鍋爐連續排污利用對火電廠熱經濟性影響的機理研究

  汽輪機技術鍋爐連續排污利用對火電廠熱經濟性影響的機理研究李勇，高函（東北電力大學能源與動力工程學院，吉林132012）都在提高，鍋爐排污及其利用越來越引起人們的普遍重視。但目前鍋爐排污利用對全廠熱經濟性影響的機理尚存在不同的觀點。先對現有的幾種鍋爐排污及其利用對全廠經濟性影響的計算方法進行了分析，指出其存在的問題。然后，以某600MW凝汽式電廠機組鍋爐排污及其利用為例，對各種計算方法得到的計算結果進行分析比較，并分析了計算結果產生差異的主要原因。揭示出鍋爐排污及其利用對全廠熱經濟性影響的機理。所取得的結論為全廠節能診斷和挖掘節能潛力奠定了基礎。

  則言在火力發電廠熱力系統中，對電廠排放、漏泄的工質和廢熱進行回收利用，既是節能提高經濟性和管理水平的項重要工作，又對保護環境具有重要意義。隨著我國節能減排政策的深入，對火力發電廠輔助熱力系統工質的回收利用也提出了更高的要求。

  其中，鍋爐連續排污不僅數量大，而且溫度、壓力較高，回收利用的經濟價值較大。尤其是隨著機組單機功率的提高，鍋爐壓力越高，連續排污水的焓值越大，同時，也由于大機組對蒸汽品質要求的提高，鍋爐的連續排污量增大，對火電機組的經濟性影響也增大。

  因此，研究鍋爐連續排污及其利用對火電廠熱經濟性影響，對于挖掘火力發電廠的節能潛力，降低發電成本，提高電廠的經濟效益具有重要的意義1.目前，鍋爐連續排污回收利用有利于提高火力發電廠運行經濟性，這一觀點已經得到了運行及設計部門的廣泛共識。但是，對鍋爐連續排污利用對火力發電廠經濟性影響的機理尚有不同的觀點。

  1-4指出，鍋爐連續排污回收利用后，一方面回收了部分排污熱損失，同時又造成汽輪機附加冷源損失增大，但從全廠熱耗量變化角度分析，排污回收的熱量大于凝汽器增加的附加冷源損失。從總體上看，全廠熱耗量減小，熱經濟性提高。但是，全廠熱經濟性是通過鍋爐熱效率、管道熱效率、汽輪機實際循環熱效率體現出來的，具體鍋爐排污利用引起哪個效率提高，2-5中并沒有詳細說明。

  6-8通過采用等效熱降法分析鍋爐連續排污利用對全廠經濟性的影響，指出鍋爐連續排污擴容器產生蒸汽進入汽輪機回熱系統屬于帶工質的熱量進入系統，引起新蒸汽熱降增加，汽輪機實際循環熱效率提高，從而使全廠熱經濟性得到提高。但實際上，由蒸汽動力循環原理可知，鍋爐排污熱量進入汽輪機回熱系統，必然排擠汽輪機的回熱抽汽，使回熱抽汽做功減少，汽輪機實際循環熱效率降低。9認為，鍋爐總效率取決于燃燒效率、結構損失和其它損失。

  其中，結構損失和其它損失包括鍋爐表面產生的輻射和對流熱損失、鍋爐排污等。實現對鍋爐的排污利用，有利于減少熱損失，提高鍋爐總效率。1也認為，鍋爐排污增大了鍋爐的熱損失，鍋爐排污回收利用提高了鍋爐的熱效率。但按照我國現行的鍋爐熱力計算標準，鍋爐排污水吸收的熱量屬于有效利用熱量，故鍋爐排污以及鍋爐排污的回收利用對鍋爐熱效率沒有影響。11則通過定性分析認為，鍋爐連續排污利用可能會使管道效率增加。

  綜上所述，目前雖然人們已經明確了鍋爐連續排污利用能促進電廠熱經濟性的提高，但對于提高電廠熱經濟性的機理，尚不是很清楚。為此，本文首先利用現有的幾種常見方法，對鍋爐連續排污利用的熱經濟性進行了分析，然后以某600MW機組為例，對幾種分析方法的結果進行了對比，以便剖析鍋爐連續排污利用對全廠熱經濟性影響的機理，為全廠熱經濟性診斷和挖掘節能潛力提供依據。新蒸汽和排汽的焓值，k/kg；qh為1kg蒸汽在再熱器內的吸由于凝汽流量的增加，汽輪機冷源損失的增加量為汽壓力對應飽和水的焓值，k/kg.全廠凈獲得的熱量為這種計算方法只能計算出鍋爐排污回收利用的總體經濟性，而不能揭示鍋爐排污回收利用對經濟性影響的機理。
  2等效熱降法1總體效益計算法鍋爐排污無回收利用時，排污熱損失為率和管道效率，1-4指出，計算中管道效率可取常數。
  鍋爐排污被回收利用時，排污熱損失為連續排污擴容器損失的水流量，kg/s；h/為排污擴容器排出水的焓值，k/kg.由于鍋爐排污被利用，熱損失的減少量為排污熱損失減少的部分被引入汽輪機回熱系統除器予以利用，被排擠的除器回熱抽汽量為而排擠的回熱抽汽量，kg/s；hd和hd分別為除器抽汽點和除器壓力對應的飽和水的焓值，k/kg.維持汽輪機功率不變，忽略其它各級回熱抽汽量的變化，則凝汽流量的增加值為h0等效熱降法是20世紀70年代發展起來的一門熱工理變化的定量分析中，具有簡捷方便的特點。目前，這一方法已經在電廠熱力系統定量分析中獲得了較廣泛的應用。對于鍋爐排污、排污利用等這種局部因素變化對火電廠熱力系統影響的問題，很適宜于采用等效熱降法進行計算。
  下面，分無排污、有排污但無回收利用、有排污有回收利用3種情況來討論等效熱降法的分析結果。
  2.1鍋爐無排污鍋爐無排污時，新蒸汽凈等效熱降為其中蒸汽在鍋爐中的吸熱量為實際循環熱效率為bfpt為給水泵汽輪機的用汽份額；AHbfpt為給水泵汽輪機用汽在主汽輪機內少做的功，/kg；xn為附加成分做功損失，k/kg；Qfw為鍋爐給水份額；Tp為給水在給水泵內的焓升，k/kg；Hbfpt為蒸汽在給水泵汽輪機內的有效焓降，k/kg；給水泵汽輪機的機械效率；ah為再熱蒸汽份額；q為1kg蒸汽在鍋爐中的吸熱量，/kg；hfw為鍋爐給水焓值。

  2.2鍋爐有排污但無回收利用鍋爐有排污時，鍋爐排污水的熱力過程是由凝汽器補水進入回熱系統，沿凝結水和給水管路，經過回熱加熱器的逐級升溫吸收熱量。由于需要額外對補水進行加熱，導致汽輪機回熱抽汽量增加。同時，由于給水份額增大，給水泵汽輪機的用汽份額也相應增大。則新蒸汽等效熱降減少由于鍋爐排污，工質在鍋爐中的吸熱量增加。同時，由于給水流量的增大，高壓缸回熱抽汽量增加，使得流經再熱器的蒸汽流量減少，蒸汽在再熱器中的吸熱量減少，則蒸汽在鍋爐中的吸熱量增加值為相對于無排污工況，實際循環熱效率相對降低2.3鍋爐有排污且回收利用鍋爐排污通過排污擴容器回收部分蒸汽進入回熱系統的加熱器，屬于帶工質的熱量進入系統，則又使新蒸汽等效熱降增加器產生的蒸汽份額；hf為排污擴容器產生的蒸汽焓，k/kg；nd為除器回熱加熱器抽汽效率。

  則排污及利用后，相對于無排污工況，新蒸汽等效熱降變化值為實際循環熱效率相對降低等效熱降法沒有區分汽輪機熱耗量與鍋爐熱負荷之間的區別，認為二者相等，而這種情況只在管道效率為1時才成立。因此，也不能揭示鍋爐排污回收利用對全廠熱經濟性影響的機理。
  3熱平衡方法為了便于對鍋爐排污有無回收利用情況時的汽輪機熱經濟性進行對比，同時，也為了使計算更加方便，便于突出鍋爐排污利用對汽輪機運行經濟性的影響，做如下規定：取鍋爐無排污、有排污無回收和有排污有回收3種情況時的主蒸汽流量相同；認為在整個蒸汽動力循環中只存在鍋爐排污引起的工質損失，無其它工質損失；忽略主蒸汽管道、再熱蒸汽管道和給水管道的散熱損失；鍋爐過熱器和再熱器均無減溫水；認為新蒸汽參數、再熱蒸汽參數和終參數以及各抽汽點參數均為已知，且保持不變；由于排污利用引入回熱抽汽系統，忽略其對汽輪機熱力過程線的影響。
  此時，汽輪機的內功率為流量，kg/s；4Hi為蒸汽在汽輪機內的有效焓降，k/kg；a為引出的蒸汽份額，其表示相應的蒸汽流量與進入汽輪機的主蒸汽流量的比值；Y為做功不足系數，1為汽輪機軸封漏汽級數；下標“i”表示汽輪機第i級回熱抽汽；下標“sg+”表示汽輪機內第+級軸封漏汽；下標“BFPT”表示給水泵汽輪機用汽。3.1鍋爐無排污在鍋爐無排污正常運行時，系統無補水，此時汽輪機熱耗量為當鍋爐有排污但無回收利用時，汽輪機熱耗量為由于則，汽輪機的熱耗量可以表示為額和補水份額。
  3.3鍋爐有排污且回收利用當鍋爐排污回收利用時汽輪機的熱耗量為份額；af為排污擴容器蒸發被利用的蒸汽份額；hf為擴容器產生的蒸汽焓，/kg.由排污擴容器的熱平衡可知，在排污擴容器效率和排污擴容器壓力一定的條件下，有貝1，補水份額為相應地，鍋爐熱負荷為葉濤。熱力發電廠M.北京：中國電力出版社，2004.趙龍生。鍋爐排污的控制與節能。能源研究與利用，001，孫光武。鍋爐排污熱損失的分析與控制。

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