CN104732451B - 用于发电厂热力***的低压省煤器节能评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于发电厂热力***的低压省煤器节能评估方法，包括步骤1：获取安装低压省煤器之前的发电厂热力***的热平衡图参数；步骤2：计算发电厂热力***在并联或串联安装低压省煤器后的热平衡图参数，再结合步骤1得到各级抽汽流量的变化情况；步骤3：根据步骤2计算得出的各级加热器抽汽流量的变化情况和蒸汽流量守恒原理，计算汽轮机做功能力的变化量；步骤4：计算电厂煤耗量的变化量，用来评估低压省煤器节能量，其中，电厂煤耗量的变化量越大，则低压省煤器节能量越高。本发明有利于合理安装低压省煤器；不仅能够显示每级加热器的负荷变化情况，而且能够显示辅机功率的变化对***煤耗的影响，使得计算结果更加真实可靠。
Description
技术领域
本发明涉及低压省煤器节能领域，尤其涉及一种用于发电厂热力***的低压省煤器节能评估方法。
背景技术
随着国家对节能减排的日益重视，提高锅炉效率、降低发电煤耗日益受到发电厂的高度重视并提出了一系列重要的节能措施。火力发电厂消耗我国煤炭总产量的50％，其排烟热损失是电站锅炉各项热损失中最大的一项，一般在5％～8％，占锅炉总热损失的80％或更高。影响排烟热损失的主要因素是锅炉排烟温度，一般情况下，排烟温度每升高20℃，排烟热损失增加0.6％～1.0％。我国现役火电机组中锅炉排烟温度普遍维持在125～150℃左右水平，排烟温度高是一个普遍现象。合理利用锅炉排烟余热对提高机组效率、实现国家节能减排战略目标起着至关重要的作用。
低压省煤器是指安装在锅炉空气预热器之后、脱硫塔之前的尾部烟道中，吸收锅炉尾部烟气余热加热凝结水，将回收的热量转移至汽轮机回热***，减少汽轮机抽汽，实现能源的梯级利用，从而达到节能减排的目的。因为加热介质采用汽轮机凝结水，压力相对于常规省煤器要低的多，所以称为低压省煤器，也被称作低温省煤器、烟气冷却器。
目前对于低压省煤器***的节能效果评价主要采用等效焓降法。等效焓降法是基于热力学的热功转换原理，考虑到设备质量、热力***结构和参数的特点，经过严密的理论推演，导出几个热力分析参量Hj及ηj等，用以研究热工转换及能量利用程度的一种方法。它既可用于整体热力***的计算，也可用于热力***的局中分析定量。作为一种回热***局部定量技术分析的简捷方法，它的优点是用简捷的局部运算代替整个***的繁杂计算，只研究与***改变有关的那些部分进行局部定量。
利用等效焓降方法对加装低压省煤器的机组进行节能分析，首先应将低压省煤器吸收的热量看作纯热量输入，根据等效焓降理论，应首先计算各级加热器凝结水的焓升τi和各级加热器疏水的放热量γi，以及再热蒸汽的焓升σ，根据上述数据计算出所有加热器排挤1kg抽汽的等效焓降H1～Hj和各级抽汽效率η1～ηj，根据低压省煤器内的凝结水流量和主汽流量计算出流量系数αd，根据上述数据可以计算出装置做功能力的提升ΔH以及装置效率的提升δη，根据机组煤耗即可算出低压省煤器节省的煤耗量。
使用等效焓降法对热力***进行分析时，应该以机组的新蒸汽流量和燃料供热量均为定值为前提，且***的初、终参数保持不变，回热***各抽汽参数不会因为***局部的改变而产生变化，回热***热量的变化只会影响机组功率的变化。等效焓降法在计算过程中，只需要根据回热***的参数进行计算，无法直观的显示每级加热器的负荷变化情况，也不能显示辅机功率的变化对***煤耗的影响。
发明内容
为了解决现有技术的缺点，本发明提供一种用于发电厂热力***的低压省煤器节能评估方法。
本发明采取的技术方案为：
低压省煤器通过串联或者并联的方式连接到发电厂热力***的汽轮机回热***的任意位置。低压省煤器与发电厂热力***的汽轮机回热***并联，汽轮机回热***中的全部凝结水通过低压省煤器，与锅炉尾部烟气进行热交换，吸收锅炉排烟余热，用于提高凝结水的温度。低压省煤器与发电厂热力***的汽轮机回热***串联，汽轮机回热***中的部分凝结水通过低压省煤器，与锅炉尾部烟气进行热交换，吸收锅炉排烟余热，用于提高凝结水的温度。
温度升高后的凝结水返回到汽轮机回热***中，在汽轮机回热***凝结水出口水温保持不变的前提下，减少了汽轮机的抽汽量，使得更多的蒸汽能够推动汽轮机做功，增加了汽轮机的做功能力，提高了整个机组的热效率，减少了机组的煤耗量。
一种并联于发电厂热力***的低压省煤器节能评估方法，包括以下步骤：
步骤1：获取并联低压省煤器之前的发电厂热力***的热平衡图参数；
步骤2：低压省煤器并联在发电厂热力***，计算此时的发电厂热力***热平衡图参数，再结合步骤1得到各级抽汽流量的变化情况；
步骤3：根据步骤2计算得出的各级加热器抽汽流量的变化情况和蒸汽流量守恒原理，计算汽轮机做功能力的变化量ΔQ；
步骤4：计算电厂煤耗量的变化量，用来评估低压省煤器节能量，其中，电厂煤耗量的变化量越大，则低压省煤器节能量越高，其计算公式如下：
ηcp＝ηbηpηe (2)
其中，Δb表示电厂煤耗量的变化量；b表示电厂煤耗量；ηcp1表示改造后机组效率；ηcp0表示改造前机组效率；ηe表示汽轮机效率；P表示机组发电功率；q0表示机组改造前热耗率；ηcp表示机组效率；ηb表示锅炉效率；ηp表示管道效率。
所述热平衡图参数，包括发电厂热力***的各级加热器凝结水流量、温度和压力，及各级加热器抽汽流量、温度和压力，及各级加热器疏水流量、温度和压力。
所述步骤2中各计算级抽汽流量的变化情况的过程为：
根据如下公式对各级低压加热器进行热平衡计算，得到各计算级抽汽流量的变化，
Qj+Γj-1+Θj+1＝Γj+1+Θj-1 (4)
Qj＝Dqj×qj (5)
Γj＝Dγj×γj (6)
Θj＝Dτj×τj (7)
其中，Qj表示j级加热器抽汽带入的热量，单位为kJ；Γj表示j级加热器疏水带入或出的热量，单位为kJ；Θj表示j级加热器凝结水带入或出的热量，单位为kJ；Dqj表示j级加热器抽汽流量，单位为kg；Dγj表示j级加热器疏水流量，单位为kg；Dτj表示j级加热器凝结水流量，单位为kg；qj表示j级加热器抽汽焓值，单位为kJ/kg；γj表示j级加热器疏水焓值，单位为kJ/kg；τj表示j级加热器凝结水焓值，单位为kJ/kg。
所述步骤3中的汽轮机做功能力的变化量ΔQ的计算公式为：
汽轮机做功能力的变化量ΔQ的计算公式为：
ΔQ＝∑ΔDj×qj-ΔDn×qn-ΔN (8)
ΔDj＝Dj'-Dj (9)
其中：Dj'表示原***的第j加热器抽汽流量；Dj表示现***的第j加热器抽汽流量；ΔDn表示低压缸排汽流量变化值；qn表示低压缸排汽焓值；抽汽流量越小，汽轮机做功能力越大；ΔN表示引风机功率增加值；Q1和Q2分别表示改造前后的引风机烟气流量；P1和P2分别表示改造前后的引风机入口烟气压力；η表示风机效率，一般取约定值。
一种串联于发电厂热力***的低压省煤器节能评估方法，包括以下步骤：
步骤1：获取串联低压省煤器之前的发电厂热力***的热平衡图参数；
步骤2：计算发电厂热力***在串联低压省煤器后的热平衡图参数，再结合步骤1得到各级抽汽流量的变化情况；
步骤3：根据步骤2计算得出的各级加热器抽汽流量的变化情况和蒸汽流量守恒原理，计算汽轮机做功能力的变化量ΔQ；
步骤4：计算电厂煤耗量的变化量，用来评估低压省煤器节能量，其中，电厂煤耗量的变化量越大，则低压省煤器节能量越高，其计算公式如下：
ηcp＝ηbηpηe (2)
其中，Δb表示电厂煤耗量的变化量；b表示电厂煤耗量；ηcp1表示改造后机组效率；ηcp0表示改造前机组效率；ηe表示汽轮机效率；P表示机组发电功率；q0表示机组改造前热耗率；ηcp表示机组效率；ηb表示锅炉效率；ηp表示管道效率。
本发明的有益效果为：
(1)本发明的低压省煤器节能评估方法，有利于合理安装低压省煤器，以及更有效地利用锅炉排烟余热来提高机组效率；
(2)本发明的低压省煤器节能评估方法思路清晰，易于理解，该方法不仅能够显示每级加热器的负荷变化情况，而且计算过程中考虑了引风机电耗的增加值，能够显示辅机功率的变化对***煤耗的影响，使得计算结果更加真实可靠。
附图说明
图1为发电厂热力***示意图；
图2为低压省煤器并联在发电厂热力***中的结构示意图；
图3为低压省煤器串联在发电厂热力***中的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：
如图1所示，为未安装低压省煤器之前的发电厂热力***，该***包括1#～3#高压加热器，除氧器，5#～8#低压加热器。
如图2所示，低压省煤器并联在图1所示的发电厂热力***中串接的6#和7#低压加热器的两端，该低压省煤器节能效率的评估方法，包括以下步骤：
步骤1：获取并联低压省煤器之前的发电厂热力***的热平衡图参数；其中，热平衡图参数，包括发电厂热力***的各级加热器凝结水流量、温度和压力，及各级加热器抽汽流量、温度和压力，及各级加热器疏水流量、温度和压力。
以图1所示的发电厂热力***为例，装设低压省煤器之前6#和7#低压加热器各工况下的热平衡数据如表1所示。
表1某机组装设低压省煤器之前6#和7#低压加热器各工况下的热平衡数据
步骤2：低压省煤器并联在发电厂热力***，计算此时的发电厂热力***热平衡图参数，再结合步骤1得到各级抽汽流量的变化情况；
所述步骤2中各计算级抽汽流量的变化情况的过程为：
根据如下公式对各级低压加热器进行热平衡计算，得到各计算级抽汽流量的变化，
Qj+Γj-1+Θj+1＝Γj+1+Θj-1 (4)
Qj＝Dqj×qj (5)
Γj＝Dγj×γj (6)
Θj＝Dτj×τj (7)
其中，Qj表示j级加热器抽汽带入的热量，单位为kJ；Γj表示j级加热器疏水带入或出的热量，单位为kJ；Θj表示j级加热器凝结水带入或出的热量，单位为kJ；Dqj表示j级加热器抽汽流量，单位为kg；Dγj表示j级加热器疏水流量，单位为kg；Dτj表示j级加热器凝结水流量，单位为kg；qj表示j级加热器抽汽焓值，单位为kJ/kg；γj表示j级加热器疏水焓值，单位为kJ/kg；τj表示j级加热器凝结水焓值，单位为kJ/kg。
如图2所示，根据低压省煤器烟气侧的放热量计算(或实测)出低压省煤器的水侧流量D0，用总的凝结水量D减去通过低压省煤器的水流量D0，可以得到通过与低压省煤器并联的7#和6#低压加热器的凝结水量D',即D'＝D-D0。
根据上述公式可以计算出各级抽汽流量的变化情况。表2是装设低压省煤器前后各级低压加热器抽汽量的对比。
表2装设换热器前后的低压加热器抽汽流量对比
| 原***流量(kg) | 现***流量(kg) | 比焓(kJ/kg) | |
| #8 | 29250 | 30400 | 2509.1 |
| #7 | 28530 | 14450 | 2643.2 |
| #6 | 25980 | 13160 | 2768.6 |
| #5 | 41120 | 41120 | 2958.7 |
| 低压缸排汽 | 591370 | 617120 | 2318.6 |
由表2可看出，并联装设了低压省煤器之后，由于流经7#和6#低压加热器的凝结水量减少，7#和6#低压加热器所需的抽汽热量减少。原***的抽汽位置不变，所以加装低压省煤器之后7#和6#低压加热器抽汽温度和压力均无变化，只有抽汽流量发生变化。考虑到原***低压加热器端差的设计，凝结水流经各级加热器的进出口温度也没有变化。
步骤3：根据步骤2计算得出的各级加热器抽汽流量的变化情况和蒸汽流量守恒原理，计算汽轮机做功能力的变化量ΔQ；
汽轮机做功能力的变化量ΔQ的计算公式为：
ΔQ＝∑ΔDj×qj-ΔDn×qn-ΔN (8)
ΔDj＝Dj'-Dj(9)
其中：Dj'表示原***的第j加热器抽汽流量；Dj表示现***的第j加热器抽汽流量；ΔDn表示低压缸排汽流量变化值；qn表示低压缸排汽焓值；抽汽流量越小，汽轮机做功能力越大；ΔN表示引风机功率增加值；Q1和Q2分别表示改造前后的引风机烟气流量；P1和P2分别表示改造前后的引风机入口烟气压力；η表示风机效率，一般取约定值。
步骤4：计算电厂煤耗量的变化量，用来评估低压省煤器节能量，其中，电厂煤耗量的变化量越大，则低压省煤器节能量越高。
机组加装低压省煤器，在提高汽轮机做功能力的同时，也会引起引风机功率的增大，需要在计算时予以考虑。引风机功率增加值可以通过计算或者实测得到。汽轮机做功能力提高值减去引风机功率增加值即为汽轮机净做功能力提高值。汽轮机净做功能力的提高，表示在其他条件不变的情况下，通过加装低压省煤器可以使汽轮机做更多的功，即汽轮机效率得到了提高，其中，机组效率＝锅炉效率×汽机效率×管道效率。
汽机效率的提高，必然带来机组效率的提高，因此，低压省煤器节能量越高，汽轮机效率提高的就越大，机组效率就越高。
电厂煤耗量的变化量的计算公式如下：
ηcp＝ηbηpηe (2)
其中，Δb表示电厂煤耗量的变化量；b表示电厂煤耗量；ηcp1表示改造后机组效率；ηcp0表示改造前机组效率；ηe表示汽轮机效率；P表示机组发电功率；q0表示机组改造前热耗率；ηcp表示机组效率；ηb表示锅炉效率；ηp表示管道效率。
如图3所示，低压省煤器串联在图1所示的发电厂热力***的6#和7#低压加热器之间，该低压省煤器安装方式的低压省煤器节能效率的评估方法，同低压煤器并联在发电厂热力***一致，具体包括以下步骤：
步骤1：获取串联低压省煤器之前的发电厂热力***的热平衡图参数；
步骤2：计算发电厂热力***在串联低压省煤器后的热平衡图参数，再结合步骤1得到各级抽汽流量的变化情况；
步骤3：根据步骤2计算得出的各级加热器抽汽流量的变化情况和蒸汽流量守恒原理，计算汽轮机做功能力的变化量ΔQ；
步骤4：计算电厂煤耗量的变化量，用来评估低压省煤器节能量，其中，电厂煤耗量的变化量越大，则低压省煤器节能量越高，其计算公式如下：
ηcp＝ηbηpηe (2)
其中，Δb表示电厂煤耗量的变化量；b表示电厂煤耗量；ηcp1表示改造后机组效率；ηcp0表示改造前机组效率；ηe表示汽轮机效率；P表示机组发电功率；q0表示机组改造前热耗率；ηcp表示机组效率；ηb表示锅炉效率；ηp表示管道效率。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (6)
1.一种并联于发电厂热力***的低压省煤器节能评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：获取并联低压省煤器之前的发电厂热力***的热平衡图参数；
步骤2：低压省煤器并联在发电厂热力***，计算此时的发电厂热力***热平衡图参数，再结合步骤1得到各级抽汽流量的变化情况；
步骤3：根据步骤2计算得出的各级加热器抽汽流量的变化情况和蒸汽流量守恒原理，计算汽轮机做功能力的变化量ΔQ；
步骤4：计算电厂煤耗量的变化量，用来评估低压省煤器节能量，其中，电厂煤耗量的变化量越大，则低压省煤器节能量越高，其计算公式如下：
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其中，Δb表示电厂煤耗量的变化量；b表示电厂煤耗量；ηcp1表示改造后机组效率；ηcp0表示改造前机组效率；ηe表示汽轮机效率；P表示机组发电功率；q0表示机组改造前热耗率；ηcp表示机组效率；ηb表示锅炉效率；ηp表示管道效率；
所述步骤2中各计算级抽汽流量的变化情况的过程为：
根据如下公式对各级低压加热器进行热平衡计算，得到各计算级抽汽流量的变化，
Qj+Γj-1+Θj+1＝Γj+1+Θj-1 (4)
Qj＝Dqj×qj (5)
Γj＝Dγj×γj (6)
Θj＝Dτj×τj (7)
其中，Qj表示j级加热器抽汽带入的热量，单位为kJ；Γj表示j级加热器疏水带入或出的热量，单位为kJ；Θj表示j级加热器凝结水带入或出的热量，单位为kJ；Dqj表示j级加热器抽汽流量，单位为kg；Dγj表示j级加热器疏水流量，单位为kg；Dτj表示j级加热器凝结水流量，单位为kg；qj表示j级加热器抽汽焓值，单位为kJ/kg；γj表示j级加热器疏水焓值，单位为kJ/kg；τj表示j级加热器凝结水焓值，单位为kJ/kg；
所述步骤3中的汽轮机做功能力的变化量ΔQ的计算公式为：
ΔQ＝∑ΔDj×qj-ΔDn×qn-ΔN (8)
ΔDj＝Dj'-Dj (9)
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<mn>2</mn>
</msub>
<msub>
<mi>P</mi>
<mn>2</mn>
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<msub>
<mi>Q</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
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<mi>P</mi>
<mn>1</mn>
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</mrow>
<mrow>
<mn>1000</mn>
<mi>&eta;</mi>
<mo>&times;</mo>
<mn>3600</mn>
</mrow>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>10</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中：Dj'表示原***的第j加热器抽汽流量；Dj表示现***的第j加热器抽汽流量；ΔDn表示低压缸排汽流量变化值；qn表示低压缸排汽焓值；抽汽流量越小，汽轮机做功能力越大；ΔN表示引风机功率增加值；Q1和Q2分别表示改造前后的引风机烟气流量；P1和P2分别表示改造前后的引风机入口烟气压力；η表示风机效率，取约定值。
2.如权利要求1所述的一种并联于发电厂热力***的低压省煤器节能评估方法，其特征在于，所述热平衡图参数，包括发电厂热力***的各级加热器抽汽流量、温度和压力。
3.如权利要求1所述的一种并联于发电厂热力***的低压省煤器节能评估方法，其特征在于，所述热平衡图参数，还包括发电厂热力***的各级加热器凝结水流量、温度和压力，及各级加热器疏水流量、温度和压力。
4.一种串联于发电厂热力***的低压省煤器节能评估方法，包括以下步骤：
步骤1：获取串联低压省煤器之前的发电厂热力***的热平衡图参数；
步骤2：计算发电厂热力***在串联低压省煤器后的热平衡图参数，再结合步骤1得到各级抽汽流量的变化情况；
步骤3：根据步骤2计算得出的各级加热器抽汽流量的变化情况和蒸汽流量守恒原理，计算汽轮机做功能力的变化量ΔQ；
步骤4：计算电厂煤耗量的变化量，用来评估低压省煤器节能量，其中，电厂煤耗量的变化量越大，则低压省煤器节能量越高，其计算公式如下：
<mrow>
<mi>&Delta;</mi>
<mi>b</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
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<mrow>
<mi>c</mi>
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<mi>c</mi>
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</mrow>
ηcp＝ηbηpηe (2)
<mrow>
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<mo>=</mo>
<mfrac>
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<mo>(</mo>
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<mrow>
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</mfrac>
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<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>3</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中，Δb表示电厂煤耗量的变化量；b表示电厂煤耗量；ηcp1表示改造后机组效率；ηcp0表示改造前机组效率；ηe表示汽轮机效率；P表示机组发电功率；q0表示机组改造前热耗率；ηcp表示机组效率；ηb表示锅炉效率；ηp表示管道效率；
所述步骤2中各计算级抽汽流量的变化情况的过程为：
根据如下公式对各级低压加热器进行热平衡计算，得到各计算级抽汽流量的变化，
Qj+Γj-1+Θj+1＝Γj+1+Θj-1 (4)
Qj＝Dqj×qj (5)
Γj＝Dγj×γj (6)
Θj＝Dτj×τj (7)
其中，Qj表示j级加热器抽汽带入的热量，单位为kJ；Γj表示j级加热器疏水带入或出的热量，单位为kJ；Θj表示j级加热器凝结水带入或出的热量，单位为kJ；Dqj表示j级加热器抽汽流量，单位为kg；Dγj表示j级加热器疏水流量，单位为kg；Dτj表示j级加热器凝结水流量，单位为kg；qj表示j级加热器抽汽焓值，单位为kJ/kg；γj表示j级加热器疏水焓值，单位为kJ/kg；τj表示j级加热器凝结水焓值，单位为kJ/kg；
所述步骤3中的汽轮机做功能力的变化量ΔQ的计算公式为：
ΔQ＝∑ΔDj×qj-ΔDn×qn-ΔN (8)
ΔDj＝Dj'-Dj (9)
<mrow>
<mi>&Delta;</mi>
<mi>N</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
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<mn>2</mn>
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<msub>
<mi>P</mi>
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</msub>
</mrow>
<mrow>
<mn>1000</mn>
<mi>&eta;</mi>
<mo>&times;</mo>
<mn>3600</mn>
</mrow>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>10</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中：Dj'表示原***的第j加热器抽汽流量；Dj表示现***的第j加热器抽汽流量；ΔDn表示低压缸排汽流量变化值；qn表示低压缸排汽焓值；抽汽流量越小，汽轮机做功能力越大；ΔN表示引风机功率增加值；Q1和Q2分别表示改造前后的引风机烟气流量；P1和P2分别表示改造前后的引风机入口烟气压力；η表示风机效率，取约定值。
5.如权利要求4所述的一种串联于发电厂热力***的低压省煤器节能评估方法，其特征在于，所述热平衡图参数，包括发电厂热力***的各级加热器抽汽流量、温度和压力。
6.如权利要求4所述的一种串联于发电厂热力***的低压省煤器节能评估方法，其特征在于，所述热平衡图参数，还包括发电厂热力***的各级加热器凝结水流量、温度和压力，及各级加热器疏水流量、温度和压力。
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