锅炉连续排污利用对火电厂热经济性影响的机理研究

  汽轮机技术锅炉连续排污利用对火电厂热经济性影响的机理研究李勇，高函（东北电力大学能源与动力工程学院，吉林132012）都在提高，锅炉排污及其利用越来越引起人们的普遍重视。但目前锅炉排污利用对全厂热经济性影响的机理尚存在不同的观点。先对现有的几种锅炉排污及其利用对全厂经济性影响的计算方法进行了分析，指出其存在的问题。然后，以某600MW凝汽式电厂机组锅炉排污及其利用为例，对各种计算方法得到的计算结果进行分析比较，并分析了计算结果产生差异的主要原因。揭示出锅炉排污及其利用对全厂热经济性影响的机理。所取得的结论为全厂节能诊断和挖掘节能潜力奠定了基础。

  则言在火力发电厂热力系统中，对电厂排放、漏泄的工质和废热进行回收利用，既是节能提高经济性和管理水平的项重要工作，又对保护环境具有重要意义。随着我国节能减排政策的深入，对火力发电厂辅助热力系统工质的回收利用也提出了更高的要求。

  其中，锅炉连续排污不仅数量大，而且温度、压力较高，回收利用的经济价值较大。尤其是随着机组单机功率的提高，锅炉压力越高，连续排污水的焓值越大，同时，也由于大机组对蒸汽品质要求的提高，锅炉的连续排污量增大，对火电机组的经济性影响也增大。

  因此，研究锅炉连续排污及其利用对火电厂热经济性影响，对于挖掘火力发电厂的节能潜力，降低发电成本，提高电厂的经济效益具有重要的意义1.目前，锅炉连续排污回收利用有利于提高火力发电厂运行经济性，这一观点已经得到了运行及设计部门的广泛共识。但是，对锅炉连续排污利用对火力发电厂经济性影响的机理尚有不同的观点。

  1-4指出，锅炉连续排污回收利用后，一方面回收了部分排污热损失，同时又造成汽轮机附加冷源损失增大，但从全厂热耗量变化角度分析，排污回收的热量大于凝汽器增加的附加冷源损失。从总体上看，全厂热耗量减小，热经济性提高。但是，全厂热经济性是通过锅炉热效率、管道热效率、汽轮机实际循环热效率体现出来的，具体锅炉排污利用引起哪个效率提高，2-5中并没有详细说明。

  6-8通过采用等效热降法分析锅炉连续排污利用对全厂经济性的影响，指出锅炉连续排污扩容器产生蒸汽进入汽轮机回热系统属于带工质的热量进入系统，引起新蒸汽热降增加，汽轮机实际循环热效率提高，从而使全厂热经济性得到提高。但实际上，由蒸汽动力循环原理可知，锅炉排污热量进入汽轮机回热系统，必然排挤汽轮机的回热抽汽，使回热抽汽做功减少，汽轮机实际循环热效率降低。9认为，锅炉总效率取决于燃烧效率、结构损失和其它损失。

  其中，结构损失和其它损失包括锅炉表面产生的辐射和对流热损失、锅炉排污等。实现对锅炉的排污利用，有利于减少热损失，提高锅炉总效率。1也认为，锅炉排污增大了锅炉的热损失，锅炉排污回收利用提高了锅炉的热效率。但按照我国现行的锅炉热力计算标准，锅炉排污水吸收的热量属于有效利用热量，故锅炉排污以及锅炉排污的回收利用对锅炉热效率没有影响。11则通过定性分析认为，锅炉连续排污利用可能会使管道效率增加。

  综上所述，目前虽然人们已经明确了锅炉连续排污利用能促进电厂热经济性的提高，但对于提高电厂热经济性的机理，尚不是很清楚。为此，本文首先利用现有的几种常见方法，对锅炉连续排污利用的热经济性进行了分析，然后以某600MW机组为例，对几种分析方法的结果进行了对比，以便剖析锅炉连续排污利用对全厂热经济性影响的机理，为全厂热经济性诊断和挖掘节能潜力提供依据。新蒸汽和排汽的焓值，k/kg；qh为1kg蒸汽在再热器内的吸由于凝汽流量的增加，汽轮机冷源损失的增加量为汽压力对应饱和水的焓值，k/kg.全厂净获得的热量为这种计算方法只能计算出锅炉排污回收利用的总体经济性，而不能揭示锅炉排污回收利用对经济性影响的机理。
  2等效热降法1总体效益计算法锅炉排污无回收利用时，排污热损失为率和管道效率，1-4指出，计算中管道效率可取常数。
  锅炉排污被回收利用时，排污热损失为连续排污扩容器损失的水流量，kg/s；h/为排污扩容器排出水的焓值，k/kg.由于锅炉排污被利用，热损失的减少量为排污热损失减少的部分被引入汽轮机回热系统除器予以利用，被排挤的除器回热抽汽量为而排挤的回热抽汽量，kg/s；hd和hd分别为除器抽汽点和除器压力对应的饱和水的焓值，k/kg.维持汽轮机功率不变，忽略其它各级回热抽汽量的变化，则凝汽流量的增加值为h0等效热降法是20世纪70年代发展起来的一门热工理变化的定量分析中，具有简捷方便的特点。目前，这一方法已经在电厂热力系统定量分析中获得了较广泛的应用。对于锅炉排污、排污利用等这种局部因素变化对火电厂热力系统影响的问题，很适宜于采用等效热降法进行计算。
  下面，分无排污、有排污但无回收利用、有排污有回收利用3种情况来讨论等效热降法的分析结果。
  2.1锅炉无排污锅炉无排污时，新蒸汽净等效热降为其中蒸汽在锅炉中的吸热量为实际循环热效率为bfpt为给水泵汽轮机的用汽份额；AHbfpt为给水泵汽轮机用汽在主汽轮机内少做的功，/kg；xn为附加成分做功损失，k/kg；Qfw为锅炉给水份额；Tp为给水在给水泵内的焓升，k/kg；Hbfpt为蒸汽在给水泵汽轮机内的有效焓降，k/kg；给水泵汽轮机的机械效率；ah为再热蒸汽份额；q为1kg蒸汽在锅炉中的吸热量，/kg；hfw为锅炉给水焓值。

  2.2锅炉有排污但无回收利用锅炉有排污时，锅炉排污水的热力过程是由凝汽器补水进入回热系统，沿凝结水和给水管路，经过回热加热器的逐级升温吸收热量。由于需要额外对补水进行加热，导致汽轮机回热抽汽量增加。同时，由于给水份额增大，给水泵汽轮机的用汽份额也相应增大。则新蒸汽等效热降减少由于锅炉排污，工质在锅炉中的吸热量增加。同时，由于给水流量的增大，高压缸回热抽汽量增加，使得流经再热器的蒸汽流量减少，蒸汽在再热器中的吸热量减少，则蒸汽在锅炉中的吸热量增加值为相对于无排污工况，实际循环热效率相对降低2.3锅炉有排污且回收利用锅炉排污通过排污扩容器回收部分蒸汽进入回热系统的加热器，属于带工质的热量进入系统，则又使新蒸汽等效热降增加器产生的蒸汽份额；hf为排污扩容器产生的蒸汽焓，k/kg；nd为除器回热加热器抽汽效率。

  则排污及利用后，相对于无排污工况，新蒸汽等效热降变化值为实际循环热效率相对降低等效热降法没有区分汽轮机热耗量与锅炉热负荷之间的区别，认为二者相等，而这种情况只在管道效率为1时才成立。因此，也不能揭示锅炉排污回收利用对全厂热经济性影响的机理。
  3热平衡方法为了便于对锅炉排污有无回收利用情况时的汽轮机热经济性进行对比，同时，也为了使计算更加方便，便于突出锅炉排污利用对汽轮机运行经济性的影响，做如下规定：取锅炉无排污、有排污无回收和有排污有回收3种情况时的主蒸汽流量相同；认为在整个蒸汽动力循环中只存在锅炉排污引起的工质损失，无其它工质损失；忽略主蒸汽管道、再热蒸汽管道和给水管道的散热损失；锅炉过热器和再热器均无减温水；认为新蒸汽参数、再热蒸汽参数和终参数以及各抽汽点参数均为已知，且保持不变；由于排污利用引入回热抽汽系统，忽略其对汽轮机热力过程线的影响。
  此时，汽轮机的内功率为流量，kg/s；4Hi为蒸汽在汽轮机内的有效焓降，k/kg；a为引出的蒸汽份额，其表示相应的蒸汽流量与进入汽轮机的主蒸汽流量的比值；Y为做功不足系数，1为汽轮机轴封漏汽级数；下标“i”表示汽轮机第i级回热抽汽；下标“sg+”表示汽轮机内第+级轴封漏汽；下标“BFPT”表示给水泵汽轮机用汽。3.1锅炉无排污在锅炉无排污正常运行时，系统无补水，此时汽轮机热耗量为当锅炉有排污但无回收利用时，汽轮机热耗量为由于则，汽轮机的热耗量可以表示为额和补水份额。
  3.3锅炉有排污且回收利用当锅炉排污回收利用时汽轮机的热耗量为份额；af为排污扩容器蒸发被利用的蒸汽份额；hf为扩容器产生的蒸汽焓，/kg.由排污扩容器的热平衡可知，在排污扩容器效率和排污扩容器压力一定的条件下，有贝1，补水份额为相应地，锅炉热负荷为叶涛。热力发电厂M.北京：中国电力出版社，2004.赵龙生。锅炉排污的控制与节能。能源研究与利用，001，孙光武。锅炉排污热损失的分析与控制。

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