火电机组变工况主要运行参数应达值分析

第52卷第1期2010年2月汽轮机技术TURBINETECHNOLOGYVO152NO1FEB2010火电机组变工况主要运行参数应达值分析李慧君，刘磊，刘佳棋，钮伟静华北电力大学能源与动力工程学院，保定071003摘要综合考虑机组运行方式、负荷、环境条件等因素，对加热器端差、抽汽压损、凝汽器负荷和给水温度等主要运行参数的应达值提出了相应的计算方法，并以某国产600MW机组为例进行了详细计算，分析了不同工况下应达值的变化规律和影响因素，为火电机组进行节能诊断和能损分析提供了理论依据。关键词应达值；变工况火电机组；节能诊断分类号TK262文献标识码A文章编号100158842010J01006104THEANALYZEOFGRANTVALHEOFSOMEPRIMARYOPERATIONINDEXFORTHEPOWERUNITUNDERDIFFERENTLOADSLIHUIJUN，LIULEI，LIUJIAQI，NIUWEIJINGSCHOOLOFENERG7ANDPOWERENGINEERING，NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY，BAODING071003，CHINAABSTRACTTHEARTICLETOTALLYCONSIDERINGUNITOPERATIONMODE，LOAD，ENVIRONMENTALCONDITIONSANDOTHERFACTORS，PROPOSECORRESPONDINGCALCULATINGMETHODSOFHEATERSAPPROACHMENT，EXTRACTIONSTEAMPRESSURELOSS，FEEDWATERTEMPERATURE，CONDENSERLOADANDOTHERMAINOPERATINGPARAMETERSANDTAKEADOMESTICALLYMADE600MWUNITASADETAILEDCALCULATIONSEXAMPLEGIVEANANALYSISOFGRANTVALUECHANGEINGLAWSANDIMPACTFACTORSUNDERDIFFERENTLOADS，PROVIDESTHEORETICALBASISOFENERGYSAVEDIAGNOSINGANDENERGYLOSSANALYZINGFORPOWERUNITSKEYWORDSSTANDARDVALUE；DIFFERENTLOADS；POWERUNIT；ENERGYSAVEDIAGNOSING0前言随着火力发电机组节能在线监测水平的不断提高，机组变工况下运行指标应达值的确定越来越引起人们的重视。参数的应达值指在某一负荷或主蒸汽流量下，某一运行参数在运行工况时应该达到的值或一个范围。对火电机组进行经济性诊断，主要是确定各设备经济指标的应达值与实际值的偏离程度，如果应达值确定不准，那么经济性诊断的结果就失去了意义。当机组在额定工况附近运行时，可以把制造厂提供的设计参数作为机组运行应达值。但当机组参与调峰运行，偏离额定工况时，采用设计值作为运行的应达值，就会产生很大的误差。加热器端差，抽汽压损，凝汽器真空和给水温度等的应达值在实际运行过程中，随工况的变化也发生改变，应根据设备正常工作条件、环境条件等确定运行指标的值。若机组的运行值偏离应达值，系统将造成各项能量损失，则判断该设备存在缺陷或运行操作有误。所以运行工况下主要参数应达值的确定，有助于指导运行人员经济运行，并作为电厂能耗分析的重要依据和监视设备故障的辅助手段。本文对加热器端差、抽汽压损、凝汽器真空、给水温度等参数的虚达值的计算方法进行了详细介绍，并以某国产600MW机组为例进行了详细计算，最终确定了各个运行指拯的应达值，回热统热经济性诊断提供了理论依据。收稿日期200907211加热器变工况应达值的计算加热器的端差直接影响回热系统的性能，是衡量加热器运行状态的重要指标，其运行端差的应达值对机组经济性的影响更是至关重要。如图1所示，上端差0和下端差分别为0T一T1T一TI2图1加热器中汽水温度变化示意图11单纯凝结段加热器端差应达值的确定凝结段加热器的换热性能主要体现在加热器的运行端差。端差的变化表明了加热器运行性能的好坏，加热器的上端差是凝结段加热器的性能参数。凝结段面式加热器的传热端差是指出口端差0，由传热学原理可知0L3E一1作者简介李慧君1964，男，博士，教授，研究方向为强化换热及数值计算、电厂热力系统的节能与监测诊断的教学与研究。62汽轮机技术第52卷式中，、D、C。、K分别为加热器换热面积、换热器管侧给水流量、给水定压比热容和凝结段的总传热系数。不同的运行工况下，加热器入口水温是不同的，水侧的平均温度也会发生相应的变化，因此，加热器水侧平均定压比热也就有所不同。根据水侧温度和焓值通过水蒸汽表可查出给水定压比热容C。凝结段的总传热系数K，它由管侧对流换热、壳侧凝结换热和管壁导热系数组成。当加热器结构一定时，其换热系数随参数变化而变，大致范围2300WM4600W121。对于电厂运行中的加热器，当其结构参数已经确定后，影响端差的因素变为主给水的入口温度、给水流量和气侧温度。即T。T，D。变工况下加热器的运行端差应达值J嚣TTL,O1、一，TL012内置蒸汽冷却段加热器端差应达值的确定大型电厂的回热加热器利用蒸汽冷却器或是内置蒸汽冷却段来降低抽汽过热度，减少不可逆损失。但是离开蒸冷段的抽汽必须有6C30C过热度，保证高于其饱和温度。内置蒸汽冷却器段的变工况特性同样遵循凝结段和蒸汽冷却段的变工况特性，即，TPT，D。对于实际运行的加热器，设计工况的参数已知，在给水流量、抽汽参数和给水温度一定的条件下，加热器运行端差的应达值可由下式推导得出M告T女H一H一T脚00645T一T。加蝴TP一TS_7式中，T、T。、T2、D、分别为抽汽饱和温度、凝结段入口和出VI水温，加热器进汽量、蒸冷段出口蒸汽温度的运行值，参数下标末尾标注0为设计工况参数，不标的为运行参数。13内置疏水冷却段加热器端差应达值的确定有疏水冷却器或是疏水冷却段的回热加热器，其加热器端差应达值岩告。F。ZHOD丽位观8910TPT21114内置蒸冷和疏冷加热器端差应达值的确定现代太机组的高压加热器均采用带内置式疏水冷却段和蒸汽冷却段的加热器。当其结构设计参数一定时，TT，D。求其端差应达值时，T、T。的求法同8式和9式，T、的求法同5式和6式，过热蒸汽冷却段的蒸汽出口温度T，它是过热段与凝结段的分界点。它的范围一般在高于蒸汽压力下饱和温度高25C一30C。TP一1215给水温度给水温度的应达值随工况而变，可由最终加热器的抽汽压力下饱和温度和它的端差应达值计算得出。2抽汽压损应达值的确定方法21纯凝结型加热器抽汽压损的确定加热器的抽汽压损包括沿程阻力和局部阻力损失两部分。可由下式得抽汽压损值2PA2。G一13由于抽汽管道内蒸汽的雷诺数R10，其沿程阻力损失处于阻力平方区，而紊流的局部阻力系数与雷诺数R无关，故可以认为加热器变工况下P。C“，因此得出加热器抽汽压损的运行应达值为，2PPO专140加热器抽汽量为DP15将15式代人14式中得却P0等等16由16式可看出加热器的抽汽压损与抽汽量和抽汽密度的变化规律。22具有内置蒸冷段加热器抽汽压损内置蒸冷加热器或内置蒸冷疏冷的加热器，其抽汽在到达凝结段之前，需克服抽汽管道阻力和壳侧流动阻力之和构成。其压损应达值为APZIPP鲁17UNP式中，T，A、P。、P、D分别为抽汽管内蒸汽的平均流速、局部阻力系数、沿程阻力系数、加热器抽汽压损设计值、抽汽的计算密度和抽汽管内径。3凝汽器真空应达值凝汽器真空不仅受冷却水量和水温的影响，也与真空系统的严密性、管子的清洁度、凝汽器负荷等有关。所以凝汽器真空受环境和实际运行维护调整等因素的影响，其应达值可通过凝汽器变工况计算得到。设凝汽器内压力为主凝结区的蒸汽凝结温度T的饱和压力。TTI8T18194第1期李慧君等火电机组变工况主要运行参数应达值分析638T_20E酉一1式中，T，、AT、6T、H、H、D、D、A、K分别为凝汽器冷却水进口温度、冷却水温升、凝汽器传热端差、凝汽器中的蒸汽比焓、凝结水比焓、进入凝汽器的蒸汽量与冷却水量、凝汽器冷却面积、凝汽器的平均总体传热系数。凝汽器真空计算的关键是确定D、D及传热系数。D可根据汽轮机的进汽量和抽汽量计算得到，D可根据凝汽器进口冷却水压力的测量值和叶角大小查循环泵的性能曲线得到。K可根据经验公式计算得73K146545L；DD21式中，、钆分别为冷却面积清洁程度修正系数、冷却水流速和管径修正系数、冷却水进口温度修正系数、冷却水流程数的修正系数、凝汽器的单位面积蒸汽负荷的修正系数。通常，由于空气泄漏和管子积垢等因素对传热系数的影响，凝汽器真空的实际运行值与应达值很难一致。4计算分析对N600167537537型号机组的主要运行参数的应达值的计算结果见表1一表3。通过主要运行参数的应达值和设计值的比较，从中可以看出，机组变工况运行中，各加热器的端差随着负荷的降低而减小。1号3号高压加热器是表L变工况下加热器上端差设计值和应达值汽轮机技术第52卷表3变工况下主要参数运行指标的设计值与应达值理的运行参数。带有疏冷段和蒸冷段的三段式加热器，会出现负端差，并随着负荷降低，负值增大；而5号8号低压加热器是只有疏冷却段的两段式，端差始终为正并逐渐减小。各加热器端差的应达值与设计值之差值多数在1以下，最大的也没有超过2C，还是在设计值附近波动。加热器的抽汽压损随运行工况不同而发生变化，其运行应达值可由16式或17式确定。主蒸汽压力的应达值与机组的运行方式有关，在定压运行时的应达值可取为设计值，而滑压运行时，取变工况计算值，它比设计值要低。给水温度的应达值与回热装置的变工况计算有关，变工况下由于1号高加端差应达值与设计端差值的偏离，进而给水温度的应达值与设计值也不相同。，通过上述分析可知，加热器端差，抽汽压损和凝汽器真空等运行参数的应达值并非设计值，它随运行工况的变化而变化，它与设计值有一定的差别。机组变工况运行时要使其5结论1通过理论分析提出热力系统中不同段式加热器的运行端差、抽汽压损和凝汽器真空运行应达值的影响因素及计算式，解决了以往加热器诊断中变工况时运行应达值难以确定的问题。2提出了运行应达值的定量计算方法，并结合实际数据和设计数据进行了实例详细计算，证明了该方法的可行性。3主要运行参数应达值的得出，有助于指导运行人员经济运行，同时为电厂能耗分析提供重要依据，使机组的经济性诊断更切合实际。参考文献1郑体宽编热力发电厂M北京中国电力出版社，20012盛德仁，任浩仁，等运行工况下汽轮机组主要参数应达值的数值分析J热力发电，2000，29328303蔡锡琮高压给水加热器M北京水利电力出版社，19954严俊杰汽轮发电机组经济性诊断理论研究及应用D西安西安交通大学，19985李秀云火电机组冷端系统经济性诊断理论的研究D西安西安交通大学，19996沈士一，庄贺庆，康松，庞立云汽轮机原理M北京中国电力出版社，19927任浩仁，李蔚，等火电机组变工况下运行指标应达值的分运行值贴近应达值运行，此时的运行参数才是其最经济最合析J中国电机工程学报，1999，1995152表2不同运行方式下汽轮机组的净热耗率单位KJKWH从表2的数据中得出，与常规热平衡法相比本文所构建的计算模型是正确的。在同一负荷下，汽轮机组三阀全开滑压运行方式的热经济性高于四阀全开滑压运行方式的热经济性，即滑压运行时减少调节阀门全开个数更有利于热经济性的提高。在负荷为160MW时，汽轮机组三阀滑压运行方式的热经济性高于定压运行方式的热经济性，但它们的净热耗值相差不大。该机组的调峰幅度在140MW200MW之间，在160MW200MW之间汽轮机组可采用定压运行方式，在160MW200MW之间汽轮机组可采用三阀滑压运行方式。参考文献1雷如意，李新民，陈吉荣125MW汽轮机组低负荷运行及经济性分析J热力发电，2002，31659632崔映红，王惠杰，马晓芳汽轮机变负荷运行时经济运行方式的研究J电站系统工程，2002，L8623263张卫会，张为