空冷島噴霧降溫系統對機組煤耗的影響

西安智源電氣有限公司技術(shù)漫談

1.汽輪機排汽背壓影響煤耗的理論依據

汽輪機排汽背壓變化對機組做功的影響可以從兩方面來(lái)考慮，一是排汽焓變化，即引起機組有效 焓降做功的變化，二是凝結水溫度的改變，即引起.后一個(gè)低壓加熱器抽汽量的變化，從而影響了做功量，引起機組煤耗變化。具體做功分析圖如圖1。

圖1：背壓做功分析系統圖

當機組背壓升高時(shí)，機組排汽焓變化為

△hc=hc-hc’                                        (1)

因為這部分焓降是αc(kg)蒸汽在汽輪機內的有效做功焓降，直接導致新蒸汽做功減少：

△H01=αn(hc-hc’)                                    (2)

式中αn為進(jìn)入凝汽器的蒸汽量。

另一部分是凝結水溫升高引起的新蒸汽做功變化，由于N01加熱器抽汽壓力不變，加熱器出口水溫不變，N01加熱器的焓升變化為：

△τn=n-n’                                       (3)

這將使N01加熱器的熱耗量減少αnn△τn，減少抽汽量以**1不變。按等效焓降原理，相當于純熱量 αnn△τn進(jìn)出N01加熱系統，引起新蒸汽等效焓降增加，即：

△H02=αnn△τnη’                                   (4)

式中，αnn為通過(guò)N01加熱器的凝結水流量份額，η’為背壓變化后N01加熱器的抽汽效率。

因此，排汽壓力降低引起的新蒸汽等效焓降變化為：

△H=△H02-△H01=αnn△τnη’-αn(hc-hc’)                 (5)

裝置效率的相對變化：

Δηi=△H/(H±△H)                                  (6)

因此熱耗率和發(fā)電煤耗率的變化為：

△qrh=qrhΔηi                                                          

△bb=bbΔηi

式中，H為流量D對應運行工況下機組的新蒸汽凈等效焓降，qrh為流量D對應運行工況下機組的熱耗率，bb為流量D對應運行工況下機組的發(fā)電煤耗率。

2.汽輪機排汽背壓影響煤耗的計算

按T－MCR工況：

空氣干球溫度為16.5℃，設計風(fēng)速為4m/s，汽輪機排汽口處背壓約為16kPa，汽輪機發(fā)電機組功率為637.331.MW。

汽輪機排汽壓力：                     16Kpa

汽輪機發(fā)電機組功率：              637.331MW

汽輪機排汽量：                        1300.765t/h

排汽焓：                                2422.2kj/kg

裝置效率：                    45%

裝置煤耗：                    305g標煤/kwh

背壓變化對經(jīng)濟性指標的影響如表1所示。

表1：額定工況下背壓變化對機組煤耗率等參數的影響

圖2：背壓變化對熱耗率的影響

圖3：背壓變化對發(fā)電煤耗率的影響

根據表1可以得到在背壓允許變化范圍內對機組熱耗率和發(fā)電煤耗率的影響曲線(xiàn)，如圖2、圖3。從表1可以看出，以額定工況時(shí)背壓16kPa作為基準，分析背壓變化對發(fā)電煤耗率和熱耗率的影響。背壓在基準值基礎上增加時(shí)，機組的熱耗率和發(fā)電煤耗的增量均為正值；反之，背壓在其基準值基礎上降低時(shí)，機組的熱耗率和發(fā)電煤耗的增量均為負值。隨著(zhù)背壓的升高，機組熱耗率和發(fā)電煤耗率上升。這說(shuō)明機組背壓升高時(shí)機組等效焓降減少，從而使得機組的發(fā)電煤耗率增加。由熱耗率公式：

q=Q/N                                        （7）

式中，Q為機組的熱耗量，N為機組發(fā)出的電功率，可以得到背壓增大時(shí)，機組的熱耗量不變，但機組發(fā)出的電功率會(huì )降低，從而使機組的熱耗率也呈上升趨勢，如圖2和圖3所示，背壓變化時(shí)機組熱耗率和發(fā)電煤耗率呈相同變化趨勢。

由圖2和圖3及計算數據可明顯看出，高于額定背壓后，隨著(zhù)背壓的增大，熱耗率和發(fā)電煤耗率均呈現上升趨勢。由此可以看出：理想背壓下運行的汽輪機可使機組在理想熱經(jīng)濟性指標下運行。采用等效焓降法可以定量計算背壓變化對機組發(fā)電煤耗率和熱耗率的影響，為直接空冷機組的運行優(yōu)化提供參考。

采用空冷島噴霧降溫系統后，可以有效地降低空冷單元內的空氣溫度，從而強化空冷器的換熱效果，降低機組的背壓，提高機組的運行負荷。根據前面的計算結果可知：當環(huán)境溫度為33℃時(shí)，在可接受的噴水強度下，噴霧增濕系統可以將空冷器入口溫度降低4℃~5℃左右，機組的真空可提高6kPa以上，機組帶負荷能力可提高12％以上。

某電廠(chǎng)2*630MW機組夏季背壓對煤耗影響的計算，參考表1和圖3計算：

夏季TRL工況下，背壓由32.5KPa降至26KPa，降幅為6.5KPa時(shí)，對應的煤耗降率為5.5%，單位kwh降煤耗為5.5%*302=16.61g/kwh。