蒸汽焓角度确定汽轮机回热系统抽汽参数方法

田 欢

(中国大唐集团科学技术研究院有限公司华中分公司，郑州 450000)

蒸汽焓角度确定汽轮机回热系统抽汽参数方法

田 欢

(中国大唐集团科学技术研究院有限公司华中分公司，郑州 450000)

以传统分析回热系统抽汽参数方法为基础，提出了以汽轮机抽汽焓为变量，回热系统效率最大为目标函数确定机组最佳抽汽参数的方法，推导出相邻两级加热器抽汽焓值的递推关系，从而确定出机组再热前、后各级最佳的抽汽焓值.用以上递推关系式确定现有660 MW一次再热机组的抽汽参数，得到回热系统效率为48.19%，提高了0.29%，为如何确定回热系统抽汽参数提出了新的分析方向和指导建议.

给水焓升；抽气焓；抽汽参数；回热效率

在今后很长一段时间内高效清洁的燃煤发电仍是世界上电力供电的主要方式，如何提高火电机组的发电效率仍是发电行业的中心问题.热力系统的抽汽参数对机组效率有着决定性作用，对汽轮机抽汽口的布置和设计有重要影响.

本文通过介绍目前传统给水焓升分配方法，提出从蒸汽焓值角度出发，以蒸汽焓为变量推导回热系统效率与蒸汽焓关系方程的方法.以现有660 MW主蒸汽参数为28 MPa/600 ℃/620℃的机组为例计算出的回热系统效率比传统的采用给水等焓升方法高0.28%，验证了提出用蒸汽焓值确定最佳回热效率推导方程的正确性和合理性.

1 给水焓升分配方法概述

汽轮机给水回热系统的作用是用来加热进入锅炉的给水，是汽轮机热力系统的基础，也是火电厂热力系统的核心.汽轮机给水回热系统焓升的分配对回热系统抽汽参数及效率起着决定性作用，如何合理的对回热系统进行给水焓升分配一直是在尝试解决的问题，也提出了很多解决方法.

目前常用的方法主要从理论上进行定性分析的推导，从热力学第一定律或第二定律进行熵分析法和分析法解决，一般需要假设一定的前提条件，简化加热器得到理想模型，以回热系统循环效率为目标函数求极值，得出给水回热系统最佳的焓升分配方法，具有较强的逻辑性.目前常用的方法主要有有平均分配、等焓降分配、几何级数分配、等效热降及循环函数等[1].

τz=(qz-1+τz-1)-qz=hz-1-hz=Δhz-1

平均分配方法为在焓降分配方法假设的前提基础上，进一步忽略各级回热抽汽在相应加热器中放热量的差异，假设每一级加热器给水焓升均相等.即满足

等焓降分配法则是各个回热抽汽点之间级组的焓降取作相应每一级加热器的给水焓生，其综合了焓降分配方法和平均分配方法，即

Δhz=Δhz-1=…Δh2=Δh1

循环函数法和常规法比较，在进行单独工况计算时并不简单，如果涉及工况比较多如夏季工况，采暖季最小工况等，循环函数法显示出优越性[3].

2 最佳抽汽焓方法的推导

汽轮机抽汽参数的确定可从给水和蒸汽两方面考虑.给水角度用加热器给水等焓升(或等温升)方法，根据具体机组情况进行优化并取得最优的机组效率[4].在此方法基础上，从蒸汽焓角度考虑，建立回热系统效率与蒸汽的抽汽焓值的关系方程，以回热系统效率最大为目标函数推导出相邻两级加热器抽汽焓值的递推关系，从而确定出机组再热前、后各级最佳的抽汽焓值.

设机组为理想回热循环，含有n个混合式加热器，其端差为零，无散热损失，并忽略新汽，各级回热抽汽的压损和泵功的影响，其系统图如图1所示[5].

图1 回热系统模型简化图

其中：从末级高加出口到锅炉入口看做n+1级加热器，凝汽器看做第0级加热器.设流经凝汽器的流量为1，wi为第i级回热加热器出口给水量；hi为第i级回热器的给水焓；Hi为第i级抽汽的蒸汽焓值；H0为排汽焓；Hn+1为新蒸汽焓值；再热为抽汽a(2

随着回热系统各段抽汽参数的改变，回热系统效率会发生改变，对于主蒸汽参数和排汽参数确定的机组，选择合适的抽汽参数可使机组效率达到最大，其所对应的各级抽汽焓值称为最佳抽汽焓值.

设ΔHi=Hi-hi为第i级抽汽在回热器中的放热量；Δhi=hi-hi-1为第i级加热器内给水的焓升；wi-wi-1为第i级的抽汽量.

对于第i级有：

(1)

(2)

回热系统的热效率为：

(3)

其中：

Qr1=wa-1×Δhr1

Hn+1-hn=Hn+1-hn+1+hn+1-hn=

其中：H0、h0分别为凝汽器进汽和凝结水的焓值，对一定的排汽压力，其为定值；

Hn+1为新蒸汽的焓值，对一定的初压为固定常数.所以，当循环吸热量取得最大时，效率达到最大.又因Hn+1、hn+1、Δhr1为为定值，取抽汽焓值Hi为自变量，Δhi、Δhi+1、ΔHi随一定的抽汽焓值Hi而定，所以有：

Q吸=(H1，H2,…,Hi,…,Hn)

(4)

又：

(5)

其中：

求导值用向前差分值代替，如下：

当循环效率取最大值时需满足：

(6)

抽汽口为非再热后第一级抽汽时，

(7)

即

(8)

抽汽口为再热后第一级抽汽时，

(9)

令M，N分别为：

(10)

以上推导是以理想混合式加热器为模型，忽略一些实际因素(如泵功、抽汽加热器，疏水等)推导的，具有一定的局限性，但具有一定的指导和借鉴意义[6].当知道排汽焓值，可通过计算机的迭代依次计算出各级最佳的抽汽焓值，确定出最高的回热系统效率.迭代流程图如图2.

图2 迭代流程图

3 660 MW一次再热机组实例分析

以现有运行的660 MW主蒸汽参数为28 MPa/600 ℃/620 ℃的机组为例，根据式(8)、式(10)分别确定汽轮机再热前和再热后蒸汽的各级抽汽焓值，抽汽参数如表1.

表1 抽汽参数

给水温度对机组效率影响较大，且给水温度受锅炉和汽机两方面影响较大，所以在确定回热系统抽汽参数的同时，限定给水温度为定值，即1号高加抽汽参数确定[7].

从表1中可以看出，与传统的给水等焓升确定抽汽参数方法比较，各级抽汽压力降低，充分利用了低品位的热量去加热给水，机组效率提高了0.29%，比蒸汽等焓降方法高0.19%，验证了递推关系式的合理性.

[1] 张 毅, 陈志刚, 黄萍力, 等. 汽轮机回热系统加热器给水焓升优化分配方法对比分析[J]. 东北电力大学学报：自然科学版, 2008, 28(4): 52-56.

[2] 郭民臣, 刘 强. 火电机组热力系统给水焓升最佳分配方法[J]. 汽轮机技术, 2008, 50(6): 422-424.

[3] 赵 豹, 杨 历, 高永坤, 等. 汽轮机回热系统给水焓升分配的优化和分析[J]. 河北工业大学学报, 2013, 42(6): 100-105.

[4] 李 勇, 黄萍力. 汽轮机回热系统加热器给水焓升的优化分配[J]. 汽轮机技术, 2008, 50(6): 404-406+409.

[5] 郑体宽. 热力发电厂[M]. 北京: 中国电力出版社, 2001.

[6] 陈大燮. 动力循环分析[M]. 上海:上海科学技术出版社, 1989.

[7] 黄树红. 汽轮机原理[M]. 北京: 中国电力出版社, 2008.

Bleedparametersdeterminationmethodofsteamturbineregenerativesystemwithbleedenthalpy

TIAN Huan

(Branch of Central China,Datang Research Institute of Science and Technology Co., Ltd. Zhengzhou 450000, China)

On the basis of the conventional method of feed water enthalpy rise, the recursive relations between the adjacent bleed enthalpy was derived for the maximal regenerative efficiency with the steam turbine bleed enthalpy as varables. The optimal bleed enthalpy of the unit stages before and after reheat was determined. With the recursive equation, the rational bleed enthalpy of the 660 MW single reheat unit was determined, and the regenerative system efficiency was 48.19%, which was 0.29% higher than before. And put forward a new research direction and guidance advice for how to determine the regenerative bleed parameters.

feed water enthalpy rise; bleed enthalpy; bleed parameters; regenerative system efficiency

2016-12-06.

田 欢(1989-)，女，硕士，助理工程师，研究方向：优化诊断.

TM621

：A

1672-0946(2017)04-0492-04