探析600 MW機組加熱器端差對機組經濟性影響

王兆華

(山西潞光發電有限公司,山西 長治 046600)

探析600 MW機組加熱器端差對機組經濟性影響

王兆華

(山西潞光發電有限公司,山西 長治 046600)

在火力發電過程中,加熱器端差的存在,不但影響了機組的經濟效率,而且可能影響機組設備的安全運行.所以在現實工作中,發電企業都在盡量減少這種端差帶來的損失.以600 MW火力發電機組為例,分析對比加熱器端差對機組經濟效率的影響,希望能對理論研究和現實操作起到借鑒作用.

加熱器;端差;經濟性;等效熱降法

目前在能源領域,煤炭、石油等傳統能源依舊占據著主導地位.當今世界環境問題受到越來越多的關注,節能減排已成為社會共識,火力發電應該更加環保.如何降低加熱器端差,減少機組供電煤耗,是我們行業內始終在探究的問題.本文結合工作中遇到的問題,以發電廠600 MW機組作為參考對象,分析加熱器端差對機組經濟效率所產生的影響.

1 端差的成因及影響

1.1 端差的成因

給水回熱加熱指在蒸汽熱力循環中,從汽輪機數個中間級抽出一部分蒸汽,送到給水加熱器中,用于鍋爐給水的加熱,提高給水進鍋爐前的平均溫度,減少較大溫差傳熱的損失,以提高機組的熱經濟性.加熱器是汽水表面間接換熱,由于制造工藝、成本以及材料原因,加熱器勢必會產生端差,如何最大限度地減少端差,將端差控制在合理的范圍,需要我們去思考研究.

上端差(出口端差),加熱器在抽汽壓力下飽和溫度與加熱器出水口的水溫之間產生端差[1].端差增大的原因為:①加熱器設計、制造、安裝不合理,影響熱力傳導,比如加熱器結構不合理、汽水換熱面積不足.②機組運行維護不合理,比如加熱管在運行過程中表面結垢;個別管子泄漏時采用封堵處理;加熱器內部積聚了一些空氣;疏水水位高于正常值,淹沒管體;抽壓或者抽汽量不穩、部分冷水從旁路經過都會造成端差增大.下端差(入口端差),加裝疏水冷卻器(段)后,疏水溫度與本級加熱器入口水溫之差成為下端差.下端差過小,可能為抽汽量小,說明抽汽電動門及抽汽逆止門未全開.下端差過大,加熱器疏水水位低,部分抽汽未凝結即進入下一級,排擠下一級抽汽,影響機組運行的經濟性.另外,部分抽汽直接進入下一級,導致疏水管道振動.

1.2 端差的影響

端差的影響并沒有直接造成熱損失,卻在熱交換方面增加了其不可逆的特性,加大了機組運轉時的冷源損失量,從而降低了機組運行的熱經濟性.在機組實際運行過程中,多種原因造成端差增大,大多會導致回熱系統內部加熱器的出水口水溫降低;本級抽汽量將大幅回落低于正常值,而下一級的抽汽量(高品質蒸汽)則會升高.

當給水溫度一定時,減小端差,回熱抽汽壓力降低,在汽輪機中的做功量增加;同時,由于離開加熱器的疏水溫度隨之降低,使得"排擠"下一級加熱抽汽的程度相對降低;高品質蒸汽使用量減少,低品質蒸汽使用量增加,冷源損失減少或機組做功蒸汽增加,發電量上升,機組整體轉換率由此上升,機組經濟效率提高.

2 端差的分析研究

本文以600 MW機組為例,分析其產生的影響.常見加熱器的端差研究分析方法將矩陣熱平衡、熱耗變換的系數作為理論依據,建立嚴密的圖像、數學模型,對其影響加以分析.這種影響的分析方案有多種,矩陣法、循環函數法、等效熱降法是最為常用的3種方法.本文以等效熱降法為例,分析這一經濟現象.

2.1 等效熱降法分析模型

等效熱降始于20世紀60年代后期,在十多年之后得到進一步完善,理論體系成型.該體系在實際運用中,既能對整體系統進行計算,又能針對局部系統進行定量分析.等效熱降法的優點在于改進傳統計算的不足,無需計算整體變化的經濟性,而是只研究改變部分的問題,在實踐中更為簡潔明了.600 MW機組采用回熱抽汽式汽輪機,所以等效熱降理論下的計算公式應當為:

式(1)中:yr=(hr-hn)/(h0-hn);a為抽汽份額;y為抽汽不足系數;r為任意一個抽汽級的編號;z為對應的抽汽級.

回熱抽汽式汽輪機,1 kg新蒸汽所做的功,即為等效.

回熱抽汽設備是600 MW發電機組的重要組成部分,是機組運行效率及安全性、穩定性的保障.在處理端差方面,定量分析這些因素,可以得出端差影響整體設備經濟性的大小,為技術人員改進設備、優化結構起到參考作用.依據發電機組內各加熱器端差變化,結合等效熱降公式,可得出端差對機組的影響指數,以各個加熱器端差數值、機組效率變化指數為橫縱坐標,可以構建出端差對機組經濟性影響的線性圖形,由此得出其影響變化趨勢.

參考實際運行中的熱力損耗,當加熱器端差達到2.4℃時,排汽誤差在3%以內,以等效熱降法計算出的熱循環轉換效率損失達到1%.當端差達到10 kJ/kg時,煤耗增加量都在1.5 g以上,以600 MW機組為例,每天煤耗量將增加超過2 t.所以無論是從節能減排,還是企業成本方面出發,減小端差造成的損失都具有重大的社會經濟意義.

2.2 減少端差損失的研究途徑

對于降低端差,需要從設備的設計、制造、安裝和運行維護全方位著手,將每臺加熱器端差控制在合理的范圍內.

2.2.1 設備的設計、制造、安裝方面

精確計算汽水換熱參數,確定合理的換熱面積和分段區間,優化加熱器結構、抽汽疏水排空位置、管材、管壁厚度,使加熱器端差設計值更小.

2.2.2 運維方面

控制加熱器管表面結垢,確定合理的加熱器水位,控制機組抽汽量的穩定,控制經過加熱器的水量穩定,減少加熱器內部積聚空氣等都是非正常運轉的表現.當機組出現不正常運轉等情況時,可以通過加強日常管理維護,提高工作人員對機組的操作水平,熟悉相關技術,及時發現問題予以排查,保證機組正常運轉.

3 結束語

結合本文內容可以看出,加熱器回熱系統對機組正常運行至關重要,而端差的存在一定程度上降低了煤炭的利用率.無論從節能減排,還是從成本方面來說,都需要我們在今后的工作中繼續探討研究,期待在未來的研究中能出現減小端差的先進技術,提升能源利用率,使火力發電在節約生產成本的同時,也為我們營造更加健康環保的工作生活環境.

[1]張文年,于肖肖,文萃萃,等.600 MW機組加熱器端差對機組經濟性影響分析[J].輕工科技,2015(8):67-69.

〔編輯:劉曉芳〕

TM621

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.125

2095-6835(2017)22-0125-02