【正文】 —fired power plant．Keyword Turbine Regenerative system Highpressure heater Heat economy 600MW Unit1 前言節(jié)約能源是我國的一項基本國策。火電廠是消耗一次能源的大戶，在當(dāng)前電力需求大而能源供應(yīng)緊張的情況下，作為發(fā)電單位，其任務(wù)已不再是簡單地完成年度發(fā)電任務(wù)指標(biāo)，而是要致力于提供優(yōu)質(zhì)、低耗的電能，以滿足社會的需要，這就要求發(fā)電廠對自身機(jī)組的性能有全面的了解，提高機(jī)組效率，降低能源消耗，以最少的投入獲得最大的效益。電廠的熱力系統(tǒng)中，為減少循環(huán)的冷源損失，設(shè)法從汽輪機(jī)的某些中間級引出部分做過功的蒸汽，用來加熱鍋爐的給水，減少了排汽在凝汽器中的熱損失，使蒸汽的熱量得到了充分的利用，提高了整個循環(huán)的熱效率。給水回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)是火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)中的主要系統(tǒng)之一，它對全廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行影響很大。電廠回?zé)嵯到y(tǒng)中的熱交換設(shè)備主要是給水加熱器和除氧器，利用汽輪機(jī)不同段位抽出的蒸汽對主凝結(jié)水和給水進(jìn)行加熱和除氧，最終達(dá)到鍋爐所要求的給水溫度和品質(zhì)。給水溫度的提高，一方面使循環(huán)的熱經(jīng)濟(jì)性得到提高，使得燃料消耗量相對節(jié)??；另一方面，卻使鍋爐排煙溫度升高并增加系統(tǒng)的投資。通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較得到的給水溫度為最佳給水溫度，但長期以來，給水溫度低于最佳給水溫度，而高壓加熱器投入率不高是給水溫度偏低的主要原因。經(jīng)過對高加停運(yùn)情況分析得出高加頻繁停運(yùn)的主要原因有：一是高加疏水管道及彎頭經(jīng)長期沖刷，經(jīng)常泄漏；二是高加鋼管頻繁內(nèi)漏。因此，對高壓加熱器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，提高高壓加熱器的投入率，有利于提高循環(huán)的熱經(jīng)濟(jì)性。本文以哈爾濱第三電廠600MW機(jī)組給水回?zé)嵯到y(tǒng)以及高壓加熱器為研究對象，研究方向就是要保證機(jī)組的額定功率的條件下，確定各級回?zé)岢槠康姆峙?，熱?jīng)濟(jì)性及高壓加熱器的技術(shù)參數(shù)的選擇，最大限度地提高機(jī)組效率。本文共分兩大部分，第一部分進(jìn)行回?zé)嵯到y(tǒng)的熱平衡計算。第二部分進(jìn)行高壓加熱器的熱力設(shè)計。第一部分熱經(jīng)濟(jì)性計算分析常采用的方法主要分為兩類：從能量的數(shù)量角度分析的“熱力學(xué)第一定律分析法和從能量的質(zhì)量角度分析的“熱力學(xué)第二定律分析法”。第一定律分析法主要有熱平衡法、循環(huán)函數(shù)法、等效熱降法、矩陣法、偏微分理論的應(yīng)用；第二定律分析法主要是熱經(jīng)濟(jì)學(xué)法。本文從常規(guī)回?zé)嵯到y(tǒng)加熱器熱平衡計算方法出發(fā)，熱平衡法是最原始、最基本的方法，屬于定流量法，即計算時必須已知加熱器內(nèi)水流量或者將其假設(shè)為lkg，其中心是求解各級回?zé)岢槠?。由于計算時必須從高壓加熱器開始向低壓加熱器逐級求解，又被稱為“串聯(lián)解法”。熱平衡法是發(fā)電廠設(shè)計、熱力系統(tǒng)分析、汽輪機(jī)設(shè)計最基本的方法，也是分析熱力系統(tǒng)的基礎(chǔ)，至今仍在廣泛應(yīng)用。第二部分以給水回?zé)嵯到y(tǒng)高壓加熱器為研究對象，結(jié)合以前大容量機(jī)組高壓加熱器設(shè)計、運(yùn)行中存在高故障率問題，從高壓加熱器的安全、經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，研究回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)主要參數(shù)的選擇原則和熱力計算特點，探討高壓加熱器設(shè)計結(jié)構(gòu)、設(shè)計特點及其優(yōu)化。通過哈爾濱第三電廠600MW機(jī)組高壓加熱器運(yùn)行中汽側(cè)水位存在的缺陷進(jìn)行試驗調(diào)整原因分析，提出并現(xiàn)場進(jìn)行水位測量系統(tǒng)的改造、完善和最佳水位調(diào)整：同時研究分析高壓加熱器切除對機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)性的影響。 該機(jī)組是哈爾濱汽輪機(jī)廠制造的亞臨界壓力、一次中間再熱、單軸、反動式、四缸四排汽機(jī)組。該機(jī)組適用于大型電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)峰負(fù)荷。機(jī)組采用高壓缸啟動，也可以用中壓缸啟動。汽缸由高壓缸、雙流程中壓缸、2個雙流程低壓缸組成。高、中壓缸均采用內(nèi)、外雙層形式，由鑄造制成。低壓缸為三層結(jié)構(gòu)（外缸、內(nèi)缸A、內(nèi)缸B），由鋼板焊接制成。汽輪機(jī)高、中‘低壓轉(zhuǎn)子均為有中心孔的整鍛轉(zhuǎn)子。四臺低壓加熱器為表面式，臥式布置，三臺高壓加熱器也均為表面式，臥式布置。除氧器為滑壓運(yùn)行。凝結(jié)水精處理采用低壓系統(tǒng)。汽輪機(jī)共有8段用于回?zé)嵯到y(tǒng)加熱的非調(diào)整抽汽，分別置于高壓缸第8級后（用于8號高壓加熱器）、第11級后（高壓缸排汽，用于7號高壓加熱器）、中壓缸第16級后（用于6號高壓加熱器）、第20級后（即中壓缸排汽，用于除氧器和給水泵小汽輪機(jī)），以及低壓缸A/B第22226級后（分別用于1號低壓加熱器）。2回?zé)嵯到y(tǒng)簡述及其熱經(jīng)濟(jì)性 給水回?zé)嵯到y(tǒng)是火力發(fā)電機(jī)組的重要組成部分，屬于循環(huán)經(jīng)濟(jì)。其能否正常工作將直接影響機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性。給水回?zé)峒訜崾侵冈谄啓C(jī)某些中間級抽出部分蒸汽，送入回?zé)峒訜崞鲗﹀仩t給水進(jìn)行加熱的過程；與之相應(yīng)的熱力循環(huán)叫回?zé)嵫h(huán)。目的是減少冷源熱損失，提高電廠的熱經(jīng)濟(jì)性。給水回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)意義在于采用給水回?zé)嵋院?，一方面，回?zé)崾蛊啓C(jī)進(jìn)入凝汽器的蒸汽量減少了。由熱量法可知，汽輪機(jī)冷源損失降低了。另一方面，回?zé)崽岣吡隋仩t的給水溫度，使工質(zhì)在鍋爐內(nèi)的平均吸熱溫度提高，使鍋爐的傳熱溫差降低。同時，汽輪機(jī)抽汽加熱給水的傳熱溫差比水在鍋爐中利用煙氣所進(jìn)行加熱時的溫差小得多，因而由熵分析法可知，做功能力損失減少了。給水回?zé)峒訜岬臒峤?jīng)濟(jì)性主要是以回?zé)嵫h(huán)汽輪機(jī)絕對內(nèi)效率來衡量。在其他條件相同的情況下，采用給水回?zé)峒訜?，可以是汽輪機(jī)組的絕對內(nèi)效率提高，且回?zé)岢槠麆恿ο禂?shù)愈大，絕對內(nèi)效率愈高。對于多級回?zé)嵫h(huán)，壓力較低的回?zé)岢槠龉Υ笥趬毫^高的回?zé)岢槠龉Υ笥趬毫^高的回?zé)岢槠龉?。因此，盡可能利用低壓回?zé)岢槠?，將會獲得更好的效益。所以，在蒸汽初、終參數(shù)相同的情況下，采用回?zé)嵫h(huán)的機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性比朗肯循環(huán)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性有顯著提高。 在采用回?zé)嵫h(huán)的發(fā)電廠，影響回?zé)徇^程熱經(jīng)濟(jì)性的主要因素有：多級回?zé)峤o水總焓升（溫升）在各加熱器間的加熱分配；鍋爐最佳給水溫度?；?zé)峒訜峒墧?shù)z。三者緊密聯(lián)系， 互有影響。（溫升）在各加熱器間的加熱分配 在汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)中，各個加熱器給水焓升大小對回?zé)嵯到y(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生很大的影響。因此，在汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)設(shè)計過程中，加熱器給水焓升的選擇一直是設(shè)計和運(yùn)行部門普遍重視的一個問題。目前，加熱器給水焓升分配方法主要有：平均分配、等焓降分配、幾何級數(shù)分配、等效熱降法以及循環(huán)函數(shù)法等，這些方法由于各自的假定條件不同，所得到的結(jié)果也不相同，實際應(yīng)用中尚沒有一種人們普遍公認(rèn)的加熱器焓升分配方法。 同一回?zé)嵯到y(tǒng)中，每個加熱器的焓升分配差別較大，各機(jī)組焓升分配并沒有恪守某種規(guī)律，而是以系統(tǒng)最高的經(jīng)濟(jì)效率為目標(biāo)分配的。工程上一般采用了最簡單的平均分配法，平均分配法是各級加熱器內(nèi)水焓升相等的最佳回?zé)岱峙浞?，但還必須考慮到汽輪機(jī)本身的結(jié)構(gòu)特點。 現(xiàn)有的幾種比較成熟的加熱器給水焓升分配方法，均是在理想回?zé)嵫h(huán)的基礎(chǔ)上得到的，即假定全部為混合式加熱器、加熱器端差為零、不計新蒸汽、抽汽壓損和給水泵耗功、忽略加熱器的散熱損失。同時也不考慮中間再熱及汽輪機(jī)軸封漏汽。則得到理想回?zé)嵫h(huán)絕對內(nèi)效率為： 式中，為汽輪機(jī)凝汽份額， 為單位質(zhì)量排汽在表示單位質(zhì)量排氣在凝汽器中的放熱量，、為抽汽在各加熱器中的放熱量， 為主蒸汽比焓，、、分別分別表示單位質(zhì)量給水或凝結(jié)水在各級加熱器中的焓升，kJ／kg。 使為最大的回?zé)岱峙錇樽罴鸦責(zé)岱峙?，即按照下列條件對求極值： ， 回?zé)嵫h(huán)汽輪機(jī)的絕對內(nèi)效率為最大值時對應(yīng)的給水溫度稱為熱力學(xué)上的最佳給水溫度。隨著給水溫度的的提高，一方面，與之對應(yīng)的回?zé)岢槠麎毫﹄S之增加。這樣，抽汽在汽輪機(jī)中做功減少，做功不足系數(shù)增加。另一方面，隨著給水溫度的提高，工質(zhì)在鍋爐中的吸熱量將會減少，汽輪機(jī)熱耗率以及絕對電耗