节能原理结课论文.docx

热能动力工程前言班级： 硕动力152 专业： 动力工程 姓名： 汪辉 学号： 2152214135 200MW机组喷水减温的节能分析汪辉华北电力大学 动力工程系摘要：本文采用等效焓降法建立了不同喷水减温方式对机组热经济性影响的计算模型，结合某台200MW机组，以相同的主、再热蒸汽减温喷水量为假设前提，计算了过热器和再热器在三种工况下，不同喷水减温方式对机组热经济性的影响。结果表明，无论过热器还是再热器喷水减温，从最高加热器出口抽取的喷水减温系统较从给水泵出口抽取的喷水减温系统对机组热经济性的影响小;与过热器喷水减温相比，再热器喷水减温使机组热经济性降较大;对于相同的喷水减温方式，机组热经济性的降低与喷水份额成正比。关键词：等效焓降法；喷水减温；过热器；再热器Analysis on Spray Desuperheating to Thermal Economical Performanceof200MW Unit ZHAO Hong-song(North China Electric Power University, Baoding 071003, China)Abstract:this paper usingthe equivalent enthalpy drop methodto establish differentspray de- superheatingway of calculatingmodelonthermal economy of unit , combined with a ertainunit of 200MW.It is appropriate assume that same amount of desuperheating water was used in super -heater and re-heater and through thecalculation of threecases, theinfluence of different de- heating methodon thermal economy of unit is concluded. The resultsshow that, regardless of superheater or reheater desuperheating spray,the desuperheating system,in which the spray extracted from the highest heater outlet,have a smaller influence on thermal efficiency of the unit,compared with the system that the spray is extractedfrom the water pump outlet.The reheater desuperheating spray have a bigger fall than the superheater desuperheating spray.In the same spray desuperheating way,the reducement of thermal efficiency of the unit is in proportion to spray portion.Key words: equivalent enthalpy drop method ;spray desuperheating;super-heater;re-heater9引言维持稳定的汽温是保证机组安全、经济运行所必须的。汽温过高会使金属的许用应力下降，影响机组的安全运行；汽温降低则会影响机组的循环热效率。据统计，过热器在超温1020下长期运行，其寿命会缩短一半以上；而汽温每降低100，会使循环热效率相应降低0.5%。因此，要求锅炉有适当的调温手段(设置喷水减温系统)，以便修正运行中各因素对汽温的影响。喷水减温器由于结构简单、调温幅度大和惰性小等优点，在现代锅炉机组的过热器上得到广泛应用。但是，再热器气温的调节原则上不使用喷水方法。因为那样将大大降低装置的热经济性。通常再热器设置喷水调温仅作为辅助性细调或事故喷水。喷水减温系统己成为电厂热力系统的一个重要组成部分，其设计结构简单、调温幅度大可直接改变热力循环的状态，影响整个机组的热经济性和安全性。因此，要求锅炉设置适当的调温手段，以修正运行因素对汽温波动的影响,有必要对喷水减温系统进行定量的分析、计算1。等效焓降法是基于热力学的热工转换原理，考虑到设备质量、热力系统结构和参数的特点，经过严密地理论推演，导出几个热力分析参量Hj及j等，用于研究热工转换及能量利用程度的一种方法3。 本文结合N200-130/535/535机组，运用等效焙降法进行分析计算，定量分析不同喷水减温系统对机组热力系统运行的经 的经济性影响，强化经济运行意识。1 基于等效焓降法的不同喷水减温方式数学模型目前锅炉机组大多具备以下4种喷水减温方式，按喷水出口方式不同分为高加出口及给水泵出口；按作用对象不同分为对过热器及再热器。图1为一个过热器喷水减温系统图，图2为一个再热器喷水减温系统图。其中a方式为高加出口至过热器喷水减温；b方式为给水泵出口至过热器喷水减温；c方式式为高加出口至再热器喷水减温；d方式为给水泵中间抽头至再热器喷水减温2,3,4。图1 过热器喷水调温系统Fig.2 superheater spray system图2再热器喷水系统Fig.2 reheater spray system1.1过热器喷水减温系统模型过热器喷水减温是将给水直接喷入过热蒸汽中以达到降低汽温的目的，它因操作方便、效果好、惰性小和调温幅度大等优点，从而在现代锅炉机组中已得到广泛的应用。过热器喷水减温系统按减温水来源可分为由给水泵出口分流和由最高加热器出口分流两种调温方式。这两种调温方式对机组热经济性的影响是不同的：最高加热器出口分流方式(如图1中a所示)不影响热力循环，若忽略锅炉内部的微小变化则可认为热经济性不变；给水泵出口分流方式(如图1中b所示)由于减温水不流经高压加热器降低了回热程度，使机组热经济性降低。1.2再热器喷水减温器系统模型再热器原则上不使用喷水减温来调节汽温，因为那样会大大降低装置的热经济性。但大型火电机组为了再热器系统的安全，并且再热器喷水减温具有结构简单、速度快和调温效果好等优点，因此许多机组都设置了再热器喷水减温器，旨在再热蒸汽调温手段失效的危急工况下，保护再热器的安全。通常情祝下，再热器减温喷水的流量相对较大，其对电厂热经济性的影响不容忽视，且减温水通常来源于给水泵中间抽头(如图1中c所示) 。等效焓降法：等效焓降法是以蒸汽初、终参数和蒸汽流量不变，回热系统特征量为常数，且满足小扰动理论为前提条件的回热系统的局部足量求解方法2。表1 四种喷水减温方式对经济性影响2,3Tab.1 effects of Four kinds ofdesuperheating sprayonthermal economy喷水方式等效焓降模型aH=0Q=0bH=ps(h0-hzl)Q=ps(h0-hzl)表1中：Q为1kg新蒸汽吸热变化量，kJ/kg；H为排挤蒸汽做功的变化量，kJ/kg；ps为喷水份额；由表1可以看出，当过热器减温水来源于最高压力加热器出口时(a虚线所示)，由于不影响热力循环，且锅炉受影响很小，从而H=0、q=0，即热经济性无变化；而当减温水来源于给水泵出口分流时，由于给水分流部分不流经高加，从而减少了回热程度，造成机组热经济性降低。将上表所得H、q带入效率变动公式，从而可以得到过热器机组热耗率增加 q=qi （1）标准煤耗率增加 bb=bbi（2）2实例计算与分析以型号为N200-130/535/535超高压、一次中间再热、单轴三缸三排汽凝汽式机组为算例，假设由于再热器事故喷水调节阀缺陷，有5%的水渗漏进再热器，下面针对a，b，c，d三种情况计算其热经济性变化。机组回热原则性热力系统如图所示。该机组额定工况下各级加热器给水焓升j、加热蒸汽放热量qj，疏水放热量j、抽气等效焓降及抽气效率如表1所示。图3 200MW机组回热原则性热力系统图5Fig.3 principle back heating system of 200WM unit 表1 各级加热器给水焓升j、加热蒸汽放热量qj，疏水放热量j、抽气等效焓降、抽气效率Tab.1 the feed water enthalpy rise /heating steamheat/steamheat/ gas extractionequivalent enthalpy drop/ pumping efficiency of each heater项目1号2号3号4号5号6号7号8号单位j165.1134.066.2130.130.9126.8138.3105.5kJ/kgqj2550.7258262458.02524.52639.22598.32148.62091.9kJ/kgj0215.7118.30147.7106.8155.40kJ/kg253.3433.9488.75650.04751.62816.36944.50973.92kJ/kg0.099310.168010.198840.257490.284790.314190.439380.46557设计热耗率q=8286.78kJ/(kWh)，标准煤耗率bb=309.4g/(kWh)，全年标准煤耗433160t/a新蒸汽等效焓降 H=1230.05kJ/kg，循环吸热量Q=2837.94kJ/kg，汽轮机装置效率i=0.4334。（1）喷水源从给水泵出口分流的系统由于喷水减温，分流量ps不经过高压加热器，减少了8、7、6号高压加热器的回热抽气，做功增加,与此同时，1kg新蒸汽的吸热量增加,装置热经济性相对降低,热耗率增加q=qi=2.734 kJ/( kWh)标准煤耗率增加bb=bbi=0.102 g/(kWh)（2）喷水源从高压加热器出口分流的系统由上文可知，H=0，q=0，如果忽略锅炉内部微小变化，热经济性无变化。（3）喷水源从高压加热器出口分流的系统新蒸汽等效焓降下降H=ps(h0-hzl)=19.665kJ/kg循环吸热量降低Q=ps(h0-hzl)=19.665kJ/kg机组热耗增加q=qi=73.883kJ/( kWh)标准煤耗率增加bb=bbi=2.760g/(kWh)年多消耗标准煤=3863.8t/a热耗率增加q=qi=91.763kJ/( kWh)标准煤耗率增加bb=bbi=3.425g/(kWh)则可得ps=5%时，不同喷水减温方式对200MW机组的具体影响见表2。同理，对ps=3%、ps=7%时不同喷水减温方式对200MW机组的具体影响，见 表3、表4。表2不同喷水方式对200MW机组的影响（ps=0.05）Tab.2 effect of differentsprayingmethods on 200MWunit（ps=0.05）喷水方式H/ kJ/kgQ kJ/kgq kJ/( kWh)bb g/(kWh) t/aa7.12517.380.000332.7340.102142.6b000000c19.6519.6650.008973.8832.7603863.8d12.54-2.8130.01191.7633.4254808.1表3 不同喷水方式对200MW机组的影响（ps=0.03）Tab.3 effect of different sprayingmethods on 200MWunit（ps=0.03）喷水方式H/ kJ/kgQ kJ/kgq kJ/( kWh)bb g/(kWh) t/aa4.27510.4280.0001981.6410.061385.7b000000c11.79911.7990.0053844.6111.6652330.4d7.524-1.6880.0066755.2732.0642889.2 表4 不同喷水方式对200MW机组的影响（ps=0.07）Tab.4 effect of different sprayingmethods on 200MWunit（ps=0.07）喷水方式H/ kJ/kgQ kJ/kgq kJ/( kWh)bb g/(kWh) t/aa9.397524.3320.0004603.8120.142199.3b000000c29.53129.5310.01328110.0824.1095752.4d17.556-3.9380.01544127.9464.7776688.03结果分析对上述计算结果进行比较分析5,6，可知：（1）过热器喷水减分系统的减温水从给水泵出口分流时对机组热经济性的影响不大，相比再热器喷水减温对机组热经济性影响来说小得多。当过热器喷水从给水泵出口分流，喷水份额为ps=7%时，实际循环效率降低了0.046%，这一数值比再热器喷水减温份额ps=3%时引起的效率降低份额还小很多。但减温水还是有最高级加热器出口分流为好，这样实际循环效率不变，且可以缩短减温水管的长度，方便管道布置，减少投资。（2）对于再热器而言，其喷水减温对机组的热经济性影响非常大。由表2、表、3、表4中i值比较可以发现，再热器的减温水从8号高压加热器出口分流时对经济性的影响比从给水泵中间抽头分流时要小；即使喷水份额ps仅为3%，其所引起的效率减低额仍为过热器的十几倍，因此，在运行时应尽量减少或者避免采用再热器喷水减温。（3）随着过热器、再热器减温水里昂的增加，机组热经济性指标降低得也很多。尤其是再热器，当喷水份额增加到7%时，由给水泵出口分流的喷水使热经济性降低超过1.5%，因此在进行再热器喷水减温时，要严格控制减温水量。应当指出，再热器喷水减温将造成设备热经济性很大的降低。一般再热器喷水每增加锅