汽輪機(jī)組電功率與供熱蒸汽量的關(guān)系分析

王麗娜

摘要：本文通過汽輪機(jī)熱力性能試驗(yàn)，分別對(duì)不同機(jī)組進(jìn)行了隔離工況試驗(yàn)、供熱工況試驗(yàn)，同時(shí)也進(jìn)行了凝汽器真空嚴(yán)密性試驗(yàn)以及凝汽器循環(huán)水試驗(yàn)，為機(jī)組性能診斷做扎實(shí)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，建立了基于熱平衡法的供熱機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性分析的計(jì)算模型。

Abstract： In this paper， isolation test， heating test， vacuum tightness test of condenser and circulating water test of condenser are carried out respectively， which makes solid data preparation for unit performance diagnosis. The calculation model of heat economy analysis of heating unit based on heat balance method is established.

關(guān)鍵詞：熱力性能;機(jī)組電功率;供熱蒸汽量

0 ?引言

我們想要研究汽輪機(jī)供熱蒸汽量和發(fā)電煤耗的影響規(guī)律，通過分析再熱和高壓缸排汽供熱的數(shù)據(jù)，來總結(jié)規(guī)律。

分別計(jì)算主蒸汽流量1890t/h、1670t/h、1500t/h、1200t/h工況下的熱經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)，1200t/h工況下的高壓缸的排汽的質(zhì)量是最差的。參數(shù)為3.5MPa，275.5℃，僅能夠達(dá)到供熱的基本標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上分析主蒸汽流量和熱經(jīng)濟(jì)性能質(zhì)保，得出最佳的改造方案。

主蒸汽流量在不同數(shù)據(jù)下，機(jī)組工作狀況也不同，在純凝狀態(tài)下和有差異的抽汽供熱工況下的發(fā)電功率時(shí)得到不同數(shù)據(jù)結(jié)果，主蒸汽流量和蒸汽在汽缸內(nèi)部的做功是成正比的，流量越高，做功越大，發(fā)電功率也上升。純凝狀態(tài)下的機(jī)組發(fā)電功率最大，前提是主蒸汽流量一定。因?yàn)楣岢槌龅恼羝荒茉谄啓C(jī)內(nèi)做功，供熱蒸汽量增加，機(jī)組電功率會(huì)降低，機(jī)組出力會(huì)減少，供熱抽氣量越大，機(jī)組發(fā)電功率降低更大。

1 ?再熱工況供熱電功率與供熱蒸汽量的關(guān)系

根據(jù)主蒸汽流量工況的不同，定量分析機(jī)組發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率與供熱關(guān)系，由于機(jī)組對(duì)外供熱凝氣器冷源損降低，熱效率就提高了，煤耗也下降。供熱狀態(tài)下機(jī)組發(fā)電煤耗率是低于純凝狀態(tài)下的機(jī)組發(fā)電美好率的。供熱蒸汽量每增加 300t/h，500MW凝汽式機(jī)組發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率下降約3-4g/（kWh）。當(dāng)主蒸汽流量為 1800t/h，供熱抽汽量為 60t/h時(shí)，此時(shí)的機(jī)組發(fā)電煤耗率最低。（圖1）

2 ?發(fā)電煤耗率與供熱蒸汽量的關(guān)系

再熱抽汽供熱時(shí)候會(huì)降低凝氣器冷源損失，提高機(jī)組熱效率，導(dǎo)致煤耗下降，供熱時(shí)汽輪機(jī)組發(fā)電的煤耗率降低，低于工況下的機(jī)組發(fā)電煤耗率。機(jī)組發(fā)電煤耗最低的時(shí)候是600MW凝汽式機(jī)組，通過圖我們能看出來，當(dāng)供熱蒸汽量增加40t/h，汽輪機(jī)機(jī)組發(fā)電煤耗下降 3-4g/（kWh）。圖2中數(shù)據(jù)顯示主蒸汽流量為1800t/h，供熱抽汽量為100t/h。

3 ?熱再抽汽供熱和高熱再排抽汽供熱

耗差分析主要是對(duì)運(yùn)行的參數(shù)進(jìn)行觀察，供熱蒸汽流量輸出固定的時(shí)候，汽輪機(jī)組比從熱再熱蒸汽抽氣供熱的發(fā)電功率高。分析當(dāng)參數(shù)偏離基準(zhǔn)值時(shí)引起的煤耗差異，也找出能量損耗的原因和程度。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析顯示，供熱蒸汽量相同的時(shí)候，高排抽氣工況的煤耗率是高于再熱抽氣供熱的。常用的等效焓降法是局部定量分析法。主要考慮的是高排抽氣工況下再熱氣溫的情況，要確保再熱汽溫不會(huì)超過安全范圍，做功的時(shí)候要加入適當(dāng)流量的再熱器減溫水，否則就會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)機(jī)組做功的效率的降低，也增加了煤耗。主要使用于計(jì)算單個(gè)參數(shù)偏差引起的損耗，包括吸熱量、蒸汽的等效焓的熱力變化，算出耗差，求出煤耗。分析高排抽汽和熱再抽汽兩種供熱方式下的機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，這兩種供熱方式都可以大幅度的降低機(jī)組的煤耗率，也同時(shí)可以提升機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。（圖3）

有一種方式會(huì)十分影響機(jī)組的做功效率，對(duì)此改造機(jī)組的方式最好是變成再熱蒸汽抽氣供熱。改造高壓缸排汽抽氣供熱系統(tǒng)，減溫水不是最好的選擇，建議用尾部煙氣擋板來調(diào)溫。

如果想要提升機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，增加電廠收益，盡量選擇供熱抽汽流量高的時(shí)候運(yùn)行。大容量機(jī)組的供熱改造要同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)性和機(jī)組的安全性，這兩個(gè)同等重要。再熱蒸汽超溫以及汽輪機(jī)軸向推力變化等都是安全隱患，在考慮這些因素的同時(shí)確定機(jī)組的最大的供熱抽汽流量以及最大負(fù)荷，以獲取最大的效益。

4 ?現(xiàn)實(shí)供熱工況分析

以哈爾濱汽輪機(jī)組測(cè)試，分別對(duì)600MW和500MW的供熱工況進(jìn)行試驗(yàn)。供熱工況和非供熱工況的比較，應(yīng)用再熱蒸汽抽汽方式供熱，經(jīng)過減溫加壓后供汽和供熱。最后實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示出主蒸汽流量為28.44t/h的情況下，機(jī)組的發(fā)電煤耗提升大概5.1g/kWh，同時(shí)對(duì)比標(biāo)煤的成本和供熱效益，對(duì)3.12t標(biāo)煤的成本和25.5t供熱的收益進(jìn)行評(píng)價(jià)。

如果煤耗的價(jià)錢為600元/t，供熱多耗的4.01t標(biāo)煤成本為600×4.01=2406，如果28.5t的供熱蒸汽收益大于2406，供熱就是合算的。如果標(biāo)價(jià)為700元/t，則供熱多耗的4.01噸標(biāo)煤成本為2807，如果28.5t的供熱蒸汽收益大于2807元，說明供熱合算。

我們采取了熱量分配法對(duì)總熱耗進(jìn)行分配，分并將兩種供熱工況下的熱電指標(biāo)（600MW、500MW）的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的發(fā)電煤耗率比理論分析值大6.1g/（kW·h）左右，說明我們需要進(jìn)一步開發(fā)改造機(jī)組在供熱條件下的節(jié)能性。理論分析的預(yù)設(shè)值不能把泄露等熱損失問題都考慮進(jìn)去，結(jié)果是相對(duì)理想的。

5 ?總結(jié)

本文通過汽輪機(jī)熱力性能試驗(yàn)，分別對(duì)不同機(jī)組進(jìn)行了隔離工況試驗(yàn)、供熱工況試驗(yàn)，同時(shí)也進(jìn)行了凝汽器真空嚴(yán)密性試驗(yàn)以及凝汽器循環(huán)水試驗(yàn)，利用MATLAB編制計(jì)算程序獲取了真實(shí)精準(zhǔn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算了機(jī)組熱耗 率、缸效率等指標(biāo)，為機(jī)組性能診斷做扎實(shí)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，建立了基于熱平衡法的供熱機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性分析的計(jì)算模型。

當(dāng)將水注入低壓壓縮機(jī)中時(shí)，在燃燒器的前面注入水。這無疑會(huì)導(dǎo)致物理和化學(xué)過程變得更多，在燃燒室里很復(fù)雜。經(jīng)過循環(huán)水試驗(yàn)，監(jiān)察了凝汽器性能，分析循環(huán)水流量對(duì)機(jī)組性能的影響。因此，在初步設(shè)計(jì)階段應(yīng)該考慮到這一點(diǎn)，以降低開發(fā)成本和與引擎設(shè)計(jì)相關(guān)的業(yè)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)，考察不同的抽汽工況對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響。當(dāng)主蒸汽流量一定時(shí)，供熱抽汽流量越大，機(jī)組煤耗越低，經(jīng)濟(jì)性越好。因此建議盡量在供熱抽汽流量較高的工況下運(yùn)行。

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