基于循環(huán)水流量的最佳真空確定方法

2016年2月電力科技與環(huán)保第32卷第1期基于循環(huán)水流量的最佳真空確定方法The determing method of optimum vacuum based on circulating water flow張浩,張新磊,于宗(華能山東石島灣核電有限公司,山東威海264312)摘要:傳統最佳真空的確定未考慮循環(huán)水流量變化對其他運行因素的影響,在實(shí)際應用中存在不足。通過(guò)分析環(huán)水流量變化后凝結水含氧量、水成本費用、排汽阻力、凝結水過(guò)冷度的相應變化,提出經(jīng)濟性最優(yōu)的最佳真空確定方法關(guān)鍵詞:最佳真空;循環(huán)水流量;經(jīng)濟性Abstract: The existing determining method of the optimum vacuum has deficiencies in practice, because the fac-tors are not be considered that while circulating water flow change brings affecting to other operation factorsThrough the change analysis of condensate oxygen, water costs, exhaust resistance, condensate subcoolingdegree with the circulating water flow change, the most economic method for determining the optimum vacuumKey words: optimum vacuum; circulating water flow; economic中圖分類(lèi)號:TK264.1文獻標識碼:B文章編號:1674-8069(2016)01-057-03汽器各項性能指標正常的條件,隨著(zhù)冷卻水量的增0引言加凝汽器真空將上升,此時(shí)機組功率將增加AP隨著(zhù)電力市場(chǎng)的改革發(fā)電企業(yè)對機組的經(jīng)濟循環(huán)水泵耗功將增加△P,則機組功率的增量與循運行提出了更高的要求。影響機組經(jīng)濟運行的環(huán)水泵泵耗功增量的差值△P達到最大時(shí)所對應的因素主要有機組本體、配套輔機、運行工況和運行技真空稱(chēng)為最佳真空5。術(shù)等2]。凝汽器是發(fā)電廠(chǎng)最重要的輔機之一,其真傳統最佳真空的理論似乎很科學(xué),但是只能說(shuō)空度對機組經(jīng)濟性影響很大3。提高凝汽器的真是能量意義上的最佳真空,而并非實(shí)際經(jīng)濟意義上空可使汽輪機的理想比焓降增大,電功率增大。因的最佳真空。其只是片面強調了循環(huán)水流量增大對此有效地提高凝汽器的真空使之達到最經(jīng)濟有利的汽輪機電功率及循環(huán)水泵耗電量的影響,而沒(méi)有考水平,是提高汽輪機組工作效率的重要內容。慮到循環(huán)水流量增大引起的機組直接經(jīng)濟投入,也在換熱面積一定的情況下,凝汽器真空的影響沒(méi)有考慮循環(huán)水流量增大對汽輪機排汽阻力凝結因素主要有:汽輪機排汽量、循環(huán)水流量、循環(huán)水入水過(guò)冷度及凝結水含氧量的影響。實(shí)際上,真空提口溫度。電站所在當地氣候條件決定了循環(huán)水入口高,循環(huán)水的成本提高,汽輪機排汽阻力、凝結水過(guò)溫度短時(shí)間內不會(huì )改變,因此汽輪機負荷一定時(shí),要冷度及凝結水含氧量均有不同程度的增大。因提高凝汽器的真空只有增加循環(huán)水流量。目前來(lái)此,機組即使按傳統最佳真空運行,其經(jīng)濟性也并不說(shuō),機組的運行工況一般根據凝汽器的最佳真空來(lái)是最佳。為了保證這一目標的實(shí)現,應對傳統最佳確定。但傳統的最佳真空定義并沒(méi)有將生產(chǎn)成本問(wèn)真空進(jìn)行修正,得出機組運行的最經(jīng)濟真空。題考慮全面即使機組按凝汽器最佳真空運行,也不能保證機組的最佳經(jīng)濟性造成能源的浪費4,因2循環(huán)水流量變化對機組經(jīng)濟性的影響而必須對最佳真空進(jìn)行重新確定。2.1循環(huán)水流量變化對機組直接經(jīng)濟投入的影響2.1.1凝結水含氧量引起的化學(xué)除氧費用1凝汽器最佳真空的傳統定義當循環(huán)中國煤化工曾大,這也使得從理論上講,在機組進(jìn)汽量進(jìn)汽參數不變及凝漏入的空氣HCNMH升高氧氣在2016年2月電力科技與環(huán)保第32卷第1期凝結水中的溶解度增大。當凝結水中的溶氧量超過(guò)而使蒸汽的做功能力減小。排汽阻力計算式為:0.03mg/L時(shí),短期內會(huì )使給水管路出現點(diǎn)狀腐蝕,D2AP。=k4溶氧量超標會(huì )腐蝕凝結水管道和低壓加熱器,大大降低其使用壽命,甚至還會(huì )導致除氧器給水溶氧超式中:k為考慮結構尺寸及阻力的系數,1/m2;p為標影響機組的運行經(jīng)濟性及安全性。為了消除排汽密度kg/m3溶解氧的影響,必須增加除氧費用,這大為降低了機從上式可知,隨凝汽器真空提高,汽輪機排汽密組的經(jīng)濟性。凝結水含氧量計算公式如下度p會(huì )變小,在排汽量一定的前提下,汽輪機的排汽b=k=0.622y0x(1)阻力會(huì )增大。這樣,雖然真空提高了,但實(shí)際上卻在一定程度上減小了汽輪機的做功能力,減小了電功式中;k為氧氣的質(zhì)量溶解度系數,mg/L;P為凝汽率的增加值。器內空氣平均分壓力;P,為凝汽器內蒸汽的平均分文獻[9]以某300MW機組為例,計算在一定循壓力;D。為凝汽器內空氣流量,kg/s;D為汽輪機的環(huán)水流量、循環(huán)水入口溫度,不同的排汽量情況下排排汽流量,kg/s;x為汽輪機排汽干度。汽阻力對汽輪機背壓的影響。結果表明,排汽阻力循環(huán)水流量增大后,根據道爾頓定律及亨利定的存在提高了汽輪機的背壓,進(jìn)而減小了蒸汽的作律,可得到凝結水中的含氧量變化為功能力,并且排汽量越小,汽輪機背壓受排汽阻力的b1=kp=0.622KD。_0.62Dx,(2)影響越大。因此在計算凝汽器最佳真空時(shí)必須考慮排汽阻力所帶來(lái)的影響b1與b的差值即為循環(huán)水流量增大后凝結水含通過(guò)借助汽輪機制造廠(chǎng)家提供的背壓變化對電氧量的增加值。去除這一部分凝結水含氧,將額外增功率影響的修正曲線(xiàn),可得到在汽輪機排汽壓力和加機組的運行費用,將化學(xué)除氧費用的增加值記為凝汽器壓力下的汽輪機電功率,二者之差即為排汽AC。阻力引起的汽輪機電功率變化量。當排汽量一定,2.1.2水資源成本費用循環(huán)水量變大時(shí),真空變大,通過(guò)修正曲線(xiàn)可查得相隨著(zhù)人們對水資源保護及環(huán)境保護意識的提應排汽阻力引起的電功率的變化量,二者之差即為高,凝汽器所消耗的循環(huán)水量以及向河流或大氣所凝汽器真空變化導致汽輪機排汽阻力變化所引起的排放的熱水(汽)量對水資源和環(huán)境的影響已受到汽輪機電功率損失量記為△P4p。有關(guān)部門(mén)的重視。傳統最佳真空對于循環(huán)水運行費2.2.2凝結水過(guò)冷度對機組發(fā)電功率的影響用的處理上,并沒(méi)有考慮水資源的消耗、水的價(jià)格波凝汽器中蒸汽壓力所對應的飽和溫度和凝汽器動(dòng)及污染治理的成本因素,而這些都是提高機組真熱井出口凝結水溫度的差值稱(chēng)為凝結水的過(guò)冷度空所需付出的。水資源成本費用可用下式計算:主要通過(guò)以下兩種方式表示0aDRT(1)溫度表示方法式中:D為循環(huán)水流量,h;R。為循環(huán)水本身的價(jià)At。=l-tn(5)格(包含原水費用及熱污染管理費用),元/t;T為機式中:4凝結水過(guò)冷度,℃;t凝汽器絕對壓力下組運行時(shí)間,h;a系數,循環(huán)水開(kāi)式循環(huán)取值為1;的飽和溫度,℃C;tn凝汽器熱井中凝結水溫度,℃。對于循環(huán)水閉式循環(huán),為循環(huán)水系統的補水率。(2)熱單位表示方法22循環(huán)水流量變化對機組發(fā)電功率的影響t -t(6)2.2.1排汽阻力對機組發(fā)電功率的影響式中4Tn為以焓值表示的凝結水過(guò)冷度,kJ/kg;t2蒸汽在汽輪機各級做功后,從末級動(dòng)葉進(jìn)入排為凝汽器無(wú)過(guò)冷度時(shí)凝結水焓值kJ/kg;t為凝汽汽管,然后排入凝汽器。排汽在排汽管中流動(dòng)時(shí),由器有過(guò)冷度時(shí)凝結水焓值kJ/kg。于轉向、摩擦等作用而產(chǎn)生壓力損失稱(chēng)為汽輪機的當循環(huán)水流量發(fā)生變化時(shí),凝結水的過(guò)冷度也排汽阻力損失,即汽輪機末級動(dòng)葉出口壓力與凝汽要發(fā)生相應的變化。當循環(huán)水量增大,真空增加到器壓力之間的差值。定數值時(shí)中國煤化工的膨脹能力排汽阻力會(huì )使汽輪機的理想焓降有所減小,從接近極限末THCNMHG在動(dòng)葉斜切2016年張浩等:基于循環(huán)水流量的最佳真空確定方法第1期部分之外膨脹,汽輪發(fā)電機組電功率不再增加,此時(shí)將上式進(jìn)行化簡(jiǎn),可得由于背壓降低,對應的飽和溫度下降,使最低壓力級a△ P dAP dAP4aAPRa△C加熱器的出口水溫降低。為了提高低壓加熱器的出ar raD口水溫,需要增加更多的回熱抽汽,從而使機組經(jīng)濟13)性降低。另外隨著(zhù)背壓的降低會(huì )使空氣的漏人量增上式確定的循環(huán)水流量所對應的凝汽器真空加,漏入的空氣量越多,凝結水的溫度就越低,產(chǎn)生值,才是綜合考慮了循環(huán)水流量變化后的各種因素的過(guò)冷度就越大,從而造成的損失就越大。得出真正經(jīng)濟意義上的最佳真空。這種確定凝汽器由于過(guò)冷度Ar,的存在,最低壓力級加熱器的最佳真空的方法不僅使能量轉換收益最大,同時(shí)也耗熱量增加an△Tn抽汽量也相應增加。采用效焓能保證汽輪機運行的經(jīng)濟收益最大。降法,可知引起汽輪機的等效焓降變化量為:AH=amt,m(7)4結語(yǔ)式中:an為凝結水份額;n1為最低壓力級加熱器的(1)傳統最佳真空的確定方法僅考慮了機組發(fā)回熱抽汽效率。電功率增量與循環(huán)水泵耗功增量,而忽視了循環(huán)水分別計算循環(huán)水流量改變前后凝結水過(guò)冷度所流量變化后,其他因素對機組的影響,因而計算結果引起的等效焓降的變化量AH1和△H2,兩者之差以有一定偏差,并未實(shí)現經(jīng)濟性上的最優(yōu)化?！鱄表示,即為由于循環(huán)水流量改變使1kg蒸汽少2)通過(guò)考慮更多運行因素,提出一種更科學(xué)做的功。因此,由于循環(huán)水流量改變所造成的凝結合理的方法對凝汽器的最佳真空進(jìn)行了重新確定,水過(guò)冷度改變所引起的汽輪機電功率損失為更符合實(shí)際運行需要,使最佳真空成為真正意義上△Pc=D△HTmg(8)的最經(jīng)濟真空。式中:D為主蒸汽流量kg/s;Tn、7n分別為汽輪機參考文獻:機械效率和發(fā)電機效率。[1]李秀云,嚴俊杰林萬(wàn)超火電廠(chǎng)冷端系統評價(jià)指標及診斷方法的研究[J].中國電機工程學(xué)報,2002,22(2):94-98凝汽器最佳真空的確定[2]謝德宇沈坤全,劉海晏凝汽器最經(jīng)濟真空運行工況的試驗研究[].上海電力學(xué)院學(xué)報按照傳統最佳真空的定義汽輪機組追求最佳(張浩,王建,于宗,等凝汽器真空低的影響因素及改善[1真空時(shí)僅考慮機組發(fā)電功率與循環(huán)水泵耗功增量,電力科技與環(huán)保,013,9(2):56因此其凈收益為[4]黃萍力徐君詔基于最佳真空算法的汽輪機循環(huán)水泵優(yōu)化運行ACb=Rr(△P1-AP)研究[J].熱力透平,2010,39(3):166-169此時(shí)的最佳循環(huán)水流量應滿(mǎn)足[5 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