加热器端差对机组热经济性影响的定量分析方法VIP专享VIP免费

收稿日期:2006-10-31;修订日期:2007-05-16作者简介:刘强(1981-),男,山东邹城人,南京工程学院助教.文章编号:1001-2060(2007)05-0521-04加热器端差对机组热经济性影响的定量分析方法刘强1,郭民臣2,田永伟3,王毅林1(11南京工程学院动力系,江苏南京211167;21华北电力大学动力系,北京102206;31东南大学火电机组振动国家工程研究中心,江苏南京210096)摘要:建立了定流量下加热器端差对机组热经济性影响的数学模型。该模型针对加热器的不同类型进行了讨论,应用时不再需要单独计算端差变化对锅炉吸热量的影响,并全面考虑了热力系统的结构特点及辅助汽水系统,从整体上定量分析加热器端差对机组热经济性的影响,为火电机组节能降耗以及热力系统定量分析提供了理论依据。对某600MW机组进行了算例分析,表明端差越大,机组的热经济性越低;端差越小,机组的热经济性越高。关键词:热力系统;加热器;端差;热经济性;矩阵法中图分类号:TK212文献标识码:A引言加热器端差是指加热蒸汽的饱和温度与加热器出口水温之差。在实际运行中,端差的存在和变化虽没有发生直接的明显热损失,但是增加了热交换的不可逆性,产生了额外的冷源损失,降低了装置的热经济性[1～2]。因此分析加热器端差对机组热经济性的影响对电厂节能与运行有很大的现实意义。文献[1～2]运用等效热降法提出了端差对机组热经济性影响的计算模型;矩阵法方面,文献[3]中构建了加热器端差对汽轮机做功量、锅炉吸热量及机组热经济性影响的计算模型,为计算端差对机组热经济性的影响提供了新的方法。本文通过对机组绝对内效率方程式进行微分,并基于热力系统结构矩阵对加热器不同连接形式进行讨论,直接分析端差对机组热经济性的影响。1加热器端差影响机组热经济性的物理模型当第i级加热器在运行中出现给水加热不足,则体现在该级加热器出口水焓ti变化Δti,若压力高一级(第i-1级)是不带疏水冷却器的表面式加热器,则该级端差不会影响第i-1级的疏水焓;若第i-1级加热器是带疏水冷却器的表面式加热器,则第i-1级加热器疏水焓变化Δ�ts(i-1),并有Δ�ts(i-1)=Δti,即�ts(i-1)的变化同ti一致,所以只选择ti为自变量,研究定流量条件下端差对机组热经济性的影响,并规定端差增大Δti为负,反之Δti为正。图1端差影响示意图2定流量条件下加热器端差对机组热经济性影响的数学模型汽轮机做功表达式[3～5]:w=h0-hc+σ-αT�hσ-wf(1)循环中单位工质的热耗量[3～5]:q0+qrh=h0-�t1+αrhσ=h0-�t1+σ-(αT+αTf)σ(2)式中:h0、hc、σ—主蒸汽焓、排汽焓和1kg蒸汽再热吸热量;wf—轴封漏汽等在汽轮机内的做功不足;�hσ=[h1-hc+σ⋯hm-hc+σhm+1-hc⋯hz-第22卷第5期2007年9月热能动力工程JOURNALOFENGINEERINGFORTHERMALENERGYANDPOWERVol.22,No.5Sep.,2007hc]T;m—再热前的抽汽级数;�t1—1号高加出水焓;αrh=1-(αT+αTf)·[1⋯10⋯0]T再热蒸汽份额;σ=[σ⋯σ0⋯0]T。机组绝对内效率表达式:ηt=w/(q0+qrh)即:ηt(q0+qrh)=w(3)式(3)对变量�ti求偏导:(q0+qrh)9ηt9ti+ηt9(q0+qrh)9ti=9w9ti(4)式(4)整理有:9ηt9ti=1q0+qrh9w9ti-ηt9(q0+qrh)9ti(5)上式右侧括号内的第一项是端差的变化对汽轮机做功量的影响,第二项是端差变化对再热吸热量的影响,二者之差就是保持主汽流量不变时,端差对机组热经济性的影响。�ti的变化不会对h0、σ、hc、hi等强度量产生影响,对轴封漏汽等在汽轮机内做功产生的影响可忽略,故由式(1)和式(2)有:9w9ti=-9αT9ti�hσ(6)9(q0+qrh)9ti=-9αT9tiσ-9t19ti(7)则内效率的绝对变化量为:Δηt=9ηt9tiΔti(8)由式(5)～式(8)得内效率的相对变化:δηt=Δηt/ηt=-9αT9ti�hσ-ηtσΔti-ηt9t19tiΔtiηt(q0+qrh)=-1w(9αT9tiΔhσ-ηt9t19ti)Δti(9)式中:Δhσ=�hσ-ηtσ=[h1-hc+(1-ηt)σ⋯hm-hc+(1-ηt)σhm+1-hc⋯hz-hc]T。由式(9)可知只需求得9αT/9�ti即可解得各级加热器端差对机组热经济性的影响。对热力系统,其矩阵热平衡方程为[6～7]:Aα+Afαf+Aταw+Δq=αfwτ(10)式(10)对ti求导:A9α9ti+9A9tiα+Af9αf9ti+9Af9tiαf+Aτ9αw9ti+9Aτ9tiαw+9Δq9ti=αfw9τ9ti在ti变化不大时,αf,αw,Δq基本不受影响,将它们视为定值,即:9αf9ti=9αw9t...