火电厂热力系统经济性诊断讲课严俊杰要点

1、火电厂热力系统经济性诊断讲课严俊杰要点 内容提要一、国内外的研究现状二、火电机组热力系统经济性诊断的理论根底三、等效热降的根底及应用法那么 四、热力系统及热力设备的经济性定量诊断方法五、火电机组经济性诊断的实例六、机组最好运行水平确实定 七、机组滑压运行曲线 八、循环水泵最正确运行方式一、国内外的研究现状 1、火电机组经济性诊断的目的火电机组经济性诊断就是确定其主、辅机及热力系统运行参数和运行方式的经济性；定性分析运行方式、运行参数是否合理；定量分析运行参数标准值及偏离标准值对机组经济性指标的影响大小，以及各种运行方式、系统不合理的节能潜力大小。 2、经济性诊断的方法全部是基于热力学第一定律、

2、第二定律小指标分析法 不考虑负荷、环境、热力系统构造热偏差分析法 (考虑负荷)矩阵分析法考虑负荷、环境、热力系统构造，但定量计算分析比较烦琐、容易出错循环函数法 考虑负荷、环境、热力系统构造，但定量计算分析比较烦琐等效热降理论 考虑负荷、环境、热力系统构造，计算简捷、快速、概念清晰，融合了热力学第一、第二定律的特点“循环函数法和“等效热降法已成为目前我国火电机组热力系统定量计算的两种主要方法二、火电机组经济性诊断的理论根底、热力系统计算热力系统计算的目的：确定热力系统各局部汽水的参数及流量、机组的功率和热经济性指标汽耗率，热耗率，热效率和煤耗率等。它是火电厂设计、运行和技术改造的一项根本运算，

3、是热力工程的一件重要的技术工作，同时也是热力系统经济性诊断理论的根底。热力系统计算最根本的方法： A.常规计算：热力系统常规计算方法比较繁琐。 B.简捷计算：在常规计算方法的根底上，经过不断的改进，逐渐形成了热力系统简捷计算方法，这两种计算方法是热力系统的根本计算方法。2.2 热经济指标及相互关系1、热经济指标机组效率：机组发电煤耗率：机组汽耗率：机组供电煤耗率 ：汽轮机热耗率 ：汽轮机装置效率：2.2 热经济指标及相互关系2、热经济指标变化间的相互关系绝对变化: 相对变化是: 或 或 或相互关系：2.3 热力系统变工况计算1、热力系统变工况指热力系统的工况偏离设计工况或者偏离某一基准工况。产

4、生变工况的原因有机组电负荷变化、热力设备发生变化、蒸汽初终参数及再热参数发生变化等。2、准备工作将额定工况或基准工况的原始资料按热力系统简捷计算方法进展整理，确定该工况下的各级抽汽量和热经济指标，这一工况的所有原始数据和计算结果是热力系统变工况计算的根底和基准。利用制造厂提供的各种工况数据拟合出各个级组的相对内效率曲线( )。对于末级可以采用相对内效率与压比较合曲线。2.3 热力系统变工况计算3、变工况计算方法(1)开场变工况计算时，首先假设变工况的新蒸汽流量，按如下公式进展粗略确定： -基准工况的功率； -基准工况的流量。 同时假设各个抽汽口压力，按如下公式进展粗略确定：(2)由高到低确实定

5、各级抽汽焓值： -各级等熵喷胀的焓降2.3 热力系统变工况计算3、变工况计算方法(3)计算各个加热器的进、出口水焓、疏水焓，利用简捷计算方法得出各加热器的抽汽量 ，并计算通过该抽汽口后的汽轮机蒸汽流量 。(4)确定凝汽器压力 凝汽器压力所对应的饱和温度 可用凝汽器的传热端差 、循环水进凝汽器的入口温度 与循环水在凝汽器中的温升 表示为：2.3 热力系统变工况计算3、变工况计算方法(5)确定各抽汽口压力 利用弗留格尔公式 (6)再热机组的特点 再热机组的特殊性在于确定中压缸进汽的压力和高压缸排汽压力。中压缸进汽压力：高压缸排汽压力：2.3 热力系统变工况计算3、变工况计算方法(7)计算热经济指标

6、 汽耗量 ，发电煤耗率 等 (8)计算完毕的条件 判断 ，那么完毕变工况计算，否那么重复 (2)(7)过程，直至满足为止。 三、等效热降的根底及应用法那么等效热降作为一种新型的热工理论，利用其对火电厂热力系统进展经济性诊断，具有简捷、准确、方便等特点，是热力系统经济性诊断的根底理论。等效热降首先由前苏联学者库兹涅佐夫在20世纪60年代后期提出，并在70年代逐步完善、成熟，后经西安交通大学拓展而形成了完整的理论体系。等效热降是基于热力学的热变功的根本原理，考虑到设备质量、热力系统构造和参数的特点，经过严密的理论推演，导出几个热力分析参量 及 等，用以研究热工转换及能量利用程度的一种方法。 三、等

7、效热降的根底及应用法那么3.1 抽汽等效热降 概念：抽汽等效热降是指排挤1kg加热器抽汽返回汽轮机后的真实作功大小。 其计算方法为： 如果j为聚集式加热器，那么 均以 代之；如果j为疏水放流式加热器，那么从j以下直到包括聚集式加热器 用 代替，而在聚集加热器以下，无论是聚集式或疏水放流式加热器，那么一律 用 代替 。 抽汽效率： 三、等效热降的根底及应用法那么3.2 新蒸汽等效热降新蒸汽的净等效热降也就是前面简捷计算方法中的Nip可表示为： 轴封漏汽及利用、加热器散热、抽气器耗汽和泵功耗能等辅助成分的作功损失的总和。实际循环效率 ： 也就是汽轮机的装置效率。三、等效热降的根底及应用法那么3.2

8、 再热器吸热量变化 在变热量诊断计算中，除用变热量抽汽效率计算作功变化外，还要用再热器吸热量变化计算循环吸热量变化。 是指任意能级j排挤1kg蒸汽引起的再热器吸热量的变化。 三、等效热降的根底及应用法那么3.4 等效热降应用法那么 火电厂热力系统经济性诊断就是要确定其热力设备和系统偏离标准值时对机组经济指标影响的大小。热力系统中的各种热经济性问题，可以归纳为两大类：一类是纯热量变动或出入系统，它只有热量变迁或进出系统，没有工质伴随，简称“纯热量；另一类是带工质的热量变动或出入系统，它不仅有热量变迁，而且还伴随有工质的变迁，简称“带工质的热量。1、纯热量进出系统的定量诊断法那么 纯热量利用于j加

9、热器使循环作功增加 ，循环吸热量增加 ，那么装置效率为： 三、等效热降的根底及应用法那么3.4 等效热降应用法那么2、带工质的热量进出系统的定量诊断法那么 分为四种情况：蒸汽携带热量进系统、蒸汽携带热量出系统、热水携带热量进系统、热水携带热量出系统 (1) 蒸汽携带热量进系统(2) 蒸汽携带热量出系统 分析方法同上，只需将其反号。三、等效热降的根底及应用法那么3.4 等效热降应用法那么(3) 热水携带热量进系统(4) 热水携带热量出系统 三、等效热降的根底及应用法那么3.4 等效热降应用法那么(5)补水地点对诊断计算公式的影响应当指出:凡有工质进出系统，且补水地点又在除氧器时，假设引用前面以冷

10、凝器为补水基点的计算公式，都应在该公式中增补这项作功差异。 四、热力系统及热力设备的经济性定量诊断方法4.1 门杆、轴封渗漏及其利用系统的经济性诊断如果诊断轴封漏汽对机组经济性的影响，那么装置效率的变化为：轴封渗漏及利用于c加热器对装置热经济性的影响为： 四、热力系统及热力设备的经济性定量诊断方法4.1 门杆、轴封渗漏及其利用系统的经济性诊断轴封渗漏及利用于c-1加热器对装置热经济性的影响为： 轴封渗漏利用于c加热器与利用于c-1加热器对装置热经济性的影响为：辅汽系统对经济性的影响与轴封漏汽利用于c-1加热器的分析方法完全一样。四、热力系统及热力设备的经济性定量诊断方法4.2 抽汽压损的经济性

11、诊断由于抽汽压损存在将使加热器内压力降低，因而，加热器出口水温下降，出现给水加热缺乏，同时加热器疏水放热产生变化，如下图。新蒸汽作功的变化为：循环吸热量的变化为： 四、热力系统及热力设备的经济性定量诊断方法4.3 加热器端差的经济性诊断1、最后一级高压加热器 最后一个高压加热器出现加热缺乏，使新蒸汽作功的变化为： 循环吸热量增加： 四、热力系统及热力设备的经济性定量诊断方法4.3 加热器端差的经济性诊断2、上一级加热器为不带疏水冷却器的放流式 j加热器端差超标的存在对j加热器和j+1加热器相当于纯热量的进出，因此作功能力的变化为：循环吸热量增加：经济性变化： 四、热力系统及热力设备的经济性定量

12、诊断方法4.3 加热器端差的经济性诊断3、上一级加热器为带疏水冷却器的放流式当j+1加热器有疏水冷却器时，j加热器出现加热缺乏，如下图。这时它不仅使加热器之间的热量分配发生改变，还将使j+1加热器的疏水放热产生变化。 四、热力系统及热力设备的经济性定量诊断方法4.3 加热器端差的经济性诊断4、上一级加热器为聚集式当j+1加热器是聚集式加热器时，j加热器出现加热缺乏，如下图。这时加热缺乏将使流经j加热器中的水份额发生变化，故作功的变化为： 四、热力系统及热力设备的经济性定量诊断方法4.4 加热器疏水端差的经济性诊断当j加热器有疏水端差超标时，j加热器的疏水温度提高，如下图。一局部疏水的热量贬值利

13、用于j-1加热器。其计算方法如下：四、热力系统及热力设备的经济性定量诊断方法4.5 凝结水过冷的经济性诊断由于过冷度的出现，使1加热器的耗热量增加，抽汽量增加。按纯热量诊断，新蒸汽作功的变化为： 四、热力系统及热力设备的经济性定量诊断方法4.6 过热器喷水减温的经济性诊断过热器喷水调温按减温水来源可分为给水泵出口分流和最高加热器出口分流两种系统，如下图。前者，减温水不流经高压加热器，故减少回热抽气，降低回热程度，使热经济性降低；后者，由于不影响热力循环，如果忽略锅炉内部的微小变化，那么对热经济性不产生任何影响。 四、热力系统及热力设备的经济性定量诊断方法4.7 再热器喷水减温的经济性诊断喷水从

14、最高一级高压加热器出口引出时，如图中A所示，由于喷水份额存在对机组经济性的影响:喷水从给水泵抽头引出时，如图中B所示，再热器喷水对机组经济性的影响: 四、热力系统及热力设备的经济性定量诊断方法4.8 锅炉方面的经济性诊断1、排烟温度诊断的数学模型排烟温度和排烟氧量运行值对应的排烟热损失： 排烟温度标准值对应的排烟热损失：煤耗差：2、排烟氧量诊断的数学模型排烟温度、排烟氧量标准值对应的排烟热损失 ： 煤耗差：四、热力系统及热力设备的经济性定量诊断方法4.8 锅炉方面的经济性诊断3、飞灰含碳量诊断的数学模型飞灰含碳运行值对应的机械不完全燃烧损失 ：飞灰含碳标准值对应的机械不完全燃烧损失 ：煤耗差：

15、4、炉渣含碳量诊断的数学模型炉渣含碳运行值对应的机械不完全燃烧损失 ：炉渣含碳标准值对应的机械不完全燃烧损失 ：煤耗差：四、热力系统及热力设备的经济性定量诊断方法4.9 运行参数的经济性诊断火电机组运行参数包括主蒸汽温度、主蒸汽压力、再热蒸汽温度、再热蒸汽压损、排汽压力温度、给水温度等。机组的运行经济性与其运行参数密切相关，机组只有在标准参数下运行才可能到达最正确的经济指标。一般制造厂只给出了设计工况下机组运行参数的标准值，而机组在实际运行过程中，其工况会千变万化。如果在不同工况下，均认为运行参数的标准值等于设计工况的参数标准值，显然是不恰当的。因此机组运行参数的标准值应该由其负荷、环境和热力

16、系统构造特性确定。主蒸汽温度、再热蒸汽温度、再热蒸汽压损的运行标准值：主蒸汽温度、再热蒸汽温度、再热蒸汽压损偏差对经济性指标的影响可以通过变工况计算得出。 四、热力系统及热力设备的经济性定量诊断方法4.9 运行参数的经济性诊断排汽温度的诊断：运行标准值： 利用变工况计算排汽温度标准值对应的煤耗率和运行值对应的煤耗率之差。四、热力系统及热力设备的经济性定量诊断方法4.9 运行参数的经济性诊断凝汽器端差标准值：偏差：循环水温升标准值：偏差：凝汽器端差对煤耗率的影响：循环水温升对煤耗率的影响：五、火电机组经济性诊断的实例-热力系统-图(ECR)五、火电机组经济性诊断的实例- 参数整理 项目编号j k

17、J/kgqj kJ/kgj kJ/kgHj kJ/kgj1186.602435.98161.39272.100.1117284.092395.8684.39375.350.1567388.852440.8989.27491.550.2014490.532476.76598.710.24175100.492533.77140.72698.130.27556122.012566.3398.99832.640.32447196.682160.39203.831016.890.47078122.702053.931018.320.4958H0= 1226.41 kJ/kg i =0.4571 b=32

18、9.4 g/kW.h 五、火电机组经济性诊断的实例-主汽温度 300MW270MW210MW冬季夏季春秋冬季夏季春秋冬季夏季春秋主汽温度运行值535530530532.5532529532.5532标准值537537537537537537537537煤耗差0.200.750.690.330.410.810.400.42五、火电机组经济性诊断的实例-主汽压力300MW270MW210MW冬季夏季春秋冬季夏季春秋冬季夏季春秋主汽压力运行值16.6716.3616.1015.3016.015.7012.7013.36标准值16.6716.6716.6716.6716.6716.6713.1213.

19、36煤耗差00.240.430.900.400.670.500五、火电机组经济性诊断的实例-再热蒸汽温度 300MW270MW210MW冬季夏季春秋冬季夏季春秋冬季夏季春秋再热蒸汽温度运行值534.3527527532519535535511标准值537537537537537537537537煤耗差0.150.660.920.311.500.100.161.60五、火电机组经济性诊断的实例-排汽温度 300MW270MW210MW冬季夏季春秋冬季夏季春秋冬季夏季春秋排汽温度运行值51.9046.0051.4046.2245.0053.6542.1047.00标准值29.7442.5533.8

20、526.0542.4730.4825.0539.30二泵*34.0746.6537.6629.4846.1133.9228.0142.2单泵*煤耗差15.503.1714.5011.063.4120.7910.2010.50二泵*14.25-0.7312.910.83-1.2919.859.706.93单泵*五、火电机组经济性诊断的实例-过热器喷水 300MW270MW210MW冬季夏季春秋冬季夏季春秋冬季夏季春秋过热器喷水运行值18.4271.2229.9135.7263.3172.7714.1649.87标准值18.1617.9218.1322.5720.1621.1735.6338.56

21、煤耗差0.00.730.160.200.650.76-0.370.21五、火电机组经济性诊断的实例-循环水温升 300MW270MW210MW冬季夏季春秋冬季夏季春秋冬季夏季春秋循环水温升运行值17.689.2010.0015.018.3016.2112.4812.50标准值7.838.107.896.847.347.065.765.86二泵*11.6911.7811.399.9610.7310.268.448.52单泵*煤耗差6.891.011.744.471.298.214.029.03二泵*4.79-2.90-1.313.27-2.825.992.785.76单泵*五、火电机组经济性诊断

22、的实例-凝汽器端差 300MW270MW210MW冬季夏季春秋冬季夏季春秋冬季夏季春秋凝汽器端差运行值16.616.7519.7815.765.7017.9613.504.30标准值4.304.404.343.764.133.883.173.22二泵*4.774.814.654.074.384.193.453.48单泵*煤耗差8.612.1612.766.592.1212.586.181.47二泵*9.462.1714.217.561.5313.866.921.18单泵*五、火电机组经济性诊断的实例-凝结水过冷 300MW270MW210MW冬季夏季春秋冬季夏季春秋冬季夏季春秋凝结水过冷运行值

23、1.702.882.061.982.162.281.861.60标准值00000000煤耗差0.240.390.290.280.280.320.250.20五、火电机组经济性诊断的实例-高压辅汽供汽方式 工况条件阀门开度3圈300MW工况270MW工况210MW工况漏汽量 t/h35.3431.6524.05影响煤耗率 g/(kWh)3.563.743.19 机组启动时一般使用汽轮机高压缸排汽给高压辅汽母管供汽，但机组正常运行时，应关闭供汽阀，依靠轴封和门杆漏汽维持高压辅汽母管压力； 十号机组长期维持供汽阀开3圈左右，大量高压缸排汽经过高压辅汽母管进入老厂和本机除氧器，造成蒸汽贬值利用； 经测

24、试供汽阀开度为3圈时间隙为，300MW负荷时阀门前后的压差为、210MW负荷时阀门前后的压差为，对机组经济性的影响见下表； 经过2004年7月底试验，目前已关严该供汽阀，根本消除了该缺陷。 五、火电机组经济性诊断的实例-门杆漏汽切换 工况条件300MW工况270MW工况210MW工况漏汽量 t/h3.3943.3943.425影响煤耗率 g/(kWh)0.150.170.22 机组主汽门的门杆漏汽本应进入1高加，运行中一直将进入1高加的漏汽引入除氧器，造成能量贬值，使机组经济性下降，对机组经济性的影响如下表所示。目前已经更改 。五、火电机组经济性诊断的实例-轴封漏汽_轴加工况条件300MW工况

25、270MW工况210MW工况漏汽超标量 t/h2.942.942.94影响煤耗率 g/(kWh)0.660.750.95 2004年7月29日上午的试验试验负荷210MW确认进入轴封加热器的轴封漏汽严重超标：210MW时轴封加热器的设计温升为1.5，但试验结果是轴封加热器的实际温升到达5，经过核算此时对应的轴封漏汽量为，超标2.94 t/h。由于轴封供汽压力和轴封加热器压力根本不变，故可以认为进入轴封加热器的轴封漏汽量不随机组负荷变化，这样其对经济性的影响如下表所示。应当在检修时调整轴封间隙,以减小轴封漏汽量。五、火电机组经济性诊断的实例-轴封漏汽_高压前轴封工况条件300MW工况270MW工

26、况210MW工况漏汽超标量 t/h12.4510.346.69影响煤耗率 g/(kWh)0.520.520.37 高压前轴封漏汽直接进入3号高加的抽汽管道，无法直接测量，但通过运行数据可以看出3号高加抽汽压损仅2%，大大低于设计的5%，而没有轴封汽引入的加热器抽汽压损到达7%以上，说明3号高加有大量高压前轴封汽漏入，使其抽汽量减少。通过核算可以得出高压前轴封的漏汽量相当于3号高加抽汽量的35%左右。其对经济性的影响如下表8所示。应当在检修时进展高压缸轴封间隙的调整。五、火电机组经济性诊断的实例-轴封漏汽_进入#1低加进入#1低加轴封漏汽设计工况为，实际运行中#1低加疏水温度偏高30 ，分析各参

27、数在各种工况下的变化规律可以得知，在机组降负荷时出现八段抽汽温度急剧上升，说明实际运行中进入#1低加的轴封漏汽严重超标，出现轴封汽返汽轮机的现象；根据分析情况可以判断#1 低加的实际抽汽量较少，但确实有抽汽。假设按照轴封抽汽排挤50%的8段抽汽来计算，那么其导致机组煤耗率上升左右 。工况条件300MW工况270MW工况210MW工况轴封漏汽超标排挤抽汽 50%影响煤耗率 g/(kWh)2.76 2.64 2.38 轴封漏汽超标排挤抽汽 100%影响煤耗率 g/(kWh)5.48 5.23 4.72 五、火电机组经济性诊断的实例-回热加热器 300MW270MW210MW冬季夏季春秋冬季夏季春秋

28、冬季夏季春秋3号高加上端差0.340.370.370.250.360.480.200.282号高加上端差0.150.190.170.100.180.150.070.154号低加抽汽压损0.0010.0020.0020.0020.0020.0020.0020.0021号低加下端差0.630.530.600.600.490.580.600.55五、火电机组经济性诊断的实例-排烟温度 工况条件300MW工况270MW工况210MW工况运行值 145146.9147.6标准值 141138.4130.4影响煤耗率 g/(kWh)1.031.903.85五、火电机组经济性诊断的实例-排烟过剩空气系数月份

29、12345678平均标准值1.31.31.31.31.31.31.31.31.3运行值1.261.271.31.321.241.261.341.28煤耗差-0.65 -0.48 0.00 0.32 -0.97 -0.65 0.65 -0.25 五、火电机组经济性诊断的实例-飞灰含碳量月份12345678平均标准值7.00 7.00 7.00 7.00 7.00 7.00 7.00 7.00 7.00 运行值9.46 9.87 7.66 8.78 8.20 8.08 8.65 8.76 8.68 煤耗差6.71 9.88 1.93 6.64 3.24 4.81 7.39 8.10 6.08 五、

30、火电机组经济性诊断的实例-炉渣含碳量月份12345678平均标准值9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 运行值6.58 13.09 6.56 3.94 6.90 6.08 9.20 7.48 煤耗差-0.91 1.44 -1.01 -1.48 -1.05 -1.44 0.11 -0.61 五、火电机组经济性诊断的实例-低位发热量 月份12345678平均标准值16.84 16.8416.8416.8416.8416.8416.8416.8416.84运行值17.30 18.52 16.40 18.20 14.9 14.95 14.75 16.43 煤耗差-0.86 -2.16 0.93 -1.41 4.50 4.66 5.65 0.77 五、火电机组经济性诊断的实例-灰份月份12345678平均标准值40 4040404040404040运行值41.24 38.4348.30 31.68 47.30 47.21 47.82 43.14 煤耗差1.06 -1.01 7.71 -4.316.75 7.02 8.20