蒸汽焓角度確定汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)抽汽參數(shù)方法

田 歡

(中國(guó)大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司華中分公司，鄭州 450000)

蒸汽焓角度確定汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)抽汽參數(shù)方法

田 歡

(中國(guó)大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司華中分公司，鄭州 450000)

以傳統(tǒng)分析回?zé)嵯到y(tǒng)抽汽參數(shù)方法為基礎(chǔ)，提出了以汽輪機(jī)抽汽焓為變量，回?zé)嵯到y(tǒng)效率最大為目標(biāo)函數(shù)確定機(jī)組最佳抽汽參數(shù)的方法，推導(dǎo)出相鄰兩級(jí)加熱器抽汽焓值的遞推關(guān)系，從而確定出機(jī)組再熱前、后各級(jí)最佳的抽汽焓值.用以上遞推關(guān)系式確定現(xiàn)有660 MW一次再熱機(jī)組的抽汽參數(shù)，得到回?zé)嵯到y(tǒng)效率為48.19%，提高了0.29%，為如何確定回?zé)嵯到y(tǒng)抽汽參數(shù)提出了新的分析方向和指導(dǎo)建議.

給水焓升；抽氣焓；抽汽參數(shù)；回?zé)嵝?/p>

在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)高效清潔的燃煤發(fā)電仍是世界上電力供電的主要方式，如何提高火電機(jī)組的發(fā)電效率仍是發(fā)電行業(yè)的中心問(wèn)題.熱力系統(tǒng)的抽汽參數(shù)對(duì)機(jī)組效率有著決定性作用，對(duì)汽輪機(jī)抽汽口的布置和設(shè)計(jì)有重要影響.

本文通過(guò)介紹目前傳統(tǒng)給水焓升分配方法，提出從蒸汽焓值角度出發(fā)，以蒸汽焓為變量推導(dǎo)回?zé)嵯到y(tǒng)效率與蒸汽焓關(guān)系方程的方法.以現(xiàn)有660 MW主蒸汽參數(shù)為28 MPa/600 ℃/620℃的機(jī)組為例計(jì)算出的回?zé)嵯到y(tǒng)效率比傳統(tǒng)的采用給水等焓升方法高0.28%，驗(yàn)證了提出用蒸汽焓值確定最佳回?zé)嵝释茖?dǎo)方程的正確性和合理性.

1 給水焓升分配方法概述

汽輪機(jī)給水回?zé)嵯到y(tǒng)的作用是用來(lái)加熱進(jìn)入鍋爐的給水，是汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是火電廠熱力系統(tǒng)的核心.汽輪機(jī)給水回?zé)嵯到y(tǒng)焓升的分配對(duì)回?zé)嵯到y(tǒng)抽汽參數(shù)及效率起著決定性作用，如何合理的對(duì)回?zé)嵯到y(tǒng)進(jìn)行給水焓升分配一直是在嘗試解決的問(wèn)題，也提出了很多解決方法.

目前常用的方法主要從理論上進(jìn)行定性分析的推導(dǎo)，從熱力學(xué)第一定律或第二定律進(jìn)行熵分析法和分析法解決，一般需要假設(shè)一定的前提條件，簡(jiǎn)化加熱器得到理想模型，以回?zé)嵯到y(tǒng)循環(huán)效率為目標(biāo)函數(shù)求極值，得出給水回?zé)嵯到y(tǒng)最佳的焓升分配方法，具有較強(qiáng)的邏輯性.目前常用的方法主要有有平均分配、等焓降分配、幾何級(jí)數(shù)分配、等效熱降及循環(huán)函數(shù)等[1].

τz=(qz-1+τz-1)-qz=hz-1-hz=Δhz-1

平均分配方法為在焓降分配方法假設(shè)的前提基礎(chǔ)上，進(jìn)一步忽略各級(jí)回?zé)岢槠谙鄳?yīng)加熱器中放熱量的差異，假設(shè)每一級(jí)加熱器給水焓升均相等.即滿足

等焓降分配法則是各個(gè)回?zé)岢槠c(diǎn)之間級(jí)組的焓降取作相應(yīng)每一級(jí)加熱器的給水焓生，其綜合了焓降分配方法和平均分配方法，即

Δhz=Δhz-1=…Δh2=Δh1

循環(huán)函數(shù)法和常規(guī)法比較，在進(jìn)行單獨(dú)工況計(jì)算時(shí)并不簡(jiǎn)單，如果涉及工況比較多如夏季工況，采暖季最小工況等，循環(huán)函數(shù)法顯示出優(yōu)越性[3].

2 最佳抽汽焓方法的推導(dǎo)

汽輪機(jī)抽汽參數(shù)的確定可從給水和蒸汽兩方面考慮.給水角度用加熱器給水等焓升(或等溫升)方法，根據(jù)具體機(jī)組情況進(jìn)行優(yōu)化并取得最優(yōu)的機(jī)組效率[4].在此方法基礎(chǔ)上，從蒸汽焓角度考慮，建立回?zé)嵯到y(tǒng)效率與蒸汽的抽汽焓值的關(guān)系方程，以回?zé)嵯到y(tǒng)效率最大為目標(biāo)函數(shù)推導(dǎo)出相鄰兩級(jí)加熱器抽汽焓值的遞推關(guān)系，從而確定出機(jī)組再熱前、后各級(jí)最佳的抽汽焓值.

設(shè)機(jī)組為理想回?zé)嵫h(huán)，含有n個(gè)混合式加熱器，其端差為零，無(wú)散熱損失，并忽略新汽，各級(jí)回?zé)岢槠膲簱p和泵功的影響，其系統(tǒng)圖如圖1所示[5].

圖1 回?zé)嵯到y(tǒng)模型簡(jiǎn)化圖

其中：從末級(jí)高加出口到鍋爐入口看做n+1級(jí)加熱器，凝汽器看做第0級(jí)加熱器.設(shè)流經(jīng)凝汽器的流量為1，wi為第i級(jí)回?zé)峒訜崞鞒隹诮o水量；hi為第i級(jí)回?zé)崞鞯慕o水焓；Hi為第i級(jí)抽汽的蒸汽焓值；H0為排汽焓；Hn+1為新蒸汽焓值；再熱為抽汽a(2

隨著回?zé)嵯到y(tǒng)各段抽汽參數(shù)的改變，回?zé)嵯到y(tǒng)效率會(huì)發(fā)生改變，對(duì)于主蒸汽參數(shù)和排汽參數(shù)確定的機(jī)組，選擇合適的抽汽參數(shù)可使機(jī)組效率達(dá)到最大，其所對(duì)應(yīng)的各級(jí)抽汽焓值稱為最佳抽汽焓值.

設(shè)ΔHi=Hi-hi為第i級(jí)抽汽在回?zé)崞髦械姆艧崃?；Δhi=hi-hi-1為第i級(jí)加熱器內(nèi)給水的焓升；wi-wi-1為第i級(jí)的抽汽量.

對(duì)于第i級(jí)有：

(1)

(2)

回?zé)嵯到y(tǒng)的熱效率為：

(3)

其中：

Qr1=wa-1×Δhr1

Hn+1-hn=Hn+1-hn+1+hn+1-hn=

其中：H0、h0分別為凝汽器進(jìn)汽和凝結(jié)水的焓值，對(duì)一定的排汽壓力，其為定值；

Hn+1為新蒸汽的焓值，對(duì)一定的初壓為固定常數(shù).所以，當(dāng)循環(huán)吸熱量取得最大時(shí)，效率達(dá)到最大.又因Hn+1、hn+1、Δhr1為為定值，取抽汽焓值Hi為自變量，Δhi、Δhi+1、ΔHi隨一定的抽汽焓值Hi而定，所以有：

Q吸=(H1，H2,…,Hi,…,Hn)

(4)

又：

(5)

其中：

求導(dǎo)值用向前差分值代替，如下：

當(dāng)循環(huán)效率取最大值時(shí)需滿足：

(6)

抽汽口為非再熱后第一級(jí)抽汽時(shí)，

(7)

即

(8)

抽汽口為再熱后第一級(jí)抽汽時(shí)，

(9)

令M，N分別為：

(10)

以上推導(dǎo)是以理想混合式加熱器為模型，忽略一些實(shí)際因素(如泵功、抽汽加熱器，疏水等)推導(dǎo)的，具有一定的局限性，但具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義[6].當(dāng)知道排汽焓值，可通過(guò)計(jì)算機(jī)的迭代依次計(jì)算出各級(jí)最佳的抽汽焓值，確定出最高的回?zé)嵯到y(tǒng)效率.迭代流程圖如圖2.

圖2 迭代流程圖

3 660 MW一次再熱機(jī)組實(shí)例分析

以現(xiàn)有運(yùn)行的660 MW主蒸汽參數(shù)為28 MPa/600 ℃/620 ℃的機(jī)組為例，根據(jù)式(8)、式(10)分別確定汽輪機(jī)再熱前和再熱后蒸汽的各級(jí)抽汽焓值，抽汽參數(shù)如表1.

表1 抽汽參數(shù)

給水溫度對(duì)機(jī)組效率影響較大，且給水溫度受鍋爐和汽機(jī)兩方面影響較大，所以在確定回?zé)嵯到y(tǒng)抽汽參數(shù)的同時(shí)，限定給水溫度為定值，即1號(hào)高加抽汽參數(shù)確定[7].

從表1中可以看出，與傳統(tǒng)的給水等焓升確定抽汽參數(shù)方法比較，各級(jí)抽汽壓力降低，充分利用了低品位的熱量去加熱給水，機(jī)組效率提高了0.29%，比蒸汽等焓降方法高0.19%，驗(yàn)證了遞推關(guān)系式的合理性.

[1] 張 毅, 陳志剛, 黃萍力, 等. 汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)加熱器給水焓升優(yōu)化分配方法對(duì)比分析[J]. 東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版, 2008, 28(4): 52-56.

[2] 郭民臣, 劉 強(qiáng). 火電機(jī)組熱力系統(tǒng)給水焓升最佳分配方法[J]. 汽輪機(jī)技術(shù), 2008, 50(6): 422-424.

[3] 趙 豹, 楊 歷, 高永坤, 等. 汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)給水焓升分配的優(yōu)化和分析[J]. 河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 42(6): 100-105.

[4] 李 勇, 黃萍力. 汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)加熱器給水焓升的優(yōu)化分配[J]. 汽輪機(jī)技術(shù), 2008, 50(6): 404-406+409.

[5] 鄭體寬. 熱力發(fā)電廠[M]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2001.

[6] 陳大燮. 動(dòng)力循環(huán)分析[M]. 上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社, 1989.

[7] 黃樹(shù)紅. 汽輪機(jī)原理[M]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2008.

Bleedparametersdeterminationmethodofsteamturbineregenerativesystemwithbleedenthalpy

TIAN Huan

(Branch of Central China,Datang Research Institute of Science and Technology Co., Ltd. Zhengzhou 450000, China)

On the basis of the conventional method of feed water enthalpy rise, the recursive relations between the adjacent bleed enthalpy was derived for the maximal regenerative efficiency with the steam turbine bleed enthalpy as varables. The optimal bleed enthalpy of the unit stages before and after reheat was determined. With the recursive equation, the rational bleed enthalpy of the 660 MW single reheat unit was determined, and the regenerative system efficiency was 48.19%, which was 0.29% higher than before. And put forward a new research direction and guidance advice for how to determine the regenerative bleed parameters.

feed water enthalpy rise; bleed enthalpy; bleed parameters; regenerative system efficiency

2016-12-06.

田 歡(1989-)，女，碩士，助理工程師，研究方向：優(yōu)化診斷.

TM621

：A

1672-0946(2017)04-0492-04