660MW超超臨界機(jī)組熱力系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性

王鵬 李晉原

摘要：隨著我國(guó)電力科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)有能力將電力系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)定位到國(guó)際先進(jìn)水平，在這個(gè)過(guò)程中充分的應(yīng)用我國(guó)在這幾十年的電力系統(tǒng)方面的技術(shù)積累，使得我國(guó)的超超臨界機(jī)組獲得質(zhì)的飛躍。在技術(shù)層面來(lái)看超超臨界機(jī)組技術(shù)參數(shù)的選擇，受到多方面因素的制約。在采購(gòu)國(guó)外或者是本國(guó)研發(fā)的超超臨界機(jī)組的過(guò)程中，最為主要的還是要考慮到超超臨界機(jī)組的可靠性以及經(jīng)濟(jì)性，所以目前最為主要的是改進(jìn)超超臨界機(jī)組發(fā)電機(jī)使其具備更高的熱效率。基于此本文展開了對(duì)于超超臨界機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性的研究。

關(guān)鍵詞：660MW超超臨界機(jī)組;熱力系統(tǒng);熱經(jīng)濟(jì)性分析

一、熱力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析的相關(guān)理論

1.等效焓降法

等效焓降法就是熱力學(xué)中的熱力的轉(zhuǎn)換，也就是利用熱力系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)來(lái)對(duì)熱能向電能的轉(zhuǎn)換以及轉(zhuǎn)換的效率研究的一種方法。在熱力系統(tǒng)設(shè)備以及設(shè)備的參數(shù)確定之后，那么熱量相關(guān)的參數(shù)也就確定了，然后通過(guò)相應(yīng)的公式進(jìn)行計(jì)算，就可以得到相關(guān)參數(shù)的輸出。對(duì)于超超臨界機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析就是基于這個(gè)原理，就是利于上述參數(shù)進(jìn)行熱量的計(jì)算。這種研究的方式只是將其他的參數(shù)固定研究的是其他的參數(shù)的變化對(duì)于熱經(jīng)濟(jì)性的影響，都是以每個(gè)參數(shù)對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性影響的研究為前提。

2.蒸汽等效焓降

等效焓降的計(jì)算過(guò)程中蒸汽等效焓降值是確定不變的。這種計(jì)算的方式能夠有效的消除傳統(tǒng)的等效焓降計(jì)算中的不利因素，也就是熱力系統(tǒng)中所有的可能造成經(jīng)濟(jì)性的變化都被考慮到了其中。其計(jì)算的結(jié)果會(huì)對(duì)抽氣量以及蒸汽量產(chǎn)生一定的影響，所以需要對(duì)蒸汽等效焓降進(jìn)行重新的計(jì)算，才能夠得出較為經(jīng)濟(jì)性的后果。如果計(jì)算過(guò)程中將蒸汽的量進(jìn)行固定，所以熱力系統(tǒng)中的經(jīng)濟(jì)性，只是和蒸汽輪機(jī)的功率是有關(guān)系的，蒸汽流量的變化不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生影響。所以單一的對(duì)蒸汽的流量進(jìn)行分析就可以得到經(jīng)濟(jì)性的相關(guān)變化。這種分析方式就大大減少了系統(tǒng)分析過(guò)程中的變量，簡(jiǎn)化了計(jì)算。

二、660MW超超臨界參數(shù)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的分析

1.超超臨界機(jī)組熱力參數(shù)和其效率的關(guān)系

在發(fā)電系統(tǒng)的熱力循環(huán)的過(guò)程中，蒸汽的相關(guān)參數(shù)的變化直接影響到了超超臨界機(jī)組的熱效率。而燃煤的熱力發(fā)電系統(tǒng)的熱循環(huán)都是按照朗動(dòng)規(guī)律運(yùn)行的，通過(guò)將蒸汽的溫度以及壓力參數(shù)提高，以及采用改進(jìn)的再熱系統(tǒng)或者是增加再熱的次數(shù)來(lái)高超超臨界機(jī)組的熱效率。在一定的條件下如果蒸汽或者是新蒸汽的溫度每提高一度，那么機(jī)組的相應(yīng)的熱消耗就會(huì)有所下降。如果在這個(gè)過(guò)程中增加再熱器再熱的次數(shù)的話，那么蒸汽的熱效率就會(huì)比一次再熱的效率要高的多。通常的超超臨界機(jī)組的相關(guān)蒸汽壓力以及溫度參數(shù)為16.7MPa/538/538℃，其發(fā)電過(guò)程中的熱效率一般為40%。改進(jìn)后的超超臨界機(jī)組的參數(shù)為24.1MPa/538/566℃，其對(duì)應(yīng)的熱效率可以達(dá)到42%。所以超超臨界機(jī)組的改進(jìn)實(shí)際上就是對(duì)于蒸汽的壓力以及溫度參數(shù)的提升，但是對(duì)于溫度和壓力的提升必須要有合適的材料作為支撐。一般來(lái)講超超臨界的蒸汽的壓力值為30-35MPa，溫度值在593-600℃左右或者是具有更高的溫度，并且超超臨界機(jī)組一般具有再熱裝置。有的學(xué)者認(rèn)為，超超臨界機(jī)組所要達(dá)到的溫度已經(jīng)超過(guò)一定的范疇，任何的超臨界機(jī)組如果其蒸汽的溫度以及蒸汽的壓力值超過(guò)這一界限都被成為是超超臨界，或者稱其為提高了臨界參數(shù)的臨界機(jī)組。在國(guó)外的很多文獻(xiàn)中都對(duì)該種類型的臨界機(jī)組進(jìn)行過(guò)介紹，按照其翻譯過(guò)來(lái)的漢語(yǔ)的意思就稱為是超超臨界機(jī)組。

2.超超臨界蒸汽壓力與技術(shù)經(jīng)濟(jì)性之間的關(guān)系

通過(guò)近幾十年材料技術(shù)的發(fā)展超超臨界機(jī)組的進(jìn)氣的壓力值已經(jīng)達(dá)到了一定的數(shù)值，本文對(duì)于這幾種的超超臨界系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析一般來(lái)講采用進(jìn)氣的壓力值的時(shí)候?yàn)榱藴p少蒸汽的含水量會(huì)進(jìn)行再熱。所以其在只有一次再熱的超超臨界發(fā)電機(jī)組上是無(wú)法使用的。所以相關(guān)的經(jīng)濟(jì)性的分析主要集中在以往參考的數(shù)據(jù)上。蒸汽輪機(jī)的進(jìn)氣的氣壓和蒸汽輪機(jī)出氣的氣壓具有一定的比例關(guān)系，但是超超臨界機(jī)組的熱效率不僅僅只考慮到熱效率還要綜合考慮提高參數(shù)后所花費(fèi)的成本是否要低于從一段時(shí)間來(lái)看所節(jié)約的成本。但是對(duì)于660MW的超超臨界機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性尤其是涉及到蒸汽壓力值的選擇上還是存在著一定的分歧，本文從發(fā)電廠長(zhǎng)期的運(yùn)作所解決的資金和提高壓力參數(shù)后的成本來(lái)綜合考慮確定蒸汽壓力的選擇。通過(guò)綜合的因素考慮，采用較高標(biāo)準(zhǔn)和低一等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有太大的差別，從目前的技術(shù)以及材料水平來(lái)看都能夠達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)要求;但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行考慮的話，盡管在相應(yīng)的滿載負(fù)荷下其熱效率相比壓力較低的參數(shù)有所提高，但是在較低負(fù)荷的情況下其熱效率反而會(huì)降低;并且采用28Mpa一次性投入的資金是一筆不小的開支所產(chǎn)生的熱效率的提高確實(shí)微乎其微，所以綜合上述因素來(lái)考慮一般選取低等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)作為蒸汽壓力值。

3.提高超超臨界機(jī)組熱力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的建議

從上述的分析來(lái)看，如果要提高超超臨界機(jī)組的熱效率，那么就要在一定程度上提高蒸汽壓力值以及溫度，溫度的提高以及壓力值的提高都會(huì)在一定程度上降低熱的損耗，使得熱能向電能轉(zhuǎn)化的過(guò)程中轉(zhuǎn)化的效率能夠得到提升。但是在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中不論是壓力值的提高或者是溫度的提高都對(duì)鍋爐參數(shù)提出了更高的要求，這需要企業(yè)一次性投入大量的成本，所以提高超超臨界熱力機(jī)組的熱效率要結(jié)合企業(yè)的經(jīng)濟(jì)因素以及技術(shù)因素兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行考慮，如果技術(shù)實(shí)現(xiàn)上沒(méi)有問(wèn)題，那么就要考慮一次性投入和長(zhǎng)期節(jié)約的資本是否具有相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性，如果滿足企業(yè)自身的利益那么就可以提高超超臨界系統(tǒng)的參數(shù)，如果對(duì)于企業(yè)來(lái)講提高參數(shù)是不經(jīng)濟(jì)的那么就沒(méi)有必要提高超超臨界機(jī)組的熱效率。

結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)期以來(lái)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)于高消耗以及高污染能源的利用使得我們付出了慘痛的代價(jià)，隨著不可再生資源的日益減少以及環(huán)境的惡化，人們開始使用電能作為一種能源來(lái)支撐我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，超超臨界機(jī)組就是在超臨界機(jī)組發(fā)展的過(guò)程中產(chǎn)生的一項(xiàng)新的發(fā)電機(jī)組技術(shù)，本文對(duì)于我國(guó)超超臨界機(jī)組熱效率的經(jīng)濟(jì)性以及經(jīng)濟(jì)性提高的原理進(jìn)行分析并結(jié)合企業(yè)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性提出了企業(yè)應(yīng)用超超臨界機(jī)組的建議。有效的為企業(yè)超超臨界機(jī)組的應(yīng)用提供了理論上的支持。

參考文獻(xiàn)

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