安雪敏

摘 要：我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，帶動(dòng)了各個(gè)行業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對(duì)電力的需求也越來(lái)越大。因此，汽輪機(jī)的系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)等不斷改善，逐漸向大容量發(fā)展。若機(jī)組設(shè)備在多種因素影響下出現(xiàn)故障，則會(huì)降低其預(yù)期功能，降低其經(jīng)濟(jì)性，甚至對(duì)整個(gè)機(jī)組的安全運(yùn)行帶來(lái)較大影響。所以，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性性和安全性具有密切關(guān)系，只有確保機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性，才能提高其經(jīng)濟(jì)性。文章主要對(duì)300MW供熱機(jī)組熱力經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：300MW供熱機(jī)組；熱力經(jīng)濟(jì)性；分析

經(jīng)濟(jì)全球化的不斷發(fā)展，促使我國(guó)經(jīng)濟(jì)得到了快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)電力的需求逐漸增加，火力發(fā)電比例非常大。大部分火力發(fā)電機(jī)組投入生產(chǎn)后，不僅在很大程度上提高了機(jī)組運(yùn)行效率，也節(jié)省了自然資源，改善了生態(tài)環(huán)境，也減少了勞動(dòng)力，降低了投資成本。對(duì)于大型火力發(fā)電機(jī)組而言，在發(fā)展過(guò)程中必須著重考慮的是發(fā)電對(duì)不可再生資源、環(huán)境等帶來(lái)的影響。因此，為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，就要采取措施提高發(fā)電技術(shù)。只有確保了機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性，才能提高其生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。由于機(jī)組熱力系統(tǒng)的安全性與經(jīng)濟(jì)性彼此互相影響，對(duì)機(jī)組運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并分析其經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。

1 300MW供熱機(jī)組熱力系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性分析方法簡(jiǎn)介

對(duì)火力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行性能、熱力系統(tǒng)性能等進(jìn)行分析意義重大。通過(guò)分析，可以對(duì)機(jī)組循環(huán)中的各項(xiàng)熱力參數(shù)、流量平衡性等有充分的了解，利于機(jī)組各項(xiàng)熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計(jì)算。目前采用的熱力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)計(jì)算方法比較多，比如常規(guī)熱平衡法、循環(huán)函數(shù)法、矩陣法以及等效熱降法等。

1.1 常規(guī)熱平衡法

此方法應(yīng)用比較廣泛，是采用流量平衡與能量的方法。在計(jì)算過(guò)程中主要用兩種方法，即并聯(lián)、串聯(lián)。常規(guī)熱平衡發(fā)電原因是以物質(zhì)平衡關(guān)系為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)熱力系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性展開(kāi)計(jì)算，可以計(jì)算出研究對(duì)象的N個(gè)熱量平衡式、流量方程式，從而獲得N+1個(gè)流量值，并根據(jù)得到的系統(tǒng)水、蒸汽的流量值、參數(shù)值，用吸熱方程進(jìn)行計(jì)算，就能獲得系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。這種方法應(yīng)用比較方便，但要根據(jù)系統(tǒng)變化不斷變化，適用性比較差。因此主要用來(lái)驗(yàn)證其他方法的正確性，不適合直接對(duì)熱力系統(tǒng)性能進(jìn)行計(jì)算。

1.2 循環(huán)函數(shù)法

作為新興的熱力系統(tǒng)計(jì)算方法，其原理是把熱力系統(tǒng)劃分為多個(gè)子系統(tǒng)，即主系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)。主系統(tǒng)是沒(méi)有附加汽水的回?zé)嵯到y(tǒng)，輔助系統(tǒng)是所有附加汽水。要計(jì)算熱力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)參數(shù)，就要結(jié)合多個(gè)子系統(tǒng)的參數(shù)用熱平衡法計(jì)算，從而分析系統(tǒng)變化造成的熱經(jīng)濟(jì)性變化。此方法在局部定量分析或者比較復(fù)雜的熱力系統(tǒng)中均得到了十分廣泛的應(yīng)用。由于計(jì)算方程比較復(fù)雜，因此在輔助系統(tǒng)計(jì)算中不方便，且計(jì)算結(jié)果存在較大誤差，適用性差。

1.3 矩陣法

這種方法主要是根據(jù)熱力系統(tǒng)的熱平衡原理，列出熱平衡方程，并對(duì)熱力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)矩陣進(jìn)行計(jì)算。此方法綜合考慮了熱力系統(tǒng)的主輔系統(tǒng)，且計(jì)算方便，方程中的各項(xiàng)參數(shù)都十分明確。對(duì)于不同的熱力系統(tǒng)而言，可以通過(guò)疊加變化后的矩陣，從而獲得想要的矩陣模型。除此之外，進(jìn)行熱力計(jì)算時(shí)也需要采用水流量絕對(duì)值的計(jì)算方法計(jì)算出回?zé)岢闅饬浚?duì)汽輪機(jī)的功率進(jìn)行校核，以便獲得電廠熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

1.4 等效熱降法

這種方法為熱工理論，經(jīng)長(zhǎng)期發(fā)展，已經(jīng)成為了具有完整體系的理論體系。等效熱降法可以應(yīng)用在熱力系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)局部定量的計(jì)算方面。假設(shè)蒸汽流量為恒定值，熱力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性發(fā)生變化后，就會(huì)使汽輪機(jī)功率及部分抽汽流量發(fā)生相應(yīng)的變化。如此一來(lái)，可以根據(jù)熱量局部變化計(jì)算熱力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性變化，便于計(jì)算。

1.5 熵分析法

這種方法的原理是計(jì)算機(jī)組體系的熵平衡，求解熵產(chǎn)的分布，并對(duì)某些影響因素進(jìn)行分析，從而得出熵產(chǎn)和不可逆損失之間的關(guān)系。此方法可以完善并改進(jìn)評(píng)價(jià)過(guò)程，優(yōu)勢(shì)是可以根據(jù)具體算例選擇相應(yīng)的基準(zhǔn)態(tài)度，缺點(diǎn)則是無(wú)法對(duì)能量系統(tǒng)的價(jià)值指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)能源利用程度沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

2 300MW供熱機(jī)組熱力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析

2.1 分析蒸汽參數(shù)對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響

在機(jī)組運(yùn)行的過(guò)程中，主汽壓力、排汽壓力及主汽溫度等蒸汽熱力參數(shù)在變化過(guò)程中，不會(huì)對(duì)機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)較大影響，不過(guò)汽輪機(jī)功率出現(xiàn)的變化容易對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性帶來(lái)影響。根據(jù)汽輪機(jī)功率方程，背壓恒定的情況下，采用偏微分理論能夠進(jìn)一步推導(dǎo)出主蒸汽參數(shù)的功率增量方程，而且推導(dǎo)出此方程的過(guò)程中也采用了汽輪機(jī)運(yùn)行基本原理、參數(shù)變化關(guān)系等理論性基礎(chǔ)知識(shí)。在實(shí)際應(yīng)用中，很多大功率機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中選擇滑壓運(yùn)行方式，其安全性比較高，且負(fù)荷變化十分靈活。當(dāng)汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行時(shí)，可以根據(jù)其負(fù)荷情況相應(yīng)的調(diào)節(jié)鍋爐給水量、燃料量等，從而確保鍋爐出口汽壓根據(jù)負(fù)荷變化而變化。如果出口氣溫為恒值，則汽輪機(jī)進(jìn)汽溫度也為恒值，對(duì)于進(jìn)汽壓力而言，也會(huì)根據(jù)負(fù)荷變化而發(fā)生相應(yīng)變化。從機(jī)組缸體熱應(yīng)力角度進(jìn)行分析，滑壓工況時(shí)缸體內(nèi)溫度場(chǎng)變化幅度比較小，降低了機(jī)組部件在運(yùn)行中遭受的熱應(yīng)力沖擊，避免設(shè)備進(jìn)一步受到損害，因此也在一定程度上延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，有效提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性。

2.2 分析回?zé)峒訜崞鲗?duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響

汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)包含比較多的熱力設(shè)備，比如加熱器、給水泵、連接管道以及除氧器等。其中高壓加熱器系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)各種故障，應(yīng)用率比較低。此外，若給水側(cè)出現(xiàn)短路故障，給水溫度和對(duì)應(yīng)符合的給水溫度嚴(yán)重不符，則會(huì)降低機(jī)組的高效性能，導(dǎo)致機(jī)組無(wú)法投入在正常使用中，甚至影響機(jī)組的安全運(yùn)行，引起設(shè)備損壞故障，帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失。加熱器端差的變化、散熱損失以及運(yùn)行方式等，都在很大程度上對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性帶來(lái)影響，對(duì)這些因素進(jìn)行定量分析，便于有針對(duì)性的進(jìn)行節(jié)能改造、完善運(yùn)行方式以及提高管理水平等，并有效提高機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)性。加熱器端差使熱交換具有不可逆性，使汽輪機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性明顯降低。散熱損失即加熱器在運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)外造成的熱量散失，這種現(xiàn)象和加熱器溫度、保溫層質(zhì)量及加熱器表面積等有密切關(guān)系。機(jī)組在停運(yùn)時(shí)容易使汽輪組偏離既有的設(shè)計(jì)規(guī)劃，從而使其經(jīng)濟(jì)性有所改變，對(duì)整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行安全帶來(lái)較大影響。

3 結(jié)束語(yǔ)

熱力系統(tǒng)作為火電廠不可缺少的系統(tǒng)，它的運(yùn)行狀況和機(jī)組運(yùn)行安全、電廠生產(chǎn)效益等有密切關(guān)系。如果熱力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，便會(huì)對(duì)整個(gè)機(jī)組的正常運(yùn)行造成影響，進(jìn)而帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。由于組成熱力系統(tǒng)的多個(gè)部分是互相依存的，任何一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障都對(duì)其他設(shè)備的運(yùn)行帶來(lái)影響。因此，檢測(cè)機(jī)組的運(yùn)行狀況，對(duì)其經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，能夠在很大程度上提高300MW供熱機(jī)組熱力的經(jīng)濟(jì)性。

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