定熱量等效熱降矩陣方程在200MW機組中的應用

胡喬良

摘 要：等效熱降理論已成為火電廠節能診斷和節能改造分析的重要手段，本文首先結合等效焓降法及實際熱力系統推導出了汽輪機輔助蒸汽做功損失通用方程，定熱量抽汽熱效率矩陣計算理論，并以某200MW機組的THA工況參數，證明了等效熱降法與常規熱平衡法的一致性，并應用方程分析計算出了門桿漏汽、軸封漏汽對機組經濟性的影響，給電廠以及其它機組提供運行檢修、挖掘機組潛力提供參考。

關鍵詞：等效熱降；輔汽做功損失；節能指導

中圖分類號：TK262 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）21-0149-02

等效焓降法是基于熱力學的熱功轉化原理，用于研究熱功轉換及能量利用程度的一種方法。既可用于整體熱力計算，也可用于熱力系統的局部分析定量計算。

對于大型再熱機組，因為再熱器的存在，等效熱降法分定熱量法和變熱量法，但兩者分析的結果是一致的[1]。但由于定熱量法采用獨特的處理方式—保持系統循環吸熱量不變，只需計算擾動對系統做功量的改變，簡化了分析過程，有利于采用計算機語言計算，因此得到了廣泛的應用。

1 定熱量抽汽效率的矩陣形式

根據定熱量等效熱降理論，回熱抽汽等效焓降Hi與回熱抽汽效率ηi的通式為：

（1）

表達為矩陣形式：

（2）

表達式為：

（3）

{[A]T}-1[hi0] （4）

式中：若i為匯集式加熱器，以τr代替Ar；若i為疏水自流式加熱器，則從i以后直到（包括）匯集式加熱器以后則均以γr為代替以τr代替Ar；在匯集式加熱器以后則均以τr代替Ar；z為抽汽級數；hc為排汽焓值，η0為實際循環效率。再熱冷段后抽汽σ為0。

新蒸汽凈等效熱降為[2]：

（5）

把鍋爐視為匯集式加熱器后，新蒸汽處于再熱前，則新蒸汽凈等效熱降為：

（6）

則實際循環熱效率公式變形為：

（7）

把鍋爐視為匯集式加熱器后，通式（4）則可寫為：

（8）

通過迭代計算直接可以求出機組的循環熱效率以及各段的抽汽效率，從式中可以看出輔助汽水做功損失成為了提高計算準確性的主要因素。

2 實際輔助汽水做功損失

由等效焓降法理論知帶工質離開汽輪機本體做功損失為：

大型純凝汽輪機離開本體的輔助蒸汽去向可分為兩類，一類是回到熱力系統加熱給水，另一類回供軸封自密封用（離開或進入汽輪機本體）。

帶工質進入熱力系統分為兩類，一類為回到抽汽加熱器，另一類為回到軸封加熱器。回到抽汽加熱器排擠抽汽段回收功為：

回到軸封加熱器區別于回到抽汽加熱器在于它并沒有直接排擠抽汽而是通過提高末級低加進口水溫度排擠末段抽汽的。其回收功可視為純熱量進入回熱系統[3]，考慮方法有兩種，一種是各股蒸汽合計為一股蒸汽，焓值取平均焓值；另一種則是分別考慮各股蒸汽放熱量。本文采用后者，因為前者不便于分析各股蒸汽對機組經濟性影響，則回到軸封加熱器回收功為：

單股蒸汽輔助做功凈損失為：

從汽輪機軸封及門桿漏汽（輔助蒸汽）導致機組做功總凈損失可簡化為下式：

∑∏=[ααj]T[hαj′]+∏τb （9）

式中右側第一項為汽輪機軸封或門桿漏汽回熱力系統損失功回到本體做功損失（含漏汽份額給水泵做功損失），第二項為給水泵焓升引起的做功損失，ααj為輔助汽水占主蒸汽流量份額，∏τb為給水泵焓升做功損失，按文獻[1]可以推導出hαj′如下表達通式：

hαj為漏汽焓值，hj為排擠抽汽段焓值，ηj為排擠段抽汽效率（回本體時取0），ηn為末級段抽汽效率，hn為排汽焓，tzjs為軸加疏水焓，再熱冷段后漏汽σ為0。

hαj為漏汽焓值，hj為回到汽輪機處該段漏汽焓值，再熱冷段后漏汽σ為0。

給水泵焓升引起的做功損失用下式計算：

∏τb=τb×（1-ηj） （10）

式中ηj為排擠段抽汽效率。

3 實例分析

某200MW機組采用超高壓中間再熱抽汽凝汽式汽輪機，型號為CC200-12.7/1.0/0.35/535/535，系東方汽輪電機有限責任公司制造。機組熱力參數見表1，軸封漏汽、門桿漏汽的參數見表2。

將表2中參數代入通式4可求得軸封、門桿漏汽導致機組做功損失∑∏為42.28kJ，機組循環效率為43.86%；與常規熱平衡算法結果一致；說明本文方法是正確的。代入通式2可計算出各項漏汽對機組經濟性的影響，結果見表3。

4 結語

（1）結合等效焓降法及實際熱力系統推導出了汽輪機輔助蒸汽做功損失通用方程，方法簡單實用。

（2）以實際熱力系統為例，證明了等效熱降矩陣方法與常規熱平衡法的一致性，并應用方程分析計算出了門桿漏汽、軸封漏汽對機組經濟性的影響。

參考文獻

[1]林萬超.火電廠熱力系統節能理論[M].西安交通大學出版社，1994.

[2]郭仲德，張樹芳.火電廠再熱機組的定熱量等效熱降矩陣方程[J].動力工程學報，2011，31（1）：42-47.

[3]張春發，李新旺，等.汽輪機軸封通用計算模型及其應用[J].中國電機工程學報，2008.