某330MW機(jī)組節(jié)流高加抽汽調(diào)峰運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性分析

1、聯(lián)系方式： 云南華電鎮(zhèn)雄發(fā)電有限公司工程部，郵編：657200 馬王鵬0870-3133882 電子郵箱： 陳紹珍0870-3133882 電子郵箱： （注：由于云南鎮(zhèn)雄郵政不太暢通，如編輯同志回信請(qǐng)預(yù)先電話告知作者） 某某 330mw 機(jī)組節(jié)流高加抽汽調(diào)峰運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性分析機(jī)組節(jié)流高加抽汽調(diào)峰運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性分析 the economic analysis for one 330mw unit throtting the extraction steam of high pressure heaters to raise the output l

2、oad during peak load 馬王鵬，陳紹珍 ma wang-peng，chen shao-zhen （云南華電鎮(zhèn)雄發(fā)電有限公司，云南 鎮(zhèn)雄 657200） 摘要摘要某 330 mw 汽輪發(fā)電機(jī)組由于主要輔機(jī)缺陷導(dǎo)致出力不足，采用節(jié)流 （切除）高壓加熱器抽汽的運(yùn)行方式來增加出力以滿足機(jī)組的調(diào)峰要求。本文 運(yùn)用火電機(jī)組經(jīng)濟(jì)性分析理論建立該機(jī)組在此運(yùn)行方式下的經(jīng)濟(jì)性分析模型， 并根據(jù)凝汽機(jī)組變工況計(jì)算理論編制計(jì)算程序，定量分析了節(jié)流高加抽汽對(duì)機(jī) 組經(jīng)濟(jì)性的影響。分析結(jié)果對(duì)提高火電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義，同時(shí)起到 指導(dǎo)運(yùn)行人員操作的作用。 abstract：one 330 mw ste

3、am turbine unit adopted the method of throttling the extraction steam of high pressure feed water heaters to raise the output load during peak load because of main auxiliary device faults. in this paper, the analytical and calculational model of the economy of the power unit was established accordin

4、g to equivalent enthalpy drop method, and a computing program was programmed based on the theory of un-designed conditions calculation of steam turbine, thus the variety of economy behavior was analyzed. the result is very significant for the power plant to improve the economic behavior, and also pr

5、ovide the reference for the operators. 關(guān)關(guān) 鍵鍵 詞詞：汽輪發(fā)電機(jī)組；經(jīng)濟(jì)性分析；節(jié)流抽汽 key words: steam turbine unit; economic behavior analysis; throttling the extraction steam 作者簡(jiǎn)介：作者簡(jiǎn)介：馬王鵬（1978-） ，男，西安交通大學(xué)動(dòng)力工程碩士，工程師，現(xiàn)為云南華電鎮(zhèn) 雄發(fā)電有限公司工程部汽機(jī)專工。 1. 生產(chǎn)中的實(shí)際問題 某 330 mw 汽輪發(fā)電機(jī)組汽輪機(jī)為 fic-330mw、沖動(dòng)式、亞臨界、一次 中間再熱、單軸、四缸、四排汽、凝汽式汽輪機(jī)。該機(jī)組

6、設(shè)有高壓加熱器（簡(jiǎn) 稱高加）三臺(tái)，立式結(jié)構(gòu)，根據(jù)抽汽參數(shù)由高到低，其編號(hào)分別為7、 6、5，其中6 高加帶有外置式蒸汽冷卻器，對(duì)應(yīng)的抽汽分別為七段、六段、 五段抽汽，高加抽汽系統(tǒng)如圖 1 所示。 機(jī)組自投產(chǎn)以來存在汽動(dòng)給水泵組出力不足、給水流量達(dá)不到設(shè)計(jì)值的問 題，成為限制機(jī)組在高峰負(fù)荷進(jìn)行調(diào)峰的瓶頸。為此，電廠采取了在機(jī)組需要 較高負(fù)荷調(diào)峰時(shí)不完全切除高加、通過關(guān)小高加抽汽電動(dòng)門來節(jié)流高加抽汽以 增加機(jī)組出力的方法。 雖然該方法使機(jī)組的輸出功率增加，緩解了負(fù)荷的供需矛盾，但是引起了 給水溫度大幅下降，削弱了高加減少循環(huán)冷源損失的作用，降低了機(jī)組循環(huán)效 率，導(dǎo)致機(jī)組熱耗率、標(biāo)準(zhǔn)煤耗率增大。機(jī)組

7、在該工況下的熱力性能試驗(yàn)結(jié)果 也表明熱力系統(tǒng)異常運(yùn)行使機(jī)組熱耗率增加了 41.51-329.47 kj(kwh) -1，因此 有必要詳細(xì)定量分析節(jié)流高加抽汽對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響。 圖 1 高壓加熱器抽汽系統(tǒng) 圖 2 串聯(lián)外置蒸冷局部熱力系統(tǒng) 下面將根據(jù)等效熱降理論建立機(jī)組經(jīng)濟(jì)性分析模型，通過變工況計(jì)算分析 節(jié)流高加抽汽對(duì)機(jī)組電功率增加和標(biāo)準(zhǔn)煤耗率增加的影響，以定量得出機(jī)組經(jīng) 濟(jì)性的變化。 2. 機(jī)組節(jié)流高加抽汽的經(jīng)濟(jì)性分析 2.1 等效熱降的計(jì)算模型1 圖 2 所示為串聯(lián)外置蒸冷系統(tǒng)，1 個(gè)外置蒸汽冷卻器位于第級(jí)抽汽，過度j 熱量在蒸汽冷卻器中放熱來提高給水溫度，第級(jí)抽汽的真實(shí)放熱量為： j h

8、j (1) sj jj thq)( jj sj j hhth jj hq 串聯(lián)外置蒸冷機(jī)組各級(jí)抽汽等效熱降的計(jì)算通式，對(duì)再熱冷段以后的抽汽： (2) r j r k r r njj h q a hhh 1 1 對(duì)于再熱冷段以前的抽汽： (3) r j r k r r njj h q a hhh 1 1 抽汽效率： (4) k j j j q h 式中： 加熱器的總數(shù)z 回?zé)峒訜崞鞯木幪?hào)j j 加熱器的抽汽焓/kjkg-1hj 汽輪機(jī)的排汽焓/kjkg-1 n h 再熱器的吸熱量 第 級(jí)加熱器 1kg 抽汽放熱量，第 級(jí)為帶蒸冷的加熱器時(shí)， k r qrr ； r k r qq 其余均為 r k

9、 r qq 取或者，視加熱器的型式而定 r a r r 1kg 新蒸汽等效熱降的計(jì)算通式為： (5) fr z r k r r n h q hhh 1 00 式中： 外置蒸冷機(jī)組的輔助成份做功損失 f 為第 級(jí)加熱器的焓升/kjkg-1 r r 為新蒸汽焓/kjkg-1 0 h 由于外置蒸汽冷卻器的熱量提高了給水溫度，導(dǎo)致機(jī)組循環(huán)吸熱量變化， 串聯(lián)外置蒸冷機(jī)組給水焓的通式為： (6) jj zgshtt 式中： 第級(jí)帶外置蒸汽冷卻器加熱器的抽汽份額 j j 外置蒸冷機(jī)組循環(huán)吸熱量的計(jì)算通式為： (7) gs zr thq 00jj z zr hth 0 2.2 加熱器端差和抽汽壓損標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算

10、 在機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行過程中，由于負(fù)荷、外界環(huán)境及熱力系統(tǒng)的變化，導(dǎo)致 加熱器的入口水溫、給水流量等參數(shù)發(fā)生變化，從而使加熱器的端差、抽汽壓 損的標(biāo)準(zhǔn)值發(fā)生變化。 2.2.1 加熱器端差標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算 對(duì)于帶有蒸汽冷卻段和疏水冷卻段的加熱器，如圖 3 所示，加熱器的端差 標(biāo)準(zhǔn)值通過以下公式獲得2： 圖 3 加熱器簡(jiǎn)圖 (8) 439 . 0 0 34 . 1 00 250 . 1 100 1 01 w w drs drs wp wp wod d d dd dd tt tt tt (9) odtp pw drs wt hh cd dd tt 11 (10) 714 . 1 0 187 . 1 010

11、1 02 w w tp tp pt d d tt tt tt (11) 324 . 0 0 140 . 1 020 2 000 0353 . 0 s s ts ts ssdsssds d d tt tt tttttt (12) ods oddrdrhwwpw s hh hhdttcd d )()( 12 上端差： (13) 2wp tt 下端差： (14) 1wod tt 式中： 給水入口溫度/ 1w t 加熱器進(jìn)汽壓力下的飽和溫度/ p t 加熱器進(jìn)汽量/kgs-1 s d 上級(jí)加熱器疏水量/ kgs-1 dr d 給水量/ kgs-1 w d 給水定壓比熱容/kj(kg) -1 p c 下

12、標(biāo)末尾標(biāo)注加“0”的為設(shè)計(jì)工況下的參數(shù)。 2.2.2 加熱器抽汽壓損標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算 抽汽壓損是指抽汽在加熱器中以及從汽輪機(jī)抽汽口到加熱器沿途管道產(chǎn)生 的壓力損失之總和，抽汽壓損隨機(jī)組運(yùn)行工況的不同而發(fā)生變化，其運(yùn)行標(biāo)p 準(zhǔn)值可以根據(jù)以下公式來確定3： (15) 2 0 0 2 0 s s d d pp 式中： 抽汽的計(jì)算密度/kgm-3 加熱器的設(shè)計(jì)抽汽壓損/pa 0 p 2.3 凝汽機(jī)組熱系統(tǒng)變工況計(jì)算 凝汽機(jī)組熱系統(tǒng)變工況計(jì)算，采用簡(jiǎn)便的按抽汽口劃分級(jí)組的近似熱力計(jì) 算4-5，根據(jù)變工況計(jì)算的原理和方法、步驟，結(jié)合加熱器抽汽壓損和端差標(biāo) 準(zhǔn)值的確定方法，利用 vb 語言編制變工況計(jì)算程序，計(jì)

13、算出各負(fù)荷工況下的 汽水參數(shù)，并根據(jù)外置蒸冷機(jī)組等效熱降的計(jì)算原則，計(jì)算出對(duì)應(yīng)負(fù)荷下新蒸 汽和各段抽汽的等效熱降及抽汽效率、抽汽份額等參數(shù)，程序運(yùn)行界面如圖 4 所示。 圖 4 fic-330 機(jī)組變工況計(jì)算程序運(yùn)行界面 2.4 節(jié)流高加抽汽對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響分析 節(jié)流高加抽汽來增加機(jī)組電功率導(dǎo)致給水溫度大幅下降，以犧牲機(jī)組的熱 經(jīng)濟(jì)性來換取電功率的增加。隨著高加抽汽節(jié)流程度的加劇，抽汽壓損是逐漸 增大的，因此根據(jù)加熱器抽汽壓損的變化來分析節(jié)流高加抽汽對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的 影響，以保持汽輪機(jī)抽汽口壓力不變、加熱器出口水溫可以變動(dòng)來進(jìn)行分析。 節(jié)流高加抽汽來增加機(jī)組電功率時(shí)，采用首先節(jié)流7 高加抽汽至停

14、用， 然后節(jié)流6 高加抽汽至停用，最后節(jié)流5 高加抽汽至停用的順序。下面來分 析節(jié)流高加抽汽對(duì)機(jī)組電功率和經(jīng)濟(jì)性變化的影響。 （1）首先從7 高加抽汽開始節(jié)流，保持5、6 高加抽汽不變，分析 7 高加抽汽壓損增加到抽汽停用過程中，機(jī)組電功率和標(biāo)準(zhǔn)煤耗率的變化。 由于節(jié)流7 高加抽汽產(chǎn)生的抽汽壓損將使7 高加出口給水焓值下降，與 節(jié)流抽汽前的工況相比較，得到7 高加出口給水焓值變化，利用等效熱降 7 理論，可計(jì)算出當(dāng)7 高加抽汽節(jié)流時(shí)，新蒸汽做功能力增加值為：h (16) 77 h 循環(huán)吸熱量增加值為：q (17) 777 zr qq 式中： 能級(jí) 7 的抽汽份額變化量（=/q7） 7 7 7

15、機(jī)組發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率的增加值為： (18) hh hq bb i bb 機(jī)組電功率的增加值為：n (19) djx hdn 0 （2）當(dāng)7 高加抽汽停用后，開始節(jié)流6 高加抽汽，此時(shí)6 高加為運(yùn) 行最末一級(jí)加熱器，分析6 高加抽汽壓損增加到抽汽停用過程中，機(jī)組電功 率和標(biāo)準(zhǔn)煤耗率的變化。 由于節(jié)流6 高加抽汽產(chǎn)生的抽汽壓損將使6 高加出口給水焓值下降，與 節(jié)流抽汽前的工況相比較，得到6 高加出口給水焓值變化，然后利用等效 6 熱降理論，可計(jì)算出當(dāng)7 高加抽汽停用、6 高加抽汽節(jié)流時(shí)，新蒸汽做功能 力增加值為：h (20) 6677 h 循環(huán)吸熱量增加值為：q (21) 6666777 /)/1

16、(qhqqq zr 式中： 6 高加抽汽在外置蒸汽冷卻器中的焓降/kjkg-1 6 h 機(jī)組發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率的增加值和機(jī)組電功率的增加值由公式(18)、 b bn 公式(19)確定。 （3）當(dāng)7、6 高加抽汽停用后，開始節(jié)流5 高加抽汽，此時(shí)5 高加 為運(yùn)行最末一級(jí)加熱器，分析5 高加抽汽壓損增加到抽汽停用過程中，機(jī)組 電功率和標(biāo)準(zhǔn)煤耗率的變化。 由于節(jié)流5 高加抽汽產(chǎn)生的抽汽壓損將使5 高加出口給水焓值下降，與 節(jié)流抽汽前的工況相比較，得到5 高加的出口給水焓值變化，然后利用等 5 效熱降理論，可計(jì)算出當(dāng)7、6 高加抽汽停用、5 高加抽汽節(jié)流時(shí)，新蒸 汽做功能力增加值為：h (22) 5566

17、77 h 循環(huán)吸熱量增加值為：q (23) 5 6666777 /)/1 ( qhqqq zr 機(jī)組發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率的增加值和機(jī)組電功率的增加值由公式(18)、 b bn 公式(19)確定。 根據(jù)以上分析方法和公式，計(jì)算出給水流量在 718-991 th-1范圍內(nèi)，按照 由7 高加至5 高加的順序節(jié)流、停運(yùn)各高加抽汽時(shí)，機(jī)組電功率和標(biāo)準(zhǔn)煤耗 率的增加值曲線，如圖 5、6 所示。 圖 5 節(jié)流高加抽汽機(jī)組電功率的增加值 圖 6 節(jié)流高加抽汽機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)煤耗率的增加值 3. 結(jié) 語 應(yīng)用火電機(jī)組經(jīng)濟(jì)性分析方法，通過變工況計(jì)算，對(duì)節(jié)流高加抽汽運(yùn)行方 式給機(jī)組經(jīng)濟(jì)性帶來的影響進(jìn)行了深入定量分析，明確了給水流量在 718 th-1- 991 th-1工況下從7 高加開始依次節(jié)流、停用各高加抽汽對(duì)機(jī)組電功率增加值 和標(biāo)準(zhǔn)煤耗率增加值的影響，得出該運(yùn)行方式在提高機(jī)組電功率的同時(shí)使得機(jī) 組熱經(jīng)濟(jì)性下降較多，高加抽汽全部停用使標(biāo)準(zhǔn)煤耗率最大增加 9.88