探析600 MW机组加热器端差对机组经济性影响

2017-11-20 11:25王兆华
科技与创新 2017年22期
关键词:抽汽加热器经济性

王兆华

(山西潞光发电有限公司,山西 长治 046600)

探析600 MW机组加热器端差对机组经济性影响

王兆华

(山西潞光发电有限公司,山西 长治 046600)

在火力发电过程中,加热器端差的存在,不但影响了机组的经济效率,而且可能影响机组设备的安全运行.所以在现实工作中,发电企业都在尽量减少这种端差带来的损失.以600 MW火力发电机组为例,分析对比加热器端差对机组经济效率的影响,希望能对理论研究和现实操作起到借鉴作用.

加热器;端差;经济性;等效热降法

目前在能源领域,煤炭、石油等传统能源依旧占据着主导地位.当今世界环境问题受到越来越多的关注,节能减排已成为社会共识,火力发电应该更加环保.如何降低加热器端差,减少机组供电煤耗,是我们行业内始终在探究的问题.本文结合工作中遇到的问题,以发电厂600 MW机组作为参考对象,分析加热器端差对机组经济效率所产生的影响.

1 端差的成因及影响

1.1 端差的成因

给水回热加热指在蒸汽热力循环中,从汽轮机数个中间级抽出一部分蒸汽,送到给水加热器中,用于锅炉给水的加热,提高给水进锅炉前的平均温度,减少较大温差传热的损失,以提高机组的热经济性.加热器是汽水表面间接换热,由于制造工艺、成本以及材料原因,加热器势必会产生端差,如何最大限度地减少端差,将端差控制在合理的范围,需要我们去思考研究.

上端差(出口端差),加热器在抽汽压力下饱和温度与加热器出水口的水温之间产生端差[1].端差增大的原因为:①加热器设计、制造、安装不合理,影响热力传导,比如加热器结构不合理、汽水换热面积不足.②机组运行维护不合理,比如加热管在运行过程中表面结垢;个别管子泄漏时采用封堵处理;加热器内部积聚了一些空气;疏水水位高于正常值,淹没管体;抽压或者抽汽量不稳、部分冷水从旁路经过都会造成端差增大.下端差(入口端差),加装疏水冷却器(段)后,疏水温度与本级加热器入口水温之差成为下端差.下端差过小,可能为抽汽量小,说明抽汽电动门及抽汽逆止门未全开.下端差过大,加热器疏水水位低,部分抽汽未凝结即进入下一级,排挤下一级抽汽,影响机组运行的经济性.另外,部分抽汽直接进入下一级,导致疏水管道振动.

1.2 端差的影响

端差的影响并没有直接造成热损失,却在热交换方面增加了其不可逆的特性,加大了机组运转时的冷源损失量,从而降低了机组运行的热经济性.在机组实际运行过程中,多种原因造成端差增大,大多会导致回热系统内部加热器的出水口水温降低;本级抽汽量将大幅回落低于正常值,而下一级的抽汽量(高品质蒸汽)则会升高.

当给水温度一定时,减小端差,回热抽汽压力降低,在汽轮机中的做功量增加;同时,由于离开加热器的疏水温度随之降低,使得"排挤"下一级加热抽汽的程度相对降低;高品质蒸汽使用量减少,低品质蒸汽使用量增加,冷源损失减少或机组做功蒸汽增加,发电量上升,机组整体转换率由此上升,机组经济效率提高.

2 端差的分析研究

本文以600 MW机组为例,分析其产生的影响.常见加热器的端差研究分析方法将矩阵热平衡、热耗变换的系数作为理论依据,建立严密的图像、数学模型,对其影响加以分析.这种影响的分析方案有多种,矩阵法、循环函数法、等效热降法是最为常用的3种方法.本文以等效热降法为例,分析这一经济现象.

2.1 等效热降法分析模型

等效热降始于20世纪60年代后期,在十多年之后得到进一步完善,理论体系成型.该体系在实际运用中,既能对整体系统进行计算,又能针对局部系统进行定量分析.等效热降法的优点在于改进传统计算的不足,无需计算整体变化的经济性,而是只研究改变部分的问题,在实践中更为简洁明了.600 MW机组采用回热抽汽式汽轮机,所以等效热降理论下的计算公式应当为:

式(1)中:yr=(hr-hn)/(h0-hn);a为抽汽份额;y为抽汽不足系数;r为任意一个抽汽级的编号;z为对应的抽汽级.

回热抽汽式汽轮机,1 kg新蒸汽所做的功,即为等效.

回热抽汽设备是600 MW发电机组的重要组成部分,是机组运行效率及安全性、稳定性的保障.在处理端差方面,定量分析这些因素,可以得出端差影响整体设备经济性的大小,为技术人员改进设备、优化结构起到参考作用.依据发电机组内各加热器端差变化,结合等效热降公式,可得出端差对机组的影响指数,以各个加热器端差数值、机组效率变化指数为横纵坐标,可以构建出端差对机组经济性影响的线性图形,由此得出其影响变化趋势.

参考实际运行中的热力损耗,当加热器端差达到2.4℃时,排汽误差在3%以内,以等效热降法计算出的热循环转换效率损失达到1%.当端差达到10 kJ/kg时,煤耗增加量都在1.5 g以上,以600 MW机组为例,每天煤耗量将增加超过2 t.所以无论是从节能减排,还是企业成本方面出发,减小端差造成的损失都具有重大的社会经济意义.

2.2 减少端差损失的研究途径

对于降低端差,需要从设备的设计、制造、安装和运行维护全方位着手,将每台加热器端差控制在合理的范围内.

2.2.1 设备的设计、制造、安装方面

精确计算汽水换热参数,确定合理的换热面积和分段区间,优化加热器结构、抽汽疏水排空位置、管材、管壁厚度,使加热器端差设计值更小.

2.2.2 运维方面

控制加热器管表面结垢,确定合理的加热器水位,控制机组抽汽量的稳定,控制经过加热器的水量稳定,减少加热器内部积聚空气等都是非正常运转的表现.当机组出现不正常运转等情况时,可以通过加强日常管理维护,提高工作人员对机组的操作水平,熟悉相关技术,及时发现问题予以排查,保证机组正常运转.

3 结束语

结合本文内容可以看出,加热器回热系统对机组正常运行至关重要,而端差的存在一定程度上降低了煤炭的利用率.无论从节能减排,还是从成本方面来说,都需要我们在今后的工作中继续探讨研究,期待在未来的研究中能出现减小端差的先进技术,提升能源利用率,使火力发电在节约生产成本的同时,也为我们营造更加健康环保的工作生活环境.

[1]张文年,于肖肖,文萃萃,等.600 MW机组加热器端差对机组经济性影响分析[J].轻工科技,2015(8):67-69.

〔编辑:刘晓芳〕

TM621

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.125

2095-6835(2017)22-0125-02

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