CN108105751A - 700℃高超临界二次再热机组抽汽参数的获取方法 - Google Patents
700℃高超临界二次再热机组抽汽参数的获取方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及热力机组给水焓升分配技术领域,是一种700℃高超临界二次再热机组抽汽参数的获取方法,第一步,采用蒸汽等焓降法计算机组抽汽参数,以各抽汽口间的级组焓降作为各级加热器的给水焓升,第二步,设定凝汽器为0号加热器,末级高压加热器为z号加热器,计算第j级抽汽在加热器中的放热量,第三步,计算第j级加热器的给水焓升,第四步,计算第j级抽汽量,第五步,计算第j级加热器的给水流量,第六步,计算回热系统效率。本发明确定热力系统结构及主要热力参数,采用蒸汽等焓降法对机组抽汽位置及抽汽参数进行计算,当机组在循环中吸热量出现最大值时,机组热效率达到最高,保证机组具有较高的热经济性。
Description
技术领域
本发明涉及热力机组给水焓升分配技术领域,是一种700℃高超临界二次再热机组抽汽参数的获取方法。
背景技术
按照国家对节能减排政策的要求,为了能源环境可持续发展,我国对火电机组的要求越来越高,火电机组正在向高效率、低污染的大型超临界燃煤发电机组发展。2011年6月,我国正式启动700℃超临界燃煤发电技术研发计划,基于常规燃煤发电机组,将蒸汽初温提高到700℃以上,蒸汽初压提高至35MPa以及采用二次再热技术,能够有效提高火电机组的能量利用效率,降低二氧化碳和其他污染物的排放量,是满足当前发展要求的新一代技术。给水回热系统的作用是采用部分汽轮机内做功的蒸汽来加热进入锅炉的给水,是汽轮机热力系统的基础,也是火电厂热力系统的核心。给水回热系统焓升的分配对回热系统抽汽参数及效率起着决定性作用,如何合理的对回热系统进行给水焓升分配一直是科研人员在尝试解决的问题。截至目前,700℃高超临界二次再热机组尚处于研究阶段,并未达到商用条件,因此,通过理论计算,对机组进行给水焓升分配的分析具有较强的实际意义。
发明内容
本发明提供了一种700℃高超临界二次再热机组抽汽参数的获取方法,克服了上述现有技术之不足,其能有效解决如何合理的对回热系统进行给水焓升分配的问题。
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的:一种700℃高超临界二次再热机组抽汽参数的获取方法,包括以下步骤:
第一步,采用蒸汽等焓降法计算机组抽汽参数,以各抽汽口间的级组焓降作为各级加热器的给水焓升,公式如下:
Δhz=Δhz-1=…=Δh2=Δh1 (1)
第二步,设定凝汽器为0号加热器,末级高压加热器为z号加热器,第j级抽汽在加热器中的放热量为:
qj=Hj-hj (2)
式中,Hj为第j级抽汽焓值,当j=0时,H0为排汽焓值,当j=z+1时,Hz+1为主蒸汽焓值,单位:kJ/kg;hj为第j级加热器的出口水焓值,单位:kJ/kg;
第三步,计算第j级加热器的给水焓升,公式如下:
τj=hj-hj-1 (3)
第四步,计算第j级抽汽量,公式如下:
式中dwj为第j级加热器的给水流量,单位:kg/s;
第五步,计算第j级加热器的给水流量,公式如下:
第六步,计算回热系统效率为:
其中,△qrh1、△qrh2、△qc的计算公式为:
Δqc=d0·Δhc (9)
式中△qrh1、△qrh2分别为蒸汽一次和二次再热吸热量,单位:kJ;△qc为排汽在凝汽器内的放热量,单位:kJ;
各级抽汽焓值Hj为变量,所以在机组达到最高热效率时满足以下公式:
抽汽位置与抽汽参数的不断变化,当机组在循环中吸热量出现最大值时,机组热效率达到最高,此时相对应的各级抽汽参数为设计选取值。
本发明以700℃高超临界二次再热机组为研究对象,确定热力系统结构及主要热力参数,采用蒸汽等焓降法对机组抽汽位置及抽汽参数进行计算,通过抽汽位置与抽汽参数的不断变化,当机组在循环中吸热量出现最大值时,机组热效率达到最高,保证机组具有较高的热经济性。
附图说明
附图1为本发明实施例1的方法流程图。
附图2为本发明实施例2的700℃超临界二次再热机组原则性热力系统图。
附图3为本发明实施例2的汽轮机各级组焓降仿真图。
附图4为本发明实施例2的各加热器给水焓升仿真图。
附图5为本发明实施例2的汽轮机各级抽汽压力仿真图。
附图6为本发明实施例2的各加热器抽汽系数仿真图。
附图中的编码分别为:NO.0为凝汽器,NO.1为第一加热器,NO.2为第二加热器,NO.3为第三加热器,NO.4为第四加热器,NO.5为第五加热器,NO.6为第六加热器,NO.7为第七加热器,NO.8为第八加热器,NO.9为第九加热器,NO.10为第十加热器。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制,可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述:
实施例1:如附图1所示,一种700℃高超临界二次再热机组抽汽参数的获取方法,包括以下步骤:
第一步,采用蒸汽等焓降法计算机组抽汽参数,以各抽汽口间的级组焓降作为各级加热器的给水焓升,公式如下:
Δhz=Δhz-1=…=Δh2=Δh1 (1)
第二步,设定凝汽器为0号加热器,末级高压加热器为z号加热器,第j级抽汽在加热器中的放热量为:
qj=Hj-hj (2)
式中,Hj为第j级抽汽焓值,当j=0时,H0为排汽焓值,当j=z+1时,Hz+1为主蒸汽焓值,单位:kJ/kg;hj为第j级加热器的出口水焓值,单位:kJ/kg;
第三步,计算第j级加热器的给水焓升,公式如下:
τj=hj-hj-1(3)
第四步,计算第j级抽汽量,公式如下:
式中dwj为第j级加热器的给水流量,单位:kg/s;
第五步,计算第j级加热器的给水流量,公式如下:
第六步,计算回热系统效率为:
其中,△qrh1、△qrh2、△qc的计算公式为:
Δqc=d0·Δhc (9)
式中△qrh1、△qrh2分别为蒸汽一次和二次再热吸热量,单位:kJ;△qc为排汽在凝汽器内的放热量,单位:kJ;
各级抽汽焓值Hj为变量,所以在机组达到最高热效率时满足以下公式:
由于主蒸汽压力、主蒸汽温度和排汽压力已经设定,主蒸汽和排汽焓值均为定值,因此,在计算过程中通过抽汽位置与抽汽参数的不断变化,当机组在循环中吸热量出现最大值时,机组热效率达到最高,此时相对应的各级抽汽参数为设计选取值。
给水回热系统参数的选择对机组热经济性起着决定性作用,抽汽参数的选取基于传统的给水等焓升方法,并结合汽轮机各级组等焓降方法,根据具体机组主要热力参数计算出最高效率,进而确定对应各加热器的抽汽位置及参数。
实施例2:如附图2、3、4、5、6所示,以700℃高超临界二次再热机组为研究对象,结合热力系统结构及主要热力参数,分别采用给水等焓升法和蒸汽等焓降法对机组抽汽位置及抽汽参数进行计算及分析;结合现有1000MW二次再热机组特点,确定热力系统结构并对主要热力参数进行选取;机组主要参数为:额定功率1000MW,主蒸汽压力35MPa,主蒸汽温度700℃,一次再热蒸汽温度720℃,二次再热蒸汽温度720℃,汽轮机排汽压力5kPa,锅炉进口给水温度350℃。
汽轮机各级组焓降如附图3所示,由图中可以得到,除汽轮机最后一个级组外,按蒸汽等焓降方法计算的其余各级组焓降相同,按给水等焓升方法计算的各级组焓降有明显的差异。给水等焓升方法计算出的超高压缸和高压缸内级组焓降明显大于蒸汽等焓降方法的计算结果,而给水等焓升方法计算出的低压缸内级组焓降明显小于蒸汽等焓降方法,对于汽轮机各级焓降分配而言,给水等焓升方法的计算结果会使超高压缸和高压缸的焓降明显大于中压缸和低压缸,并且低压缸内各级组焓降差异较大,其中末级级组具有最大焓降,综合各汽缸抽汽量的影响,将导致超高压缸和高压缸的功率明显大于中压缸和低压缸,使汽轮机设计难度增大,不利于汽轮机运行。
附图4为分别采用给水等焓升和蒸汽等焓降两种计算方法对各加热器给水焓升进行计算的结果,采用蒸汽等焓降方法得到的NO.1至NO.3号和NO.10号加热器给水焓升大于给水等焓升方法的计算结果,NO.1至NO.3号加热器均为低压加热器,较大的给水焓升可以减少更高压力的抽汽量,即通过更多的吸收低品位热量以减少消耗高品位能量的抽汽,因此,NO.4至NO.9号高压加热器的焓升均相对较小,有利于机组热经济性的提高。由于锅炉进口给水温度为设定值,导致NO.10号加热器给水焓升较大。NO.10号加热器为末级高压加热器,抽汽参数高,在较大给水焓升时,应进一步考虑添加外置式蒸汽冷却器以减少高品位能量损失。
抽汽位置及抽汽参数分析:给水回热系统中各级抽汽压力如附图5所示,由图中能够得知蒸汽等焓降法和给水等焓升法计算的抽汽压力在NO.1、NO.2、NO.9和NO.10较为接近,汽轮机NO.3至NO.8的抽汽压力,采用给水等焓升法的计算结果明显高于蒸汽等焓降法。由于汽轮机进汽压力和排汽压力均为设定值,因此各级抽汽压力对应着汽轮机各抽汽口位置,总体而言,相对于蒸汽等焓升法,给水等焓升法计算出的各抽汽口位置均较为靠前,即采用给水等焓升法的计算结果,会使抽汽压力提高,导致低品位能量的抽汽受到排挤,更多数量的高品质蒸汽提前离开汽轮机用来加热给水,降低了抽汽做功能力。
附图6表示了各级加热器所需的抽汽质量份额,从图中可以看出采用蒸汽等焓降法计算的抽汽系数,在低压缸的最后三级大于给水等焓升的计算结果,中压缸和高压缸均小于给水等焓升,超高压缸的最后一级抽汽系数大于给水等焓升;结合附图4可知,蒸汽等焓降法计算的各级抽汽压力相对较低,且低压缸抽汽量较大,中压缸和高压缸的抽汽量相对较小,因此,采用蒸汽等焓降法得到的抽汽位置及抽汽参数使机组具有较高的热经济性,从计算结果来看,蒸汽等焓降法得到的机组热效率为0.5469,给水等焓升法得到的机组热效率为0.5344。
但对比附图4可以发现,蒸汽等焓降法计算得出的NO.10加热器存在抽汽压力高、给水焓升大和抽汽系数高的问题,而给水等焓升法计算出的NO.10加热器抽汽参数优于蒸汽等焓降法,因此,可以通过设置外置蒸汽冷却器改变局部热力系统结构的方法进一步优化抽汽参数。以保证机组具有较高的热经济性。
综上,给水等焓升方法计算出的超高压缸和高压缸内级组焓降明显较大,超高压缸和高压缸的功率明显大于中压缸和低压缸,使汽轮机设计难度增大,不利于汽轮机运行;蒸汽等焓降法计算的各级抽汽压力相对较低,且低压缸抽汽量较大,中压缸和高压缸的抽汽量相对较小,蒸汽等焓降法得到的机组热效率为0.5469,给水等焓升法得到的机组热效率为0.5344,采用蒸汽等焓降法得到的抽汽位置及抽汽参数使机组具有较高的热经济性;
本实施例2的蒸汽等焓降法得出的NO.10加热器存在抽汽压力高、给水焓升大和抽汽系数高的问题,可以通过设置外置蒸汽冷却器改变局部热力系统结构的方法进行优化,以保证机组具有较高的热经济性。
以上技术特征构成了本发明的实施例,其具有较强的适应性和实施效果,可根据实际需要增减非必要的技术特征,来满足不同情况的需求。
Claims (1)
1.一种700℃高超临界二次再热机组抽汽参数的获取方法,其特征在于包括以下步骤:
第一步,采用蒸汽等焓降法计算机组抽汽参数,以各抽汽口间的级组焓降作为各级加热器的给水焓升,公式如下:
Δhz=Δhz-1=…=Δh2=Δh1 (1)
第二步,设定凝汽器为0号加热器,末级高压加热器为z号加热器,第j级抽汽在加热器中的放热量为:
qj=Hj-hj (2)
式中,Hj为第j级抽汽焓值,当j=0时,H0为排汽焓值,当j=z+1时,Hz+1为主蒸汽焓值,单位:kJ/kg;hj为第j级加热器的出口水焓值,单位:kJ/kg;
第三步,计算第j级加热器的给水焓升,公式如下:
τj=hj-hj-1 (3)
第四步,计算第j级抽汽量,公式如下:
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式中dwj为第j级加热器的给水流量,单位:kg/s;
第五步,计算第j级加热器的给水流量,公式如下:
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第六步,计算回热系统效率为:
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其中,△qrh1、△qrh2、△qc的计算公式为:
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Δqc=d0·Δhc (9)
式中△qrh1、△qrh2分别为蒸汽一次和二次再热吸热量,单位:kJ;△qc为排汽在凝汽器内的放热量,单位:kJ;
各级抽汽焓值Hj为变量,所以在机组达到最高热效率时满足以下公式:
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抽汽位置与抽汽参数的不断变化,当机组在循环中吸热量出现最大值时,机组热效率达到最高,此时相对应的各级抽汽参数为设计选取值。
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