660MW超临界火力发电热力系统分析

1、1绪论1、1课题研究背景及意义我国的煤炭消耗量在世界上名列前茅，并且我们知道一次能源的主要消耗就就是煤 炭的消耗，而在电力行业中煤炭又作为主要的消耗品。根据统计，在2010年的时候,全国的煤炭在一次能源消费与生产的结构中，占有率达到了 71、0%与75、9%,从全球范围来瞧， 煤炭在一次能源的消费与生产结构中达到了48、5%与47、9%。根据权威机构的预测，到了 2020年,我国一次能源的消费结构中，煤炭占有率约为55%煤炭的消费量将达到38 亿吨以上；到了 2050年,煤炭在一次能源消费的结构中占有率仍有50%左右。由此瞧来，煤炭消耗量还就是最主要的能源消耗 。电力生产这块来瞧，在2011年

2、，我国整体的用电 量达到46819亿千瓦时，比2010年增长了 11、79%、在这中间，火力发电的发电量达到了 38900亿千瓦时，比2010年增长了 14、10%,整个火力发电量占据全国发电量的 82、45%, 对比2010年增长了 1、73个百分点，这说明电力行业的主要生产来自于火力发电，就是电 力生产的主要提供2。自改革开放以来，国家大力发展电力工业中的火力发电，每年的装 机发电量以每年8各百分点飞速增长。飞速发展的中国经济使得电力需求急剧上升，这 也带来相应的高能耗,据统计,全国2002年到2009年的火力发电装机容量从gR;2£48 x 10册几乎翻2、5倍的增长为到了&a

3、mp;52 x 10册,煤耗的消耗量增加了 13亿吨。 预计到2020年,火电装机的容量还会增长到11.32x1。kW,需要的煤耗量预计为38亿吨 多,估计占有量会达到届时总煤碳量的55%，呵。随着发展的需要，大功率与高参数的机组对能耗的能量使用率会大大提升，这样对于提高火力发电燃煤机组的效率有着很重要的 发展方向。2011年，全国600兆瓦级别以上的火力发电厂消耗的标准煤就是329克/千瓦时，比2010年降低了约有4克/千瓦时，在2012年时,消耗的标准煤降低了 3克/千瓦时达到了 326 克/千瓦时，但就是在发达国家，美、日等技术成熟国家的600兆瓦级别以上的火力发电厂 消耗的标准煤仅仅约

4、为每千瓦时 300克上下,可以从中瞧出与我国的差距还就是很大的。 这表明，全国600兆瓦及其以上级别的超临界火电机组在设计水平、实际运行等方面与国 外成熟的火电技术就是有着较大的差距。这样瞧来，对于600兆瓦及其以上级别的超临界火电机组的热力系统优化，探求其节能的潜力有着很重要的意义。节能就是我国很多年来一直遵循的重要方针与贯彻可持续发展的重要战略，从2016年开始，我国进入十三五规划的重要时期，在这一时期，我国全面建成小康社会的最为重要 的时期。预计世界经济会进入后危机时期，全国经济建设与工业发展将进入新的平稳上升 期7-9。工业发展进入更为绿色的新阶段，新能源带来的冲击会给传统工业带来更大

5、的危 机。这对于传统工业来就是机遇与挑战，对于火力发电来说，能耗的高消耗就是绿色发展的 重要方向10 0火电厂标准煤耗的降低会节省大量的消耗煤炭，节能指标也会得以体现 例如 秦岭发电厂中主要参数对煤耗的影响中，锅炉效率煤增加1%,标准煤耗率就会降低3、2 克/千瓦时，年标准煤耗量就会减少23360吨,年生产成本就会节省1188 79万元11。因此 可以瞧出其节能影响之大，将热力系统作为对象定量计算与分析，对机组内部参数进行剖 析。定量计算方法对考核火力发电机组的热经济性有着非常实际的指导意义与现实价值 作为火电厂系统的初始设计方法与技术改造基础在热力系统分析方法中有着重要的地位 12。本文将采

6、用定流量计算分析火电厂热力系统的热力单元之间存在的能量关系，探讨可优化的点，为节能寻找优化信息。我们可以依靠系统增加的有序性与减少的不确定性用以 将能源的利用率进行提高。1、2国内外发展现状热力系统的分析方法就是为了更加准确的与真实的展示热力系统内部的真实情况与 反映出热力单元之间存在的关系。经过诸多的科研工作者与前人科学家的努力研究与实 际应用尝试，现今，针对各个热力参数的研究出现了多种研究方法，这些研究方法根据其基 础原理，有基于热力学第一定律的，其中有代数运算方法、矩阵法与偏微分理论方法；基于 热力学第二定律并结合第一热力学定律的主要就是？分析方法。1、2、1代数运算法的研究进展代数运算

7、法本质上就是根据实际运行情况联立每个热力单元，热力子系统的质量与能量的平衡方程，计算精确度比较高的分析方法。主要就是基于热力学第一定律的大框架 下，对抽汽回热系统的各级抽汽之间的关系量化，数据化计算分析冋网。代数运算法在热力分析中存在多种方式，都就是基于热力学第一定律的大框架下。主 要就是对抽汽回热系统的平衡方程组进行量化并完善求解，也会根据实际情况改变方程组达到更加真实表现出实际的效果，这里有串联解法以及循环函数法与等效热降法。热力系统串联解法就是在最早的电力行业建设时发电工程的早期运算方法，根据回热加热器的能量平衡原则来计算抽汽回热中各级的抽汽数值，作为基本的热力分析方法，因为其经典的计算

8、方式在现今仍有很强的使用性。串联解法的使用需从高压力的一级加 热器也就就是通常为高加一级一级开始计算分析，固定高加的给水流量进行运算15。美国 的工程师J、K、Salisbury根据实际生产中提出“加热单元”这一概念，我国的马芳礼在这 基础上提出了循环函数法，这就是一个简化分析方法16。这个方法需要先计算出热力系统 的抽汽量等参数，然后将热力系统各个系统分开拆解为多个子系统再重合计算。热力系统有时需要改变一些情况再剖析内部实质，有些运算的受限就是因为热力系统的热效益的影响，因此对一些损失的影响计算结果并不就是很完善与灵活。等效焓降法就是前苏联的专家Kuznetsov最早提出的方法，经过十年的严

9、谨完善，然后我国研究工作者将其引入并 研究应用实际中昭。等效焓降法就是根据平衡方程，导算出等效焓降值与对应的抽汽率 以此为标准分析热力系统的热经济性。该方法在考虑再热机组时应考虑到再热增加量 要计算出再热抽汽级的真实等效焓降才会更有意义，否则计算结果没有参考性。20世纪中 叶时期，由美国学者Salisbury、J、Kenneth提出来了等效抽汽法19，我国有研究者解读了这 一方法20。这个方法就是把Z级回热抽汽假象为一股抽象的抽汽，抽汽量'为所有各级抽 汽量之与，假想地这个抽汽的焓值就是各级抽汽对应抽汽焓经过加权平均算得的值。等效抽汽法就是的原则就是，将单位质量的凝汽以基础进行分析运算

10、，它的焓值越小,抽汽量越 大，热耗率就会越来越低。1、2、2矩阵法的研究进展矩阵法最早就是在20世纪90年代由郭丙然与其她学者最早提出的热力系统分析方 法21,22。将热力系统的抽汽回热系统中的热力单元，依据能量守恒列出线性方程组进行联 立起来求解就就是该方法的分析过程。这样可以一次计算出很多个未知参数，并可以解出抽汽量的数值，这种对应于串联解法的分析方法可以称之为并联解法。在之后的很多学者还就是对矩阵法进行了完善与研究，可以让她会有更好的灵活性与通用性冋24。现今，应用 矩阵方法对热力系统其经济性研究更加完善与方便。1、2、3偏微分法的研究进展偏微分法就是最早由张春发显示提出的，最早主要就是

11、为了定义与推到等效焓降值 与相对应的抽汽效率的。刚开始称之为小扰动理论”并有学者验证了其一致性25,26。之后结合矩阵法的基础上，有学者提出了新的方法热（汽）耗变换系数法27,就是利用推导的热 耗变换系数与汽耗变换系数作为评定标准，对热力系统进行计算分析的。1、2、4 ?分析法的研究进展最早的Gouy等一些人提出了能的质量概念，后来由Rant在1956年总结出了“ ？” 的概念并提出，这使得能量被分成了可以转换与不可装换两个新的部分。名称就是“Exergy”中文命名为？ ”。？效率反映出了一个设备能量转换为有用功的程度。人们 注意到了？体现的就是能量转换的程度，这对节能具有重要研究意义，外国研

12、究者作了很多将实际生产运用到了 ？分析中28-33。越来越多的研究人员将？分析法结合实例进行计 算,通过?评定参数？损失量、？效率、？损系数以及？损率对实际生产提供越来越有意 义的指导方向。1、3本文研究内容本文将在秦岭发电厂实习期间学习的 660MW超临界发电机组作为研究对象，通过运用等效焓降法、固定新汽流量建立平衡矩阵方程式方法、？分析法将系统的汽轮机抽汽回热系统作为主要研究对象，通过计算各级抽汽的各个参数数值关系与相互影响，得到分 析结果。将实际运行过程中的因素考虑进去，得算出抽汽分配与给水焓升分配结果，分析其 中数值关系。从中探究出计算参数的数值同实际情况的异同，寻求可优化节能部分，试

13、提出 意见与建议。本文主要的研究内容有：(1) 利用各级抽气参数结合等效焓降的方法导算出各级抽汽的等效焓降算式以及对 应的抽汽效率的算式，计算出各级(相对于新汽的)抽汽率与抽汽做功不足系数，相关抽汽 级的真实等效焓降与对应的抽汽效率，新汽的等效焓降与抽汽效率，从计算结果中做出分 析，解剖其中大小异同原因，做出科学的解释。(2) 利用矩阵法热力分析方法结合物料平衡与能量平衡守则，基于固定新汽流量的原则构建出矩阵平衡方程式并标明各热力点参数的填入规定，构建方程做出循环计算框图运算出相对应的抽汽分配量与一些重要参数，做出针对汽轮机效率的目标函数来运用数 学方法得到给水焓升分配，并分析其分配结果与改进

14、的方法，针对实际中超临界机组的运 行数据与参数，对比出异同，分析其原因。(3) 运用？分析方法计算出热力系统各热力单元的？评定参数，输出？的？值，损失掉的？损失量以及？效率、？损系数与？损率。探讨分析结果中锅炉系统、汽轮机系统与 抽汽回热系统？损失、？效率的数值大小，根据实际状况解读各评定参数结果的原因，逐个 分析其可优化空间与优化方法，为整个热力系统的节能提出合理化意见与建议与改进措施并探讨其可行性与困难点。2 660MW超临界机组热力系统2、1研究对象机组介绍本文所研究的对象就是华能秦岭公司 660MW超临界发电机组，该汽轮机就是东方汽 轮机厂制造的一个超临界压力汽轮机，型号为NJK622

15、-24、2/566/566可以根据这个型号瞧 出来该机组就是一个超临界的并且就是一次再热的，再热温度就是566E，额定出力为622、511MW,并且就是一个三缸四排汽的间接空冷凝汽式汽轮机。该机组锅炉就是东方 锅炉厂生产制造的一个超临界变压直流锅炉，型号为DG2141/25、4-H 6型,该锅炉同样就 是依次再热，并且全露天布置、有固态排渣系统，就是一个全钢机构、全悬吊结构翌锅刑 图2-1为热力系统流程，图2-2显示了机组锅炉内过热器与再热器的布置。BOILER-锅炉 GENERATOR-发电机 COND-凝汽器 HP TURBINE-高压缸 IP TURBINE-中压缸 LPTURBINE-

16、低压缸 CP-冷凝水泵 B、F、P、T给水泵汽轮机 DTR-除氧器 FP-给水泵 HP HEATER NO、1N0、3-高压加热器 LP HEATER NO、5NO、7-低压加热器图2-1 660MW 机组原则性系统图Fig、2-1 Principle system diagram of 660MW unit本文研究主要对象就是660MW机组汽轮机抽汽回热系统，根据了解该电厂汽轮机抽 气回热系统共有七段非调整抽汽，第一段抽汽引向高压缸，全机第6级后，供1号高压加热 器;第二段抽气引自高压缸排汽，在全机第8级后，供2号高压加热器、给水泵汽轮机及辅 汽系统的备用汽源；第三段抽汽引自中压缸，在全机第

17、11级后，供3号高压加热器；第四段 抽气引自中压缸排汽，在全机第14级后,供给除氧器、给水泵汽轮机、辅汽系统;第五至第七段抽汽均引由低压缸 A与低压缸B第16,17,18级抽出抽汽在表面式加热器中放热后的疏水，高压加热器与低压加热器每级的凝结疏水来 加热下级进入工质的温度,3号高加的疏水流向除氧器，而7号低加的疏水流向凝汽器。由 于各级加热器均设有疏水冷却段，可将抽汽的凝结水在疏水冷却段内进一步冷却，使疏水 的温度低于其饱与温度，故可以防止疏水的汽化对下级加热器抽汽的排挤。图2-3为汽轮机抽汽回热系统图，表2-1到表2-4就是系统主要技术参数与抽汽回热 系统各级抽汽技术参数。表中根据超临界机组

18、系统中抽汽回热的七段抽汽温度与压力数 据,查得热力学饱与水与水蒸汽热力性质表以及未饱与水与过热蒸汽热力性质表，运用线性差值法查表并计算得出各段抽汽的饱与水温度、焓值。在抽汽回热的给水数据中，由前一段抽汽直至排汽减去后一段给水出口焓值得到每一段抽汽的给水焓升值。在抽汽图2-2过、再热器流程图Fig、2-2 Flow chart of superheater and reheater表2-1热力系统技术参数（VWO工况）回热的疏水数据中，由前一段抽汽直至第七段减去后一段疏水焓值得到每段抽汽的疏水 放热量，因为1号高压缸没有再上一级的疏水，故没有疏水放热量。每一段抽汽的抽汽放热量为每一段抽的焓值减去

19、该段抽汽的疏水焓值。Table 2-1 Thermody namic system tech ni cal parameters (VWO con diti on)名称数值名称数值机组出力695、714MW中压缸排汽压力1、065MPa主蒸汽流量2141t/h低压缸进汽温度362、2C主烝汽温度566 C低压缸进汽压力1、044MPa主蒸汽压力24、2MPa低压缸排汽温度49、 42C再热蒸汽流量1738、703t/h低压缸排汽压力12KPa再热器进口温度566 C高压缸效率86、9%再热器进口压力4、596MPa中压缸效率93%再热器出口压力5、02MPa低压缸效率92、5%高压缸进汽温度5

20、66 C小汽轮机效率83、62%高压缸进汽压力24、2MPa小汽轮机排汽压力7、3KPa高压缸排汽温度315、 1C燃料消耗量260、74t/h高压缸排汽压力5、110MPa给水温度292 C中压缸进汽温度566 C给水压力30、56MPa中压缸进汽压力4、596MPa冷凝压力12kPa中压缸排汽温度362、9 C排烟温度127CFig、2-3 Extract ion steam heat recovery system diagram of steam turb ine表2-2抽汽回热系统技术参数（回热抽汽）Table 2-2 Tech ni cal parameter(Extract io

21、n steam heat recovery)抽汽段压力 温度焓值压损加热器汽侧饱饱与水温度抽汽放热MPakJ / kg与压MPa量 kJ / kg7、481384、93107、737、257288、281945、-二二4、841325、03005、434、696260、052046、三2、335468、73395、052、218217、682571、四1、119361、23179、751、063182、562579、五0、401241、12946、250、381141、872423、六0、221178、22825、550、210121、762388、七0、112114、62704、450、10

22、6101、242387、排汽0、0122531、749、422007626表2-3抽汽回热系统技术参数(给水)Table 2-3 Tech ni cal parameter(Feed-water)抽汽段出口水压MPa出口水温出口水焓kJ / kg给水焓升kJ / kg-一-30、 060293、71296、 9146、5-二二13、 879263、41150、 4193、9三2、355220、8956、5182、0四1、064182、6774、5182、1五0、366140、4592、486、7六0、199120、0505、790、6七0、09698、6415、120& 19排汽-49

23、、42206、 91-表2-4抽汽回热系统技术参数(疏水)Table 2-4 Tech ni cal parameter(Dra in)抽汽段疏水温度°C疏水焓kJ / kg疏水放热量kJ / kg-一-265、61162、 5-二二223、3959、4203、1三193、6824、0135、4四142、5599、 94224、06五124、5523、0-六104、2436、986、1七75、8317、4119、5排汽-2、2热力系统介绍2、2、1回热加热器火电厂的给水回热加热器分为混合式（C型）加热器与表面式（F型）加热器两大类。混 合式加热器就是接触换热，各工质汇流混合，有传热温

24、差，但无端差、无疏水，表面式加热器 的吸热工质通常为液态，放热工质通常为蒸汽，两者不直接接触，而就是通过传热面换热，液 态工质吸热升温，蒸汽则降温并凝结，排出的凝结水称为疏水。2、2、2加热器端差表面式加热器的各温差的意义如下閃：(1) 上端差日:就是被加热的水最终离开加热器时的温度 5与加热器内饱与汽温U的差 值，即°产。在有内置式蒸汽冷却段(过热段)时卩町为12°C0(2) 凝结段进口过热度卩N它就是蒸汽从蒸汽冷却段进入凝结段时的温度5与加热器内饱与汽温U的差值，即9产勺一如。表2-5各加热器上下端差Table 2-5 Heater Termi nal Temperat

25、ure Difference-一-二三四五六七上端差C-1、0002、82、82、87下端差C5、65、65、605、65、65、6II(3)凝结段出口温差肚:就是被加热的工质离开凝结段时的温度与饱与汽温的差值即毗fPo下端差®:就是指被疏水加热后的给水的温度 J十1与对给水传热后的疏水剩余的 温度的差值，即四二 - 5+ 10 般情况下可取=o抽汽过热度抽汽温度5高出加热器内饱与汽温孺的值,艮J轎o2、2、3高压加热器高压加热器就是一种表面式加热器，由于被加热水来自给水泵出口，因此水侧管道压力很高，故称之为高压”加热器。对于超临界机组，其高压加热器的给水压力比呲牙加热器 的管侧压力

26、要高得多，达到2730MPa(视不同的工况),正就是由于这一点，高压加热器在结 构、系统、保护装置等方面比低压加热器都有更高的要求36 o因为一些因素的影响会造成加热器里热量的损失带来的热经济损失，因此，现在的加热器为了充分利用热传递的能量与端差带来的损耗，主要的结构为下面这三段结构：(1) 过热蒸汽冷却段过热蒸汽指的就是蒸汽的温度高于其对应压力下的饱与温度，对于高压加热器，抽汽均就是过热蒸汽，因此高温度的抽汽来加热相较而言温度低的给水工质，这样会造成不可 逆损失的增大，所以就需要在加热器里有一个部分来冷却过热蒸汽，就就是过热蒸汽冷却 段37，过热蒸汽就会有过热度，在这个部分将过热蒸汽冷却降温

27、，就会降低过热蒸汽的过热 度,这样就可以挽回一些不可逆损失，提高热效益。一般在这个部分，都会将过热蒸汽的过 热度进行降低，但使其依然就是带有过热度的过热蒸汽，而不会将其降低到对应的饱与温 度。(2) 凝结段具有一定过热度的过热蒸汽在这个部分进行加热放热，放出热量后形成的凝结水的温度就是高于被加热给水的温度的，凝结水就是释放出其汽化潜热后变相后的形态，温度 为对应饱与压力下的饱与温度，而给水被加热后的温度要低于这个温度。(3) 疏水冷却段这个部分会将换热继续进行，使热量充分得到传递，上部分凝结段的凝结水再次进行 其温度的冷却，这样可以将抽汽的气量进一步消耗，可将抽汽的凝结水在疏水冷却段内进 一步

28、冷却，使疏水的温度低于其饱与温度，故可以防止疏水的汽化对下级加热器抽汽的排 挤。而且也会使给水进一步加热再进入到凝结段，充分利用了回热的热量。2、2、4低压加热器在本研究对象中的低压加热器，抽汽就是来自汽轮机的中压缸与低压缸 ，水侧就是通 过凝结水泵的凝结水，为了保障除氧器的工质参数要求，因此设定低压加热器加热凝结水 的温度。因为凝结水通过凝结水泵所带的压力相比于给水泵的压力很低，因此叫做 低压”加热器。该电厂低压加热器为卧式 U型管换热器,设置有凝结段与内置式疏水冷却段，与 高压加热器的这两个工作部分相似，过热蒸汽依次经过两个工段的放热最后都变成了具 有饱与温度的凝结水，成为疏水到下一级加热

29、器的凝结段继续加热给水工质。凝结水到低 压加热器后，先经过水室再进入管系的疏水冷却段与管外的疏水进行热度得到较大提高 , 凝结段就是低压加热器的主要工作段，然后凝结水离开管系进入水室，最后由凝结水出口 管离开这级低压加热器到上一级低压加热器。2、2、5轴封加热器轴封加热器(也称轴封冷却器)就是汽轮机轴封系统中的一个重要热交换设备，主要功 能就是收集汽轮机各个汽缸轴端汽封漏气与汽轮机的阀门门杆漏气，并利用这些蒸汽的热能来加热主凝结水38。由于这些蒸汽中还含有空气，它们在轴封加热器中放热时，其蒸汽 凝结成水，而空气需要排出。不但将汽封等漏气的热量与工质本身加以回收与能量利用 , 而且又分离了空气，

30、保证了轴封系统的正常工作。2、2、6机组运行工况在火力电厂运行过程中根据调度需要会变负荷运行，会有不同工况运行，其中有：(1)TRL工况。汽轮机组能在以下条件的寿命期间的任何时间都可以安全连续地使发 电机输出功率为622、542MW。我们将这个运行状况叫做 TRL工况，此工况条件如下：1) 主蒸汽与再热蒸汽为额定值；2) 平均背压为30kPa;3）补给水率为3%;4）对应该工况的设计给水温度 290C ;5）回热单元均运行良好，并且不使用辅汽；6）给水泵汽轮机背压32kPa;7）发电机效率就是98、95%。（2）汽轮机TMCR工况。就就是机组最大连续出力工况。 此工况下的汽轮机工质的流 量与T

31、RL工况就是相等的，发电机的输出功率就是668、884MW。1）主蒸汽与再热蒸汽为额定值；2）平均背压为12kPa;3）补给水率为0%;4）最终给水温度290 E ;5）回热单元均运行良好，并且不使用辅汽；6）给水泵汽轮机背压14kPa;7）发电机效率就是98、95%;并且此工况也为机组处理保证值的验收工况。（3）调节阀门全开（VWO）工况。这个工况顾名思义，就是指在调节阀都打开的时候的工 况。汽轮机工质的流量最少为TRL工况的百分之一百零五。此工况为汽轮机进气能力保 证值的验收工况。在阀门全开工况下的输出功率值为 695、714MW。（4）THA工况。发电机功率达到622、511MW。汽轮机

32、工质的流量与 TMCR不相同, 其余条件均相同。这个工况叫做机组的热耗率验收工况当机组功率（当采用静态励磁，扣除所消耗的功率）为622、511MW时，除进气量以外其 她条件同TMCR时称为机组的热耗率验收（THA）工况。热耗率保证值为7921kJ/kWh。（5）阻塞背压工况。由于温度的降低，会使得汽轮机组的背压下降，这时好像背压被阻塞一样，不论怎样降低背压也不能使机组的出力完成上涨。因为与TRL工况的工质流量相同，所以叫做TRL流量的阻塞背压工况。在下列条件可以连续安全运作机组。这里，汽轮机的背压称作TRL进气量下的阻塞背压，输出功率值为681、236MW。1）主蒸汽与再热蒸汽为额定值；2）补

33、给水率为0%3）对应该工况的设计给水温度；4）回热单元均运行良好，并且不使用辅汽；5）采用2台50%汽动给水泵；6）发电机效率就是98、95%。此工况也为机组处理保证值的验收工况。3等效焓降法等效焓降法原名等效热降法。这个热力分析方法就是在热力学第一定律的框架下衍生出来的方法。根据研究能量转化与变化的规律，导出重要的热力指标一等效焓降值'0这个方法简便有效，在常规的方法中，每次都需要全面重新计算的繁琐工作；但就是利用y 及其有关参量的等效焓降法，只需计算热力系统变化的那些部分，而不必涉及整个系统，就 能提出变化所引起的影响200所谓的这个等效焓降H：指的就是,在j级抽汽里，在给1kg抽

34、汽一定的热量使其返回 到汽轮机中,该级抽汽会因为其低压侧的各级抽汽与对应的疏水作用下从汽轮机到凝汽 器的蒸汽流量变化。将其等效为这1kg抽汽减去在其低压侧各段的抽汽份额与抽汽做功 不足系数的乘积流量的直达凝汽器的焓降。相对应的还有j级抽汽的抽汽效率听。这两个参数可以体现出各级的能位，新汽的能位最高，凝汽器排汽能位最低。在某一定的工况下，汽轮机的气态线一定，初、终参数与再热参数一定，则热力系统的 连接方式确定时，常规热力参数町、与就确定了，随之与少就可以确定下来。它们可 以作为该工况下该热力系统的不变参量，用以计算纯回热系统（称为主循环系统）的热经济 指标。实际热力系统就是在这个主循环系统的基础

35、上，增加一些辅助性成分形成的。所谓 辅助性成分，就是指轴封利用、连续排污与补充水等系统，亦称为辅助系统39o若主循环系 统（包括其设备）有较小变化，那些变化部分也可作为辅助系统。运用与 来分析计算辅 助系统所引起的工质与参数以及 叭、和®等的变化，可以计算出一些因实际情况所变化 的趋势的数据与参数，也就可以分析出与实际更接近的参数与数据。3、1等效焓降及抽汽效率的意义纯凝汽式朗肯循环进汽的C气流，其lkg做功量叫为Wc ho hc（3-1）回热循环进汽的&叩汽流，其1kg做功量叩e为zWoe 池 1rYrWe r（3-2）r 1意思就是:进去汽轮机1kg的亡乜汽流的做功量相当

36、于初、终参数相同的B畑进去汽 轮机的汽流的做功量。 为回热机组新汽对纯凝汽机组新汽的等效做功系数 ;与分 别为各级（相对于新汽的）抽汽率与抽汽做功不足系数40。厂进入汽轮机的新汽 汽流的内功就是新汽的等效焓降0。同理,级抽汽受外热量勺=E影响而排挤的Ik时由汽将被斥回汽轮机，犹如由j级进汽(原有工质)1煌，这1爼抽汽rfff在汽轮机内的做功量旳，即为该j级的等效焓降巧。Hq就是锅炉供汽轮机进汽做功，经凝汽器与全部回热加热器回入锅炉的回热循环做功量H丿就是j级进汽做功，经凝汽器与乂至(j + L级回热加热回入j级的回热循环做功量 竹与血包含了回热系统的各抽汽与疏水 等的全部影响。(3-3)zHj

37、 Wj,c j,c hjhc1r, jYr,jr j 1式中:丿一一j级低压侧的各级抽汽相当于j级被排挤而斥回汽轮机的汽量的抽汽率，可 按式(3-6)与式3-7)计算；丿一一r级抽汽相对于j级抽汽做功能力勺-4的作功不足系数，hr hchj hc(3-4)这其中由于汽轮机排汽在凝汽器中被冷却凝结为凝结水，由凝结水泵与给水泵送回锅炉被加热成新蒸汽后，再重入汽轮机。新汽进入主汽门后被各抽汽级先后分流，这就是凝 结水回程在各相应级的加热器吸热所需的抽汽量。以进汽I为准,各抽汽率以.表示。同样，被排挤到汽轮机内的抽汽，若也以匝为准例如j级抽汽倒流进入汽轮机t詞,引起其 低压侧各级的相对抽汽率以. 表示

38、。1) j级为表面式加热器(1)本加热单元的 叮丿为：r 1r,j -1-(3-5)gr i j 1gir 1式中，-L表示的就是1kg疏水到了 r级热力单元内引起r级抽汽的变化率，1gri j 1gi表示的就是到了 r级热力单元内的疏水的量，此量的符号与®的符号相反，当 r j 1时，1 二 1gi叫r 1r,j 1i,j -i,j -(3-6)i j 1g r i m, 1gr式中：叫各加热单元末级的混合式加热器的级序号，当rmx 1时，右侧末项为0;x加热单元的单元序号；%1 门r级所属加热单元的出水系数，即r级所属加热单元i j 1'的前一加热单元(第X加热单元)的进

39、水系数。2) j级为混合式加热器公式(3-6)稍加变化仍可适用,这时j级为本加热单元的末级,公式(3-6)mX%中,jmx,0 , 1 j,j 1,故下一加热单元(m单元)内各级的"厂丿变为：i j 1i j 1r 1r,j -i,j -(3-7)gri m, 1gr下一单元之后各级的丿的计算仍可直接用公式(3-6)。町与其相对应的外热量qj gj的比值,称为j级抽汽的内效率，简称为j级的抽汽效率:(3-8)Hijgj可见j级靠前的压力会较高，这样He与j也会较高，说明qj被利用率高 所以，j值得 大小就代表抽汽能级的高低。3、2等效焓降值的计算通式运用公式(3-3)可以得到H：的计

40、算式如下42J43:HehjheALHrer j 1grqrh(3-9)zhjheArr qrhr j 1通式中的主要符号解释如下：1)Ar代表热参量r或r由j级的加热器型式确定：(1)当HTRj为C型加热器时，由j 1级至z级的A均为,因为这时j级为加热单元的末级，没有疏水流入低压侧加热器，而就是1kg被斥回入汽轮机的蒸汽在汽轮机内作了hi hc的内功，然后在凝汽器中凝结为水,由凝结水泵送回j级，经过z至j 1级时，逐级吸汽r ogr当HTRj为F型加热器时，在所属加热单元的各级,A取r °由下一个单元起直到z级,Ar均取r。因为Fj的疏水变动，使本加热单元内各级的被斥汽量均变动r

41、,而本单gr元以后低压侧的其余各级，则因凝结水回程时所多吸得汽量，各变动r 。gr2) qrh就是因为再热器而引起的汽流的热量增量。在j级为高压缸的排汽时，这个qrh才存在。而当j级为中、低压缸的抽汽时，它就不存在，即这时qrh 0。显然，非再热 机组也就是qrh 0 o根据公式计算研究对象660MW抽汽回热系统其中根据高压缸排汽温度为325°C与高压缸排汽压力4、841MPa,得到高压缸排汽焓为 3005、3kJ/kg,经过再热器加热后进入 中压缸的中压缸进汽温度为 566C ,中压缸进汽压力为4、357MPa,得到中压缸进汽焓为 3593、66kJ/kg,所以计算得到qrh 35

42、93.66 3005.3 588.36kJ/kg。排气焓就是根据凝汽器的排汽压力为0、012MPa与凝结水温度49、42C得到忧2531.7kJ/kg。HTR7为F型加热器：eH7 h7 hc 172.70kJ / kgH e7 L 0.0722g7HTR6为F型加热器：H：(h6hc)(17,6%,6)(h6hc)(h6 hc)7g7(h6hc)丄(h6g7hc)(h6hc)H；g7(h6hc)7 7285.17kJ/kgh6 hcH e亠 0.1194g6HTR5为F型加热器:eH5 ghc)(1r,5 丫,5)r 6g hc) (h 5hc)( 6,5 丫6,57,5 丫,5 )_ _6

43、_6,5g6其中_77_76 77,5 -g76,5g7g7g6g7丫7,5 =.h7hc丫6,5 =h6hch5hch5hcH5e= (h5-hc)6h6hc7h7hc6 7 h7 hg6g7g6g7=(h5- hc)6h6hc7h7hc-h7 hcg6g7g7(h5-hj6 H6g6g7395.57kJ / kg吃 0.1632g5HTR4就是C型加热器，根据通式计算得h4hch4hcg5g67g7607.97kJ/kgH：0.2357g4HTR3就是F型加热器h3 h4 H：qrh1358.82kJ / kg0.5285g3HTR2就是F型加热器H； h2 h3 H；3 3896.60k

44、J / kgH e2- 0.4382g2HTRi就是F型加热器H： h h2 H；907.91kJ/kgH；0.4667gi再热机组再热冷段及以j级抽汽的等效焓降h e的做功量，就是j级斥汽进入汽轮机q gj后在汽轮机中的全部实际做功量，它大于j级的真实等效焓降H：r,因为它既有外热量引起的斥汽做功量H ，还有由斥汽所引起的在再热器中吸热量增值的做功量qrhj i (因为再热增量qrhj就是新汽能级，其等效抽汽效率为i),即:HeH：r(3-10)所以有:ejRHei qrhjzhjhcAr rr j 1qrh i qrhj(3-11)相应的抽汽效率为ejRjRgj本研究机组再热机组的高压缸由

45、三级抽汽(3-12)，在求出H：、H；与H；以及1、2与3以后，欲求真实的等效焓降与相应的抽汽效率，可先求H；与以及qrh3、 qrh2与qrh1根据数据高压缸的进汽温度为566C与高压缸进汽压力为 24、2MPa,得知新汽焓h03398.78kJ/kg新汽的循环等效焓降He的计算仍可以用通式计算，即qrhhohc(3-13)显然,这时就是把锅炉作为C型混合式加热器的带入前面计算出的等效抽汽焓降相应的抽汽效率以及给水焓升等数据得出1123.00kJ / kg。新汽的循环效率Q0其中Q为新汽的循环吸热量,Qo ho G根据给水压力P 30.56MPa，给水温度T(3-14)rh qrh。292C

46、，得到给水比焓 Ifw =1288.29kJ / kg ,从而算得新汽的循环吸热量 Qo=2586.58kJ/kg。代入上面算出的数据,得到:H：1123.002586.580.4342qh3qrh 588.36kJ / kgqrh2rh2qrh1 qrh 557.37kJ / kgg3qrh1rh1qrh1 -qrh 529.96kJ / kgg2然后就可以求出H；rHaqrh 3 iHe1047.87 kJ/kg , 3R3R 0.4076g3H；rH；qrh2 iH e652.36kJ/kg, 2R2R 0.3188g2H：rH；qrh1 iHe660.58kJ/kg, 1R1R 0.3

47、39653、3等效焓降值之间的关系式运用公式（3-9）得，用Hje减去H ： 1就得j级F型表面式加热器与邻级j 1级加热器（无论就是F型或C型加热器）的等效焓降值的关系式46;He hj hj 11 丄 Hje1 qrh(3-15)gj 1这个关系式的意义就是:1kg j级抽汽被斥回入汽轮机，当抽汽被膨胀到j 1级时，做功hjhj 147；同时j级的疏水就少了 1kg，那么j 1级就多抽一口 kg的汽以补偿疏水热放出的减少；所以,1kg j级的斥汽由j 1级起往后膨胀做功只有1 H e 1 了;若jg j i级为高压缸排汽级，则其1kg排挤抽汽在由j级流向中压缸时，在再热器中吸取 qrh热量

48、, 其焓变为hjqrh。同理,j级C型加热器与低压侧m级C型加热器之间的关系式为mH：hj hmHmHreqrh(3-佝r j 1 gr这个关系式的意义就是：对于C型加热器来说,第j级抽汽被斥的1kg回入汽轮机，膨胀到任一个C型加热器额m级，作功hj hm后，这1kg汽由m级开始仍有等效焓降Hm；它m的凝结水从m级回流至j级将逐级吸取抽汽 二,导致作功减少丄H：。显然若j级与grr j 1 grm级加热器处在再热冷段的两侧，则1kg被排挤的j级抽汽在从j级加热表3-1热力系统抽汽回热技术参数Table 3-1 Tech nical parameters of heat extracti on

49、and recovery for thermody namic system抽汽的放热量g,kJ / kg给水焓升,kJ / kg疏水放热量,kJ / kg抽汽焓值h, kJ / kg一级抽汽1945、 2146、5-3107、 7二级抽汽2046、 0193、9203、13005、 4三级抽汽2571、 0182、0135、43395、 0四级抽汽2579、 76182、1224、063179、 7五级抽汽2423、 286、7-2946、 2六级抽汽2388、 690、686、12825、 5七级抽汽2387、 020& 19119、52704、 4排汽-2531、 7器流向m级加

50、热器时，在再热器中吸取热量，使焓值升高qrh。(3-15)、(3-16)中可瞧出，只有当j级加热器与j 1级加热器或m级加热器分别处于再热器的前后时，qrh在存在；否则，cth 0,式(3-13)就是式(3-16)的特例。3、4计算结果表3-2等效焓降中间量计算结果Table 3-2 In termediate calculati on results of equivale nt en thalpy drop汽量的抽汽率r,j做功不足系数Yr, jr7, j60、05010、5865r6, j50、03600、7088r7, j50、08540、4166r5,j40、03580、6400r6

51、, j40、03660、4534r7,j40、08410、2665r4, j30、08740、7515r5, j30、03340、4802r6, j30、03280、3400r7, j30、07080、1997r3,j20、05321、8223r4,j20、06741、3679r5,j20、03160、8754r6, j20、03120、6206r7,j20、06810、3654r2, j10、09950、8222r3, j10、06441、4993r4, j10、05911、1248r5, j10、02880、7200r6,j10、02740、5100r7, j10、06030、2998根据

52、表3-3的等效焓降计算结果可以瞧出新汽的抽汽效率为43、42%,抽汽效率从级抽汽到七级抽汽大致就是一个逐级递减的趋势。三级抽汽效率就是52、85%,高于一级 抽汽效率的46、67%与二级抽汽效率的43、82%,这主要就是因为三级抽汽来源于中压缸 而中压缸进汽就是来自再热器加热的高温高压蒸汽 ，因此抽汽焓与抽汽温度都很高。四级 抽汽由于在实际热力系统中需要对除氧器、给水泵小汽机以及辅汽联箱等多处供汽，因此抽汽量很大，抽汽效率较前三级抽汽效率相比很低。计算分析中的新汽的等效焓降就是指循环的新汽等效焓降，即为新汽的循环作功量。在火电厂热力系统实际运行中，汽轮机还 有门杆漏气与轴封漏气等，尽管这些漏气量会引起做功的一部分损失，不过大部分还就是会被利用,例如在实际运行中各个汽轮机的阀门门杆漏气与各个汽缸轴端汽封漏气会回 收到凝汽器出口之后的轴封加热器，将这些漏气利用起来继续