600MW超临界机组参数变化对热经济性影响

【摘 要】目前，600MW超（超）临界汽轮机在电厂中得到了广泛应用，因此有必要对其变工况下经济性进行分析。本文以600MW超临界火电机组为研究对象，对机组在变工况下经济性能情况进行研究。通过改变主蒸汽的初温、初压及加热器端差，应用热平衡法和等效焓降法计算出到热耗率同主蒸汽初温、初压、加热器端差变化的关系，并分析其规律。

【关键词】超临界汽轮机；热耗率；热经济指标

0 引言

当前降低发电成本提高经济效益已成为各发电企业的迫切需要，对汽轮机热力系统进行能损分析以确定最经济的运行参数，了解参数变化对热耗率的影响日益显示出其重要性。本文以某600MW超临界机组为例，应用热平衡法和等效焓降法计算出主蒸汽初温、初压和加热器端差改变时热耗率的变化规律，为机组变工况优化运行提供理论依据。

1 参数变化对热经济性影响[1]

1.1 主蒸汽压力的影响

主蒸汽压力升高时，即使机组调速汽阀的总开度不变，主蒸汽流量也将增加，且蒸汽在汽轮机内的焓降增大，所以机组负荷增大，这对运行的经济性有利，但主蒸汽压力升高时，末级排汽湿度增加，对运行的经济性不利。主蒸汽压力下降时，当主蒸汽温度和凝结器真空不变，蒸汽在汽轮机内的焓降要减少，主蒸汽流量也要减少，机组负荷降低；若汽压降低过多时，机组带不到满负荷，运行经济性降低。

1.2 主蒸汽温度的影响

在实际运行中，主蒸汽温度变化的可能性较大，主蒸汽温度变化对机组安全性、经济性的影响比主蒸汽压力变化时的影响更为严重，所以，对主蒸汽温度的监督要特别重视。主蒸汽温度降低时，主蒸汽在汽轮机内的总焓降减少，若要维持额定负荷，必须开大调速汽阀的开度，增加主蒸汽的进汽量。一般机组主蒸汽温度每降低10℃，汽耗量要增加1.3%～1.5%。主蒸汽温度降低时，不但影响机组的经济性，也威胁着机组的运行安全。

1.3 加热器端差变化的影响

端差增大使加热器传热效果不好，导致抽汽量减少，出口水温降低，要想达到需要的给水温度，就要加大较高能级加热器的抽汽量，使机组的整个通流热力过程线偏离设计，一方面造成给水温度降低，另一方面使高品质的蒸汽未在汽轮机中做功就提前抽出，降低了汽轮机出力，增大了冷源损失，致使效率大大降低。

1.4 主蒸汽流量的影响

主蒸汽的流量变化将导致蒸汽压力的变化。当主蒸汽流量增加时，此时主蒸汽的压力上升，汽轮所作的功增加，一定程度提高了机组的效率，但是如果不断的提高蒸汽流量，会造成能损增加，汽轮机的电机效率增加也趋于平缓，甚至下降。

1.5 给水温度的影响

在电厂中，锅炉给水温度直接受汽轮机抽汽回热系统的影响，提高给水温度无论是蒸发量保持不变还是燃料量不变，都不能提高锅炉效率。但提高给水温度可以提高发电厂的循环热效率，从而降低发电煤耗，反之当给水温降低必然导致电厂热效率下降，煤耗增加。

1.6 再热温度与再热压损的影响

再热温度与再热压损影响进入中压缸的蒸汽压力和温度，对汽轮机中、低压缸的理想循环效率和相对内效率都有影响。再热温度越高，主蒸汽压力就越高，循环热效率越大。再热压损的增大使得循环热效率降低，降低热耗率。

2 火电厂热经济性分析方法[2]

到目前为止，已经存在着许多火电厂热经济性分析的方法，从不同角度来看它们有不同的分类方法。按照方法分，有传统的热平衡分析法，循环函数法，等效焓降法，以及矩阵体系的分析方法，以上方法都基于热力学第一定律。此外，基于热力学第一、第二定律的有熵方法、火用方法等。根据各种热经济性分析方法的计算前提条件不同，大致又可以将它们分成定流量和定功率两大类。传统的计算一般采用定流量方法，即假定进汽流量不变，来计算各级抽汽量以及各个经济性指标。相对应的定功率法，满足了电网对输出功率的要求，因而在分析电厂热力系统中也非常重要。

3 计算实例

3.1 主汽压力变化下机组经济性

本文采用的研究方案是控制变量法，变化主汽压力，而保持其他参数不变，这时计算该参数变化时与机组效率（能损）之间的关系，来分析这个参数对机组效率的影响及敏感程度。具体是将主汽压力依次降低1MPa，运用弗留格尔公式得到每个压力下机组汽水参数的变化，然后进行热力系统详细热平衡计算，进而得到各个压力下的热耗率，如表1所示。

表1 主蒸汽各压力下机组热耗率

由上表可知机组热耗率随主蒸汽压力下降而增加，并且增加的幅度越来越大，即主蒸汽压力越低，热耗率越大。所以为了提高机组效率，要在保证安全的前提下尽量提高主蒸汽压力，这也是机组向高参数发展的原因。

3.2 主汽温度变化下机组经济性

同样变化主汽温度，而保持其他参数不变，这时计算该参数变化时与机组效率（能损）之间的关系，来分析这个参数对机组效率的影响及敏感程度。具体是将主汽温度分别降低5℃进行热力系统详细热平衡计算，得到每个主汽温度下机热耗率的变化，如表2所示。

表2 主蒸汽各温度下机组热耗率

3.3 高加端差变化下机组经济性

当高加端差变化时，假设抽汽压损，加热器效率均不变，所以加热器汽侧压力也不变，该压力下饱和水温均不变，因此当端差改变时，只改变加热器的出口水温。由于温度的改变，必然导致加热器出口焓值的改变，将变化后的焓值代入上述的计算过程中，从而求出新的热耗率。以#1高加、#5低加端差变化为例进行热力系统详细热平衡计算，得到每个端差与机组热耗率变化的关系。设#1高加、#5低加端差在—2℃—2℃之间变化，再由给定的汽轮机的参数，整理出的汽水焓值，计算汽轮机各段汽水参数，进而利用等效焓降法求得到各个端差下的热耗率，如表3、表4所示。

表3 1号高加端差与机组热耗率

表4 5号低加端差与机组热耗率

由表3、4可见，随着端差的增加，机组热耗率逐渐增大，但增大的趋势越来越小，即端差的增加对机组热耗率的影响逐渐减弱，所以，端差愈小，机组的热经济性提高也愈大。

4 结论

4.1 通过对#1高加和#5低加端差变化对机组热耗率的影响进行对比发现，#1高加端差变化对机组热耗率的影响较#5低加大，所以在保障机组安全的前提下，应加大对#1高加的监控和保护。

4.2 通过对主蒸汽温度和主蒸汽压力对机组热耗率的影响进行比较，发现主蒸汽压力对机组热耗率影响较主蒸汽温度大，所以在运行中应加大对主蒸汽压力的监控。

【参考文献】

[1]郑体宽.热力发电厂[M].2版.中国电力出版社，2008.

[2]林万超.火电厂热系统节能理论[M].西安交通大学出版社，1993.

[责任编辑：王静]

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