定热量等效热降矩阵方程在200MW机组中的应用

摘 要：等效热降理论已成为火电厂节能诊断和节能改造分析的重要手段，本文首先结合等效焓降法及实际热力系统推导出了汽轮机辅助蒸汽做功损失通用方程，定热量抽汽热效率矩阵计算理论，并以某200MW机组的THA工况参数，证明了等效热降法与常规热平衡法的一致性，并应用方程分析计算出了门杆漏汽、轴封漏汽对机组经济性的影响，给电厂以及其它机组提供运行检修、挖掘机组潜力提供参考。

关键词：等效热降；辅汽做功损失；节能指导

中图分类号：TK262 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）21-0149-02

等效焓降法是基于热力学的热功转化原理，用于研究热功转换及能量利用程度的一种方法。既可用于整体热力计算，也可用于热力系统的局部分析定量计算。

对于大型再热机组，因为再热器的存在，等效热降法分定热量法和变热量法，但两者分析的结果是一致的[1]。但由于定热量法采用独特的处理方式—保持系统循环吸热量不变，只需计算扰动对系统做功量的改变，简化了分析过程，有利于采用计算机语言计算，因此得到了广泛的应用。

1 定热量抽汽效率的矩阵形式

根据定热量等效热降理论，回热抽汽等效焓降Hi与回热抽汽效率ηi的通式为：

（1）

表达为矩阵形式：

（2）

表达式为：

（3）

{[A]T}-1[hi0] （4）

式中：若i为汇集式加热器，以τr代替Ar；若i为疏水自流式加热器，则从i以后直到（包括）汇集式加热器以后则均以γr为代替以τr代替Ar；在汇集式加热器以后则均以τr代替Ar；z为抽汽级数；hc为排汽焓值，η0为实际循环效率。再热冷段后抽汽σ为0。

新蒸汽净等效热降为[2]：

（5）

把锅炉视为汇集式加热器后，新蒸汽处于再热前，则新蒸汽净等效热降为：

（6）

则实际循环热效率公式变形为：

（7）

把锅炉视为汇集式加热器后，通式（4）则可写为：

（8）

通过迭代计算直接可以求出机组的循环热效率以及各段的抽汽效率，从式中可以看出辅助汽水做功损失成为了提高计算准确性的主要因素。

2 实际辅助汽水做功损失

由等效焓降法理论知带工质离开汽轮机本体做功损失为：

大型纯凝汽轮机离开本体的辅助蒸汽去向可分为两类，一类是回到热力系统加热给水，另一类回供轴封自密封用（离开或进入汽轮机本体）。

带工质进入热力系统分为两类，一类为回到抽汽加热器，另一类为回到轴封加热器。回到抽汽加热器排挤抽汽段回收功为：

回到轴封加热器区别于回到抽汽加热器在于它并没有直接排挤抽汽而是通过提高末级低加进口水温度排挤末段抽汽的。其回收功可视为纯热量进入回热系统[3]，考虑方法有两种，一种是各股蒸汽合计为一股蒸汽，焓值取平均焓值；另一种则是分别考虑各股蒸汽放热量。本文采用后者，因为前者不便于分析各股蒸汽对机组经济性影响，则回到轴封加热器回收功为：

单股蒸汽辅助做功净损失为：

从汽轮机轴封及门杆漏汽（辅助蒸汽）导致机组做功总净损失可简化为下式：

∑∏=[ααj]T[hαj′]+∏τb （9）

式中右侧第一项为汽轮机轴封或门杆漏汽回热力系统损失功回到本体做功损失（含漏汽份额给水泵做功损失），第二项为给水泵焓升引起的做功损失，ααj为辅助汽水占主蒸汽流量份额，∏τb为给水泵焓升做功损失，按文献[1]可以推导出hαj′如下表达通式：

hαj为漏汽焓值，hj为排挤抽汽段焓值，ηj为排挤段抽汽效率（回本体时取0），ηn为末级段抽汽效率，hn为排汽焓，tzjs为轴加疏水焓，再热冷段后漏汽σ为0。

hαj为漏汽焓值，hj为回到汽轮机处该段漏汽焓值，再热冷段后漏汽σ为0。

给水泵焓升引起的做功损失用下式计算：

∏τb=τb×（1-ηj） （10）

式中ηj为排挤段抽汽效率。

3 实例分析

某200MW机组采用超高压中间再热抽汽凝汽式汽轮机，型号为CC200-12.7/1.0/0.35/535/535，系东方汽轮电机有限责任公司制造。机组热力参数见表1，轴封漏汽、门杆漏汽的参数见表2。

将表2中参数代入通式4可求得轴封、门杆漏汽导致机组做功损失∑∏为42.28kJ，机组循环效率为43.86%；与常规热平衡算法结果一致；说明本文方法是正确的。代入通式2可计算出各项漏汽对机组经济性的影响，结果见表3。

4 结语

（1）结合等效焓降法及实际热力系统推导出了汽轮机辅助蒸汽做功损失通用方程，方法简单实用。

（2）以实际热力系统为例，证明了等效热降矩阵方法与常规热平衡法的一致性，并应用方程分析计算出了門杆漏汽、轴封漏汽对机组经济性的影响。

参考文献

[1]林万超.火电厂热力系统节能理论[M].西安交通大学出版社，1994.

[2]郭仲德，张树芳.火电厂再热机组的定热量等效热降矩阵方程[J].动力工程学报，2011，31（1）：42-47.

[3]张春发，李新旺，等.汽轮机轴封通用计算模型及其应用[J].中国电机工程学报，2008.

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