空冷岛喷雾降温系统对机组煤耗的影响

西安智源电气有限公司技术漫谈

1.汽轮机排汽背压影响煤耗的理论依据

汽轮机排汽背压变化对机组做功的影响可以从两方面来考虑，一是排汽焓变化，即引起机组有效 焓降做功的变化，二是凝结水温度的改变，即引起.后一个低压加热器抽汽量的变化，从而影响了做功量，引起机组煤耗变化。具体做功分析图如图1。

图1：背压做功分析系统图

当机组背压升高时，机组排汽焓变化为

△hc=hc-hc’                                        (1)

因为这部分焓降是αc(kg)蒸汽在汽轮机内的有效做功焓降，直接导致新蒸汽做功减少：

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

式中αn为进入凝汽器的蒸汽量。

另一部分是凝结水温升高引起的新蒸汽做功变化，由于N01加热器抽汽压力不变，加热器出口水温不变，N01加热器的焓升变化为：

△τn=n-n’                                       (3)

这将使N01加热器的热耗量减少αnn△τn，减少抽汽量以**1不变。按等效焓降原理，相当于纯热量 αnn△τn进出N01加热系统，引起新蒸汽等效焓降增加，即：

△H02=αnn△τnη’                                   (4)

式中，αnn为通过N01加热器的凝结水流量份额，η’为背压变化后N01加热器的抽汽效率。

因此，排汽压力降低引起的新蒸汽等效焓降变化为：

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

装置效率的相对变化：

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

因此热耗率和发电煤耗率的变化为：

△qrh=qrhΔηi                                                          

△bb=bbΔηi

式中，H为流量D对应运行工况下机组的新蒸汽净等效焓降，qrh为流量D对应运行工况下机组的热耗率，bb为流量D对应运行工况下机组的发电煤耗率。

2.汽轮机排汽背压影响煤耗的计算

按T－MCR工况：

空气干球温度为16.5℃，设计风速为4m/s，汽轮机排汽口处背压约为16kPa，汽轮机发电机组功率为637.331.MW。

汽轮机排汽压力：                     16Kpa

汽轮机发电机组功率：              637.331MW

汽轮机排汽量：                        1300.765t/h

排汽焓：                                2422.2kj/kg

装置效率：                    45%

装置煤耗：                    305g标煤/kwh

背压变化对经济性指标的影响如表1所示。

表1：额定工况下背压变化对机组煤耗率等参数的影响

图2：背压变化对热耗率的影响

图3：背压变化对发电煤耗率的影响

根据表1可以得到在背压允许变化范围内对机组热耗率和发电煤耗率的影响曲线，如图2、图3。从表1可以看出，以额定工况时背压16kPa作为基准，分析背压变化对发电煤耗率和热耗率的影响。背压在基准值基础上增加时，机组的热耗率和发电煤耗的增量均为正值；反之，背压在其基准值基础上降低时，机组的热耗率和发电煤耗的增量均为负值。随着背压的升高，机组热耗率和发电煤耗率上升。这说明机组背压升高时机组等效焓降减少，从而使得机组的发电煤耗率增加。由热耗率公式：

q=Q/N                                        （7）

式中，Q为机组的热耗量，N为机组发出的电功率，可以得到背压增大时，机组的热耗量不变，但机组发出的电功率会降低，从而使机组的热耗率也呈上升趋势，如图2和图3所示，背压变化时机组热耗率和发电煤耗率呈相同变化趋势。

由图2和图3及计算数据可明显看出，高于额定背压后，随着背压的增大，热耗率和发电煤耗率均呈现上升趋势。由此可以看出：理想背压下运行的汽轮机可使机组在理想热经济性指标下运行。采用等效焓降法可以定量计算背压变化对机组发电煤耗率和热耗率的影响，为直接空冷机组的运行优化提供参考。

采用空冷岛喷雾降温系统后，可以有效地降低空冷单元内的空气温度，从而强化空冷器的换热效果，降低机组的背压，提高机组的运行负荷。根据前面的计算结果可知：当环境温度为33℃时，在可接受的喷水强度下，喷雾增湿系统可以将空冷器入口温度降低4℃~5℃左右，机组的真空可提高6kPa以上，机组带负荷能力可提高12％以上。

某电厂2*630MW机组夏季背压对煤耗影响的计算，参考表1和图3计算：

夏季TRL工况下，背压由32.5KPa降至26KPa，降幅为6.5KPa时，对应的煤耗降率为5.5%，单位kwh降煤耗为5.5%*302=16.61g/kwh。