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核相儀再熱機組熱力循環效果的評價及其算法研究

摘要：該文基於循環（huán）複合的概念，針對末級加熱器疏水排入凝汽器造成的附加冷源損失的情（qíng）況，修改了傳統回熱作功與回熱（rè）作功比的定義，從而保證了回熱作功比與再熱機組熱效率（lǜ）之間確定（dìng）的（de）對應關係（xì）；文中區別再（zài）熱與非再熱（rè）機組不同（tóng）的蒸汽動力循環特征，分別提出了新的回熱作功比和汽機內效率的計（jì）算模型，使回熱作功比（bǐ）成為獨立衡量熱（rè）力（lì）係統回熱效果的一個（gè）新的指標；熱力（lì）係統中，抽汽壓降、加熱（rè）器的端差以及疏水溫度的變大，均造成抽汽熱量不能充分用於本（běn）級給水的加熱，降低（dī）了（le）回熱效果，這種影響可以用回熱作（zuò）功比的變化（huà）來（lái）描述，算例表明新模型可以用於再（zài）熱機（jī）組熱力係統節能改造的方案論證，而回熱作功比亦可用（yòng）來定量評價熱力係統（tǒng）的改造（zào）效果。
    關鍵（jiàn）詞：試驗變壓器，大電流發生（shēng）器，氧化鋅避雷器測試儀，核相儀
1　引言

　　隨著機組容量和（hé）參數的不斷提高，汽輪機熱力係統的連（lián）接形式（shì）日趨複雜。充分挖掘汽輪機（jī）熱力係（xì）統節能潛力日（rì）益引起人們（men）的關注。
　　汽輪機熱力係統回熱效果的提高（gāo），可以有效地（dì）改善再熱（rè）機組的經濟性。抽汽過熱度（dù）的利用（yòng）以及表麵式加熱（rè）器疏水熱量的利用（yòng）是影響回熱效果重要因素，這（zhè）種定性分析結論已被（bèi）人們普遍接受。但在現有的經濟指標體係中，回熱效果都（dōu）間接（jiē）地用熱效率等熱經濟指標來（lái）表示。探（tàn）討回熱效果的評價指標，尋找回熱效果評價指標與汽（qì）輪機熱效率之間的關係是本文的主題（tí）。

2　回熱作功比與汽機（jī）熱效率計算模（mó）型

2．1　循環的複合與熱效率計算
　　圖1是單級回熱的凝汽機（jī）組示意圖（對多級回熱的凝（níng）汽機組亦可等價為單級回熱的（de）情形［1，2］）。
    對圖（tú）1（a），加熱（rè）器無疏水排向凝汽器。則：
    回熱汽（qì）流作功為

Wr＝ar·（h0－hr）　（kJ／kg）（1）
      凝汽流作功為
Wc＝ac·（h0－hc）　（kJ／kg）（2）
      回熱循環熱耗率為
HRr＝1（3）
    凝汽流循環熱耗率為

　　對（duì）圖1（b），回熱係統有疏水排（pái）向凝汽器，抽汽熱量中的一部分隨疏水進入凝汽器（qì），並表現為附加冷源損失。這時，回熱作功比的定義（yì）需要修正，以保證回（huí）熱汽流熱耗率HRr＝1。

　　本文將該疏水放熱量折算為凝汽流量，並定義扣除該折算凝汽流量的回熱汽流量為當量回熱汽流量，相應的功為當量回熱汽流作功；而實際凝汽流量加折算凝汽流量定義為當量凝汽流量，相應的功則（zé）為當量凝汽流作功。則上述式（3）～（7）依（yī）然成立。即：
    疏水放熱折算凝汽流量為（wéi）

　　汽機內效（xiào）率為

2．2　再熱（rè）機（jī）組汽機的當量回熱作功比與內效率計算模型
　　當末（mò）級疏水排向（xiàng）熱井、末級加熱器配置DP或使用重力自流混合式（shì）加熱器時，則db＝0。即：
      疏水（shuǐ）放熱折算凝汽流作功為

    回熱汽流熱耗（hào）率為

3　再熱機組熱（rè）力係（xì）統節能改造中的回熱效果分析　　

　　汽輪機回熱係統是由各種類型的加熱器組成的，其中主要是表麵式加熱器（qì）。由於（yú）存在傳（chuán）熱端差和疏水自流（liú）排放，不僅造成抽汽的熱量未能充分用於本（běn）級給（gěi）（凝）水（shuǐ）的加熱，而且因疏水熱量的自流排放，造成高壓抽汽對（duì）低壓抽汽（qì）的（de）排擠，降低了回熱效果。需要從使用蒸汽冷卻（què）器（SC）利用抽汽（qì）過（guò）熱度和使用疏水冷（lěng）卻器（DC）或疏水（shuǐ）泵（DP）利用疏水熱量水等方麵著手完善回（huí）熱效果。
3．1　國產N125機（jī）組原設計係統（原方（fāng）案）
　　根（gēn）據圖2，原設計熱力係統由7級回熱加（jiā）熱器組成，2隻高加，4隻低加，1隻除（chú）氧器（qì）。1、2號高加和4號低加（jiā）（中壓（yā）缸**段抽汽（qì））裝有蒸汽冷卻器（qì）SC；2號高加（使用高壓（yā）缸排汽）裝有疏水冷卻器DC；6號低加（次末（mò）級加熱器（qì））裝有（yǒu）疏水泵DP；7號低加（末級加熱器）疏水排向凝汽器（qì）。

　　可見原係統蒸汽過（guò）熱度的利用比較完善；但疏水熱量的利用有（yǒu）待分析（xī）。
3．2　疏水泵DP位置的（de）調整（方案1）
　　在低加範圍內使用DP，其節能效果取決於疏水熱量的有效利用（yòng）。對於4隻低加的情形，通常在居中的2隻低加中比較選（xuǎn）擇，本方案討論5號低加裝置DP的效果。
3．3　末級疏水熱量回收至熱（rè）井（方案2）
　　末（mò）級疏水排向凝汽器會造成附加冷源損失，本方（fāng）案討論（lùn）將疏水排向熱井。
3．4　低壓加熱器（qì）（帶DP的加熱器除外）加裝DC，使疏水溫度下降（jiàng）2℃（方（fāng）案3）
　　本方（fāng）案分析在4、5和（hé）7號低加使用疏水冷卻器（qì）的效果。
3．5　疏（shū）水泵DP前置、末級疏水熱量回收、使用疏（shū）水冷卻器DC（方案4）
　　本（běn）方案在（zài）方案二的（de）基礎上，分析在（zài）4、6號低加裝置DC（因5號加熱器使用（yòng）DP，故（gù）不（bú）再（zài）考（kǎo）慮使（shǐ）用
DC），並將末級疏水排向熱井，考察其效果。
3．6　疏水泵DP原位、末級疏水熱量回收、使用疏水冷卻器DC（方案5）
　　本方案在原方案的基礎上，分析在4、5號低加裝置DC（因6號加熱器使用DP，故不再考慮使用
DC），並將末級疏水排向熱井，考察其效果（guǒ）。
    計算結果見表1～表3。
　　在表2中，循環吸熱（rè）量與（yǔ）循環放熱量的差等於循環功，即第（dì）1行與第2行的差等（děng）於第（dì）7行，表明熱平衡計算是正確的；因疏水排（pái）向凝汽（qì）器（qì），疏水（shuǐ）放熱折算（suàn）凝汽流作功Wd＞0，但當（dāng）量（liàng）回熱作功比仍與熱效率具有對應的關係（xì），即第11行（háng）（依據當量回熱作功比計算（suàn）的汽機內效率）與第（dì）3行（反平衡汽機內效率）數值相等，說明當量回熱作功比的定義及相應的效率模型推導正確。
　　由表3計算結果，當量回熱作功比與汽機（jī）內效率存在很好地一致性對應關係，說明依本文定義修改後的當量回熱作功比可以回熱效果作為評價指標。
　　由表4可見，末級低加疏水熱量的利用，低加疏水冷卻器的使用和疏水泵位置的調整都不同程度地影響到循環熱經濟性，這種影響與回熱作功比同方向變化且可以由回（huí）熱作功比度量。


4　結論

　　（1）針對再熱機組（zǔ），修正了（le）回熱汽流作功的定義，提出當量回熱作功比的計算模型，算例表明上述概念和模型是正確的；
　　（2）根據當（dāng）量回熱作功比的物理意義及其與汽機（jī）熱效率（lǜ）之間存在的對應的關係，該指標可以作為回熱效果的定量計算指標；
　　（3）計算（suàn）結果表明，充分利（lì）用抽汽過熱度和疏水放熱量，可以提高當量回熱作功比，改（gǎi）善經濟性。

參考文獻：

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