火电机组耗差分析中真空度基准值的计算分析.pdf

第 3 5卷 第 3期 2 0 1 3年 3月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y V0 1 ． 3 5 No ． 3 Ma r ． 2 01 3 火电机组耗差分析 中真空度基准值 的计算分析 韩琴， 许晓斌， 常浩 华 电电力科学研究 院， 浙 江 杭州3 1 0 0 3 0 摘要 在火电机组耗差分析中， 真空度基准值通常是通过凝汽器制造厂家提供 的凝汽器特性曲线拟合计算得到的， 而 这只适用于冷却水量、 凝汽器蒸汽流量、 冷却水流速以及冷却水进 口温度等参数均为设计值的工况。以内蒙古华电乌达 热电有限公司 1 5 0 MW机组为例 ， 对采用 3种计算方法得出的真空度基准值进行比较分析 ， 分析结果表明 根据凝汽器 制造厂家提供的凝汽器特性曲线拟合的基准值不能正确计算出凝汽器压力基准值， 而应以凝汽器变工况下的计算值作 为真空度的基准值。 关键词 耗差分析； 基准值； 凝汽器变工况； 真空度 中图分类号 T M 6 2 1 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 41 9 5 1 2 0 1 3 0 3 0 0 1 6 0 4 1 耗差分析方 法 随着煤价的不断上涨 ， 提高机组经济效益 、 降低 运行成本已成为电力企业亟待解决的问题。对机组 进行耗差分析， 是电力企业节能降耗的基本方法。 通过耗差分析 ， 找出各指标与基准值 的差距及对机 组煤耗率的影响 ， 从而指导和优化运行 。耗差分析 的准确性主要取决于基准值和耗差分析方法是否合 理。火电机组的耗差指标主要包括 主蒸汽压力 、 主 蒸汽温度 、 再热蒸汽温度、 给水温度 、 真空度 、 再热减 温水量 、 排烟温度 、 排烟氧量等。所有指标 中占总耗 差分项 比例最大的一般 为真空度 3 0 ％左右 ， 其次 为排烟温度。因此 ， 真空度耗差分析 的准确与否直 接影 响机组总耗差的准确性 ， 进而影 响机组运行的 经济性 。 针对不 同的情况和参数 ， 主要有 5种耗差分析 方法 热力学方法、 基本公式法、 等效焓降法、 试验法 和小偏差法 J 。文献 [ 26 ] 针对耗差分析 的具体 方法做 了不同层次 的研究 ， 本文主要针对真空度基 准值的热力学计算方法展开讨论。真空度基准值主 要是根据凝汽器制造厂家提供的凝汽器特性曲线和 凝汽器变工况计算得到的 ， 而前者又包括 2种方法 一 是根据机组负荷来计算 ， 二是根据进入凝汽器的 热负荷来进行计算。3 种方法的具体定义如下 方法 1 凝汽器机组负荷与背压特性 曲线法 ， 即 由凝汽器制造厂家提供凝汽器特性曲线， 根据特性 曲线求出机组负荷和循环水进口温度所对应的特性 曲线上的背压值 ， 即为真空度基准值。 方法 2 凝汽器进汽量与背压特性曲线法 ， 即由 收稿 日期 2 0 1 21 01 9 凝汽器制造厂家提供凝 汽器特性 曲线 ， 根据特性 曲 线求出进入凝汽器蒸汽量和循环水进 口温度所对应 的特性 曲线上的背压值 ， 即为真空度基准值。 方法 3 确定冷却水温 升的 目标值和凝汽器端 差 的目标值 ， 求 出汽轮机排汽温度下所对应 的饱和 压力， 即为真空度基准值。 本文采用这 3种方法对 内蒙古华 电乌达热电有 限公 司 1 5 0 Mw 燃煤机组进行分析 比较。 2 设备概 况 内蒙古华电乌达热电有限公 司 1 5 0 MW 燃煤机 组配置 U G一 4 8 0 ／ 1 3 ． 7 3一M 型锅炉， 汽轮机型号为 C 1 5 0 ／ 1 3 51 3 ． 2 ／ 1 ． 0 ／ 5 3 5 ／ 5 3 5 ， N一8 5 0 01型凝汽 器 的设计 参数 为 冷却 水进 口温度 ， 2 0℃ ； 排汽 压 力， 4 ． 9 k P a ； 蒸汽流量， 3 2 0 t／ h ； 冷却水量， 2 0 8 8 0 t／ h ； 清洁系数 ， 0 ． 8 5 ； 凝汽器的冷却面积 ， 8 5 0 0m 。经计 算， 凝汽器设计冷却温升为 8 ． 0 4 5～ 8 ． 5 8 0℃， 凝汽 器设计端差为 3 ． 9 3 4 ． 4 7℃。 3 数据计算及结果分析 机组稳定运行 1 h后开始采集数据 ， 采集数据 及计算结果见表 1 。表 1中“ 方法 1排汽压力基 准 值” 是通过负荷拟合 的凝汽器特性曲线计算得到 的， “ 方法2排汽压力基准值” 是通过蒸汽流量或者 凝结水流量热负荷拟合的凝汽器特性曲线计算得到 的， “ 方法 3 排汽压力基准值” 是通过凝汽器变工况 计算得到的。 计算过程 中有 以下几点假设 1 进入凝 汽器 的蒸汽 流量 近似 等于凝 结水 流量 。 第3期 韩琴， 等 火电机组耗差分析中真空度基准值的计算分析 1 7 2 冷却水的比热容为4 ． 1 8 7 k J ／ k g K 。 3 汽轮机排 汽与凝 汽器 的凝结 水 比焓 差为 22 6 6 ． 61 l 【 J ／ k g 。 4 表 1中机组负荷 、 循环水进 口温度 、 循环水 出口温度 、 凝结水温度 、 排汽温度、 蒸汽流量及排汽 压力都是实测值 。 分析图 1和图 2可知 ， 利用负荷拟合 出来 的凝汽 器排汽压力特性曲线与利用凝汽器热负荷拟合出来 的凝汽器排汽压力特性 曲线 的差值是 比较大 的。当 机组负荷为 1 2 8 ． 4 M W 负荷比例为 8 5 ． 6 0 ％ 时， 蒸 汽流量为 3 4 5 ． 2 t ／ h 热负荷 比例为 1 0 7 ． 8 7 ％ ， 方法 1与 方 法 2计 算 得 到 的排 汽 压 力 基 准 值 相 差 1 ． 2 5 k P a ， 方法 1 与方法 2计算的耗差差值达 2 ． 4 4 g ／ k W h ， 每年影响发电煤耗 3 1 6 2 ． 2 4 t 。而当机 组负荷为 1 0 9 ． 5 MW 负荷 比例为 7 3 ． 0 0 ％ 时， 蒸汽 流量为 2 5 4 ． 0 t ／ h 热 负荷 比例为 7 9 ． 3 7 ％ ， 方法 1 k P a ， 方 法 1与 方 法 2计 算 的耗 差 差 值 为 0 ． 6 1 g ／ k W h 。 由此可见， 负荷比例和热负荷比例越 接近， 2种方法计算 出来的排汽压力基准值和耗差 越接近 ， 但是 ， 如果 负荷 比例和热 负荷 比例相差较 大， 利用负荷计算出来的排汽压力基准值与利用热 负荷计算出来 的排汽压力基准值误差 高达 1 7 ． 6 ％。 由此可得出结论 利用负荷计算 出来 的凝汽器排 汽 压力基准值存在较大误差， 而在耗差系统分析中只 要引人进入凝汽器的蒸汽量， 即可利用热负荷来拟 合排汽压力作为基准值 。 由表 1可知 ， 方法 3计算 出来的排汽压力基准 值与方法 1 、 方法 2计算出来的排汽压力基准值相 比， 差值分别为 1 ． 2 0～1 ． 6 0 k P a和 0 ． 1 5 0 ． 9 0 k P a 。 由此可见 ， 制造厂家提供的凝 汽器特性 曲线只能作 运行调整参考用 ， 不能作为运行基准值 。因为运行 中凝汽器的主要参数大多数偏离设计值， 即在变工 与方法 2计算得到的排汽压力基准值相差 0 ． 3 0 况下运行， 运行基准值应该是在对凝汽器的进水温 表 1 机组采集数据及计算结果 1 8 华 电 技 术 第 3 5卷 度 、 循环水量 、 凝汽量 、 真空严密性、 冷却水流速进行 修正后计算出来的凝汽器蒸汽饱和温度下 的凝汽器 压力 。而在耗差分析中， 只需引入循环水流量测点 、 循环水流速测点 ， 即可进行变工况下凝汽器压力基 准值的计算 。 由图 1 、 图 3 、 图4和图 5可知 实测凝汽器压力 与方法3 计算的凝汽器压力基准值的差值、 循环水 温升大多数都超过设计值 ； 实测凝 汽器 压力与实测 排汽温度对应下的凝汽器压力计算值相差较大 。原 因分析及解决措施如下 L _ c ● ● 耀 图 1 根据 不同方法计算得到的负荷 一排汽 图 3 根据不同方法计算得到的循环水进口 温度 一排汽压力对 比图 1 凝汽器压力的测量可能存在误差。 2 在循环水进水温度相同的情况下， 内蒙古 华 电乌达热 电有限公司 1 5 0 M W 燃煤机组 的排汽温 度和凝汽器压力要 比同类 型运 行状况较好 的机组 大 ， 应加强运行调整 。 一 实测排汽压 力 图4 根据不同方法计算得到的蒸汽 流量 一排汽 压力对比图 图 5 实测 排汽压力与实测排汽温度对应 的 排汽压力对 比图 3 由表 1可见 ， 循 环水温升超 出了正常范 围 6 ～ 9 ℃ ， 说明循环水量不足以冷却进入凝汽器的 蒸汽 ， 应加开循环水泵或者优化水泵运行方式。 4 循环水进 口温度和蒸汽流量对凝汽器排汽 压力的影响总体趋势是 随着循环水进 口温度和蒸 汽流量的增大 ， 凝汽器排汽压力增大 。但这个影 响 并不是绝对的 ， 而应该 是循环水 进 口温度 、 蒸汽 流 量 、 循环水量 、 冷却水流速及真空严密性等因素综合 作用的结果 。由图 4可知 1机组 负荷 为 1 2 8 ． 4 M W 时， 蒸汽流量为 3 4 5 ． 2t ／ h ， 实测排汽压力为 9 ． 3 k P a ； 而 1机组负荷 为 1 0 0 ． 9 MW 时 ， 蒸汽流量 为 2 8 1 ． 2 t ／ h ， 实i 贝 0 排汽压力为 1 0 ． 1 k P a 。 5 应保证 凝汽 器真空 系统 的严密性 不低 于 2 7 0 Pa ／rai n。 4 结论 根据以上 3种方法的计算结果， 分析可得出如 下结论 1 凝汽器压力一旦偏离 目标值， 就会导致机 组运行效率降低， 从而引起煤耗增加。因此， 应尽量 使运行参数接近基准值或目标值。 2 耗差分析结果的准确性取决于基准值的选 取 ， 采用变工况下的凝汽器压力计算值 比较合理。 方法 1 和方法 2 计算的凝汽器压力基准值是根据制 造 厂家提供 的凝汽器特性曲线来拟合 的， 而 随着运 第 3期 韩琴 ， 等 火电机组耗差分析 中真空度基准值的计算分析 l 9 行时间的延长和设备条件的变化， 凝汽器的相关参 数大多偏离设计值， 因此， 基准值也应不断进行修 正， 以保证能反映当前机组运行的最佳状况。 3 通过耗差分 析 ， 可 以诊 断机组冷端系统相 关设备的运行状态 ， 如 内蒙古华电乌达热电有 限公 司循环水温升与其基准值相差较大， 可以诊断循环 水泵 的工作性能 ， 从而为运行提供依据。 参考文献 [ J ] ． 华东电力 ， 1 9 9 1 7 2 1 2 5 ． [ 4 ] 徐振宇， 陈鸿伟， 高建强． 火电厂锅炉主要运行参数 的耗 差分析[ J ] ． 热力发电， 2 0 0 7 2 1 61 9 ． [ 5 ] 田红景 ， 谢飞， 张春发 ， 等． 基于小扰动理论 的火电厂机 组耗差分析[ J ] ． 华北电力大学学报 ， 2 0 0 6 3 5 1 5 3 ． [ 6 ] 刘振刚， 李太兴 ， 王俊有， 等． 凝汽机组主蒸汽参数耗差 分析方法 的研究及其 应用 [ J ] ． 热力透平， 2 0 0 8 1 5 9 6 2． 本文责编 刘芳 [ 1 ] 李青， 公维平． 节能和指标管理技术[ M] ． 北京 中国电 力出版社， 2 0 0 9 ． 作者简介 [ 2 3 蔡进杰， 马晓茜 ， 廖艳芬． 主蒸汽参数耗差分析方法的比 韩琴 1 9 8 3 一 ， 女， 内蒙古包头人， 工程师， 工学硕士， 较研究[ J ] ． 汽轮机技术， 2 0 0 6 1 3 1 3 3 ． 从事电站系统节能研究和可靠性管理方面的工作 E - m a i l [ 3 ] 胥传普． 汽轮机低参数低真空耗差分析计算方法探讨h a n q i n _ 8 2 8 1 6 3 ． e o m 。 ● ● ●● ●● ● ● ● ● ●o● ● ●●o● ● ● ●0● ● 0● ● ● ● ● ●0O ● ● ● ● ● ● ● ● ． Oo o● ● ． n-㈨⋯ 上接第 8页 小流量补水时 ， 应启动 冲洗水泵或反 洗水泵来保证凝结水精处理系统用水 。 2 ． 3 防止树脂进入热力系统的措施 为 了防止树脂进入热力 系统 ， 当精处理系统有 树脂输送等关键操作时， 一定要通知主控值长， 确保 在凝汽器没有大流量 补水 的状况下进行相关操作 ， 避免树脂在输送过程 中被吸走 。鉴于凝结水系统会 产生负压 ， 从而把再生及输送过程 中的树脂吸人凝 汽器 ， 在凝结水用水 系统前安装 了0 ． 2 mm孔径的滤 网， 这样就阻止 了凝 汽器负压状态下对再生或输送 管道 中树脂的吸入 ， 避免树脂进入热力系统 ， 保证机 组安全运行。 3 机组正常运行阶段精处理系统运行方式 3 ． 1 不启动冲洗水泵或反洗水泵的运行方式 机组正常运行情况下， 凝汽器的补水流量是通 过电动门调整的， 当补水流量 比较小时， 不会使补水 管道产生负压 ， 而且管道 内的水压一般 为 0 ． 2～ 0 ． 5 MP a ， 能够满足再 生系统 和前 置过滤器反洗用水 的 要求 。如 图 1所示 ， 在不启动冲洗水泵或反洗水泵 的情况下， 通过打开旁路阀 1 或旁路阀2 ， 使除盐水 经过流量调整阀到再生 和混床系统 ， 或者经过减压 阀到前置过滤器反洗。从机组调试后 的试运行效果 来看 ， 该运行方式基本上能满足工艺要求 ， 而且由化 学值班人员自己控制除盐水泵的启、 停以及出口压 力， 既方便了化学运行人员， 又避免了冲洗水泵的频 繁启、 停， 同时也节约了用电量。但在树脂输送以及 树脂进酸、 进碱、 再生等关键操作步骤中不宜采用。 3 ． 2 启动冲洗水泵或反洗水泵的运行方式 机组正常运行情况下， 当凝汽器通过调门来补 水且流量较大时， 也不会使补水管道产生负压， 但在 精处理用水的情况下 ， 补水管道 中的压力会很小 ， 所 以， 必须启动冲洗水泵或反洗水泵才能满足树脂再 生或过滤器反洗 的工艺要求。在这种情况下， 会存 在凝汽器补水与精处理用水“ 抢夺水源” 的状况 ， 所 以要加大除盐水泵的出力， 而且化学值班人员与主 控值长要加强联系， 并密切关注补水流量及压力。 从 近半年 的运行记录看 ， 在机组负荷波动较大或主 控值班人员调整水位平衡时会遇到“ 抢夺水 源” 的 情况， 机组在一般情况下的补水流量都比较小。在 树脂输送 、 树脂进酸／ 进碱／ 再生 、 树脂高塔分离等关 键操作步骤 中， 一定要启动冲洗水泵 ， 避免因中途停 水而造成树脂堵管、 损坏等事故。 4 结束语 经过调试 、 试运行 、 运行方式修改 、 常态化运行 等过程 ， 该厂凝结水精处理 系统在无凝结水补水箱 时的运行方式得到了优化及完善， 在机组启动阶段、 正常运行阶段都能满足凝汽器补水 以及精处理用水 的工艺要求 ， 确保 了机组 的安全 、 稳定运行 ， 为企业 节约了成本 ， 并有利于节能减排。 参考文献 [ 1 ] D L ／ T 5 0 6 8 --2 0 0 6 ， 火力发电厂化学设计技术规程[ s ] ． [ 2 ] D IMT 5 1 9 0 ． 4 2 0 0 4， 电力建设施工及验收技术规范 第 4部分 电厂化学[ s ] ． [ 3 ] D L ／ T 3 3 3 ． 1 _2 0 1 0 ， 火电厂凝结水精处理系统技术要求 第 1 部分 湿冷机组[ S ] ． [ 4 ] 韩隶传， 汪德 良 热力发电厂凝结水处理[ M] ． 北京 中 国电力出版社， 2 0 1 0 ． 本文责编 白银 雷 作者简介 林福海 1 9 8 0 一 ， 男， 福建龙岩人 ， 工程师，从事电厂化 学研究、 调试方面的工作 E - ma i l 2 5 6 8 7 3 0 1 q q ． c o rn 。