超临界机组热力系统变工况下经济性分析
奖立云'，张培杰”，房林铁”，张红方
（1.北京京能新能源有限公司，北京100028；2.华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室，保定071003）
高系统的选行水平是提高机组经济性和安全性的关键.选用基于热力学第一定律的等效给降 摘要：研究和分析加热器经济性指标与述行工况的关系、更好地掌提加热器系统特征、提法和基于热力学第二定律的润分析法对加然器系统特征进行分析研完.等效给降理论热力系统热经济性计算的递用矩阵方程能有效克服热经济性矩降分新方法需要联立其它方程才能求度.综合考虑上述方法，分析加热器系统特征，为准确评价热力系统的热经济性提供依据. 解热力系统最终然经济性物帮标的缺陷.分析法为评价能量转换的“量”和“质”提供了统一的尺
关键词：热经济性：等效给降法：分析法：热力系统
中图分类号：TK212文献标志码：A文章编号：1009-3230（2012）04-0018-06
The EconomicAnslysisof Supercritical Unitsin Different Conditions
FAN Li-yum’ ZHANG Pei-jie FANG Lin-tie² ZHANG Hong-fang2. MOE's Key Lab of Condition Monitoring and Control of Power Plant Equipment (1. Beijing Jingneng New Energy Co. LAd Beijing 100028 China;NorthChina Electric Power University Hebei Baoding 071003 China)
Abstract; Researeh and analysis the relationahip between cooeomic indicators and the heateropersting conditions to better grasp the charscteristics of the heater system and improve the operation of the system level is tbe eritical so impeove the units economy and security. The characteristics f thehcater system were anslysed using the equivxslent enthalpy drop method based on the first law of themodynamics and the exengy analysis mecthod based on the scond lsw of thermodymamics. Thecalculation ef hest eonmy of the general matrix equatin based on an equiralent enthalpy droptheory can overe defects waich the hat conomry matrix mehoxd requines the other cquations to solve the final heat economic indicatoes of tbe theal system. Esergy anzlysis peovided a unifiedscale of the “quantity “ and “quality′ to cvaluate the energy convcrsion. Considering the above methods to analyze chazacteristics of the healer syslem peovide the basis fer themmal economy to theaccurate evalustios of thermal stcms
Key words: Hest economic; Equivalent enthalpy drop method; Exergy analysis method; Thermal system
节能分析工作研究的重点.等效烩降法是一种灵活的热力系统计算方法，可以实现熟力系统整体计算、局部定量计算、局部定量分析和经济性耗、指出节能改造的途径与措施、评定机组的完善 诊断.可有效的诊断出电厂运行中设备的能量损程度和挖提节能潜力等，从而为技术改造提供确
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目前火力发电厂高度重视节能降耗工作，网热系统参数偏离设计值所引起的系统效半下降是
切的依据-.等效焙降分析法“是以热力学第 一定律为基础，根据等效燃降理论，建立热力系统能级分布矩阵方程，计算各加热器效率：烯分析法是以热力学第二定律为基础，以完平衡原理为依据，兼联了能量的”量”和”质”两方离属性.可以正确的揭示系统装置中端损失的大小、分布 和成因，从面为合理用能提供指导.
（3）的形式来表达：
(3)
式中，[4]为系统的通用矩阵；[4]为一下三角矩阵.矩阵的元素A、取值如下：当i=j时，A=：当ij i级如热器接收j级 疏水时，A用y.代替，i级加热器不接收j级疏水时，A用代替.[=]为抽汽效率矩阵，[y]=[%m"m%].[]为新蒸汽的等效给降矩阵，表示如下（假设第m段抽汽之前均来自再热 冷段）：
为了更准确评价热力系统各个设备的局部能耗情况，文中根据等效增降理论，建立热力系统热经济性矩阵分析模型，系统的任意扰动都将通 过调整热力系统能级分布矩阵方程中的某些元素而直接反映到系统循环效率上.根据期平衡原理，建立热力系续期损分布矩阵模型，系统在任意扰动下通过矩阵模型直接影响热力系统的列损分 布情况.以N1000-25/600/500热力系统为例，在不同工况下，分析各加热器效率、损分布和效率.分析不同工况对各加热器效率、烯损分布和得效率的影响.
(4)
式（4）所表达的主系统热经济性计算矩阵方程具有明显的物理意义；不仅矩阵结构与热力系统的结构有对应关系，面且格汽水分布方程、功率方程 和热力系统结构有机地结合了起来.
1等效给降理论及系统能级分布矩阵形式
1.1等效给降理论
等效焙降法是基于热力学的热功转换原理，过严密的理论推演，导出几个热力分析参量H及 考虑到设备质量、热力系统结构和参数的特点，经等，以研究热工转换及能量利用程度的一种方法”.
1.3热力系统能效分布矩阵
将加热器能量、质量守恒方程矩阵化表示后，根据主系统汽水分布矩阵，AdA4A dAQ= .将矩阵方程Aa=r扩充到辅助系统后经变换可得到矩阵方程Aa=r，且A”=（E-Aa-A a-Aqg）A，式中，E为对角线元素为1的单位方阵；ax为对角线元素为的方阵；a为对角线元素为的方阵；q为对角线为T
（包括新蒸汽）的等效地降和效率通式为 根据等效焙降理论，各级回热加热器抽汽
(1)
(2)
实际热力系统矩阵形式如下：
式中.A，为j级加热器的抽汽始，kJ/kg；A，为排汽增值，kJ/kg；A，为r，或y.，视如热器形式面定： 为给水焙升，kJ/kg；y，为流水始降，k/kg；s.为蒸汽在加热器中的放热量，k/kg
若，为汇集式加热器，A，均以，代之；若，为用y.代之：在汇集式加热器以下，无论是汇集式 疏水敢瓷式加热器，从r以下指导汇集式加热器或疏水放流式加热器，一律以：，代之.
1.2主系统热经济性矩阵通式
对于任意机组，都可以采用类似矩阵方程
力系统的调平衡可表示为
(6)
式中：E-为输人系统的阅，kJ/kg；E-输出系统的烟，k/kg；1-系统的烯损失，kJ/kg；△E-系统的拥的变化量，kJ/kg.
(5)
稳定流动系统得变化量为0.运用热力学第一定律和热力学第二定律的平衡方程，忽略流流动系统佣平衡方程为 体进出系统的宏观动能和位能变化，可建立稳定
式中口为实际热力系统中辅助汽水直接从汽轮机本体排出系统时引起的做功损失，k/kg.
(7)
2.2通用的期损分布矩降[]
2烟分析原理及损分布矩阵
根据烟分析通用模基、调平衡原理、质量平衡布矩阵方程如下. 方程，经过严密的数学推理得到回热系统烟损分
2.1烘平衡原理
佣平衡原理是指在能量传递过程中，过程物系的短减少量恒等于过程物系的火无增量.热
可以简写为：A（D D）AE-UD_=I式中，A为一下三角矩阵，矩阵元素A，取值如下：当i=j.A=：当ij.A i级控制体接收j级疏水10级控制体不接收j级施水.
3 各工况下加热器经济性分析
以某电厂N1000-25/600/600机组热力系统为例，计算不同工况下各如热器效率、拥损及拥效率.其热力系统图1所示.
图133000-25/600/600机组热力系就页
热式、八段抽汽，前两段抽汽为再热前，第四个为 由围1可见，N1000-25/600/600机组为再除氧器.第1号、2号、3号、5号、6号、7号加热加热器，第2号、4号、8号加热器有辅助蒸汽，第 器为表面式加热器，第4号、8号加热器为混合式
4号加热器有汽动前置泵和汽动给水泵的纯功输 人，第8号加热器有凝结水泵的纯功输入.
根据N1000-25/600/600机组热力系统分析，建立热经济性矩阵，主要矩阵为
(9）
(10)
(11)
(13)
根据上述热力系统分析，建立系统烯损分布矩阵方程（14）为
(14)
根据N1000-25/600/600热力系统在不同工况下的参数和在malab软件中建立的计算模
型，计算各加热器的效率、短损及规效率见表4.
各工况下各加的器效率
19 2号 3号 4号 5号 6号 7号 8号TRI. 44.604 8 36.433 5 33.775 4 24.929 0 23.856 2 19.151 3 13.9305 9T-MCR THA 55.307 3 54.999 3 46.7526 45.1562 36.3429 35.717 9 27.521 2 26.975 6 26.865 9 26.436 2 22.353 6 21.875 8 17.275 8 16.7909 9.9106 9.206 270% THA 53.105 0 44.239 2 35.1889 26.152 3 25.630 4 21.0734 15.949 8 8.956 650%THA 40% THA 50.634 8 46.402 0 41.503 8 37.229 6 33.749 8 32.251 7 24.559 7 23.116 6 24 089 3 22.751 9 19.4886 18.156 9 14.313 6 13.016 1 7.382 5 6.092 7
注：TRL，铭牌工况：T-MCR，最大造续工况；THA，热耗率验收工况：70%THA 70%热耗率验收工况：50%THA 50%热柜率验改工况；40%THA，40%热耗率验收工况：
各工况下各加热器烧损结果
表2
1号 2号 fE 4号 5号 6号 8号TEL 4 244 456 5 5811.6396 4 661.685 1 15407.009 12 007.957 0 2 268.749 9 1 733.040 2 7 025.947 2T-MCR THA 3 548 463 5 2 943.854 5 5 494 417 6 5 582.964 4 4 656.129 4 1 4671.250 7 4 143.508 9 13998.8703 1965.3823 2 048.850 1 2 043.858 1 1632.397 3 1 737.836 3 1 0259 361 5 9 664.862 770%THA 1 999.633 8 3 652.977 9 2 729.5174 7920.6125 1 363.758 3 1 317.375 3 1 296.982 8 3 695.536 8 4 513.836 350% THA 40%THA 1 182.854 2 1039.8149 2 516.978 2 2 175.160 1 1431.258 2 1 870.705 2 3396.846 3 5 010.1704 967.8880 700.699 6 970. 106 6 801.852 3 808. 946 1 589 807 2 1 691.324 3
各工况下各加热器烘效率
表3
1号 4号 5号 6号 L 合8TRL. 94.663 5 92.846 3 90.723 3 76.558 9 91.2433 89.736 6 90.0847 73.281 2T-MCR THA 95.395 6 95.807 5 92.996 0 92.333 3 90.298 1 90.733 3 76.5454 77.075 3 89.732 3 90.637 5 90.570 5 89.940 9 90.553 6 89 480 6 69.929 5 69.4963VHL%0L 94.9160 91.394 2 89.7102 88.887 8 77.207 2 76.451 1 89.3819 68.3192 89 484 3 87.9901 86.999 6 87.169 0 72.966 1 64.975 550%THA 40%THA 95.0878 94.236 6 90.435 8 88.9759 88.863 4 77.546 7 88.887 4 86.970 2 87.579 3 73.528 4
为了更方便的分析各加热器效率、烟损分布和效率，将在THA工况、70%工况、50%工况和40%工况的数据做成图表，如图2、3、4.
图4各工况下各加热器效率图
由图2可见，加热器效率从1号到8号依次降低，即不同工况下加热器效率随负荷的降低面减小.由图3可见，各个工况下4号除氧器拥损各加热器烟效率变化趋势一致：随着负荷的降低， 最大，8号加热器次之：由图4可见，不同工况下各加热器烟效率逐渐减小.由图2-4可以看出，不同工况下各加热器的效率、焊损分布、烯效率的变化趋势是一致的；1号、2号、3号、5号、6号和7而稍微有所减小. 号加热器的效率、烯损分布、硼效率随负荷的降低
图2各工况下各加热器效率图
4结论
热力系统变工况分析，就是针对机组运行在不同负荷下，分析热力系统各加热器烟损、佣效
图3各工况下各加热器佣提结果图 加热器编号
万方数据
