空冷島噴霧降溫系統(tǒng)對機(jī)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(jī)排汽背壓影響煤耗的理論依據(jù)

汽輪機(jī)排汽背壓變化對機(jī)組做功的影響可以從兩方面來考慮，一是排汽焓變化，即引起機(jī)組有效 焓降做功的變化，二是凝結(jié)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(jī)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(tǒng)圖

當(dāng)機(jī)組背壓升高時(shí)，機(jī)組排汽焓變化為

△hc=hc-hc’                                        (1)

因?yàn)檫@部分焓降是αc(kg)蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的有效做功焓降，直接導(dǎo)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(jié)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(dāng)于純熱量 αnn△τn進(jìn)出N01加熱系統(tǒng)，引起新蒸汽等效焓降增加，即：

△H02=αnn△τnη’                                   (4)

式中，αnn為通過N01加熱器的凝結(jié)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(yīng)運(yùn)行工況下機(jī)組的新蒸汽凈等效焓降，qrh為流量D對應(yīng)運(yùn)行工況下機(jī)組的熱耗率，bb為流量D對應(yīng)運(yùn)行工況下機(jī)組的發(fā)電煤耗率。

2.汽輪機(jī)排汽背壓影響煤耗的計(jì)算

按T－MCR工況：

空氣干球溫度為16.5℃，設(shè)計(jì)風(fēng)速為4m/s，汽輪機(jī)排汽口處背壓約為16kPa，汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組功率為637.331.MW。

汽輪機(jī)排汽壓力：                     16Kpa

汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組功率：              637.331MW

汽輪機(jī)排汽量：                        1300.765t/h

排汽焓：                                2422.2kj/kg

裝置效率：                    45%

裝置煤耗：                    305g標(biāo)煤/kwh

背壓變化對經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的影響如表1所示。

表1：額定工況下背壓變化對機(jī)組煤耗率等參數(shù)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(jù)表1可以得到在背壓允許變化范圍內(nèi)對機(jī)組熱耗率和發(fā)電煤耗率的影響曲線，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(zhǔn)，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(zhǔn)值基礎(chǔ)上增加時(shí)，機(jī)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(zhǔn)值基礎(chǔ)上降低時(shí)，機(jī)組的熱耗率和發(fā)電煤耗的增量均為負(fù)值。隨著背壓的升高，機(jī)組熱耗率和發(fā)電煤耗率上升。這說明機(jī)組背壓升高時(shí)機(jī)組等效焓降減少，從而使得機(jī)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(jī)組的熱耗量，N為機(jī)組發(fā)出的電功率，可以得到背壓增大時(shí)，機(jī)組的熱耗量不變，但機(jī)組發(fā)出的電功率會降低，從而使機(jī)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(jī)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(jì)算數(shù)據(jù)可明顯看出，高于額定背壓后，隨著背壓的增大，熱耗率和發(fā)電煤耗率均呈現(xiàn)上升趨勢。由此可以看出：理想背壓下運(yùn)行的汽輪機(jī)可使機(jī)組在理想熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)下運(yùn)行。采用等效焓降法可以定量計(jì)算背壓變化對機(jī)組發(fā)電煤耗率和熱耗率的影響，為直接空冷機(jī)組的運(yùn)行優(yōu)化提供參考。

采用空冷島噴霧降溫系統(tǒng)后，可以有效地降低空冷單元內(nèi)的空氣溫度，從而強(qiáng)化空冷器的換熱效果，降低機(jī)組的背壓，提高機(jī)組的運(yùn)行負(fù)荷。根據(jù)前面的計(jì)算結(jié)果可知：當(dāng)環(huán)境溫度為33℃時(shí)，在可接受的噴水強(qiáng)度下，噴霧增濕系統(tǒng)可以將空冷器入口溫度降低4℃~5℃左右，機(jī)組的真空可提高6kPa以上，機(jī)組帶負(fù)荷能力可提高12％以上。

某電廠2*630MW機(jī)組夏季背壓對煤耗影響的計(jì)算，參考表1和圖3計(jì)算：

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