600MW超臨界機組參數變化對熱經濟性影響

張瑞青 閆旭華

（1.沈陽工程學院能源與動力工程系 遼寧 沈陽 110136；2.朝陽燕山湖發電有限公司 遼寧 朝陽 122004）

0 引言

當前降低發電成本提高經濟效益已成為各發電企業的迫切需要，對汽輪機熱力系統進行能損分析以確定最經濟的運行參數，了解參數變化對熱耗率的影響日益顯示出其重要性。本文以某600MW超臨界機組為例，應用熱平衡法和等效焓降法計算出主蒸汽初溫、初壓和加熱器端差改變時熱耗率的變化規律，為機組變工況優化運行提供理論依據。

1 參數變化對熱經濟性影響[1]

1.1 主蒸汽壓力的影響

主蒸汽壓力升高時，即使機組調速汽閥的總開度不變，主蒸汽流量也將增加，且蒸汽在汽輪機內的焓降增大，所以機組負荷增大，這對運行的經濟性有利，但主蒸汽壓力升高時，末級排汽濕度增加，對運行的經濟性不利。主蒸汽壓力下降時，當主蒸汽溫度和凝結器真空不變，蒸汽在汽輪機內的焓降要減少，主蒸汽流量也要減少，機組負荷降低；若汽壓降低過多時，機組帶不到滿負荷，運行經濟性降低。

1.2 主蒸汽溫度的影響

在實際運行中，主蒸汽溫度變化的可能性較大，主蒸汽溫度變化對機組安全性、經濟性的影響比主蒸汽壓力變化時的影響更為嚴重，所以，對主蒸汽溫度的監督要特別重視。主蒸汽溫度降低時，主蒸汽在汽輪機內的總焓降減少，若要維持額定負荷，必須開大調速汽閥的開度，增加主蒸汽的進汽量。一般機組主蒸汽溫度每降低10℃，汽耗量要增加1.3%～1.5%。主蒸汽溫度降低時，不但影響機組的經濟性，也威脅著機組的運行安全。

1.3 加熱器端差變化的影響

端差增大使加熱器傳熱效果不好，導致抽汽量減少，出口水溫降低，要想達到需要的給水溫度，就要加大較高能級加熱器的抽汽量，使機組的整個通流熱力過程線偏離設計，一方面造成給水溫度降低，另一方面使高品質的蒸汽未在汽輪機中做功就提前抽出，降低了汽輪機出力，增大了冷源損失，致使效率大大降低。

1.4 主蒸汽流量的影響

主蒸汽的流量變化將導致蒸汽壓力的變化。當主蒸汽流量增加時，此時主蒸汽的壓力上升，汽輪所作的功增加，一定程度提高了機組的效率，但是如果不斷的提高蒸汽流量，會造成能損增加，汽輪機的電機效率增加也趨于平緩，甚至下降。

1.5 給水溫度的影響

在電廠中，鍋爐給水溫度直接受汽輪機抽汽回熱系統的影響，提高給水溫度無論是蒸發量保持不變還是燃料量不變，都不能提高鍋爐效率。但提高給水溫度可以提高發電廠的循環熱效率，從而降低發電煤耗，反之當給水溫降低必然導致電廠熱效率下降，煤耗增加。

1.6 再熱溫度與再熱壓損的影響

再熱溫度與再熱壓損影響進入中壓缸的蒸汽壓力和溫度，對汽輪機中、低壓缸的理想循環效率和相對內效率都有影響。再熱溫度越高，主蒸汽壓力就越高，循環熱效率越大。再熱壓損的增大使得循環熱效率降低，降低熱耗率。

2 火電廠熱經濟性分析方法[2]

到目前為止，已經存在著許多火電廠熱經濟性分析的方法，從不同角度來看它們有不同的分類方法。按照方法分，有傳統的熱平衡分析法，循環函數法，等效焓降法，以及矩陣體系的分析方法，以上方法都基于熱力學第一定律。此外，基于熱力學第一、第二定律的有熵方法、火用方法等。根據各種熱經濟性分析方法的計算前提條件不同，大致又可以將它們分成定流量和定功率兩大類。傳統的計算一般采用定流量方法，即假定進汽流量不變，來計算各級抽汽量以及各個經濟性指標。相對應的定功率法，滿足了電網對輸出功率的要求，因而在分析電廠熱力系統中也非常重要。

3 計算實例

3.1 主汽壓力變化下機組經濟性

本文采用的研究方案是控制變量法，變化主汽壓力，而保持其他參數不變，這時計算該參數變化時與機組效率（能損）之間的關系，來分析這個參數對機組效率的影響及敏感程度。具體是將主汽壓力依次降低1MPa，運用弗留格爾公式得到每個壓力下機組汽水參數的變化，然后進行熱力系統詳細熱平衡計算，進而得到各個壓力下的熱耗率，如表1所示。

表1 主蒸汽各壓力下機組熱耗率

由上表可知機組熱耗率隨主蒸汽壓力下降而增加，并且增加的幅度越來越大，即主蒸汽壓力越低，熱耗率越大。所以為了提高機組效率，要在保證安全的前提下盡量提高主蒸汽壓力，這也是機組向高參數發展的原因。

3.2 主汽溫度變化下機組經濟性

同樣變化主汽溫度，而保持其他參數不變，這時計算該參數變化時與機組效率（能損）之間的關系，來分析這個參數對機組效率的影響及敏感程度。具體是將主汽溫度分別降低5℃進行熱力系統詳細熱平衡計算，得到每個主汽溫度下機熱耗率的變化，如表2所示。

表2 主蒸汽各溫度下機組熱耗率

3.3 高加端差變化下機組經濟性

當高加端差變化時，假設抽汽壓損，加熱器效率均不變，所以加熱器汽側壓力也不變，該壓力下飽和水溫均不變，因此當端差改變時，只改變加熱器的出口水溫。由于溫度的改變，必然導致加熱器出口焓值的改變，將變化后的焓值代入上述的計算過程中，從而求出新的熱耗率。以#1高加、#5低加端差變化為例進行熱力系統詳細熱平衡計算，得到每個端差與機組熱耗率變化的關系。設#1高加、#5低加端差在-2℃-2℃之間變化，再由給定的汽輪機的參數，整理出的汽水焓值，計算汽輪機各段汽水參數，進而利用等效焓降法求得到各個端差下的熱耗率，如表3、表4所示。

表3 1號高加端差與機組熱耗率

表4 5號低加端差與機組熱耗率

由表3、4可見，隨著端差的增加，機組熱耗率逐漸增大，但增大的趨勢越來越小，即端差的增加對機組熱耗率的影響逐漸減弱，所以，端差愈小，機組的熱經濟性提高也愈大。

4 結論

4.1 通過對#1高加和#5低加端差變化對機組熱耗率的影響進行對比發現，#1高加端差變化對機組熱耗率的影響較#5低加大，所以在保障機組安全的前提下，應加大對#1高加的監控和保護。

4.2 通過對主蒸汽溫度和主蒸汽壓力對機組熱耗率的影響進行比較，發現主蒸汽壓力對機組熱耗率影響較主蒸汽溫度大，所以在運行中應加大對主蒸汽壓力的監控。

［1］鄭體寬.熱力發電廠[M].2 版.中國電力出版社，2008.

［2］林萬超.火電廠熱系統節能理論[M].西安交通大學出版社，1993.