CN112184043A - 一种供热机组低温省煤器改造与运行效果评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种供热机组低温省煤器改造与运行效果评价方法，具体包括以下步骤：计算不投低温省煤器时机组的等效焓降，计算低温省煤器投运后等效焓降，通过计算选择最优取水、回水方式，通过计算选择最优引水流量和回水温度。本发明提供的评价方法容易实施、算法科学，以最大程度提高低温省煤器改造效果，优化运行方式，实现节能降耗的目的；为供热机组低温省煤器改造设计选取提供有力的支持，同时对改造后低温省煤器运行方式具有指导意义。

Description

一种供热机组低温省煤器改造与运行效果评价方法

技术领域

本发明涉及火力发电技术领域，更具体涉及一种低温省煤器改造与运行效果评价方法。

背景技术

随着国家进一步推进火电厂节能减排，大批电厂加快了现役机组的升级改造，通过增设低温省煤器提高机组经济性，改造后可降低空气预热器出口排烟温度，提高除尘器效率，达到环保排放要求。此外，低温省煤器作为一套可独立控制的系统，在系统发生故障时能够随时解列，不影响机组正常运行。

低温省煤器设置在烟道空气预热器后，将排烟温度由140℃降低至90℃左右。低温省煤器改造一般从低压加热器取一部分凝结水，从烟气侧吸热后再回到与回水温度最接近的加热器入口。成功改造的案例中，为防止受热面低温腐蚀，选用再循环或末级加热器进水与次末级加热器出水混合作为低温省煤器进水。

当环境温度、机组负荷等因素的变化时，锅炉排烟温度和低压加热器进出水温度发生变化，低温省煤器吸收的热量也将不断变化，此时抽取的凝结水量根据出口水温及出口排烟温度由电动阀门来调节。

低压加热器进出水温度在供热期与纯凝期相差可达30-45℃，在纯凝期与供热期低温省煤器取水、回水方案选取不同。机组运行期间，低温省煤器加热的凝结水回水温度常出现与凝结水系统偏差情况。若回水温度与回水点温度偏差过大，必然造成上一级高品质抽汽的增加，机组经济性下降。因此，无论在低温省煤器改造论证阶段，还是改造后运行时期，迫切需要一种能对低温省煤器不同取水、回水方案和运行偏离设计时对机组经济性影响的定量计算方法，指导机组改造和运行。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种供热机组低温省煤器改造与运行效果评价方法，以解决低温省煤器加热的凝结水回水温度常出现与凝结水系统偏差的问题，以提供判断机组供热改造及运行效果的评价指标。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种供热机组低温省煤器改造与运行效果评价方法，具体包括以下步骤：

A1、计算不投低温省煤器时机组的等效焓降；

A2、计算低温省煤器投运后等效焓降；

A3、计算低温省煤器取水、回水位置变化对机组效率的影响，进而选择最优取水、回水方式；

A4、计算低温省煤器回水焓与凝结水系统偏差对机组效率的影响，进而选择最优引水流量和回水温度。

进一步优化技术方案，所述步骤A1的具体计算步骤如下：

A11、根据机组THA工况平衡图，计算整机变热量等效焓降；

A12、计算纯凝期循环吸热量；

A13、根据机组额定供热工况平衡图，计算整机变热量等效焓降；

A14、计算供热期循环吸热量；

A15、计算汽轮机装置效率。

进一步优化技术方案，所述步骤A2的具体计算步骤如下：

A21、根据低温省煤器进水流量和锅炉侧烟气放热量，确定低温省煤器吸热量和出水温度；低温省煤器加热凝结水回水至第j低压加热器出口，若加热器温度高于此加热器出水温度，则j+1段抽汽量减少；反之，j+1段抽汽量增加；

A22、计算低温省煤器从第m级加热器抽取部分凝结水后引起做功损失；

A23、计算取水后汽轮机装置效率降低值；

A24、计算低温省煤器加热部分凝结水后，回到第j级低压加热器出口，引起的做功增加值；

A25、计算回水对汽轮机装置效率升高值；

A26、计算低温省煤器系统对汽轮机装置效率的影响值；

A27、若低温省煤器取水为不同低压加热器混合，则计算两个取水位置的做功损失，获得汽轮机装置效率变化值。

进一步优化技术方案，步骤A3的具体计算步骤如下：

A31、若低温省煤器取水位置变化，计算变化后做功损失值；

A32、计算汽轮机装置效率变化值；

A33、若低温省煤器回水至第j+1级加热器时，计算对应的机组做功增加值；

A34、计算汽轮机装置效率变化值；

A35、低温省煤器取水、回水位置变化前后对汽轮机装置效率变化值；

A36、若取水位置不变，则计算对应回水位置引起汽轮机装置效率变化值，并取汽轮机装置效率变化值最大值时的取水、回水方式作为最优改造和运行方式。

进一步优化技术方案，所述步骤A4的具体计算步骤如下：

A41、计算低温省煤器回水引起做功能力变化值；

A42、计算由于取水位置不发生变化，低温省煤器系统对汽轮机装置效率的变化值；

A43、若步骤D2中变化值为正值，采用变化后的引水流量和回水温度；否则，应维持原引水流量与回水温度。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明专利提供了一种供热机组低温省煤器改造与运行效果评价方法，用等效焓降法来分析低温省煤器在不同对机组经济性的影响，评价方法容易实施、算法科学，以最大程度提高低温省煤器改造效果，优化运行方式，实现节能降耗的目的；为供热机组低温省煤器改造设计选取提供有力的支持，同时对改造后低温省煤器运行方式具有指导意义。

附图说明

图1为本发明中低温省煤器改造后的运行示意图；

其中：1、一号低压加热器，2、二号低压加热器，3、三号低压加热器，4、四号低压加热器，5、低温省煤器。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

一种供热机组低温省煤器改造与运行效果评价方法，结合图1所示，具体包括以下步骤：

A1、计算不投低温省煤器时机组的等效焓降；

A11、根据机组THA工况平衡图，计算整机变热量等效焓降：

式(1)中H₀表示新蒸汽净等效焓降，单位kJ/kg；h₀表示新蒸汽焓，单位kJ/kg；h_n表示排汽焓，单位kJ/kg；

表示因各加热器抽汽减少的做功，单位kJ/kg；∑Π表示轴封漏汽、小机用汽等辅助成分的做功损失总和，单位kJ/kg。

A12、计算纯凝期循环吸热量：

Q₀＝h₀+α_zrσ-t_gs (2)

式(2)中Q₀表示汽轮机循环吸热量，单位kJ/kg；t_gs表示锅炉给水焓，单位kJ/kg；α_zr表示再热蒸汽份额，无量纲；σ表示再热蒸汽吸热量，单位kJ/kg。

A13、根据机组额定供热工况平衡图，计算整机变热量等效焓降：

式(3)中∑Π′包含式(1)中∑Π各项损失和供热抽汽引起的做功损失，单位kJ/kg。

A14、计算供热期循环吸热量：

Q₀＝h₀+α_zrσ-t_gs-α_cq(h_cq-h_n) (4)

式(4)中α_cq表示供热抽汽蒸汽份额，无量纲；h_cq表示供热蒸汽焓，单位kJ/kg。

A15、计算汽轮机装置效率：

低温省煤器5投运后，从某加热器分流一部分凝结水流量，经低温省煤器5加热后回到上游某一加热器入口。此时分别以工质离开系统和进入系统计算凝结水进出系统对机组经济性影响，具体包括以下步骤：

A21、根据低温省煤器5进水流量和锅炉侧烟气放热量，确定低温省煤器5吸热量和出水温度。低温省煤器5加热凝结水回水至第j低压加热器出口；若加热器温度高于此加热器出水温度，则j+1段抽汽量减少；反之，j+1段抽汽量增加。

A22、计算低温省煤器5从第m级加热器抽取部分凝结水后引起做功损失：

A23、计算取水后汽轮机装置效率降低值：

A24、计算低温省煤器5加热部分凝结水后，回到第j级低压加热器出口，引起的做功增加值：

式中α_f表示低温省煤器5取水份额，无量纲；η_j+1表示第j+1级抽汽效率，无量纲；t_d表示低温省煤器5出水焓，单位kJ/kg；t_j表示加热器j出水焓，单位kJ/kg。

A25、计算回水对汽轮机装置效率升高值：

A26、计算低温省煤器5系统对汽轮机装置效率的影响值：

Δη＝Δη₂-Δη₁ (10)

A27、若低温省煤器5取水为不同低压加热器混合，则计算两个取水位置的做功损失，获得汽轮机装置效率变化值：

Δη＝Δη₂-Δη₁-Δη₁′ (11)

用于评价低温省煤器5取水、回水位置变化对机组经济性的影响其特征在于，具体包括以下步骤：

A31、若低温省煤器5取水位置变化，计算变化后做功损失值：

A32、计算汽轮机装置效率变化值：

A33、若低温省煤器5回水至第j+1级加热器时，计算对应的机组做功增加值：

A34、计算汽轮机装置效率变化值：

式中t_j+1表示第j+1级加热器出水焓，单位kJ/kg。

A35、低温省煤器5取水、回水位置变化前后对汽轮机装置效率变化值：

Δη＝(Δη₂′-Δη₂)-(Δη₁′-Δη₁) (16)

A36、若取水位置不变，则计算对应回水位置引起汽轮机装置效率变化值，并取汽轮机装置效率变化值最大值时的取水、回水方式作为最优改造和运行方式。

Δη＝(Δη₂′-Δη₂) (17)

用于评价低温省煤器5回水焓与凝结水系统偏差对机组经济性的影响时，具体包括以下步骤：

A41、计算低温省煤器5回水引起做功能力变化值；

A42、计算由于取水位置不发生变化，低温省煤器5系统对汽轮机装置效率的变化值；

Δη＝Δη″₂-Δη₂ (20)

A43、若步骤A42中变化值为正值，采用变化后的引水流量和回水温度；否则，应维持原引水流量与回水温度。

本发明在实际使用时，用于低温省煤器5改造经济性的评价：

由式(1)～(5)计算纯凝工况下未投入低温省煤器5时机组在纯凝期和供热期的等效焓降、汽轮机装置效率；假定低温省煤器5从一号低压加热器1入口取水，回到三号加热器入口，由公式(6)～(10)分别计算纯凝期、供热期汽轮机装置效变化量Δη₁。将取水更换为二号低压加热器2入口，回水位置不变，低温省煤器5吸热量不变，计算纯凝期、供热期汽轮机装置效率变化Δη₂。

同理进行如下计算：

保持取水位置为一号低压加热器1入口不变，将回水位置更改为四号低压加热器4入口，计算纯凝期、供热期汽轮机装置效率变化Δη₃。保持取水位置为二号低压加热器2入口不变，将回水位置更改为四号低压加热器4入口，计算纯凝期、供热期汽轮机装置效率变化Δη₄。若低温省煤器5进水为不同加热器引水混合至某一温度，由一号低压加热器1入口与三号低压加热器3水温混合至规定温度，由式(6)～(11)计算得纯凝期、供热期汽轮机装置效率变化Δη₅。比较以上计算的汽轮机装置效率变化量，Δη最大值对应的为该工况下最优改造和运行。

当改造实施完成后，评价低温省煤器5运行效果的经济性，机组运行过程中引水流量变化导致低温省煤器5回水温度与设计产生偏差。依据本发明可对不同程度的回水温度偏离对机组经济性影响的定量计算如下：

由式(6)～(11)计算低温省煤器5设计进回水温度时汽轮机装置效率Δη₆；机组运行工况不变，低温省煤器5引水流量变化时，回水温度偏离设计值，再次运用式(6)～(11)计算引水流量变化后汽轮机装置效率Δη₇。由引水流量变化前后汽轮机装置效率之差Δη₇-Δη₆，可定量获得机组经济指标的变化。

Claims (5)

1.一种供热机组低温省煤器改造与运行效果评价方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

A1、计算不投低温省煤器时机组的等效焓降；

A2、计算低温省煤器投运后等效焓降；

A3、计算低温省煤器取水、回水位置变化对机组效率的影响，进而选择最优取水、回水方式；

A4、计算低温省煤器回水焓与凝结水系统偏差对机组效率的影响，进而选择最优引水流量和回水温度。

2.根据权利要求1所述的一种供热机组低温省煤器改造与运行效果评价方法，其特征在于，所述步骤A1的具体计算步骤如下：

A11、根据机组THA工况平衡图，计算整机变热量等效焓降；

A12、计算纯凝期循环吸热量；

A13、根据机组额定供热工况平衡图，计算整机变热量等效焓降；

A14、计算供热期循环吸热量；

A15、计算汽轮机装置效率。

3.根据权利要求1所述的一种供热机组低温省煤器改造与运行效果评价方法，其特征在于，所述步骤A2的具体计算步骤如下：

A21、根据低温省煤器(5)进水流量和锅炉侧烟气放热量，确定低温省煤器(5)吸热量和出水温度；低温省煤器(5)加热凝结水回水至第j低压加热器出口，若加热器温度高于此加热器出水温度，则j+1段抽汽量减少；反之，j+1段抽汽量增加；

A22、计算低温省煤器(5)从第m级加热器抽取部分凝结水后引起做功损失；

A23、计算取水后汽轮机装置效率降低值；

A24、计算低温省煤器(5)加热部分凝结水后，回到第j级低压加热器出口，引起的做功增加值；

A25、计算回水对汽轮机装置效率升高值；

A26、计算低温省煤器(5)系统对汽轮机装置效率的影响值；

A27、若低温省煤器(5)取水为不同低压加热器混合，则计算两个取水位置的做功损失，获得汽轮机装置效率变化值。

4.根据权利要求1所述的一种供热机组低温省煤器改造与运行效果评价方法，其特征在于，所述步骤A3的具体计算步骤如下：

A31、若低温省煤器(5)取水位置变化，计算变化后做功损失值；

A32、计算汽轮机装置效率变化值；

A33、若低温省煤器(5)回水至第j+1级加热器时，计算对应的机组做功增加值；

A34、计算汽轮机装置效率变化值；

A35、低温省煤器(5)取水、回水位置变化前后对汽轮机装置效率变化值；

A36、若取水位置不变，则计算对应回水位置引起汽轮机装置效率变化值，并取汽轮机装置效率变化值最大值时的取水、回水方式作为最优改造和运行方式。

5.根据权利要求1所述的一种供热机组低温省煤器改造与运行效果评价方法，其特征在于，所述步骤A4的具体计算步骤如下：

A41、计算低温省煤器(5)回水引起做功能力变化值；

A42、计算由于取水位置不发生变化，低温省煤器(5)系统对汽轮机装置效率的变化值；

A43、若步骤A42中变化值为正值，采用变化后的引水流量和回水温度；否则，应维持原引水流量与回水温度。

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