基于等效焓降法的高加疏水改造分析_吴扬.docx

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1、 第 37卷第 3期 2016年 6月 电力与能源 367 DOI： 10. 11973/dlyny201603025 基于等效焓降法的高加疏水改造分析 吴扬，李彬芝，施佳成，谢海念 (华能南京金陵发电厂，南京 210034) 摘要：金陵电厂高加疏水系统采用逐级自流的方式，三号高加的正常疏水流至除氧器加热凝水，旨在阐述三 号高加正常疏水疏至除氧器出口直接加热给水的系统改造分析。 THA工况下通过热平衡计算出三号高加 减少的抽汽量及除氧器增加的抽汽量，由于两股抽汽热品质不同，结合等效焓降法，计算出改造后汽轮机等效 焓降的增加值，从而折算成标准煤耗下降值，得出改造后的经济收益。 关键词：疏水改造；

2、热平衡；等效焓降；热耗率；标准煤耗 作者简介：吴扬（ 1963)，男，高级工程师，总经理，从事电厂技术管理工作。 中图分类号： TM621 文献标志码 ： B 文章编号： 2095_ 1256(2016)03 0367 04 High Hydrophobic Modification Analysis Based on the Equivalent Enthalpy Drop Method WU Yang, Li Bin-zhi， SHI Jia-cheng, XIE Hai-nian (Huaneng Nanjing Jinling Electric Power Plant, Nanjing

3、 210034, China) Abstract： The gravity flow method is applied to the high hydrophobic system in Jinling Power Plant. The No. 3 normal high hydrophobic flows to the deaerator heating condensate. This research aims to analyze the system modification for directly heating supply water with the No. 3 norm

4、al high hydrophobic flowing to deaerator outlet. Under THA working condition, the rerduced extraction flow of No. 3 high hydrophobic and the increased extraction flow of the deaerator are calculated through heat balance. Due to the different extraction flow heat quality, the equivalent enthalpy drop

5、 method is combined to calculate the added value of modified tui bine equivalent enthalpy drop, so as to be converted into the standard coal consumption decreased value, and obtain the economic benefits after transformation. Key words： hydrophobic modification； heat balance； equivalent enthalpy drop

6、； heat loss rate； standard coal consumption 金陵电厂汽轮机是上海汽轮机有限公司引进 德国西门子技术生产的 1 030 MW超超临界汽轮 发电 机 组 ， 型 号 为 N1030-26. 25/600/600 (TC4F)， 回热系统采用 3台高压加热器、 1台除 氧器、 4台低压加热器组成。高加疏水系统采用 逐级自流的方式，三号高加正常疏水至除氧器，在 除氧器内与凝结水及加热蒸汽混合加热后进入给 水泵。根据高压蒸汽少抽、低压蒸汽多抽的基本 原则，本文分析了将三号高加的正常疏水改接至 除氧器出口，以减少三抽抽汽量、增加四抽抽汽 量，达到提高机组效率的经

7、济性及可行性。 汽轮机热力计算通常采用热平衡法，该方法 对热耗的计算准确性高，但对热力系统局部的改 造计算，需要的数据太多，繁杂又不明了。等效焓 降法适用于热力系统的局部定量计算，该方法只 研究与热力系统有变化的部分，并且计算结果与 热平衡计算基本相同。本文试着用等效焓降法对 三号高加疏水改造前后的热力系统进行计算分 析，定量改造之后经济效益的提高。 1三号高加疏水改造前后的热平衡计算 前提计算工况保证：保证除氧器出口温度（考 虑除氧效果 ）； 保持三号高加进口流量不变（给水 流量不变 ） ； 三号高加出口温度不变。 图 1所示为高加疏水改接至除氧器出口、给 泵前置泵入口的原则性示意图，由图可

8、知除氧器 内四抽加热凝水并混合后再与三号高加疏水混 合，最终的混合点在除氧器的出口管路上。 高加系统热平衡计算的参数中的己知项由金 陵电厂汽轮机 T H A工况下热平衡图中查得参数 368 吴扬 .等：基于等效焓降法的高加疏水改造分析 图 1三号高加疏水改造示意图 如下 ： T3(三号高加出口给水焓） 942. 30 kj/kg， T4(三号高加进口给水焓 ） 814. 10 kJ/kg， T(除氧 器出口焓值） 772.8 kJ/kg， T5(五号低加出口给水 焓 ） 652. 00 kj/kg， & ( 三 号 高 加 抽 汽 焓 值 ） 3 386. 60 kj/kg， /u (除氧器抽

9、汽焓值） 3 187. 40 kj/kg， 3 (三号高加疏水焓值） 824. 20 kJ/kg， _Dgs (主给水流量） 2 930. 00 t/h， P3 (三抽压力 ） 2. 2 MPa， P4(除氧器压力）1.09 MPa， Pgs3(三号高加 进水压力） 3_2. 63 MPa，菜（给栗温升 ） 6 C， Dd (1 抽流量 ） 142. 27 t/h， De2(2 抽流量 ） 311. 4 t/h， De3 (3 抽流量 H21.76 t/h， De4(4 抽流量 ） 99. 25 t/h。 (1) 改造后三号高加进口焓值： T4计算 混合点的焓值： A混 =(Del + De2

10、 + l/e3) X /ij3 + (Dgs Del 队 一 Z/e3) X ： rADgs = 782. 85 kj/kg 混合点的压力 ： P混 =+ AH = 1. 19 MPa 由 s、 Pig查表得混合点处温度 ： tm = 184. 81C 改造后三号高加进口水温： 广 3进口 = % + %泵 =190. 8 C 由 ha n、 Pgs3查表得： Tri = 826. 59 kj/kg (2) 改造后三抽流量 iy,3、 四抽流量计算 改造后三抽流量： De, = Dgs X (T3 - r4) - (Del +De2) X (hj2 hj3)/(h3 hj3) = 108. 2

11、7 t/h 改造后四抽流量： D l： i = (Dk. Dl1 Dl2 D ) X (T-T-,)/(/!, -T； ,) = 113.7 t/h (3)改造后三抽流量减少值 ADe3、 四抽流量 增加值 ADM计算 三抽流量减少值： ADe3 = De3 D e3 = 13. 49 t/h 四抽流量增加值： ADe4 = Drct Det = 14. 45 t/h 2 金 陵电 厂回 热加 热器 等效 焓降 岣及抽 汽效率 计算 2.1等效焓降概念简介 等效焓降法是基于热力学的热功转换原理， 考虑到设备质量、热力系统结构和参数的特点，经 过严密地理论推演，导出几个热力分析参量氏 及等 1，

12、用以研宄热功转换及能量利用程度的一 种方法。汽轮机回热抽热系统示意图见图 2。 图 2汽轮机回热抽汽系统示意图 对于回热式汽轮机， 1 kg新蒸汽作功： H = (h = h) ct_ X (h! h) as X S (hs hn) = (h hn) X (1 ar X 3； r) kj/kg r = l 式中 抽汽做功不足系数。 y r = (hr h n ) / (h h n )(1) 这个作功称为等效焓降 H。 由式 （ 1)可知， 等效的数量含义是指回热抽汽式汽轮机 1 kg新 蒸汽的作功，等效于 （ 1 一 kg新蒸汽直 r = l 达凝汽器的热降。 2.2抽汽的等效焓降 H,及抽汽

13、效率 rj,的计算 简介 抽汽的等效焓降 H,的计算公式为 ： i-i Hj = (hj h) (Ar/qr) X Hr r=l 式中人 取 l或者 1，视加热器型式而定； 7 加热器 7 后更低压力抽汽口脚码； Yr - 即此加热器疏水放热； rr 即此加热器给水吸热； 即此加热器的抽汽焓； K - 低压缸排汽洽； 吴扬 .等：基于等效焓降法的高加疏水改造分析 369 q,- 即此加热器抽汽放热。 如果加热器为汇集式加热器，则均以 rr代之，如果厂为疏水式加热器，则从 以下指导 (包括 ） 汇集式加热器用 y.代替 A,i， 而在汇集式 加热器以下，无论是汇集式加热器或是疏水式放 流式加热器

14、，则一律以 r.代替 A 。需要特别指 出金陵电厂除了除氧器为汇集式加热器以外， 6 号低加带低加疏水泵也按汇集式加热器处理。 各级抽汽等效焓降 H,算出后，按做功与加 入热量之比，可得到相应的抽汽效率 ?7, = /(,。 2.3金陵电厂抽汽的等效焓降的计算 由公式可以计算出： 8 号低加 ： HS = 165. 593 0 kj/kg; 7 号低加 ： H7 =291. 504 1 kj/kg; 6 号低加： =507. 677 5 kj/kg; 5 号低加 ： H5 = 652. 493 7 kj/kg; 除氧器 ： H4 =782. 991 3 kj/kg; 三号高加 ： H3 =93

15、0. 0270 kj/kg。 3 三号高加疏水改造后的发电煤耗及经 济收益 3.1三号高加疏水改造后的发电煤耗变化 汽轮机等效焓降的增加值： AH = AD,.： -, X ADL， I X HI = 513. 7 kW 考虑到汽轮发电机的机电效率 . 99,即对于 THA工况下改造前发 P = 1 030 000 kW的电量 改造后可以多发 = 513. 7 X 0. 99 = 508. 6 kW 的电量。 供电煤耗的收益：假设改造前的发电煤耗为 玖 =285 g/kW h， 改造后的煤耗为： B2 = X P/(P + AP) = 284. 8(5 g/kW h 则 AB = Bi B 2

16、 = 0. 14 g/kW h 3.2三号高加疏水改造后经济收益 按机组年利用 6 000 h， 标煤煤价 650元 /吨 计算，一台机组年收益为： G=0_ 14X6 000X 1 030X650/1 000 = 562 380 元 4 三号高加疏水改造至除氧器出口处的 可行性分析 4.1三号高加疏水改造至给泵前置泵入口的可 行性分析 改造前金陵电厂给泵前置泵的入口温度在 THA工况下时为 182. 2 C，查运行规程可知此时 给泵前置泵的有效汽蚀余量为 8. 6 m， 必须汽蚀 余量为 4. 5 m。 改造后混合点的温度变为 184. 81 C，此温度 对应的饱和压力为 1. 118 5

17、MPa,比原来 182. 2C 对应的饱和压力 1_ 054 4 MPa高 0. 064 1 MPa, 即 6. 4 m水柱的压力，此时如果三号高加疏水回 前置泵进口，前置泵有效汽蚀余量将从 8.6 m降 为 2. 2 m， 低于前置泵的必须汽蚀余量，前置泵存 在汽蚀的可能。 4.2三号高加疏水改造至给泵前置泵出口的可 行性分析 针对前述给泵前置泵容易发生汽蚀的情况， 做出以下的改进。一种方法是降低给泵前置泵的 转速，但此种方法需要改变小机变速箱内的结构， 另外前置泵的出口压力也会降低，从而影响到主 泵的运行，容易造成主泵的汽蚀。第二种方法是 将三号高加的疏水改造至给泵前置泵的出口处， 这种方

18、法不会降低前置泵的出口压力，由于主泵 有效汽蚀大，也不会影响主泵的运行，但由于前置 泵出口压力比三号高加疏水压力略高，需要加上 一台水泵升压后将疏水打入前置泵的出口管道 中，与低加疏水泵相对应称此泵为高加疏水泵。 下而就此种方法加以具体说明。 如图 3所示为三号高加疏水改接至给泵前置 泵出口的示意图， THA时给泵前置泵的出口压 力为1.985 MPa。 改接至前置泵出口处，及汽机 房 17 m层，三号高加的疏水压力为 1. 19 MPa。 考虑到疏水点比混合点高 5 m， 泵的扬程系数为 1. 2，则所选取的高加疏水泵的扬程为： H = l. 2X (198. 5 119一 5) = 89.

19、4m。 金陵电厂高加系统双列布置，改造中，单侧高 加疏水回收至相应给泵前置泵的出口管路。改造 后单列高加的疏水流量为 292 t/h， 流量的裕度选 用1. 1，则单台高加 疏水泵的额定流量为 (3=292X 1. 1=321. 2 t/h 假设泵的效率为 . 9,则选用的高加疏水泵 的功率为： P=HQg/(3. (5X0. 9)=8(5. 8 kW 选用的电动机的功率储备系数设为 1. 2,应 选用功率为 104 kW的电动机，电动机的开关可 以设在汽机 PC段上。 依然假设机组年利用小时数为 6 000 h， 当 2 台高加疏水泵同时满负荷运行时，其功率消耗为 370 吴扬 .等：基于等

20、效焓降法的高加疏水改造分析 图 3三号高加疏水改接至给泵前置泵出口示意图 2X86. 8=173. 6 kW。 高加疏水改造机组多做的 508. 6 kW的功其中有 173. 6 kW用于高加疏水 栗的能耗上，即在发 1 030额定负荷时多发了 335 kW的电，煤耗降低值修正为 AB2 =285 285 X 1 030八 1 030 + 0. 335) =0 093 g/kW . h， 经济效 益修正为 _ 093 X 6 000 X 1 030 X 650/1 000 = 373 581 元 /(台 年）。 假设设备采购及系统改造的一次性投资为 140万元，加上运行维护的成本，预计 4年的

21、时间 能收回成本。 5结语 综上所述，将高加的疏水改接至除氧器的出 口，可以减少三抽抽汽量，增加四抽的抽汽量，使 汽轮机的等效焓降增加，可以降低发电机的供电 煤耗 0. 14 g/kW . h， 每年产生经济效益 562 380 元。但是将高加疏水自流入给栗前置泵的入口会 造成前置泵的汽蚀，影响安全。而将高加疏水通 过高加疏水栗打入前置栗的出口管路中不会影响 汽泵及其前置泵的运行，但需要增加高加疏水栗， 每年可产生经济效益将为 373 581元 /(台 年）， 考虑到设备改造及新加的疏水栗与阀门等成本， 需要 4年的时间收回成本。 由上述的计算分析可以看出，采用等效焓降 的方法在对局部 改造进

22、行计算时，计算简单明了， 对机组经济性的分析也有一定的准确性。但由于 计算的过程中假设了除氧器出口温度、三号高加 进口流量以及三号高加出口温度的条件不变，最 终的结果与实际值存在误差，不过误差不大，可以 接受。总之，对高加疏水的改造在降低机组煤耗 上是存在积极意义的。 收稿口期 ： 2016-02-23 (本文编辑：严力口） 电力简讯 能源技术革命创新行动计划 （ 2016-2030年） 国家发展改革委、国家能源局日前印发能源技术革命创新行动计划 （ 2016 2030年 ）， 到 2030年将在煤炭清洁高 效利用、高效太阳能利用等十五个方面的技术实现重大突破，建成完善的能源技术创新体系，技术

23、水平整体达到国际先 进水平。 近年来，主要能源大国均出台了一系列法律法规和政策措施，采取行动加快能源科技创新。例如，美国发布了全面 能源战略等战略计划，日本陆续出台了面向 2030年能源环境创新战略等战略计划，欧盟则制订了 2050能源技术路 线图等战略计划。 目前，世界主要国家均把能源技术视为新一轮科技革命和产业革命的突破口，制定各种政策措施抢占发展制高点， 增强国家竞争力和保持领先地位。针对这种情况，在 2016年至 2030年期间，国家将在煤炭无害化开采技术、非常规油 气和深层深海油气开发技术、煤炭清洁高效利用技术、先进核能技术、高效太阳能利用技术、二氧化碳捕集利用与封存技 术、大型风电

24、技术、氢能与燃料电池技术等十五个方面的能源技术实现重大突破。将实现重点煤矿区基本工作面无人 化，全国采煤机械化程度达到 95%以上；实现 C02的可靠性封存、监测及长距离安全运输；开展聚变堆芯燃烧等离子体 的实验、控制技术和聚变示范堆 DEMO的设计研究；研究智能化大型光伏电站、分布式光伏及微电网应用、大型光热电 站关键技术，开展大型风光热互补电站示范；实现两种燃料电池电动汽车的示范运行和推广等。 国家发改委将针对创新计划建立健全动态评估机制，定期对相关战略目标、计划执行等情况进行科学评估评价，及 时协调解决行动计划实施过程中遇到的问题。到 2020年，实现一批关键技术取得重大突破，能源技术创新体系初步形 成。而到 2030年，建成与国情相适应的完善的能源技术创新体系，进入世界能源技术强国行列。 (本刊讯）