某330MW机组节流高加抽汽调峰运行的经济性分析

1、联系方式： 云南华电镇雄发电有限公司工程部，邮编：657200 马王鹏0870-3133882 电子邮箱： 陈绍珍0870-3133882 电子邮箱： （注：由于云南镇雄邮政不太畅通，如编辑同志回信请预先电话告知作者） 某某 330mw 机组节流高加抽汽调峰运行的经济性分析机组节流高加抽汽调峰运行的经济性分析 the economic analysis for one 330mw unit throtting the extraction steam of high pressure heaters to raise the output l

2、oad during peak load 马王鹏，陈绍珍 ma wang-peng，chen shao-zhen （云南华电镇雄发电有限公司，云南 镇雄 657200） 摘要摘要某 330 mw 汽轮发电机组由于主要辅机缺陷导致出力不足，采用节流 （切除）高压加热器抽汽的运行方式来增加出力以满足机组的调峰要求。本文 运用火电机组经济性分析理论建立该机组在此运行方式下的经济性分析模型， 并根据凝汽机组变工况计算理论编制计算程序，定量分析了节流高加抽汽对机 组经济性的影响。分析结果对提高火电厂的经济运行具有重要意义，同时起到 指导运行人员操作的作用。 abstract：one 330 mw ste

3、am turbine unit adopted the method of throttling the extraction steam of high pressure feed water heaters to raise the output load during peak load because of main auxiliary device faults. in this paper, the analytical and calculational model of the economy of the power unit was established accordin

4、g to equivalent enthalpy drop method, and a computing program was programmed based on the theory of un-designed conditions calculation of steam turbine, thus the variety of economy behavior was analyzed. the result is very significant for the power plant to improve the economic behavior, and also pr

5、ovide the reference for the operators. 关关 键键 词词：汽轮发电机组；经济性分析；节流抽汽 key words: steam turbine unit; economic behavior analysis; throttling the extraction steam 作者简介：作者简介：马王鹏（1978-） ，男，西安交通大学动力工程硕士，工程师，现为云南华电镇 雄发电有限公司工程部汽机专工。 1. 生产中的实际问题 某 330 mw 汽轮发电机组汽轮机为 fic-330mw、冲动式、亚临界、一次 中间再热、单轴、四缸、四排汽、凝汽式汽轮机。该机组

6、设有高压加热器（简 称高加）三台，立式结构，根据抽汽参数由高到低，其编号分别为7、 6、5，其中6 高加带有外置式蒸汽冷却器，对应的抽汽分别为七段、六段、 五段抽汽，高加抽汽系统如图 1 所示。 机组自投产以来存在汽动给水泵组出力不足、给水流量达不到设计值的问 题，成为限制机组在高峰负荷进行调峰的瓶颈。为此，电厂采取了在机组需要 较高负荷调峰时不完全切除高加、通过关小高加抽汽电动门来节流高加抽汽以 增加机组出力的方法。 虽然该方法使机组的输出功率增加，缓解了负荷的供需矛盾，但是引起了 给水温度大幅下降，削弱了高加减少循环冷源损失的作用，降低了机组循环效 率，导致机组热耗率、标准煤耗率增大。机组

7、在该工况下的热力性能试验结果 也表明热力系统异常运行使机组热耗率增加了 41.51-329.47 kj(kwh) -1，因此 有必要详细定量分析节流高加抽汽对机组经济性的影响。 图 1 高压加热器抽汽系统 图 2 串联外置蒸冷局部热力系统 下面将根据等效热降理论建立机组经济性分析模型，通过变工况计算分析 节流高加抽汽对机组电功率增加和标准煤耗率增加的影响，以定量得出机组经 济性的变化。 2. 机组节流高加抽汽的经济性分析 2.1 等效热降的计算模型1 图 2 所示为串联外置蒸冷系统，1 个外置蒸汽冷却器位于第级抽汽，过度j 热量在蒸汽冷却器中放热来提高给水温度，第级抽汽的真实放热量为： j h

8、j (1) sj jj thq)( jj sj j hhth jj hq 串联外置蒸冷机组各级抽汽等效热降的计算通式，对再热冷段以后的抽汽： (2) r j r k r r njj h q a hhh 1 1 对于再热冷段以前的抽汽： (3) r j r k r r njj h q a hhh 1 1 抽汽效率： (4) k j j j q h 式中： 加热器的总数z 回热加热器的编号j j 加热器的抽汽焓/kjkg-1hj 汽轮机的排汽焓/kjkg-1 n h 再热器的吸热量 第 级加热器 1kg 抽汽放热量，第 级为带蒸冷的加热器时， k r qrr ； r k r qq 其余均为 r k

9、 r qq 取或者，视加热器的型式而定 r a r r 1kg 新蒸汽等效热降的计算通式为： (5) fr z r k r r n h q hhh 1 00 式中： 外置蒸冷机组的辅助成份做功损失 f 为第 级加热器的焓升/kjkg-1 r r 为新蒸汽焓/kjkg-1 0 h 由于外置蒸汽冷却器的热量提高了给水温度，导致机组循环吸热量变化， 串联外置蒸冷机组给水焓的通式为： (6) jj zgshtt 式中： 第级带外置蒸汽冷却器加热器的抽汽份额 j j 外置蒸冷机组循环吸热量的计算通式为： (7) gs zr thq 00jj z zr hth 0 2.2 加热器端差和抽汽压损标准值的计算

10、 在机组的实际运行过程中，由于负荷、外界环境及热力系统的变化，导致 加热器的入口水温、给水流量等参数发生变化，从而使加热器的端差、抽汽压 损的标准值发生变化。 2.2.1 加热器端差标准值的计算 对于带有蒸汽冷却段和疏水冷却段的加热器，如图 3 所示，加热器的端差 标准值通过以下公式获得2： 图 3 加热器简图 (8) 439 . 0 0 34 . 1 00 250 . 1 100 1 01 w w drs drs wp wp wod d d dd dd tt tt tt (9) odtp pw drs wt hh cd dd tt 11 (10) 714 . 1 0 187 . 1 010

11、1 02 w w tp tp pt d d tt tt tt (11) 324 . 0 0 140 . 1 020 2 000 0353 . 0 s s ts ts ssdsssds d d tt tt tttttt (12) ods oddrdrhwwpw s hh hhdttcd d )()( 12 上端差： (13) 2wp tt 下端差： (14) 1wod tt 式中： 给水入口温度/ 1w t 加热器进汽压力下的饱和温度/ p t 加热器进汽量/kgs-1 s d 上级加热器疏水量/ kgs-1 dr d 给水量/ kgs-1 w d 给水定压比热容/kj(kg) -1 p c 下

12、标末尾标注加“0”的为设计工况下的参数。 2.2.2 加热器抽汽压损标准值的计算 抽汽压损是指抽汽在加热器中以及从汽轮机抽汽口到加热器沿途管道产生 的压力损失之总和，抽汽压损随机组运行工况的不同而发生变化，其运行标p 准值可以根据以下公式来确定3： (15) 2 0 0 2 0 s s d d pp 式中： 抽汽的计算密度/kgm-3 加热器的设计抽汽压损/pa 0 p 2.3 凝汽机组热系统变工况计算 凝汽机组热系统变工况计算，采用简便的按抽汽口划分级组的近似热力计 算4-5，根据变工况计算的原理和方法、步骤，结合加热器抽汽压损和端差标 准值的确定方法，利用 vb 语言编制变工况计算程序，计

13、算出各负荷工况下的 汽水参数，并根据外置蒸冷机组等效热降的计算原则，计算出对应负荷下新蒸 汽和各段抽汽的等效热降及抽汽效率、抽汽份额等参数，程序运行界面如图 4 所示。 图 4 fic-330 机组变工况计算程序运行界面 2.4 节流高加抽汽对机组经济性影响分析 节流高加抽汽来增加机组电功率导致给水温度大幅下降，以牺牲机组的热 经济性来换取电功率的增加。随着高加抽汽节流程度的加剧，抽汽压损是逐渐 增大的，因此根据加热器抽汽压损的变化来分析节流高加抽汽对机组经济性的 影响，以保持汽轮机抽汽口压力不变、加热器出口水温可以变动来进行分析。 节流高加抽汽来增加机组电功率时，采用首先节流7 高加抽汽至停

14、用， 然后节流6 高加抽汽至停用，最后节流5 高加抽汽至停用的顺序。下面来分 析节流高加抽汽对机组电功率和经济性变化的影响。 （1）首先从7 高加抽汽开始节流，保持5、6 高加抽汽不变，分析 7 高加抽汽压损增加到抽汽停用过程中，机组电功率和标准煤耗率的变化。 由于节流7 高加抽汽产生的抽汽压损将使7 高加出口给水焓值下降，与 节流抽汽前的工况相比较，得到7 高加出口给水焓值变化，利用等效热降 7 理论，可计算出当7 高加抽汽节流时，新蒸汽做功能力增加值为：h (16) 77 h 循环吸热量增加值为：q (17) 777 zr qq 式中： 能级 7 的抽汽份额变化量（=/q7） 7 7 7

15、机组发电标准煤耗率的增加值为： (18) hh hq bb i bb 机组电功率的增加值为：n (19) djx hdn 0 （2）当7 高加抽汽停用后，开始节流6 高加抽汽，此时6 高加为运 行最末一级加热器，分析6 高加抽汽压损增加到抽汽停用过程中，机组电功 率和标准煤耗率的变化。 由于节流6 高加抽汽产生的抽汽压损将使6 高加出口给水焓值下降，与 节流抽汽前的工况相比较，得到6 高加出口给水焓值变化，然后利用等效 6 热降理论，可计算出当7 高加抽汽停用、6 高加抽汽节流时，新蒸汽做功能 力增加值为：h (20) 6677 h 循环吸热量增加值为：q (21) 6666777 /)/1

16、(qhqqq zr 式中： 6 高加抽汽在外置蒸汽冷却器中的焓降/kjkg-1 6 h 机组发电标准煤耗率的增加值和机组电功率的增加值由公式(18)、 b bn 公式(19)确定。 （3）当7、6 高加抽汽停用后，开始节流5 高加抽汽，此时5 高加 为运行最末一级加热器，分析5 高加抽汽压损增加到抽汽停用过程中，机组 电功率和标准煤耗率的变化。 由于节流5 高加抽汽产生的抽汽压损将使5 高加出口给水焓值下降，与 节流抽汽前的工况相比较，得到5 高加的出口给水焓值变化，然后利用等 5 效热降理论，可计算出当7、6 高加抽汽停用、5 高加抽汽节流时，新蒸 汽做功能力增加值为：h (22) 5566

17、77 h 循环吸热量增加值为：q (23) 5 6666777 /)/1 ( qhqqq zr 机组发电标准煤耗率的增加值和机组电功率的增加值由公式(18)、 b bn 公式(19)确定。 根据以上分析方法和公式，计算出给水流量在 718-991 th-1范围内，按照 由7 高加至5 高加的顺序节流、停运各高加抽汽时，机组电功率和标准煤耗 率的增加值曲线，如图 5、6 所示。 图 5 节流高加抽汽机组电功率的增加值 图 6 节流高加抽汽机组标准煤耗率的增加值 3. 结 语 应用火电机组经济性分析方法，通过变工况计算，对节流高加抽汽运行方 式给机组经济性带来的影响进行了深入定量分析，明确了给水流量在 718 th-1- 991 th-1工况下从7 高加开始依次节流、停用各高加抽汽对机组电功率增加值 和标准煤耗率增加值的影响，得出该运行方式在提高机组电功率的同时使得机 组热经济性下降较多，高加抽汽全部停用使标准煤耗率最大增加 9.88