空冷島噴霧降溫系統對機組煤耗的影響

西安智源電氣有限公司技術漫談

1.汽輪機排汽背壓影響煤耗的理論依據

汽輪機排汽背壓變化對機組做功的影響可以從兩方面來考慮，一是排汽焓變化，即引起機組有效 焓降做功的變化，二是凝結水溫度的改變，即引起.后一個低壓加熱器抽汽量的變化，從而影響了做功量，引起機組煤耗變化。具體做功分析圖如圖1。

圖1：背壓做功分析系統圖

當機組背壓升高時，機組排汽焓變化為

△hc=hc-hc’                                        (1)

因為這部分焓降是αc(kg)蒸汽在汽輪機內的有效做功焓降，直接導致新蒸汽做功減少：

△H01=αn(hc-hc’)                                    (2)

式中αn為進入凝汽器的蒸汽量。

另一部分是凝結水溫升高引起的新蒸汽做功變化，由于N01加熱器抽汽壓力不變，加熱器出口水溫不變，N01加熱器的焓升變化為：

△τn=n-n’                                       (3)

這將使N01加熱器的熱耗量減少αnn△τn，減少抽汽量以**1不變。按等效焓降原理，相當于純熱量 αnn△τn進出N01加熱系統，引起新蒸汽等效焓降增加，即：

△H02=αnn△τnη’                                   (4)

式中，αnn為通過N01加熱器的凝結水流量份額，η’為背壓變化后N01加熱器的抽汽效率。

因此，排汽壓力降低引起的新蒸汽等效焓降變化為：

△H=△H02-△H01=αnn△τnη’-αn(hc-hc’)                 (5)

裝置效率的相對變化：

Δηi=△H/(H±△H)                                  (6)

因此熱耗率和發電煤耗率的變化為：

△qrh=qrhΔηi                                                          

△bb=bbΔηi

式中，H為流量D對應運行工況下機組的新蒸汽凈等效焓降，qrh為流量D對應運行工況下機組的熱耗率，bb為流量D對應運行工況下機組的發電煤耗率。

2.汽輪機排汽背壓影響煤耗的計算

按T－MCR工況：

空氣干球溫度為16.5℃，設計風速為4m/s，汽輪機排汽口處背壓約為16kPa，汽輪機發電機組功率為637.331.MW。

汽輪機排汽壓力：                     16Kpa

汽輪機發電機組功率：              637.331MW

汽輪機排汽量：                        1300.765t/h

排汽焓：                                2422.2kj/kg

裝置效率：                    45%

裝置煤耗：                    305g標煤/kwh

背壓變化對經濟性指標的影響如表1所示。

表1：額定工況下背壓變化對機組煤耗率等參數的影響

圖2：背壓變化對熱耗率的影響

圖3：背壓變化對發電煤耗率的影響

根據表1可以得到在背壓允許變化范圍內對機組熱耗率和發電煤耗率的影響曲線，如圖2、圖3。從表1可以看出，以額定工況時背壓16kPa作為基準，分析背壓變化對發電煤耗率和熱耗率的影響。背壓在基準值基礎上增加時，機組的熱耗率和發電煤耗的增量均為正值；反之，背壓在其基準值基礎上降低時，機組的熱耗率和發電煤耗的增量均為負值。隨著背壓的升高，機組熱耗率和發電煤耗率上升。這說明機組背壓升高時機組等效焓降減少，從而使得機組的發電煤耗率增加。由熱耗率公式：

q=Q/N                                        （7）

式中，Q為機組的熱耗量，N為機組發出的電功率，可以得到背壓增大時，機組的熱耗量不變，但機組發出的電功率會降低，從而使機組的熱耗率也呈上升趨勢，如圖2和圖3所示，背壓變化時機組熱耗率和發電煤耗率呈相同變化趨勢。

由圖2和圖3及計算數據可明顯看出，高于額定背壓后，隨著背壓的增大，熱耗率和發電煤耗率均呈現上升趨勢。由此可以看出：理想背壓下運行的汽輪機可使機組在理想熱經濟性指標下運行。采用等效焓降法可以定量計算背壓變化對機組發電煤耗率和熱耗率的影響，為直接空冷機組的運行優化提供參考。

采用空冷島噴霧降溫系統后，可以有效地降低空冷單元內的空氣溫度，從而強化空冷器的換熱效果，降低機組的背壓，提高機組的運行負荷。根據前面的計算結果可知：當環境溫度為33℃時，在可接受的噴水強度下，噴霧增濕系統可以將空冷器入口溫度降低4℃~5℃左右，機組的真空可提高6kPa以上，機組帶負荷能力可提高12％以上。

某電廠2*630MW機組夏季背壓對煤耗影響的計算，參考表1和圖3計算：

夏季TRL工況下，背壓由32.5KPa降至26KPa，降幅為6.5KPa時，對應的煤耗降率為5.5%，單位kwh降煤耗為5.5%*302=16.61g/kwh。