鍋爐連續(xù)排污利用對火電廠熱經(jīng)濟(jì)性影響的機(jī)理研究

汽輪機(jī)技術(shù)鍋爐連續(xù)排污利用對火電廠熱經(jīng)濟(jì)性影響的機(jī)理研究李勇，高函（東北電力大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)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(jīng)濟(jì)性影響的機(jī)理尚存在不同的觀點(diǎn)。首先對現(xiàn)有的幾種鍋爐排污及其利用對全廠經(jīng)濟(jì)性影響的計(jì)算方法進(jìn)行了分析，指出其存在的問題。然后，以某600MW凝汽式電廠機(jī)組鍋爐排污及其利用為例，對各種計(jì)算方法得到的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析比較，并分析了計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生差異的主要原因。最后，揭示出鍋爐排污及其利用對全廠熱經(jīng)濟(jì)性影響的機(jī)理。所取得的結(jié)論為全廠節(jié)能診斷和挖掘節(jié)能潛力奠定了基礎(chǔ)。

　　0刖言在火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)中，對電廠排放、漏泄的工質(zhì)和廢熱進(jìn)行回收利用，既是節(jié)能提高經(jīng)濟(jì)性和管理水平的項(xiàng)重要工作，又對保護(hù)環(huán)境具有重要意義。隨著我國節(jié)能減排政策的深入，對火力發(fā)電廠輔助熱力系統(tǒng)工質(zhì)的回收利用也提出了更高的要求。其中，鍋爐連續(xù)排污不僅數(shù)量大，而且溫度、壓力較高，回收利用的經(jīng)濟(jì)價(jià)值較大。尤其是隨著機(jī)組單機(jī)功率的提高，鍋爐壓力越高，連續(xù)排污水的焓值越大，同時(shí)，也由于大機(jī)組對蒸汽品質(zhì)要求的提高，鍋爐的連續(xù)排污量增大，對火電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性影響也增大。因此，研究鍋爐連續(xù)排污及其利用對火電廠熱經(jīng)濟(jì)性影響，對于挖掘火力發(fā)電廠的節(jié)能潛力，降低發(fā)電成本，提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義1.目前，鍋爐連續(xù)排污回收利用有利于提高火力發(fā)電廠運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，這一觀點(diǎn)已經(jīng)得到了運(yùn)行及設(shè)計(jì)部門的廣泛共識(shí)。但是，對鍋爐連續(xù)排污利用對火力發(fā)電廠經(jīng)濟(jì)性影響的機(jī)理尚有不同的觀點(diǎn)。1-4指出，鍋爐連續(xù)排污回收利用后，一方面回收了部分排污熱損失，同時(shí)又造成汽輪機(jī)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(jīng)濟(jì)性提高。但是，全廠熱經(jīng)濟(jì)性是通過鍋爐熱效率、管道熱效率、汽輪機(jī)實(shí)際循環(huán)熱效率體現(xiàn)出來的，具體鍋爐排污利用引起哪個(gè)效率提高，2-5中并沒有詳細(xì)說明。6-8通過采用等效熱降法分析鍋爐連續(xù)排污利用對全廠經(jīng)濟(jì)性的影響，指出鍋爐連續(xù)排污擴(kuò)容器產(chǎn)生蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)屬于帶工質(zhì)的熱量進(jìn)入系統(tǒng)，引起新蒸汽熱降增加，汽輪機(jī)實(shí)際循環(huán)熱效率提高，從而使全廠熱經(jīng)濟(jì)性得到提高。但實(shí)際上，由蒸汽動(dòng)力循環(huán)原理可知，鍋爐排污熱量進(jìn)入汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)，必然排擠汽輪機(jī)的回?zé)岢槠�，使回�(zé)岢槠�做功減少，汽輪機(jī)實(shí)際循環(huán)熱效率降低。9認(rèn)為，鍋爐總效率取決于燃燒效率、結(jié)構(gòu)損失和其它損失。其中，結(jié)構(gòu)損失和其它損失包括鍋爐表面產(chǎn)生的輻射和對流熱損失、鍋爐排污等。實(shí)現(xiàn)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(rèn)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(xiàn)行的鍋爐熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，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(rèn)為，鍋爐連續(xù)排污利用可能會(huì)使管道效率增加。

　　綜上所述，目前雖然人們已經(jīng)明確了鍋爐連續(xù)排污利用能促進(jìn)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的提高，但對于提高電廠熱經(jīng)濟(jì)性的機(jī)理，尚不是很清楚。為此，本文首先利用現(xiàn)有的幾種常見方法，對鍋爐連續(xù)排污利用的熱經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析，然后以某600MW機(jī)組為例，對幾種分析方法的結(jié)果進(jìn)行了對比，以便剖析鍋爐連續(xù)排污利用對全廠熱經(jīng)濟(jì)性影響的機(jī)理，為全廠熱經(jīng)濟(jì)性診斷和挖掘節(jié)能潛力提供依據(jù)。新蒸汽和排汽的焓值，k/kg；qh為1kg蒸汽在再熱器內(nèi)的吸由于凝汽流量的增加，汽輪機(jī)冷源損失的增加量為汽壓力對應(yīng)飽和水的焓值，k/kg.全廠凈獲得的熱量為這種計(jì)算方法只能計(jì)算出鍋爐排污回收利用的總體經(jīng)濟(jì)性，而不能揭示鍋爐排污回收利用對經(jīng)濟(jì)性影響的機(jī)理。

　　2等效熱降法1總體效益計(jì)算法鍋爐排污無回收利用時(shí)，排污熱損失為率和管道效率，1-4指出，計(jì)算中管道效率可取常數(shù)。

　　鍋爐排污被回收利用時(shí)，排污熱損失為連續(xù)排污擴(kuò)容器損失的水流量，kg/s；h/為排污擴(kuò)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(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)除器予以利用，被排擠的除器回?zé)岢槠�量為而排擠的回?zé)岢槠�量，kg/s；hd和hd分別為除器抽汽點(diǎn)和除器壓力對應(yīng)的飽和水的焓值，k/kg.維持汽輪機(jī)功率不變，忽略其它各級回?zé)岢槠�量的變��，則凝汽流量的增加值為h0等效熱降法是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一門熱工理變化的定量分析中，具有簡捷方便和準(zhǔn)確的特點(diǎn)。目前，這一方法已經(jīng)在電廠熱力系統(tǒng)定量分析中獲得了較廣泛的應(yīng)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(tǒng)影響的問題，很適宜于采用等效熱降法進(jìn)行計(jì)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(jié)果。

　　2.1鍋爐無排污鍋爐無排污時(shí)，新蒸汽凈等效熱降為其中蒸汽在鍋爐中的吸熱量為實(shí)際循環(huán)熱效率為bfpt為給水泵汽輪機(jī)的用汽份額；AHbfpt為給水泵汽輪機(jī)用汽在主汽輪機(jī)內(nèi)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(nèi)的焓升，k/kg；Hbfpt為蒸汽在給水泵汽輪機(jī)內(nèi)的有效焓降，k/kg；給水泵汽輪機(jī)的機(jī)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(shí)，鍋爐排污水的熱力過程是由凝汽器補(bǔ)水進(jìn)入回?zé)嵯到y(tǒng)，沿凝結(jié)水和給水管路，經(jīng)過回?zé)峒訜崞鞯闹鸺壣郎匚�收熱��。由于需要額外對補(bǔ)水進(jìn)行加熱，導(dǎo)致汽輪機(jī)回?zé)岢槠�量增��。同時(shí)，由于給水份額增大，給水泵汽輪機(jī)的用汽份額也相應(yīng)增大。則新蒸汽等效熱降減少由于鍋爐排污，工質(zhì)在鍋爐中的吸熱量增加。同時(shí)，由于給水流量的增大，高壓缸回?zé)岢槠�量增��，使得流�?jīng)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(shí)際循環(huán)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(kuò)容器回收部分蒸汽進(jìn)入回?zé)嵯到y(tǒng)的加熱器，屬于帶工質(zhì)的熱量進(jìn)入系統(tǒng)，則又使新蒸汽等效熱降增加器產(chǎn)生的蒸汽份額；hf為排污擴(kuò)容器產(chǎn)生的蒸汽焓，k/kg；nd為除器回?zé)峒訜崞鞒槠�效率�?/P>

　　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(shí)際循環(huán)熱效率相對降低等效熱降法沒有區(qū)分汽輪機(jī)熱耗量與鍋爐熱負(fù)荷之間的區(qū)別，認(rèn)為二者相等，而這種情況只在管道效率為1時(shí)才成立。因此，也不能揭示鍋爐排污回收利用對全廠熱經(jīng)濟(jì)性影響的機(jī)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(shí)的汽輪機(jī)熱經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行對比，同時(shí)，也為了使計(jì)算更加方便，便于突出鍋爐排污利用對汽輪機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響，做如下規(guī)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(shí)的主蒸汽流量相同；認(rèn)為在整個(gè)蒸汽動(dòng)力循環(huán)中只存在鍋爐排污引起的工質(zhì)損失，無其它工質(zhì)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(rèn)為新蒸汽參數(shù)、再熱蒸汽參數(shù)和終參數(shù)以及各抽汽點(diǎn)參數(shù)均為已知，且保持不變；由于排污利用引入回?zé)岢槠�系統(tǒng)，忽略其對汽輪機(jī)熱力過程線的影響。

　　此時(shí)，汽輪機(jī)的內(nèi)功率為流量，kg/s；4Hi為蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的有效焓降，k/kg；a為引出的蒸汽份額，其表示相應(yīng)的蒸汽流量與進(jìn)入汽輪機(jī)的主蒸汽流量的比值；Y為做功不足系數(shù)，1為汽輪機(jī)軸封漏汽級數(shù)；下標(biāo)“i”表示汽輪機(jī)第i級回?zé)岢槠�；下�?biāo)“sg+”表示汽輪機(jī)內(nèi)第+級軸封漏汽；下標(biāo)“BFPT”表示給水泵汽輪機(jī)用汽。3.1鍋爐無排污在鍋爐無排污正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)無補(bǔ)水，此時(shí)汽輪機(jī)熱耗量為當(dāng)鍋爐有排污但無回收利用時(shí)，汽輪機(jī)熱耗量為由于則，汽輪機(jī)的熱耗量可以表示為額和補(bǔ)水份額。