辅助汽水流量对煤耗影响的强度矩阵及其应用.doc

辅助汽水流量对煤耗影响的强度矩阵及其应用李永华，李玉辉，闫顺林（华北电力大学动力系，河北 保定 071003）摘 要：通过辅助汽水流量对发电标准煤耗率影响的强度矩阵，可以方便地分析各股辅助汽水流量的变化对煤耗率的影响程度，克服了传统算法繁杂、易错的弊病，为计算程序的编制提供了依据，也为火电机组节能降耗的分析工作提供了一种新的工具。以某再热机组为例，对强度矩阵的应用作了较为详尽的阐述，为正确运用强度矩阵提供了参考。关键词：辅助汽水；发电煤耗率；强度矩阵；计算Intensity Matrix for The Influence of The Auxiliary Steam-Waterto Coal Consumption and Its ApplicationLI Yong-hua，LI Yu-hui，YAN Shun-lin(North China Electric University，Baoding 071003，China)Abstract: In terms of the intensity matrix for the influence of the auxiliary steam-water to coal consumption, the influence of the auxiliary steam-water to coal consumption can be analyzed easily. This overcomes the problem of complexity and fallibility caused by traditional methods, offers possibility to program general thermal dynamic calculation, and provides a new method to the analysis and calculation of the energy conservation and coal consumption decrease for the coal-fired power unit. Taking the re-heat turbine as the example, this paper discusses the application of the intensity matrix in details. It can be a reference to the intensity matrix utilization.Key words: auxiliary steam-water; dynamoelectric coal consumption rate；intensity matrix；calculation0 引 言煤耗率是火电机组运行经济性的主要体现，其影响因素诸多，热力系统辅助汽水的流量即为其中之一。方便、定量地分析辅助汽水流量的变化对煤耗率的影响具有重要的实际意义。然而，传统的热经济性计算方法，如等效热降法和循环函数法，在将实际系统划分为主系统和辅助系统后，对辅助系统中各辅助成分（汽水流）分别进行建模，不同类型的辅助成分乃至相同辅助成分进出系统的位置不同，其计算模型都会发生改变，工作量大，易于出错，且不利于采用计算机进行热力系统经济性分析。本文在煤耗与辅助汽水流量的通用微分关系式的基础上获得了辅助汽水流量对发电标准煤耗影响的强度矩阵1,通过强度矩阵可方便地分析各股辅助汽水流量的变化对煤耗率的影响程度。该方法不但具有通用性、精确度和易于程序化的特点,而且有效克服了目前新兴的热经济性矩阵分析方法需要联立其它方程才能求解系统最终热经济性指标的缺陷。1 强度矩阵的构造1.1 煤耗与辅助汽水流量的通用关系式文献1,2中将实际热力系统的辅助汽水化分为5类：即进出抽汽管路、加热器及疏水管路的第1类辅助汽水；进出主给水管路的第2类辅助汽水；从第1级控制体的主给水出口到汽轮机主汽门前的管路上进出的第3类辅助汽水；进入轴封加热器的第4类辅助汽水；从汽轮机通流部分漏出的第5类辅助汽水。在火电机组热力系统汽水分布通用矩阵方程2、比内功方程3、循环吸热量方程3及发电标准煤耗率计算公式的基础上,导出了凝汽式火电机组发电标准煤耗率与辅助汽水流量的通用微分关系式。式中各符号的意义详见文献1,2。 (1)式中 1.2 辅助汽水流量对煤耗影响的强度矩阵在煤耗与辅助汽水流量的通用微分关系式的推导中，为了便于局部分析引入了5类辅助汽水。但从整个热力系统来看，不属于同一类的辅助汽水可能是同一股汽水流，例如，轴封漏汽为第5类辅助汽水，而当其进入抽汽管路、加热器或疏水管路时又为第1类辅助汽水。因此，可将通用关系式展开，进一步合并同类项，整理后所得关系式的矩阵形式为：，即 (2) 式中 为合并同类相后辅助汽水的数目。反映了各股辅助汽水的变化量对煤耗率的影响程度，称之为强度矩阵。为各股辅助汽水微分组成的列矩阵；强度矩阵的导出为火电机组节能降耗的分析工作提供了一种新的工具，具有重要的实用价值。2 强度矩阵的应用实例本文以文献4中的国产N200-130/535/535再热机组4为例, 如图1所示。应用强度矩阵分析计算各主要辅助成分对标准煤耗率的影响。系统主要原始参数参见文献4。2.1 热力系统分析该机组共有13股辅助汽水流(包括给水泵焓升),可分为5类:第1类包括第1、5、2、6共4股辅助汽水流的进系统部分和第0股辅助汽水出系统部分；第2类为过热器减温喷水和再热器减温喷水等出系统，因相关数据没有给出，这里就暂且不考虑过热器减温喷水和再热器减温喷水流量；第3类为连续排污水出系统；第4类包括第3、7、10、4、8、9股共6股辅助汽水进轴封加热器；第5类包括第18股共8股辅助蒸汽从汽轮机通流部分出系统,其中:第14股为再热冷段前,第58股为再热冷段后。根据分析,该系统各相关矩阵表达如下:(1) 主系统，(2) 第1类辅助汽水图1 国产N200-130/535/535再热机组热力系统(3) 第2类辅助汽水(4) 第4类辅助汽水 (5) 第5类辅助汽水(6) 第3类辅助汽水其中，2.2 热力系统计算对上述关系式中的同类项进行合并，得强度矩阵。式中 分别表示行矩阵的第列元素；、分别表示行矩阵、的第列元素。由于方程(3)涉及了矩阵求逆和矩阵乘法运算,因此更适用于借助MATLAB 5求解。另外MATLAB应用程序接口(API)提供了与C和Fortan等高级语言进行交互的函数库。本文采用了系统软件MATLAB 5.3编制计算模块,并通过其API接口与其它应用软件衔接。在本例中，由于第9、10股轴封用汽和第11股辅助蒸汽来源于除氧器中第0股抽汽。因此,将第0、9、10、11股蒸汽对热经济性的影响统一考虑到第0股辅助蒸汽中。计算结果列于表1。表1 N200MW机组辅助汽水计算结果辅助汽水辅助蒸汽对标准煤耗率的影响误差 / %通用关系式法 /g(kwh)-1定热量等效热降法/g(kwh)-10.30623533330.28772260260.34923823350.03851288370.3801372950.01120652720.09051544280.0555317226034276169670.30346199460.28798499410.34962863390.03814551720.38187433970.01120692870.09054164590.0550797377034905617450.91389985070.09111292360.11166144450.96306609320.45487337450.00358297530.02894037950.82060107720.05862374880.4665838204通过实例计算可以看出，通用关系式的计算结果与等效热降法的计算结果吻合。误差不为0是由于两种不同计算过程中的舍入误差造成的。3 结论(1) 以国产N200-130/535/535再热机组为例，对强度矩阵的应用作了较为详尽的阐述。实例计算表明，通用关系式的计算结果与等效热降法的计算结果完全吻合，完全可用于工程计算与分析。(2) 通过强度矩阵可以明确看出各股辅助汽水流量变化对煤耗率的影响，为机组的节能降耗分析提供了一种新工具。(3) 由于煤耗率的变化量等于强度矩阵乘以辅助汽水的变化量矩阵，这使得当辅助汽水变化时计算煤耗率的变化量的过程变得非常简单。(4) 强度矩阵可视为热力系统的固有属性。当机组主要运行参数变化不大时，强度矩阵基本不变，无需重算。与传统算法相比大大减少了工作量，不易出错。(5) 由于通用关系式具有通用性，所以可据此开发出通用计算机程序，便于现场实用。参考文献：1 李永华,闫顺林,王松龄.煤耗与辅助汽水流量的通用微分关系式J.中国电机工程学报,2001,(11):79-83.2 闫顺林，张春发，李永华,等.火电机组热力系统汽水分布通用矩阵方程J.中国电机工程学报，2000，(8):69-73.3 张春发,张素香,崔映红,等.现行电力系统热经济性状态方程J.工程热物理学报,2001,(11):665-667.4