb- Yn 3=416.90 kj/kg耳4 =H"q 4=0.18674H 5 = i 5-i 2+H>- T4n 4 -T3n

18、 3 -Tn 2 = 559.59 kj/kgn5= H5/q 5=0.23477H 6 = i 6-i 5+H5- Yn 5 = 637.63 kj/kg n6 = H6/q 6=0.26969H 7 = i 7-i 6+Hr 丫6耳 6 = 734.66 kj/kg n7 = H/q 7=0.30716新蒸汽等效熱降：nH = i 0 i n 二 丫 E rr 土=948.63 kj/kg3. 2回?zé)嵯到y(tǒng)定量計(jì)算(1)由于#6高加出口端差達(dá)不到設(shè)計(jì)值影響循環(huán)熱效率值計(jì)算： 由于#6高加出口端差引起給水加熱不足為 Z =44.18 kj/kg ，因加熱不足At? 減少了一段抽汽用汽量，使新蒸

19、汽做功增加A H =饑 7 n 7=13.57 kj/kg與此同時(shí)，由于給水溫度降低，循環(huán)吸熱量增加A Q =Q-Q = Ar 7 =44.18 kj/kg裝置熱經(jīng)濟(jì)性相對(duì)變化為3滬 Ani / ni x 100% =Ar7 ( n7 - nJ /H x 100%=-0.33215%(2) 由于#6高加下端差達(dá)不到設(shè)計(jì)值影響循環(huán)熱效率值計(jì)算：疏水冷卻器端差超過(guò)設(shè)計(jì)值，使疏水冷卻不足為AT7=59.3kj/kg，新蒸汽等效熱降減小為A H = B A 7 ( n 7 n 6 )q7/(q 7- A 丫7 )=0.104 kj/kg 裝置熱經(jīng)濟(jì)性相對(duì)變化為"A H/HX 100%=-0.

20、01096%(3) 由于#5高加出口端差達(dá)不到設(shè)計(jì)值影響循環(huán)熱效率值計(jì)算：由于#5高加出口端差引起給水加熱不足為 A 6 =32.23 kj/kg，因加熱不足Ar 6增 加了一段抽汽用汽量，減少二段抽汽用汽量，使新蒸汽等效熱降減小為A H = Ar 6 ( n 7 _n 6) - B Ar 6 ( n 7 _n 6)=1.153 kj/kg 裝置熱經(jīng)濟(jì)性相對(duì)變化為小=A H/HX 100%=-0.12169%(4) 由于#5高加下端差達(dá)不到設(shè)計(jì)值影響循環(huán)熱效率值計(jì)算：由于#5高加疏水冷卻器端差超過(guò)設(shè)計(jì)值，使疏水冷卻不足為丫 6=29.02kj/kg ,新蒸汽等效熱降減小為A H = B Ay

21、6 (n 6 n 5) qe/(q 6- 丫 6)= 0.115 kj/kg裝置熱經(jīng)濟(jì)性相對(duì)變化為Sn = A H/H x 100%= -0.01212%(5) 由于#5、6高加上、下端差引起裝置熱經(jīng)濟(jì)性總相對(duì)變化為Sni = -0.33215-0.01096-0.12169-0.01212= -0.47692% 由于#5、6高加上、下端差引起電廠標(biāo)準(zhǔn)煤耗升高 Abb= bb Sni = 0.36978 x 0.47692%= 0.00176 kg/kwh33 汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率降低引起電廠標(biāo)準(zhǔn)煤耗升高值由表 1 可以看出，實(shí)測(cè)汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率為 81.9%,設(shè)計(jì)值為 86. 1 %,則汽輪機(jī)相

22、 對(duì)內(nèi)效率低于設(shè)計(jì)值A(chǔ)noi= 86.1-81.9=4.2%S noi= Anoi/ noi x100% = 4.2/81.9 x100%= 5.12821%而Sni = Snoi = -5.12821%汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率低于設(shè)計(jì)值 , 引起電廠標(biāo)準(zhǔn)煤耗升高Abb= bbSni = 0.36978 x 5.12821%= 0.01896 kg/kwh34由于汽輪機(jī)真空低于設(shè)計(jì)值，引起電廠標(biāo)準(zhǔn)煤耗升高值 由于汽輪機(jī)排汽壓力實(shí)測(cè)值 0.00720Mpa 高于設(shè)計(jì)值 (0.0049Mpa), 使汽輪機(jī)理 想焓降降低 44.0kj/kg 。將汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率視為不變， 由于汽輪排汽壓力高于設(shè)計(jì) 值使汽輪

23、機(jī)實(shí)際焓降減小 36.04kj/kg， 設(shè)計(jì)排汽壓力對(duì)應(yīng)的凝結(jié)水焓值為136.21kj/kg 。如果將汽輪機(jī)排汽壓力降至設(shè)計(jì)壓力，汽輪機(jī)實(shí)際焓降將增大 36.04kj/kg ，凝 結(jié)水焓降低為 136.21kj/kg ，假如各加熱器端差保持不變(實(shí)際上變化很小) ，按新 的條件計(jì)算新蒸汽的等效熱降( 1 )各抽汽等效熱降H 1 = i 1-i n= 2522.5-2383.0+36.04=175.54 kj/kgn 1= H1/q 1=0.07830H 2 = i 2-i 1+H1- Tin i = 292.02 kj/kgn2= H2/q2=0.12306H 3 = i 3-i 2+H2- Yn 2 =346.10 kj/kg耳3 = H/q 3=0.15538H 4 = i 4-i 3+H3- Yn 3= 444.36 kj/kgn4= H/q 4=0.19904H 5 = i 5-i 2+H2- T4n 4 -T3n 3 -Tn 2 = 587.16 kj/kg n5= H/q 5=0.24644H 6 = i 6-i 5+H5- 丫5耳 5= 663.73 kj/kgn 6 = HJq 6=0.28073H 7 = i 7-i 6+H5- Y6n 6 = 7