淺析噴水減溫對機組經濟性的影響

趙志勇

（山西興能發電有限責任公司，山西 太原 030206）

噴水減溫是將給水直接噴入過熱蒸汽或再熱蒸汽中以達到降低汽溫的目的，因其結構簡單、調溫幅度大和惰性小等優點，在現代鍋爐機組上得到廣泛應用。山西某電廠2臺爐設計過熱器為二級噴水減溫、再熱器主要采用燃燒器擺動進行調溫，微量噴水為輔助手段。#2爐減溫水用量的特點是高負荷段過熱器減溫水用量少，再熱器減溫水多，低負荷則相反；#1爐改造后再熱汽溫一直偏低，再熱器減溫水用量平時較少，但查看滿負荷性能試驗時的歷史數據，滿負荷時#1爐再熱器減溫水量仍超過主蒸汽流量2%.查閱小指標統計數據，該廠#2爐月平均減溫水率（過熱、再熱減溫水量之和）約為5%左右。本文以廠家提供的300MW、330MW 熱平衡圖為依據，運用變熱量等效熱降法，對噴水減溫的經濟性進行定量分析。

1 熱力計算模型

#1、#2爐過熱器減溫水取自給水泵出口給水母管，減溫水不流經高壓加熱器，減少了回熱程度，使機組經濟性降低；而再熱器減溫水取自給水泵中間抽頭，由于再熱器減溫水部分的熱力過程沿再熱壓力線定壓吸熱蒸發、過熱，然后進入汽輪機中低壓缸膨脹做功，所完成的循環是一個非再熱的中參數或比中參數還低的循環，與主循環相比，其經濟性要低很多。過熱再熱減溫水對機組的等效熱降分析如下：

1.1 過熱器噴水減溫

過熱器噴水取自給水泵出口給水母管，由于減溫水不經過高壓加熱器，減少了高壓加熱器的抽汽量，做功增加：

與此同時，1kg新蒸汽的吸熱量增加：

因此，機組經濟性相對降低：

1.2 再熱器噴水減溫

再熱器噴水份額因不經過高壓加熱器及其產生的汽流不經過高壓缸，因此，少做功：

與此同時，循環吸熱量下降：

因此，機組熱經濟性相對降低：

2 原始資料整理

原始資料整理數據及等效熱降計算結果見表1，其中q、H分別表示循環吸熱量，kJ／kg；新蒸汽等效熱降，kJ／kg；d0、q0、bs分別表示汽耗量；熱耗率，kJ／（kWh）；標準煤耗率，g／（kWh）；ηb、ηp、ηi、ηm、ηg分別表示鍋爐效率、管道效率、汽輪機效率、裝置機械效率、發電機效率；αc4、αrh分別表示除氧器進口凝結水份額、再熱蒸汽份額。由于篇幅原因，這里只列出了300MW 的THA工況熱平衡圖整理數據：

q=2618.67 d0=3.04 ΣП=54.9587

H=1176.532 ηi=0.44927 ηb=0.92445

q0=7961.8 αrh-2=1 qrh=510.3

αc4=0.776995 ηp=0.99 αrh=0.8334

αrh-1=0.9108966 bs=297.232

ηmηg=0.986

上述數據中，ηb、bη數值取自該廠煤耗在線分析系統。

表1 原始資料整理數據及等效熱降計算結果表

3 計算結果及分析

假定過熱器噴水減溫份額為3%，再熱汽噴水減溫份額為2%，計算結果見表2.

表2 噴水減溫對機組經濟性的影響

#1爐噴水減溫對機組發電熱耗的影響見圖1.

圖1 #1爐噴水減溫對機組發電熱耗的影響示意圖

過熱器減溫水的使用，使得主給水流量減小，高加抽汽隨之減少，機組做功增加。在機組主蒸汽壓力、溫度，調門開度保持不變時，主蒸汽流量保持設計值不變，過熱器減溫水量對機組功率變化影響與表2中做功增加部分一致。

而對于再熱器減溫水，由于再熱器減溫水進入再熱器，使再熱蒸汽流量增加，相應發電機功率增加。功率增加量與再熱蒸汽在汽輪機中做功比例成正比，計算如下：

式中：

Dj、Dr—減溫水量、再熱蒸汽流量，kg／h；

ir、ii—再熱蒸汽焓、中低壓缸各抽汽焓，kJ／kg；

hc—低壓缸排汽焓，kJ／kg.

經過計算，得到過、再熱減溫水量對機組功率的修正曲線圖見圖2.

通過對計算結果的分析比較，可知過熱器噴水減溫系統的減溫水取自給水出口母管時對機組熱經濟性的影響不大。以#1機改造后為例，過熱器減溫水份額為3%時，機組的實際循環熱效率僅降低0.09152%，熱耗增加7.28233kJ／（kW·h），標準煤耗增加0.27187g／（kW·h）；而再熱器噴水減溫系統對機組經濟性的影響相對較大，噴水份額為2%時，機組的實際循環熱效率將降低0.40322%，熱耗增加32.08587kJ／（kW·h），標準煤耗增加1.19784 g／（kW·h）.因此，在運行時應盡量減少或避免再熱汽溫采用噴水調節。

廠家提供的關于過、再熱減溫水的修正曲線見圖3.

圖2 1#爐過再熱減溫水對機組功率修正曲線示意圖

圖3 過、再熱減溫水對機組功率、熱耗的修正曲線圖

通過與廠家提供的過、再熱減溫水對機組熱耗、功率的修正曲線進行對比，在不考慮工質汽輪機組膨脹曲線的變化，過、再熱器減溫水份額較小時，由上述方法分析得到的結果與廠家提供的修正曲線比較接近。隨著減溫水量的增加（以過熱器為例），主給水流量必然減小，高加抽汽量隨之減小，過熱器減溫水量越大，工質在機組中的膨脹曲線改變越多，上述分析得到的結果誤差也將增大。

4 結 論

通過對過再熱器噴水減溫的定量分析計算發現，改造前后過再熱減溫水對機組煤耗的影響程度基本相同，3%份額的過熱器減溫水量使機組效率相對降低0.09%，而2%份額的再熱器減溫水量使機組效率相對降低0.4%.與過熱器噴水相比，再熱器噴水使機組經濟性的降低更為明顯。計算結果表明，再熱器噴水每增加1%，機組的經濟性將降低約0.2%，標準煤耗將增加0.6g／（kW·h），對于300MW THA工況，同樣的減溫水量，再熱器與過熱器噴水減溫對機組經濟性的影響比值為6.76∶1，而對于改造后的300MW THA工況，這一比值為6.61∶1.盡管#1爐低負荷時減溫水量很小，但查看機組滿負荷300MW時的運行參數，再熱器減溫水量仍然超過2%.因此，平時運行操作，更應該盡量減小再熱器減溫水的用量。

［1］ 林萬超.火電廠熱系統節能理論［M］.西安：西安交通大學出版社，1994：89-92.