600MW超临界机组热力系统计算

张宇

内蒙古能源集团新丰热电有限公司 内蒙古乌兰察布丰镇市 012100

摘要：汽轮机回热系统是火力发电厂重要的组成部分，它作为当代最有效的，提高热经济性的一种方式，已被广泛的应用。本文先对回热的基本结构作出简单阐述。选出影响机组热经济性的设备进行分析。解释说明研究热经济性的方法，并且给出能表现热经济性的参数。回热系统对热经济性的提高意义重大，所以在计算时一定要从多方面分析。本文采用热量法和等效焓降法计算研究参数为：（N600—24.2／566／566）的600M W 超临界机组回热系统的热经济性。通过相互比较探究超临界机组的效率和煤耗情况，分析俩种方法的利弊，综合俩种方法评价机组的回热系统。用精确的计算结果来表现超灵界机组的优越性。同时为回热系统节能优化的改造提供重要的理论依据，也为类似的计算积累丰富的经验。

关键词：600MW；超临界机组；回热计算；等效焓降；热量法

前言

电厂技术的重大突破往往是建立在材料科学的基础上的。铁素体9%-10%Cr钢被研发，带来了电力行业的改革，它在600MW机组中的应用，使得超超临界参数的机组出现了，后来，是因为排气面积突破的特大型长叶片开发成功，为大容量机组提供的条件。我国在原来的300MW和600MW机组的基础上开展了更大功率超临界参数汽轮机的研制。超临界技术在当今世界已被广泛的应用，它的效率要比亚临界的好很多。由于效率的提高，相对的能耗就减少了，排放也减少了，为环境压力做出了有效的缓解。提高机组效率可以有很多办法，我们主要研究的是回热系统的热经济性。评价其主要热经济性的指标有循环热效率和回热做工比。但是在研究计算中主要应用了热量法和等效焓降法。热量法的基础就是热力学第一定律，其效率等于有效利用的热量和供给的热量之比，是通过量的变化来表现热经济性的。等效焓降法在热力系统的计算中可以算的上是一种新的方法，因为这种方法可以研究系统的局部，可以准确的研究各部分的特点，所以受到很大的关注。

1. 火力发电厂600MW超临界机组回热系统的基本结构

1.1火力发电厂600MW超临界机组回热系统的介绍

火电厂的超临界是指锅炉的蒸汽压力大于22.2MPa，汽温550－650℃。热力系统是电厂中热能和功相互转化的部分，是将锅炉和汽轮机还有一些其他的设备用管道连接起来形成的一个整体的系统。汽轮机中的抽汽出来后，加热一些其他的设备和给水，构成了回热系统。主要目的就是使热能能够充分的多级利用，减少能耗。

1. 2回热系统的组成

回热系统是电厂的重要组成部分，其系统包括各个抽汽和抽汽管道，还有高温加热器、除氧器、低温加热器、凝汽器、疏水以及各种轴封抽汽。

1. 3回热系统的作用

回热系统采用不同程度的抽汽来加热锅炉给水，使其达到饱和状态，减少了冷源损失，使一部分蒸汽做了功以后不再通过凝汽器放热，避免了空气带走蒸汽中的热量，使热量能够充分的利用，减少损失，使热耗率下降。同时由于进水温度的增加,降低了锅炉受热面温差,也减少不可逆损失的锅炉供热水,也减少了锅炉加热水的传热。所以整个热回收系统可以提高电厂的热效率。

1.4回热系统的损失

影响回热系统的因素有很多，除了回热循环的参数外回热系统的损失大致可以分为四类，即抽汽管道压降损失、布置的损失、表面式加热器的端差、实际回热焓升分配损失。

抽汽管道的压降是指从汽轮机抽汽部位开始到加热器的压力之差，压降使抽汽被利用时产生了不可逆的损失，增大了火用损，降低了回热经济性。如果压降增大，会使出口水温降低，同时就会增加高压级抽汽的利用，减少低压级抽汽的利用，因此导致了热经济性的降低。抽汽管道中介质的流速和局部的压力都是对压降很重要的影响因素。

布置的损失是指在回热系统中，因加热器的排列的不同而引起的热耗率的损失。这种损失只针对于表面式的，在混合式的加热器中没有。

加热器的端差又被分为上端差和下端差，上端差是用抽汽压力对应的饱和温度减去被加热后的给水温度。而下端差是指加热后的抽汽变成了疏水离开疏水冷却器时的温度和进入这级给水的水温之间的差值。端差的大小直接影响着回热的损失，端差小，就能多利用低压级抽汽，热损失就越少，所以端差和损失成正比。

实际回热焓升分配应该最大限度的接近理论上最佳回热分配，而我们把它们之间的偏差就叫做实际焓升分配损失。

第二章 火力发电厂回热系统热量法和等效焓降法的计算方法

2.1热量法的计算方法

热量法是以热力学第一定律为基础，是用有效利用的热量和供给的热量的比值得到的，是通过量的变化来表现热经济性的。

串联计算一般是由高压到低压一级一级的计算，未知的量可以通过关系一点一点算出来，一般我们手算的时候用这种方法。

并联计算一般是通过列方程，然后通过计算机解方程来的到结果，不适合手算。

2.2 等效焓降法的计算方法

等效焓降法在热力系统的计算中可以算的上是一种新的方法，因为这种方法可以研究系统的局部，可以准确的研究各部分的特点，在实际的生产中起到重要作用，所以受到很大的关注。

等效焓降法是以热力学的热工转化原理为理论基础研究出的方法。它考虑到了系统各个方面的特点，经过多次严密的推算。它所利用的参数都是随着系统参数确定之后就定好的，为了计算得方便。这种方法主要是用来研究蒸汽动力装置以及热力系统的，对系统的优化起很大的作用，除此之外它对电厂日常的管理和运行都有很大的帮助，在出现问题的时候能够及时的找出问题所在，对存在的问题和缺陷能够很好的改进。它的计算条件是保持新蒸汽流量不变，避免了计算中的缺点。等效焓降法在计算中认为机组的各个参数都是不变得，为了分析方便，把循环的热量也认为是不变的。

第三章 对火力发电厂600MW超临界机组回热系统进行热量计算

3.1全场原则性热力系统的拟定

本次研究的对象是600MW超临界机组的回热系统，我们采用的是三高四低一除氧的系统。疏水方式为疏水逐级自流。

3.2 回热系统的热力计算

600MW超临界机组参数如下：

汽轮机型号：

蒸汽初参数：

再热蒸汽参数：冷段压力， 冷段温度， ，热段压力， 热段温度， ；

排气压力：

_{机械效率、电机效率分别取为}

表1 回热抽汽参数

3.3热量法计算

根据压力和温度在焓熵图上找到对应的点，画出汽轮机蒸汽膨胀过程线，得到各部分的焓值，

，

表2 回热系统计算点参数

3.4计算回热抽汽系数与凝汽系数

_{（1）1号高压加热器（H1）求，}取

_{H1的疏水系数}

_{（2）2号高压加热器（H2）求，}

_{H2的疏水系数}

（3）3号高压加热器（H3）求_，

先求水泵的焓升 ，除氧器高度为20m，求泵进口压力

取给水的平均比体积 ，给水泵效率

由H3的热平衡式得

H3的疏水系数

1. _{除氧器（HD），}

_{第四段抽汽=除氧器加热蒸汽=汽动给水泵}

除氧器的进水系数

除氧器的热平衡式：

将 带入得：

H4的疏水系数

_{（5）5号低压加热器（H5）求}

H5的疏水系数

_{（6）6号低压加热器（H6）求，}

H6的疏水系数

_{（7）7号低压加热器（H7）求，}

_{（8）8号低压加热器（H8）与轴封加热器（SG）}

为了方便计算，把8号低加和轴封加热器作为一个整体考虑，建立平衡式得：

根据吸热量等于放热量写出：

消去 得：

_{（9）凝汽系数}

_{由热井的物质平衡计算}

由汽轮机同流部分算得：

俩者计算相同，表明计算正确。

（10）新汽量 计算及功率校核

比内功

计算_：

各级抽汽做工不足系数如下：

抽汽做工不足汽耗系数

表3计算数据

1kg新蒸汽比内功

发电机功率

计算误差在允许范围之内，所以计算正确。

1kg蒸汽的热耗量

绝对内效率

绝对电效率

发电机组热耗率

汽轮发电机组汽耗率

热量法的计算经过验证可以得到相对准确的数字，各项指标可以作为设计的参考对象。

3.5等效焓降法计算

计算参数参考表4.2-1，表4.2-2

_{（1）第八段抽汽等效焓降} 和抽汽效率

（2）第七段抽汽等效焓降 和抽汽效率

（3）第六段抽汽等效焓降 和抽汽效率

（4）第五段抽汽等效焓降 和抽汽效率

（4）第四段抽汽等效焓降 和抽汽效率

再热蒸汽吸热量

（5）新蒸汽等效焓降

（6）各种损失

高杆漏气损失

轴封漏气损失

（7）汽轮机效率

等效热降

循环吸热量

汽轮机绝对内效率

汽轮机绝对电效率

汽轮机热耗率

_{汽轮机汽耗率}

通过计算我们可以看出等效焓降法的优势，我们直接选用了从低加到除氧器的这部分系统计算得出了各项热经济性指标，而不用整体计算，虽然热量法的计算结果有些偏差，但是人仍可以作为参考对象。

结 论

评价火电厂热经济的方法有很多，我们主要用了热量法和等效焓降法。通过两种方法的计算，我们可以清楚的了解600MW超临界机组回热系统的基本结构参数和效率，通过两种方法的计算和比较，我们从能量的数量方面和质量方面进行分析。同时在计算的时候也考虑了环境因素和管理投资等非能量的因素,对各方面可能存在的扰动也进行了分析。对回热系统的计算与分析对目前中国的火力发电行业有重要意义。它不仅可以指导设计与制造，还对机组的实际运行具有重要的意义,从根本上来说它降低了煤耗,不仅为我们节约资源做出了很大贡献，还大大的缓解了环境压力。

通过俩种计算方法的比较，我们可以看出传统的热量法计算相对比较严谨，但是也比较繁琐，必须从开始一级一级的计算到最后。等效焓降法是研究系统的局部，通过部分就可以直接探究热经济性，在实际的生产中起到重要作用，所以受到很大的关注。等效焓降法在的计算中认为机组的各个参数都，为了是不变得分析方便，把循环的热量也认为是不变的，因此计算的状态局限为固定不变，只得到静态参数，并且与热量法相比计算的误差也大了一些。

因此我们在探究机组热经济性时最好是运用多种方法计算，通过相互比较和反复验证得到准确有用的数据，从而可以更好的帮助我们对机组有一定的了解，可以更好的加以改良和运行。通过此次计算我们可以看出超临界机组的优越性，以及发展方向。

参考文献

[1] 郑体宽，杨晨.热力发电厂. 第二版.北京：中国电力出版社.2008

[2] 黄新元. 热力发电厂课程设计. 第二版.北京：中国电力出版社.2004

[3] 张冰. 600MW超临界机组热效率等效热降计算分析.节能.2013，10：33-38

[4] 丁之淇，600MW超临界机组回热系统加热器运行经济性分析.神华科技.2015,13(1)

[5] 王喆. 火电厂回热系统节能与优化.科技与生活.2010，18：137

[6] 唐茂平. 漳州后石电厂6*600MW超临界机组热机设计特点.热机技术.2001，2：05-09

[7] 武学谦. 600MW超临界燃煤机组热经济学分析.北京. 华北电力大学硕士. 201103:01-66

[8] 王金亮. 大容量机组安全与经济性分析.北京: 华北电力大学硕士. 20070301:01-56