汽輪機(jī)火用分析報(bào)告方法的熱力系統(tǒng)計(jì)算

1、汽輪機(jī)火用分析方法的熱力系統(tǒng)計(jì)算刖言在把整個(gè)汽輪機(jī)裝置系統(tǒng)劃分成若干個(gè)單元的過(guò)程中，任何一個(gè)單元由于某 些因素而引起的微弱變化，都會(huì)影響到其它單元。這種引起某單元變化的因素叫 做“擾動(dòng)”。也就是說(shuō)，某單元局部參量的微小變化（即擾動(dòng)），會(huì)引起整個(gè)系統(tǒng) 的“反彈”，但是它不會(huì)引起系統(tǒng)所有參數(shù)的“反彈”。就汽輪機(jī)裝置系統(tǒng)而言， 系統(tǒng)產(chǎn)生的任何變化，都可歸結(jié)為擾動(dòng)后本級(jí)或鄰近級(jí)抽汽量的變化， 從而引起 汽輪機(jī)裝置系統(tǒng)及各單元的火用損變化。 因此，在對(duì)電廠熱力系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分 析時(shí)，僅計(jì)算出某一工況下各單元火用損失分布還是不夠的， 還應(yīng)計(jì)算出當(dāng)某局 部參量變化時(shí)整個(gè)熱力系統(tǒng)火用效率變化情況。1、火用分析

2、方法與熱力系統(tǒng)的能量分析法一樣，可以把熱力系統(tǒng)中的回?zé)峒訜崞鞣譃槭杷?流式和匯集式兩類（參見(jiàn)圖1和圖2），并把熱力系統(tǒng)的參數(shù)整理為3類：其一是蒸 汽在加熱器中的放熱火用，用q表示；其二是疏水在加熱器中的放熱火用，用y 表示；其三是給水在加熱器中的火用升，以r 表示。其計(jì)算方法與能量分析法 類似。4-1JJ S圖2 噴水匯塞式竝熱寡對(duì)疏水式加熱器:(1)對(duì)疏水匯集式加熱器:(2)式中，ef、edj、esj分別為j級(jí)抽汽比火用、加熱器疏水比火用和加熱器出口水比火用。1 . 1抽汽有效火用降的引入諸如對(duì)于抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)， 某級(jí)回?zé)岢槠麥p少或某小流量進(jìn)入某加熱器“排擠”抽汽量, 此類原因使某級(jí)加熱器抽

3、汽產(chǎn)生變化(一般是抽汽量減少)，如果認(rèn)為此變化很小而不致引起 加熱器及熱力系統(tǒng)參數(shù)變化，那么便可基于等效焓降理論引入放熱火用效率來(lái)求取某段抽汽 量變化時(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)火用效率的影響。1kg排擠抽汽做功的增加值；在抽汽量增加時(shí)，則表示做功的減少值；用符號(hào)Ej來(lái)表示。當(dāng)從靠近凝汽器側(cè)開始,為便于分析，定義抽汽的有效火用降，在抽汽減少的情況下表示研究各級(jí)抽汽有效火用降時(shí)，Ej的計(jì)算是從排擠I kg抽汽的火用降(ej-ec) n ej中減去某些固定成分，可歸納為通式:* A = g 一 -藝一 式中，工丌為系統(tǒng)全部輔助成份的做功損失，指除了回?zé)峒訜嵋酝獾囊磺懈郊映煞?，?括門桿漏汽、軸封漏汽、給水泵功損、

4、加熱器損失等的代數(shù)和。n ej可導(dǎo)出新蒸1. 3再熱機(jī)組新蒸汽有效火用降新蒸汽有效火用降E按前述基礎(chǔ)理論推演，采用變火用量抽汽火用效率汽有效火用降為:(kj/kg)(6)裝置火用效率為:E式中，Eo為循環(huán)火用升量，E=eo efw+ ae, kJ/kg ； e為Ikg蒸汽在再熱器中的吸熱量， e=e2一e1L, kJ/kg ； e2r為再熱熱段的蒸汽火用，kJ/kg ； e1L正為再熱冷段的蒸汽o = 火用，kJ/kg； n or為變火用量抽汽火用效率， j ； Eor為變火用量抽汽有效火用降，再熱段以后由于排擠抽汽不影響再熱器的蒸汽份額a 2r,也不影響再熱器的火用升，變熱量抽汽有效火用降的

5、計(jì)算與非再熱機(jī)組一樣，其通式為：I兮=(今一一 W 厶叭 7 )丁 = JF 1對(duì)再熱冷段及其以上抽汽，根據(jù)定義，每產(chǎn)生 Ikg排擠抽汽有加入的火用做功, 還包含排擠抽汽引起的再熱器火用升的做功，該蒸汽返回汽輪機(jī)的實(shí)際做功為：畸= Q破；4 ”6=一：！1. 4加熱器端差的定量分析加熱器端差是指加熱蒸汽的飽和溫度與加熱器出口水溫之差。在設(shè)計(jì)中根據(jù)技術(shù)經(jīng) 濟(jì)性選定的端差，在運(yùn)行設(shè)備小，由于各種原因產(chǎn)生給水加熱不足稱為運(yùn)行端差。端差 的存在和變化，雖沒(méi)有發(fā)生直接的明顯熱損失，但是增加了熱交換的不可逆性，產(chǎn)生了 額外冷源損失，降低了裝置的經(jīng)濟(jì)性。NojNol加熱器No.y - 1的端差圖3是Noj

6、一 1加熱器端差 t ej-i (kJ / kg)的示意圖， t妙1也可以是No.j 一 1加熱 器在運(yùn)行中出現(xiàn)的給水加熱不足。顯然。這個(gè)加熱不足或端差將使No. j級(jí)加熱器的抽汽火用降增加 T ej-1 ,抽汽量的增加，將使熱力系統(tǒng)的火用升減少T ej-1 n j。與此同時(shí)，NO. j I加熱器的抽汽有效火用降相應(yīng)減少T ej-1，使熱力系統(tǒng)的有效火用增加厶T ej-1n j-1。因此，端差增大t ej-1。將使熱力系統(tǒng)有效火用減少：E=A t ej-1 ( n j - n j-1) 應(yīng)當(dāng)指出，在計(jì)算中必須區(qū)別下面幾種情況，采用不同的計(jì)算公式:(1) 流經(jīng)加熱器的水份額不是I，而是a h。，

7、則熱力系統(tǒng)有效火用減少的計(jì)算式為：AE = a顯畑(q -) (kJ/kg) (9)(2) 當(dāng)加熱器No.j有疏水冷卻器時(shí)，加熱器 No. j 1出現(xiàn)加熱不足 T ej-1，如圖4所 示。這時(shí) T ej-1對(duì)新蒸汽等效熱降的影響有其特點(diǎn)，它不僅使加熱器之間的火用量分配 發(fā)生了變化，還將使疏水有效火用降產(chǎn)生 T ej-1的變化。當(dāng)疏水冷卻器冷端端差不變時(shí) Y ej-1 = T ej-1。顯然，這時(shí)疏水在加熱器 NO. j中的有效火用降增加了厶 T ej-1。，而在 加熱器中的有效火用降相應(yīng)減少 Y ej-1。由此引起熱力系統(tǒng)有效火用增加 卩AT ej-1 ( n j - n j-1 ) kJ /

8、kg。式中，卩為加熱器No.j的疏水份額。因而，端差 T ej-1引起的熱力系統(tǒng)有效火用減少為：E =-B)(W - 如)(kj/kg) (10)4端差對(duì)疏水冷卻器影響(3)當(dāng)加熱器No.j是匯集式加熱器時(shí)，加熱器 No. j I出現(xiàn)加熱不足 T ej-1，如圖5 所示。這時(shí)加熱不足 T ej-1將使流過(guò)加熱器No. j 1的水份額a H。發(fā)生變化，故熱力系 統(tǒng)有效火用減少：= 5仏 口“(巧一H )式中，aH為變化后的水份額。按熱平衡原理可推得：J(W/kg)n)公式中的抄。為變化前的水份額，正、負(fù)號(hào)的選用是：當(dāng)端差或加熱不足增大時(shí)為匯集型加熱器與的示意（4）最后一個(gè)高壓加熱器（最高抽汽壓力

9、）出現(xiàn)端差成加熱不足 t e時(shí)，計(jì)算時(shí)有它 的特點(diǎn)。因?yàn)椋@時(shí)不僅減少了加熱器 No. J段的抽汽量，而且由于鍋爐給水火用值降 低，使給水在鍋爐中的火用升增加。圖 6為最高加熱器出現(xiàn)加熱不足，加熱不足 T ej-1 減少了 No. j段的抽汽量，使熱力系統(tǒng)有效火用減少：E =（u/kE） （14）與此同時(shí)，出現(xiàn)了給水加熱終溫降低，使給水在鍋爐中的火用升增加：厶創(chuàng)=CkJ/kg） （15）2實(shí)例計(jì)算火電廠的熱力設(shè)備和系統(tǒng)，無(wú)論是發(fā)生火用量和工質(zhì)的損失，還是工質(zhì)和火用量利 用于系統(tǒng)，都將影響裝置的經(jīng)濟(jì)性，通常工質(zhì)損失的同時(shí)總伴隨著有火用量的損失。熱力設(shè)備和管道的散熱、排污及汽水滲漏和取樣等就是屬于

10、工質(zhì)和火用量損失；工質(zhì)和火 用量利用于系統(tǒng)，包括來(lái)自循環(huán)內(nèi)部的工質(zhì)和火用量，以及循環(huán)外部工質(zhì)和火用量，比 如，軸封漏汽、抽氣器排汽、除氧器余汽利用以及給水泵內(nèi)的火用升等均屬于內(nèi)部火用 量和工質(zhì)的利用，而外來(lái)蒸汽或熱水、排污擴(kuò)容蒸汽、鍋爐排煙余熱利用都屬于外部火 用量和工質(zhì)利用于系統(tǒng)。-11h1/1hIkS圖6 末級(jí)高庶加熱器端差熱力系統(tǒng)中各種熱經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，可以歸納為兩大類：一類是純火用量變動(dòng)或出入系E和循環(huán)火用升增量統(tǒng)；另一類是帶有工質(zhì)的火用量進(jìn)出系統(tǒng)。兩類熱經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題有本質(zhì)區(qū)別，它們對(duì)經(jīng)濟(jì) 性的影響和效果以及分析計(jì)算的方法都將有很大不同。在研究時(shí)，按純火用量和帶工質(zhì) 的火用量進(jìn)出系統(tǒng)分別予以

11、討論，給出新蒸汽有效火用降的增量 E3的計(jì)算方法。詠口厶e得出后，就可求得裝置火用效率的相對(duì)變化； 16)以某600MW機(jī)組為例，應(yīng)用上述理論計(jì)算結(jié)果如表1（圖7）所示。加熱器端差減少47. =2kJ/kg的經(jīng)濟(jì)效果編號(hào)1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)6號(hào)8號(hào)阮0# 043 30.00620.04350.003 00.00310.004 80.012451O.0345678910端差/(W/kg)圖7加熱器效率與端差的變化曲線3結(jié)論(1)基于等效焓降理論提出了有效火用降的概念，建立了當(dāng)抽汽量擾動(dòng)時(shí)對(duì)整個(gè)熱 力系統(tǒng)火用效率影響的數(shù)學(xué)模型。(2) 對(duì)600MW汽輪機(jī)組進(jìn)行了局部能損定量計(jì)算。由表I可以看出，若加熱器端差減少 % =2kJ/kg ,各加熱器對(duì)熱力系統(tǒng)火用效率的影響不同：I號(hào)、3號(hào)對(duì)經(jīng)濟(jì)性影響較大，其次為8號(hào)。其它加