循環(huán)水流量改變對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響分析

摘 要：在分析了循環(huán)水流量變化而引起的凝結(jié)水過冷對(duì)機(jī)組電功率影響的基礎(chǔ)上，加入了水資源成本，凝結(jié)水除氧費(fèi)用因素的考慮，對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。

關(guān)鍵詞：循環(huán)水流量；過冷度；經(jīng)濟(jì)性

中圖分類號(hào)：TK-9 文獻(xiàn)識(shí)別碼：A

Abstract：On the base of analysis of the influence of the condensate subcooling degree caused by the change of circulating water flow on the power performance of the unit， the economic of the unit is analyzed by adding the consideration of the cost of water resources and defrosting.

Key words：crculating water flow；condensate subcooling degree；economic

火力發(fā)電廠是國(guó)內(nèi)重要的能源消耗企業(yè)，對(duì)不可再生資源的消耗巨大，同時(shí)地節(jié)能潛力也很大。凝汽器作為發(fā)電機(jī)組重要的輔助設(shè)備之一，其運(yùn)行的工況對(duì)整個(gè)發(fā)電機(jī)組的安全性，經(jīng)濟(jì)性都會(huì)產(chǎn)生直接的影響。傳統(tǒng)的凝汽器最佳運(yùn)行工況是根據(jù)凝汽器的最佳真空來(lái)確定。目前凝汽器的最佳真空主要是通過功量來(lái)判定，調(diào)整循環(huán)水流量，當(dāng)汽輪機(jī)出力的增量與循環(huán)水泵能耗的差值達(dá)到最大時(shí)凝汽器的真空度即為最佳真空。但是這種確定最佳運(yùn)行真空的方法僅僅考慮了循環(huán)水量變化對(duì)機(jī)組功量的影響，并沒有考慮循環(huán)水量變化對(duì)過冷度、水資源的成本、以及化學(xué)除氧等因素。本文將從循環(huán)水量變化入手，綜合考慮過冷度，凝結(jié)水除氧等相關(guān)因素，對(duì)汽輪機(jī)組進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。

1 循環(huán)水流量變化對(duì)機(jī)組發(fā)電功率的影響

1.1 循環(huán)水流量變化對(duì)凝結(jié)水過冷度的影響

凝結(jié)水溫度與進(jìn)入凝汽器的排汽壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度之間的差值稱為凝結(jié)水的過冷度。主要有以下兩種表示方法：

1.1.1溫度表示方法

1.1.2 熱單位表示方法

循環(huán)水流量發(fā)生變化時(shí)，首先影響凝汽器氣阻，再影響凝結(jié)水的過冷度，所以本文先從循環(huán)水量變化對(duì)凝汽器氣阻的影響入手進(jìn)行分析。凝汽器氣阻在飽和蒸汽凝結(jié)過程中起到阻礙凝結(jié)的作用，隨著氣阻的增大，蒸汽的凝結(jié)變得更加困難，凝結(jié)過程就需要釋放越多的熱量，凝結(jié)時(shí)的溫度也就越低，凝結(jié)水的過冷度也就越大，對(duì)電廠發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)造成不利影響。很多因素都會(huì)凝汽器汽阻，包括蒸汽內(nèi)的不凝性氣體、管束的阻力、換熱管的水膜等，通常在計(jì)算氣阻的時(shí)候采取以下公式進(jìn)行估算：

觀察上式可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)飽和蒸汽流量一定時(shí)，凝汽器的氣阻只受到進(jìn)入凝汽器的飽和蒸汽比體積影響。

為了分析循環(huán)水流量對(duì)凝汽器氣阻以及凝結(jié)水過冷度的影響，本文對(duì)某電廠350MW凝汽器式發(fā)電機(jī)組進(jìn)行了定量計(jì)算。取循環(huán)水溫度為12℃，控制循環(huán)水流量，計(jì)算得到如下結(jié)果：

由圖1、圖2、圖3、圖4曲線可以發(fā)現(xiàn)，取相同的排汽流量，隨著循環(huán)水流量增大，凝汽器壓力降低，排汽比體積增大，凝汽器氣阻隨之增大，凝結(jié)水過冷度相應(yīng)地增加，圖中趨勢(shì)趨勢(shì)與上面分析保持一致。

由圖1、圖2、圖3、圖4曲線還可以發(fā)現(xiàn)，取相同的循環(huán)水流量，排汽流量增大，凝汽器壓力上升（對(duì)應(yīng)于圖1曲線），汽輪機(jī)低壓缸排汽比體積減?。▽?duì)4于圖2），參照上面氣阻公式（1）可以得知，排汽流量和排汽比體積對(duì)氣阻都有影響，但是排汽流量的影響更大，因此在排汽流量增加，排汽比體積降低的情況下，凝汽器氣阻是呈上升的趨勢(shì)（對(duì)應(yīng)于圖3），凝結(jié)水的過冷度也同樣呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)（對(duì)應(yīng)于圖4），圖中趨勢(shì)與分析依然保持一致。

1.2 凝結(jié)水過冷度變化對(duì)汽輪機(jī)電功率影響的計(jì)算

隨著凝結(jié)水過冷度的增大，更多的熱量會(huì)被循環(huán)水帶走，為了保證最末級(jí)低壓加熱器的換熱量，回?zé)岢槠啃枰l(fā)生改變，汽輪機(jī)做功相應(yīng)地受到影響，降低了循環(huán)的熱效率。為了分析凝結(jié)水過冷度對(duì)汽輪組做功能力的影響進(jìn)行，本文借助等效焓降法。

2 循環(huán)水流量變化引起的化學(xué)除氧費(fèi)用

當(dāng)增大循環(huán)水流量時(shí)會(huì)導(dǎo)致凝汽器壓力降低，凝汽器真空度隨之增大，更多的外界空氣漏入凝汽器，氧氣在凝汽器中的分壓力相應(yīng)地增大，凝結(jié)水中的氧氣地溶解度隨之增加，這會(huì)加快輸水管路的腐蝕，對(duì)機(jī)組設(shè)備的正常使用造成影響，更有甚會(huì)影響機(jī)組的安全運(yùn)行，因此必須加大除氧力度和除氧成本投入，同時(shí)也影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。凝結(jié)水含氧量計(jì)算公式如下：

3 水資源成本

電廠冷端對(duì)循環(huán)水量的消耗巨大，水費(fèi)高昂，同時(shí)對(duì)環(huán)境排放的熱水需要治理，都需要花費(fèi)一定的財(cái)力，水資源的成本采用公式（6）進(jìn)行計(jì)算：

4 凝汽器最佳工況的確定

通過上述分析，得到機(jī)組的綜合收益計(jì)算公式：

求解上式所得到的循環(huán)水流量才是考慮了凝結(jié)水過冷度對(duì)機(jī)組電功率影響以及水資源成本，凝結(jié)水除氧費(fèi)用因素而得到的循環(huán)水量最優(yōu)值，其對(duì)應(yīng)的凝汽器真空度，才是真正從經(jīng)濟(jì)性角度考慮的最佳真空度。上述通過先找到最佳循環(huán)水流量再來(lái)確定得到最佳真空度的思路，才是最符合經(jīng)濟(jì)收益的。

5 結(jié)語(yǔ)

1）增大循環(huán)水流量， 在增大發(fā)電機(jī)功率和循環(huán)水泵功率的同時(shí)，也同樣提高了凝汽器的真空度，凝汽器汽阻增大，凝結(jié)水的過冷度隨之增大，凝結(jié)水被循環(huán)水帶走的熱量也會(huì)增加， 此時(shí)更多的熱量補(bǔ)充就需要燃燒更多的燃料來(lái)獲取， 對(duì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性很不利。

2）本文所計(jì)算得出的最佳工況不僅考慮了在調(diào)節(jié)循環(huán)水流量時(shí)，對(duì)汽輪機(jī)電功率以及循環(huán)水泵消耗功率的影響，同時(shí)考慮了凝結(jié)水過冷度變化對(duì)發(fā)電機(jī)組電功率影響，以及水資源成本，凝結(jié)水除氧費(fèi)用，相比傳統(tǒng)的最佳工況計(jì)算方式而已更具有經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：

楊旭東（1993-），男，安徽滁州人，碩士，主要研究方向?yàn)槲⒊叨葌鳠帷?/p>