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(tǒng)最佳真空的確定未考慮循環(huán)水流量變化對其他運(yùn)行因素的影響,在實(shí)際應(yīng)用中存在不足。通過分析環(huán)水流量變化后凝結(jié)水含氧量、水成本費(fèi)用、排汽阻力、凝結(jié)水過冷度的相應(yīng)變化,提出經(jīng)濟(jì)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(jì)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中圖分類號:TK264.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號:1674-8069(2016)01-057-03汽器各項(xiàng)性能指標(biāo)正常的條件,隨著冷卻水量的增0引言加凝汽器真空將上升,此時(shí)機(jī)組功率將增加AP隨著電力市場的改革發(fā)電企業(yè)對機(jī)組的經(jīng)濟(jì)循環(huán)水泵耗功將增加△P,則機(jī)組功率的增量與循運(yùn)行提出了更高的要求。影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的環(huán)水泵泵耗功增量的差值△P達(dá)到最大時(shí)所對應(yīng)的因素主要有機(jī)組本體、配套輔機(jī)、運(yùn)行工況和運(yùn)行技真空稱為最佳真空5。術(shù)等2]。凝汽器是發(fā)電廠最重要的輔機(jī)之一,其真?zhèn)鹘y(tǒng)最佳真空的理論似乎很科學(xué),但是只能說空度對機(jī)組經(jīng)濟(jì)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(jì)意義上空可使汽輪機(jī)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(qiáng)調(diào)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(dá)到最經(jīng)濟(jì)有利的汽輪機(jī)電功率及循環(huán)水泵耗電量的影響,而沒有考水平,是提高汽輪機(jī)組工作效率的重要內(nèi)容。慮到循環(huán)水流量增大引起的機(jī)組直接經(jīng)濟(jì)投入,也在換熱面積一定的情況下,凝汽器真空的影響沒有考慮循環(huán)水流量增大對汽輪機(jī)排汽阻力凝結(jié)因素主要有:汽輪機(jī)排汽量、循環(huán)水流量、循環(huán)水入水過冷度及凝結(jié)水含氧量的影響。實(shí)際上,真空提口溫度。電站所在當(dāng)?shù)貧夂驐l件決定了循環(huán)水入口高,循環(huán)水的成本提高,汽輪機(jī)排汽阻力、凝結(jié)水過溫度短時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變,因此汽輪機(jī)負(fù)荷一定時(shí),要冷度及凝結(jié)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。目前來此,機(jī)組即使按傳統(tǒng)最佳真空運(yùn)行,其經(jīng)濟(jì)性也并不說,機(jī)組的運(yùn)行工況一般根據(jù)凝汽器的最佳真空來是最佳。為了保證這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),應(yīng)對傳統(tǒng)最佳確定。但傳統(tǒng)的最佳真空定義并沒有將生產(chǎn)成本問真空進(jìn)行修正,得出機(jī)組運(yùn)行的最經(jīng)濟(jì)真空。題考慮全面即使機(jī)組按凝汽器最佳真空運(yùn)行,也不能保證機(jī)組的最佳經(jīng)濟(jì)性造成能源的浪費(fèi)4,因2循環(huán)水流量變化對機(jī)組經(jīng)濟(jì)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(jī)組直接經(jīng)濟(jì)投入的影響2.1.1凝結(jié)水含氧量引起的化學(xué)除氧費(fèi)用1凝汽器最佳真空的傳統(tǒng)定義當(dāng)循環(huán)中國煤化工曾大,這也使得從理論上講,在機(jī)組進(jìn)汽量進(jìn)汽參數(shù)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(jié)水中的溶解度增大。當(dāng)凝結(jié)水中的溶氧量超過而使蒸汽的做功能力減小。排汽阻力計(jì)算式為:0.03mg/L時(shí),短期內(nèi)會(huì)使給水管路出現(xiàn)點(diǎn)狀腐蝕,D2AP。=k4溶氧量超標(biāo)會(huì)腐蝕凝結(jié)水管道和低壓加熱器,大大降低其使用壽命,甚至還會(huì)導(dǎo)致除氧器給水溶氧超式中:k為考慮結(jié)構(gòu)尺寸及阻力的系數(shù),1/m2;p為標(biāo)影響機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)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(fèi)用,這大為降低了機(jī)從上式可知,隨凝汽器真空提高,汽輪機(jī)排汽密組的經(jīng)濟(jì)性。凝結(jié)水含氧量計(jì)算公式如下度p會(huì)變小,在排汽量一定的前提下,汽輪機(jī)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(jī)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(shù),mg/L;P為凝汽率的增加值。器內(nèi)空氣平均分壓力;P,為凝汽器內(nèi)蒸汽的平均分文獻(xiàn)[9]以某300MW機(jī)組為例,計(jì)算在一定循壓力;D。為凝汽器內(nèi)空氣流量,kg/s;D為汽輪機(jī)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(jī)排汽干度。汽阻力對汽輪機(jī)背壓的影響。結(jié)果表明,排汽阻力循環(huán)水流量增大后,根據(jù)道爾頓定律及亨利定的存在提高了汽輪機(jī)的背壓,進(jìn)而減小了蒸汽的作律,可得到凝結(jié)水中的含氧量變化為功能力,并且排汽量越小,汽輪機(jī)背壓受排汽阻力的b1=kp=0.622KD。_0.62Dx,(2)影響越大。因此在計(jì)算凝汽器最佳真空時(shí)必須考慮排汽阻力所帶來的影響b1與b的差值即為循環(huán)水流量增大后凝結(jié)水含通過借助汽輪機(jī)制造廠家提供的背壓變化對電氧量的增加值。去除這一部分凝結(jié)水含氧,將額外增功率影響的修正曲線,可得到在汽輪機(jī)排汽壓力和加機(jī)組的運(yùn)行費(fèi)用,將化學(xué)除氧費(fèi)用的增加值記為凝汽器壓力下的汽輪機(jī)電功率,二者之差即為排汽AC。阻力引起的汽輪機(jī)電功率變化量。當(dāng)排汽量一定,2.1.2水資源成本費(fèi)用循環(huán)水量變大時(shí),真空變大,通過修正曲線可查得相隨著人們對水資源保護(hù)及環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提應(yīng)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(dǎo)致汽輪機(jī)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(jī)電功率損失量記為△P4p。有關(guān)部門的重視。傳統(tǒng)最佳真空對于循環(huán)水運(yùn)行費(fèi)2.2.2凝結(jié)水過冷度對機(jī)組發(fā)電功率的影響用的處理上,并沒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(yīng)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(jī)組真熱井出口凝結(jié)水溫度的差值稱為凝結(jié)水的過冷度空所需付出的。水資源成本費(fèi)用可用下式計(jì)算:主要通過以下兩種方式表示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(fèi)用及熱污染管理費(fèi)用),元/t;T為機(jī)式中:4凝結(jié)水過冷度,℃;t凝汽器絕對壓力下組運(yùn)行時(shí)間,h;a系數(shù),循環(huán)水開式循環(huán)取值為1;的飽和溫度,℃C;tn凝汽器熱井中凝結(jié)水溫度,℃。對于循環(huán)水閉式循環(huán),為循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)水率。(2)熱單位表示方法22循環(huán)水流量變化對機(jī)組發(fā)電功率的影響t -t(6)2.2.1排汽阻力對機(jī)組發(fā)電功率的影響式中4Tn為以焓值表示的凝結(jié)水過冷度,kJ/kg;t2蒸汽在汽輪機(jī)各級做功后,從末級動(dòng)葉進(jìn)入排為凝汽器無過冷度時(shí)凝結(jié)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),由器有過冷度時(shí)凝結(jié)水焓值kJ/kg。于轉(zhuǎn)向、摩擦等作用而產(chǎn)生壓力損失稱為汽輪機(jī)的當(dāng)循環(huán)水流量發(fā)生變化時(shí),凝結(jié)水的過冷度也排汽阻力損失,即汽輪機(jī)末級動(dòng)葉出口壓力與凝汽要發(fā)生相應(yīng)的變化。當(dāng)循環(huán)水量增大,真空增加到器壓力之間的差值。定數(shù)值時(shí)中國煤化工的膨脹能力排汽阻力會(huì)使汽輪機(jī)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(jī)組電功率不再增加,此時(shí)將上式進(jìn)行化簡,可得由于背壓降低,對應(yīng)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?zé)岢槠?從而使機(jī)組經(jīng)濟(jì)13)性降低。另外隨著背壓的降低會(huì)使空氣的漏人量增上式確定的循環(huán)水流量所對應(yīng)的凝汽器真空加,漏入的空氣量越多,凝結(jié)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冷度就越大,從而造成的損失就越大。得出真正經(jīng)濟(jì)意義上的最佳真空。這種確定凝汽器由于過冷度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(zhuǎn)換收益最大,同時(shí)也耗熱量增加an△Tn抽汽量也相應(yīng)增加。采用效焓能保證汽輪機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)收益最大。降法,可知引起汽輪機(jī)的等效焓降變化量為:AH=amt,m(7)4結(jié)語式中:an為凝結(jié)水份額;n1為最低壓力級加熱器的(1)傳統(tǒng)最佳真空的確定方法僅考慮了機(jī)組發(fā)回?zé)岢槠?。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(jì)算循環(huán)水流量改變前后凝結(jié)水過冷度所流量變化后,其他因素對機(jī)組的影響,因而計(jì)算結(jié)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(xiàn)經(jīng)濟(jì)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)通過考慮更多運(yùn)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(jié)合理的方法對凝汽器的最佳真空進(jìn)行了重新確定,水過冷度改變所引起的汽輪機(jī)電功率損失為更符合實(shí)際運(yùn)行需要,使最佳真空成為真正意義上△Pc=D△HTmg(8)的最經(jīng)濟(jì)真空。式中:D為主蒸汽流量kg/s;Tn、7n分別為汽輪機(jī)參考文獻(xiàn):機(jī)械效率和發(fā)電機(jī)效率。[1]李秀云,嚴(yán)俊杰林萬超火電廠冷端系統(tǒng)評價(jià)指標(biāo)及診斷方法的研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),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(jì)真空運(yùn)行工況的試驗(yàn)研究[].上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)按照傳統(tǒng)最佳真空的定義汽輪機(jī)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(jī)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(jī)循環(huán)水泵優(yōu)化運(yùn)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(yīng)滿足[5 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