用等效热降法诊断回热加热器的经济性.pdf

第 3 0卷 第 1 期 2 0 0 8 年 1月 华电技术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y V o 1 3 0 N o 1 J a n 2 0 0 8 用等效热降法诊断回热加热器的经济性 Di a g n o s i s o n t h e e c o n o my o f r e g e n e r a t i v e h e a t e r b a s e d o n Eq u i v a l e n t En t h a l p y Dr o p T h e o r y 党龙， 张少斌 ， 张宇平 DANG L o n g， Z HANG S h a o b i n， Z HANG Yu p i n g ( 陕西华电蒲城发电有限责任公司， 陕西 蒲城7 1 5 5 0 1 ) ( S h a n x i H u a d i a n P u c h e n g P o w e r G e n e r a t i o n C o ， L t d ， P u c h e n g 7 1 5 5 0 1 ，C h i n a ) 摘要： 利用火电厂热力系统节能诊断理论， 对陕西华电蒲城发电有限责任公 司二期 N 3 3 01 7 7 5 5 4 0 5 4 0 型机组的热力系统运行方式、 热力参数等进行 了节能潜力分析和定量计算。在建立 了该电厂 3 机组回热加 热器的经济性诊断模型和加热器运行端差标准值计算模型的基础上， 针对 2 低压加热器上端差与 3低压 加热器、 4低压加热器、 6高压加热器、 7高压加热器的下端差过 大等运行偏差问题进行 了定量分析， 诊 断结果表明， 可实现的节能潜力最高达到 1 0 7 g ( k W- h ) 。 关键词： 等效热降； 加热器； 经济性 ； 诊断 中图分类号： T K2 1 2 文献标识码： A 文章编号： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 0 8 ) O 1 0 0 5 3 0 4 Ab s t r a c t ： Wi t h t h e e n e r g y - c o n v e r s a t i o n a n d d i a g n o s i s t h e o r y f o r t h e r ma l p o w e r s y s t e m，t h e q u a n t i t a t i v e c alc u l a t i o n and e n e r - g y - c o n s e r v a t i o n po t e n t i al a na l y s i s we r e ma d e o n t h e o p e r a t i o n m o d e and t h e rm al p a r a me t e rs o f N3 3 0 - 1 7 7 5 5 4 0 5 4 0 pow e r u 一 t i n P u c h e n g P o w e r P l ant T w o r e l a t e d m ode l s w e r e b u i l t i n c l u d i n g t h e dia g n o s i s m ode l for t h e e c o n o my o f r e g e n e r a t i v e h e a t e rs and t h e c alc ula t i o n mode l fo r s t and a r d v al u e o f t e r mi n a l t e mp e r a t u r e diff e r e n c e o f h e a t e r s 、 B a s e d o n t h e m od e l s ，t h e e x c e s s i v e t e r mi n a l t e mp e r a t u r e diffe ren c e a t No 2，No、 3，N0、 4 LP h e a t e rs and No 6，No 7 HP h e a t e rs we r e q u a n t i t a t i v e l y a n y z e d T h e di a g n o s i s res u l t s s h o w t h a t t h e m a x i m u m e n e r gy- c o n s e rv a t i o n pot e n t i al C an b e u p t o 1 0 7 ( k W h ) Ke y wo r d s： Eq ui v a l e n t Ent h a l p y Dr o p； he a t e r ； e c o n o my； d i a g n o s i s 1 N 3 3 01 7 7 5 5 4 o 5 4 o机组概况 火力发电行业是一 次能源的消耗大户 ， 在 当前 国家能源供应 十分 紧张 的情况下 ， 提高火力发 电行 业的节能意识 ， 加强能源管理 ， 降低煤耗具 有十分重 要的意义 。陕西华 电蒲城发电有 限责任公 司二期工 程 的 3 ， 4机组为 2台 3 3 0 M W 燃煤发电机组 ， 采用 北京巴威公 司生产 的 1 0 2 5 t h再热 自然循环锅炉 ， N 3 3 01 7 7 5 5 4 0 5 4 0型汽轮发 电机 组 由北京重 型 电机厂生产 ， 其核心设备及主要技术 由法国阿尔斯 通公司提供 。该机组有七级非调节抽汽并设置一 台 外置式蒸汽冷却器， 其中 3 机组于2 0 0 3 年 1 月投入 生产。从运行情况看， 由于存在燃用煤质不稳定、 设 备制造质量不稳定和机组运行方式不合理等问题， 收稿 日期 ： 2 0 0 7 1 1 2 0 机组具有很大的节能降耗空间。 本文将运用火电厂热系统节能理论对陕西华电 蒲城发 电有 限责任公 司二期 N 3 3 01 7 7 5 5 4 0 5 4 0 型机组热力系统的节能潜力进行分析。图 1 为该型 机组 回热 系统简图。 2 回热系统的经济性诊断 加热器对热经济性 的影 响较大 ， 主要影响因素 ： 端差、 压损、 散热损失、 切除加热器和给水部分旁路 等。定量分析这些 因素对热经济性 的影 响， 对节能 改造 、 改善运行和管理具有十分重要的意义。 2 1 回热系统的经济性诊断 图2 为加热器的简单示意图。以前针对加热器 进行经济性诊 断时， 往往不考虑 变工 况下加热器端 差的变化 ， 均假设加热器端差、 抽汽压损的标准值为 定 值( 等于其设计值) 。 而机组在实际运行 中受负 维普资讯 5 4 华电技术 第 3 0卷 图 1 N 3 3 01 7 7 5 5 4 0 5 4 0型机组 回热 系统简 图 荷、 外界环境及热力系统的影响， 加热器的人 口水 温、 给水流量等参数会发生变化， 导致加热器的端差 发生变化。针对加热器端差标准值的确定， 分别对 没有蒸汽冷却段、 疏水冷却段的加热器和带疏水冷 却段的加热器提出了具体的定量模型。 圜 2加 热 器 圜 对于不带蒸汽冷却段和疏水冷却段的加热器， 端差标准值按下式进行计算 0 = 0 o ( 门 式中， t p为加热器 进汽压力下 的饱和温度 ， o C； t l t 为 加热器疏水冷却段出 1：3 给水温度 ， c IC ； D 为给水量 ， k g s ； 下标加“ 0 ” 的为设计工况下的参数( 下同) 。 对于带有疏水冷却段的加热器， 加热器的标准 端差可以通过 以下公式获得 = + 。( 三 ) ( 等 ， D so + D dIo D wo = + ( 一 。 a ) ， 1 t w 1 + t p 一 。 d ) ， ： ( 门 ， 上端差 =t p t 2 t ， 下端差 =r o d t 1， 式 中， 0 d 为本级加热器疏水温度 ， c IC ； t d s 为上级加热 器疏水温度， o C ； t 】 为给水人 口温度， o C ； D 为加热 器进汽量， k g s ； D d 为上级加热器疏水量， k g s ； t i t 为 加热器疏水冷却段出口给水温度， oC； t 2 t 为加热器出 口给水温度， o C ； 为给水定压比热容， k l ( c IC ) ； h 为疏水进入疏水冷却段时的焓值， k J k g ； h o d 为疏水 离开疏水冷却段时的焓值， k J k g 。 在 3 3 0 M W 工况下的热力性能试验中， 各加热器 的运行状况如表 1 所示。从表 1 中可以清楚地看出： ( 1 )各加热器的上端差除 了 2低压加热器 ( 以 下简称低加) 有较大偏高外， 其余各加热器与标准值 偏差不是很大 ； ( 2 ) 各加热器的下端差与标准值相 比均有较大 偏高， 各加热器的疏水冷却段基本没有发挥作用， 尤 其是 6 高压加热器( 以下简称高加) 和 7 高加更为 明显 。 加热器 出现上端差 ， 说 明加热器在运行 中出现 了给水加热不足的情况 。这将使上一级加热器 的抽 汽热量增加， 造成新蒸汽作功减少。尽管本级加热 器的抽汽热量将有相应减少 ， 但 由于蒸汽的品级较 低， 因此， 新蒸汽等效热降和装置效率也有所降低。 加热器下端差增大， 疏水未得到应有的冷却， 致 使蒸汽在本级加热器 的放热程度 降低 ， 加热用汽量 增大 ； 同时 ， 疏水温度的提高及加热用汽量的增大导 致下一级加热器 用汽量减少 ， 形成高 品位抽汽对低 品位抽汽的排挤 ， 使机组经济性降低 。 现 以 3 3 0 MW 工况 为例 ， 针对 2低加上端差过 大 ， 7 N加 、 6 高加 、 4 低加 、 3 低加 下端差过大 表 1 3 3 0 MW 工况下加热器的运行状态 下端差 标 准值 试验值 偏差值 7 4 3 1 6 2 4 2 6 9 1 4 4 7 5 维普资讯 第 1 期 党龙， 等： 用等效热降法诊断回热加热器的经济性 5 5 给经济性带来 的影响进行定量分析 。 ( 1 ) 2 低加上端差过大。从表 1中可以看出， 2 低加上端差运行值达到 1 0 1 ， 与标准值 4 3 相 比， 出口水温加热不足量达到 5 8 ， 折算到焓差为 r 2 =2 9 7 2l d k g 。由于 3低加带有疏 水冷却 器 ， 当疏水冷却器端差不变时( 疏水冷却器端差对经济 性的影响另有计算 ， 此处假定不变) ， 即 3y 2 = r： 2 9 7 2 k J k g ， 3 低加的疏水份额 3 = 0 1 2 7 6 。 1 k g 新蒸汽的作功能力降低 A H = A r 2 ( 7 3 7 2 )一 9 3 A t 2 ( 7 3 7 2 )= 0 6 0( k J k g ) ， 装置效率相对降低 = =0 0 4 7 9I J 4 9( ) ， ， 标准煤耗率升高 3 b b= 6 r i=0 1 4 g ( k W h ) j， 式 中， r 为端差引起的给水焓差 ， k J k g ； 3 r 为端差 引起 的疏水焓差 ， k J k g ； 为本级加热器疏水份额 ； 为本级加热器抽汽份额 ； i 为加热器编号。 ( 2 ) 7高加下端差过大。 7高加下端差运行值 与标准值相 比， 偏 差 3 3 3 ， 折算 到焓差为 y = 1 4 7 6 5 k J k g ， 7高加疏水份额 7 =0 0 8 8 1 。 新蒸汽等效热降降低 A H = 9 7 2 Y 7 ( 7 77 6 ) =0 9 0( k J k g ) ， 式中 ， q 为抽汽放热量， k J k g 。 装置效率相对降低 0 0 7 1 7 ， 标准煤耗率升高 0 2 1 g ( k W h ) 。 ( 3 ) 6 高加下端差过大。 6 高加下端差运行值 与标准值相 比， 偏差 2 4 2 ， 折算到 焓差为 3 y = 1 0 6 4 4k J k g ， 6高加疏水份额 6 =0 0 1 4 2 1 。 新蒸汽等效热降降低 A H 9 6 A 6 ( 7 6一r 5 0 9 0( k J k g ) 。 装置效率相对降低 0 1 6 8 0 ， 标准煤耗率升高 0 4 9 g ( k W h ) 。 ( 4 ) 4低加下端差过大。 4低加下端差运行值 与标 准值相 比， 偏 差 3 7 ， 折 算到焓 差 为 y = 2 2 4 3 k J k g ， 4低加疏水份额 P 4 =0 0 7 9 6 。 新蒸汽等效热降降低 A H = y 4 ( 7 47 3 =0 1 8 ( k J k g ) 。 装置效率相对降低 0 0 1 4 1 ， 标准煤耗率升高 0 0 4g ( k W h ) 。 ( 5 ) 3低加下端差过大。 3低加下端差运行值 与标准 值相 比， 偏 差 7 5 ， 折 算到焓 差为 3 y 3 = 2 6 9 5 l d k g ， 3低加疏水份额 =0 1 0 9 7 。 新蒸汽等效热降降低 3 H = 9 3 2 Y 3 ( r 37 2 ) =0 0 7( k J k g ) 。 装置效率相对降低 0 0 0 5 5 ， 标准煤耗率升高 0 0 2 g ( k W h ) 。 对 2 6 0M W、 1 6 5 M W 2种工况可以进行同样的分 析 ， 对经济性 的影响见表 2 。 表 2 加热器端差对机 组经济睫的影响 g ( k W h ) 2 2 端差过大的原因分析及改进措施 加热器端差一般为 一1 一7 ， 运行 中出水温 度下降， 可能是由以下原因引起的： ( 1 ) 加热器钢管水侧结垢 ， 管子堵塞严重 ， 加热 面结垢增大了传热热阻， 使管内外温差增大； ( 2 ) 疏水装置工作不正 常或管束漏水 ， 造成凝 结水位过高， 淹没了一部分受热面管子， 减少了蒸汽 放热空间， 被加热 的水 达不 到设 计温度 ， 传热端差 增大； ( 3 ) 误开或调整加热器 的旁路 门不合理 ， 加热 器旁路门漏水会使传热端差增大， 检查加热器出口 水温与相邻高一级加热器进 口水温是否相同， 若相 邻高一级加热器进 口水温低 ， 则说明旁路漏水 ； ( 4 ) 加热器 汽空 间聚集 了空气 ， 空气 的放 热系 数 比蒸汽小得多 ， 增大了传热热阻 ； ( 5 )运行中负荷下降 ， 蒸汽流量减少。 在机组运行 中， 加热器抽空气管道上 的阀门开 度与节流孔应调整合理。 阀门开度小 ， 空气 的抽 出 量会受限制 ； 阀门开度大 ， 高一级加热器内的蒸汽会 被抽吸到低一级加热器中并排挤一部分低压抽汽， 从而降低回热的经济性。根据定量诊断结果， 对 2 低加进行了认真检查 ， 发现 2低加上端差偏大主要 是抽气管道上的关 断阀开度不足 ， 导致加热器壳体 内加热蒸汽不断分离出来的不凝结气体没有及时排 出， 造成空气积聚， 影响了传热效果。为此， 电厂要 求运行人员根据实际情况及时调整抽气管道的关断 维普资讯 5 6 华电裁术 第 3 0卷 阀并检查节流孔板是否堵塞 ， 有效地避免 了加热器 上端差偏大的现象再次出现 。 造成加热器疏水端差偏大的原因可能有加热器 排气系统不畅 、 加热器水位过低或者无水位运行 、 加 热器内部汽水短路、 加热器管子结垢等。加热器疏 水水位低于正常水位 3 8 一 为低水位。水位过低会 使疏水冷却段进口( 吸水口) 露出水面而使蒸汽漏人 该段 ， 从而破坏该段 的虹吸作用 ， 并造成疏水端差变 化， 在疏水冷却段进 口处 和疏水冷却段 内产生冲蚀 而使管子损坏。 在机组运行中， 3 ， 4 ， 6 ， 7 加热器均出现了 下端差偏大的现象 ， 具有 一定 的普遍性。为确定是 否有加热蒸汽进入疏水 冷却段 ， 对疏水 出 口温度与 给水进 口温度进行 了检验。在正常运行时 ， 疏水温 度高于给水进口温度 5 6 c 【= 一1 1 1 c 【= 。如果疏水温 度比给水进口温度高出 1 1 1 c【 = 以上， 则疏水段可能 漏人了蒸汽 。 按照设计 ， 在加热器就地和远方设置有水位计 ， 在加热器水位降到低水位时， 低水位开关动作 ， 控制 室报警 ， 疏水阀关闭。由于远方水位计工作不稳定 以及就地水位计数据偏差过大 ， 造成就地水位过低 而运行人员不能及 时发现并处理。经过热工检修人 员重新校正远方水位计 ， 这一问题得到了解决， 加热 器保持正常水位运行， 再没有出现加热器疏水段进 蒸汽的现象。 3 结论 本文在对陕西华 电蒲城发 电有 限责任公 司 3 机组热力系统进行简捷计算的基础上， 通过建立确 定加热器端差标准值的数学模型， 运用等效热降方 法对 2 低加上端差与 3低加 、 4 低加 、 6高加、 7 高加的下端差过大的问题进行了定量诊断。计算表 明， 加热器端差偏大对机组的经济性能造成很大影响， 分