火電機組管道熱效率簡捷測算方法探究

孫浩祖

摘要：對火電機組鍋爐熱力系統(tǒng)、汽輪機熱力系統(tǒng)及其分設(shè)備進行能效評價時，需要總體評價火電機組的總效率，其中管道熱力系統(tǒng)的能效評價不可忽視，研究表明機組管道熱效率是影響機組供電煤耗率的重要因素。本文以管道模擬試驗臺為基礎(chǔ)，給出了管道散熱損失的工程應(yīng)用參考式，提出了管道熱效率簡便計算的流程，通過與理論計算和工程實例進行對比，驗證了該工程應(yīng)用參考式的合理性。可以初步用于指導(dǎo)評價火電機組管道熱力系統(tǒng)實際的熱經(jīng)濟性。

Abstract： When evaluating the thermal efficiency of the thermal system of a boiler plant， the thermal system of a steam turbine， and its sub-equipment， the overall efficiency of the thermal plant needs to be evaluated. Among them， the energy efficiency evaluation of pipeline thermal system cannot be ignored. Studies have shown that the thermal efficiency of the unit's pipeline is an important factor affecting the coal consumption rate of the unit's power supply. Based on the pipeline simulation test bench， this paper presents a reference formula for engineering application of pipeline heat loss， and proposes a simple calculation process for the thermal efficiency of the pipeline. By comparing with theoretical calculations and engineering examples， the rationality of the reference formula for the engineering application is verified. It can be used initially to guide the evaluation of the actual thermal economy of the thermal system of thermal power plant pipelines.

關(guān)鍵詞：火電機組;管道熱效率;測算方法

Key words： thermal power;thermal efficiency of pipes;calculation method

中圖分類號：TM621? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）12-0191-03

0? 引言

在火電廠的節(jié)能工作中，熱力系統(tǒng)節(jié)能是其中一個重要的方面。熱力系統(tǒng)包括鍋爐及其輔機系統(tǒng)、汽輪發(fā)電機組及其輔機系統(tǒng)、管道熱力系統(tǒng)。鍋爐及其輔機系統(tǒng)和汽輪發(fā)電機組及其輔機系統(tǒng)均有明確的能效評價方法。在評價火電機組的能效時，依據(jù)熱力發(fā)電廠原理，發(fā)電廠的全廠效率包括鍋爐熱效率、管道熱效率和汽輪發(fā)電機組熱效率，管道熱效率是其組成份額之一，是不可缺少的一部分。

火電廠的全廠熱效率都應(yīng)該先計算出鍋爐熱效率、管道熱效率和汽輪發(fā)電機組熱效率，才能得出全廠的熱效率，進行全廠熱經(jīng)濟性的評價。石奇光等提出了管道反平衡的計算方法[1]，即通過分析計算管道中各項損失的方法來得到管道熱效率，與管道正平衡方法的計算結(jié)果保持一致性，并指出了與管道熱效率相關(guān)行業(yè)標準的缺陷[2]，這就需要我們?nèi)ネ晟苹痣姀S管道熱力試驗的標準。

火電廠管道系統(tǒng)主要分為四大部分：主蒸汽管道，再熱熱段管道，再熱冷段管道和主給水管道，不包括屬于鍋爐和汽輪機設(shè)備本身的管道。管道系統(tǒng)熱損失分為散熱損失類，輔助系統(tǒng)損失類和帶熱量工質(zhì)泄漏損失三大類[3]。探索適用于火電廠熱力管道性能試驗的方法，針對不同類型的火電機組，進行熱力管道散熱和泄漏[4]測算的實際工程應(yīng)用，對完善火電廠熱經(jīng)濟性評價的整體性，具有重要的工程指導(dǎo)意義。

1? 管道熱力系統(tǒng)能效的簡捷計算方法

1.1 管道散熱損失理論計算

利用環(huán)境溫度查出Km的值，利用Km的定義，有基準溫差得出Δtx，再由Θ的定義和Δtx的值，可以求出Δtmx的值，利用公式（1）-（4）可以通過積分算出實驗條件下管道的散熱損失。

2? 工程應(yīng)用實例

國電河南某燃煤電廠工程應(yīng)用實例。

為驗證該簡潔計算管道熱效率的方法準確性及合理性，選取國電河南某燃煤電廠管道熱力系統(tǒng)進行實例驗證。

2019年11月，測得該電廠管道附近環(huán)境溫度為7℃，環(huán)境風速2.38m/s，經(jīng)查閱該廠管道資料，保溫層材料分三層，最外層白鐵皮10mm，復(fù)合珍珠巖材料30mm，微孔硅酸鈣30mm;計算其單位面積熱阻R=9.75*10-3K/W。

利用測點讀出各個管段進出口蒸汽溫度，用點溫計分別測出其管段兩端表面溫度，如表2所示。

通過上述修正方法計算各管道的散熱損失，利用溫差法和表面溫度法進行校核，所得計算結(jié)果如表3所示。

注：①誤差是修正系數(shù)法與溫差法的散熱損失對比計算得來;②采用管道熱效率的反平衡計算方法.

此時該電廠在線熱平衡分析系統(tǒng)中顯示，該機組管道效率為98.63%，與溫差法及表面溫度法計算的管道效率相差不大;但是采用上述修正系數(shù)法測算的管道效率較大，主要是因為：溫差法計算管道熱損失時管道附件如閥門和支吊架等對其散熱損失影響也較大，而修正法計算管道散熱損失時忽略了管道附件的影響，因此采用修正系數(shù)法測算的管道效率比真實值大。

3? 結(jié)論

①完善了火電機組的能效評價方法。火電機組的熱經(jīng)濟性最終要體現(xiàn)在機組的總效率上，本文提出了火電機組管道熱力系統(tǒng)的能效評價簡捷測算流程和方法。通過管道模擬試驗臺對管道散熱損失進行試驗研究，得出現(xiàn)場條件下管道熱效率的簡便測算方法。

②利用溫差法、表面溫度法和本文提出的簡捷測算方法得出某燃機電廠的管道熱效率分別為98.37%、98.34%和99.16%，該燃機電廠在線熱平衡分析系統(tǒng)中顯示，機組管道效率為98.63%，與上述三種方法計算的管道效率相差不大，研究結(jié)論與理論計算和工程實例進行了對比，該成果可以為合理評價火電機組的能效提供參考。

參考文獻：

[1]石奇光，薛玉蘭，馬慶.關(guān)于發(fā)電廠管道熱效率的反平衡算法及其分析[J].華東工業(yè)大學(xué)學(xué)報，1997，19（3）：99-105.

[2]石奇光，高乃平，等.火電廠管道熱效率及行業(yè)標準的探討[J].華東電力，2004，32（1）：44-47.

[3]上海電力學(xué)院.DL/T606.3-2014，火力發(fā)電廠能量平衡導(dǎo)則第3部分：熱平衡[S].北京：中國電力出版社，2014.

[4]周強泰，華永明，趙伶玲.鍋爐原理[M].中國電力出版社，2013.

[5]鄭體寬.熱力發(fā)電廠[M].二版.北京：中國電力出版社，2008：31-34.