1 緒論1.1 課題研究背景及意義 我國的煤炭消耗量在世界上名列前茅，并且我們知道一次能源的主要消耗就是煤炭的消耗，而在電力行業(yè)中煤炭又作為主要的消耗品。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2010年的時(shí)候，全國的煤炭在一次能源消費(fèi)和生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)中，占有率達(dá)到了71.0%和75.9%，從全球范圍來看，煤炭在一次能源的消費(fèi)和生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中達(dá)到了48.5%和47.9%。根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)的預(yù)測(cè)，到了2020年，我國一次能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤炭占有率約為55%，煤炭的消費(fèi)量將達(dá)到38億噸以上；到了2050年，煤炭在一次能源消費(fèi)的結(jié)構(gòu)中占有率仍有50%左右。由此看來，煤炭消耗量還是最主要的能源消耗 1。電力生產(chǎn)這塊來看，在2011年，我國整體的用電量達(dá)到46819億千瓦時(shí)，比2010年增長了11.79%.在這中間，火力發(fā)電的發(fā)電量達(dá)到了38900億千瓦時(shí)，比2010年增長了14.10%，整個(gè)火力發(fā)電量占據(jù)全國發(fā)電量的82.45%，對(duì)比2010年增長了1.73個(gè)百分點(diǎn)，這說明電力行業(yè)的主要生產(chǎn)來自于火力發(fā)電，是電力生產(chǎn)的主要提供2。 自改革開放以來，國家大力發(fā)展電力工業(yè)中的火力發(fā)電，每年的裝機(jī)發(fā)電量以每年8各百分點(diǎn)飛速增長3。飛速發(fā)展的中國經(jīng)濟(jì)使得電力需求急劇上升，這也帶來相應(yīng)的高能耗，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國2002年到2009年的火力發(fā)電裝機(jī)容量從2.648108kW幾乎翻2.5倍的增長為到了6.52108kW，煤耗的消耗量增加了13億噸。預(yù)計(jì)到2020年，火電裝機(jī)的容量還會(huì)增長到11.32108kW，需要的煤耗量預(yù)計(jì)為38億噸多，估計(jì)占有量會(huì)達(dá)到屆時(shí)總煤碳量的55%4,5。隨著發(fā)展的需要，大功率和高參數(shù)的機(jī)組對(duì)能耗的能量使用率會(huì)大大提升，這樣對(duì)于提高火力發(fā)電燃煤機(jī)組的效率有著很重要的發(fā)展方向。2011年，全國600兆瓦級(jí)別以上的火力發(fā)電廠消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤是329克/千瓦時(shí)，比2010年降低了約有4克/千瓦時(shí)，在2012年時(shí)，消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤降低了3克/千瓦時(shí)達(dá)到了326克/千瓦時(shí)，但是在發(fā)達(dá)國家，美、日等技術(shù)成熟國家的600兆瓦級(jí)別以上的火力發(fā)電廠消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤僅僅約為每千瓦時(shí)300克上下，可以從中看出和我國的差距還是很大的。這表明，全國600兆瓦及其以上級(jí)別的超臨界火電機(jī)組在設(shè)計(jì)水平、實(shí)際運(yùn)行等方面與國外成熟的火電技術(shù)是有著較大的差距。這樣看來，對(duì)于600兆瓦及其以上級(jí)別的超臨界火電機(jī)組的熱力系統(tǒng)優(yōu)化，探求其節(jié)能的潛力有著很重要的意義6。節(jié)能是我國很多年來一直遵循的重要方針和貫徹可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略，從2016年開始，我國進(jìn)入十三五規(guī)劃的重要時(shí)期，在這一時(shí)期，我國全面建成小康社會(huì)的最為重要的時(shí)期。預(yù)計(jì)世界經(jīng)濟(jì)會(huì)進(jìn)入后危機(jī)時(shí)期，全國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和工業(yè)發(fā)展將進(jìn)入新的平穩(wěn)上升期7-9。工業(yè)發(fā)展進(jìn)入更為綠色的新階段，新能源帶來的沖擊會(huì)給傳統(tǒng)工業(yè)帶來更大的危機(jī)。這對(duì)于傳統(tǒng)工業(yè)來是機(jī)遇和挑戰(zhàn)，對(duì)于火力發(fā)電來說，能耗的高消耗是綠色發(fā)展的重要方向10。火電廠標(biāo)準(zhǔn)煤耗的降低會(huì)節(jié)省大量的消耗煤炭，節(jié)能指標(biāo)也會(huì)得以體現(xiàn)，例如秦嶺發(fā)電廠中主要參數(shù)對(duì)煤耗的影響中，鍋爐效率煤增加1%，標(biāo)準(zhǔn)煤耗率就會(huì)降低3.2克/千瓦時(shí)，年標(biāo)準(zhǔn)煤耗量就會(huì)減少23360噸，年生產(chǎn)成本就會(huì)節(jié)省1188.79萬元11。因此可以看出其節(jié)能影響之大，將熱力系統(tǒng)作為對(duì)象定量計(jì)算和分析，對(duì)機(jī)組內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行剖析。定量計(jì)算方法對(duì)考核火力發(fā)電機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性有著非常實(shí)際的指導(dǎo)意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值，作為火電廠系統(tǒng)的初始設(shè)計(jì)方法和技術(shù)改造基礎(chǔ)在熱力系統(tǒng)分析方法中有著重要的地位12。本文將采用定流量計(jì)算分析火電廠熱力系統(tǒng)的熱力單元之間存在的能量關(guān)系，探討可優(yōu)化的點(diǎn)，為節(jié)能尋找優(yōu)化信息。我們可以依靠系統(tǒng)增加的有序性和減少的不確定性用以將能源的利用率進(jìn)行提高。1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀熱力系統(tǒng)的分析方法是為了更加準(zhǔn)確的和真實(shí)的展示熱力系統(tǒng)內(nèi)部的真實(shí)情況和反映出熱力單元之間存在的關(guān)系。經(jīng)過諸多的科研工作者和前人科學(xué)家的努力研究和實(shí)際應(yīng)用嘗試，現(xiàn)今，針對(duì)各個(gè)熱力參數(shù)的研究出現(xiàn)了多種研究方法，這些研究方法根據(jù)其基礎(chǔ)原理，有基于熱力學(xué)第一定律的，其中有代數(shù)運(yùn)算方法、矩陣法和偏微分理論方法；基于熱力學(xué)第二定律并結(jié)合第一熱力學(xué)定律的主要是分析方法。1.2.1 代數(shù)運(yùn)算法的研究進(jìn)展代數(shù)運(yùn)算法本質(zhì)上是根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況聯(lián)立每個(gè)熱力單元，熱力子系統(tǒng)的質(zhì)量與能量的平衡方程，計(jì)算精確度比較高的分析方法。主要是基于熱力學(xué)第一定律的大框架下，對(duì)抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)的各級(jí)抽汽之間的關(guān)系量化，數(shù)據(jù)化計(jì)算分析13,14。代數(shù)運(yùn)算法在熱力分析中存在多種方式，都是基于熱力學(xué)第一定律的大框架下。主要是對(duì)抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)的平衡方程組進(jìn)行量化并完善求解，也會(huì)根據(jù)實(shí)際情況改變方程組達(dá)到更加真實(shí)表現(xiàn)出實(shí)際的效果，這里有串聯(lián)解法以及循環(huán)函數(shù)法和等效熱降法。熱力系統(tǒng)串聯(lián)解法是在最早的電力行業(yè)建設(shè)時(shí)發(fā)電工程的早期運(yùn)算方法，根據(jù)回?zé)峒訜崞鞯哪芰科胶庠瓌t來計(jì)算抽汽回?zé)嶂懈骷?jí)的抽汽數(shù)值，作為基本的熱力分析方法，因?yàn)槠浣?jīng)典的計(jì)算方式在現(xiàn)今仍有很強(qiáng)的使用性。串聯(lián)解法的使用需從高壓力的一級(jí)加熱器也就是通常為高加一級(jí)一級(jí)開始計(jì)算分析，固定高加的給水流量進(jìn)行運(yùn)算15。美國的工程師J.K.Salisbury根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中提出“加熱單元”這一概念，我國的馬芳禮在這基礎(chǔ)上提出了循環(huán)函數(shù)法，這是一個(gè)簡化分析方法16。這個(gè)方法需要先計(jì)算出熱力系統(tǒng)的抽汽量等參數(shù)，然后將熱力系統(tǒng)各個(gè)系統(tǒng)分開拆解為多個(gè)子系統(tǒng)再重合計(jì)算。熱力系統(tǒng)有時(shí)需要改變一些情況再剖析內(nèi)部實(shí)質(zhì)，有些運(yùn)算的受限是因?yàn)闊崃ο到y(tǒng)的熱效益的影響，因此對(duì)一些損失的影響計(jì)算結(jié)果并不是很完善和靈活。等效焓降法是前蘇聯(lián)的專家Kuznetsov最早提出的方法，經(jīng)過十年的嚴(yán)謹(jǐn)完善，然后我國研究工作者將其引入并研究應(yīng)用實(shí)際中17,18。等效焓降法是根據(jù)平衡方程，導(dǎo)算出等效焓降值和對(duì)應(yīng)的抽汽率,以此為標(biāo)準(zhǔn)分析熱力系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性。該方法在考慮再熱機(jī)組時(shí)應(yīng)考慮到再熱增加量，要計(jì)算出再熱抽汽級(jí)的真實(shí)等效焓降才會(huì)更有意義，否則計(jì)算結(jié)果沒有參考性。20世紀(jì)中葉時(shí)期，由美國學(xué)者Salisbury.J.Kenneth提出來了等效抽汽法19，我國有研究者解讀了這一方法20。這個(gè)方法是把Z級(jí)回?zé)岢槠傧鬄橐还沙橄蟮某槠?，抽汽量為所有各?jí)抽汽量之和，假想地這個(gè)抽汽的焓值是各級(jí)抽汽對(duì)應(yīng)抽汽焓經(jīng)過加權(quán)平均算得的值。等效抽汽法是的原則是，將單位質(zhì)量的凝汽以基礎(chǔ)進(jìn)行分析運(yùn)算，它的焓值越小，抽汽量越大，熱耗率就會(huì)越來越低。1.2.2 矩陣法的研究進(jìn)展矩陣法最早是在20世紀(jì)90年代由郭丙然和其他學(xué)者最早提出的熱力系統(tǒng)分析方法21,22。將熱力系統(tǒng)的抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)中的熱力單元，依據(jù)能量守恒列出線性方程組進(jìn)行聯(lián)立起來求解就是該方法的分析過程。這樣可以一次計(jì)算出很多個(gè)未知參數(shù)，并可以解出抽汽量的數(shù)值，這種對(duì)應(yīng)于串聯(lián)解法的分析方法可以稱之為并聯(lián)解法。在之后的很多學(xué)者還是對(duì)矩陣法進(jìn)行了完善和研究，可以讓他會(huì)有更好的靈活性和通用性23,24?，F(xiàn)今，應(yīng)用矩陣方法對(duì)熱力系統(tǒng)其經(jīng)濟(jì)性研究更加完善和方便。1.2.3 偏微分法的研究進(jìn)展偏微分法是最早由張春發(fā)顯示提出的，最早主要是為了定義和推到等效焓降值和相對(duì)應(yīng)的抽汽效率的。剛開始稱之為“小擾動(dòng)理論”，并有學(xué)者驗(yàn)證了其一致性25,26。之后結(jié)合矩陣法的基礎(chǔ)上，有學(xué)者提出了新的方法熱（汽）耗變換系數(shù)法27，是利用推導(dǎo)的熱耗變換系數(shù)和汽耗變換系數(shù)作為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)熱力系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算分析的。1.2.4 分析法的研究進(jìn)展最早的Gouy等一些人提出了能的質(zhì)量概念，后來由Rant在1956年總結(jié)出了“”的概念并提出，這使得能量被分成了可以轉(zhuǎn)換和不可裝換兩個(gè)新的部分。名稱是“Exergy”，中文命名為“”。 效率反映出了一個(gè)設(shè)備能量轉(zhuǎn)換為有用功的程度。人們注意到了體現(xiàn)的是能量轉(zhuǎn)換的程度，這對(duì)節(jié)能具有重要研究意義，外國研究者作了很多將實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用到了分析中28-33。越來越多的研究人員將分析法結(jié)合實(shí)例進(jìn)行計(jì)算，通過評(píng)定參數(shù)損失量、效率、損系數(shù)以及損率對(duì)實(shí)際生產(chǎn)提供越來越有意義的指導(dǎo)方向。1.3 本文研究內(nèi)容本文將在秦嶺發(fā)電廠實(shí)習(xí)期間學(xué)習(xí)的660MW超臨界發(fā)電機(jī)組作為研究對(duì)象，通過運(yùn)用等效焓降法、固定新汽流量建立平衡矩陣方程式方法、分析法將系統(tǒng)的汽輪機(jī)抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)作為主要研究對(duì)象，通過計(jì)算各級(jí)抽汽的各個(gè)參數(shù)數(shù)值關(guān)系和相互影響，得到分析結(jié)果。將實(shí)際運(yùn)行過程中的因素考慮進(jìn)去，得算出抽汽分配和給水焓升分配結(jié)果，分析其中數(shù)值關(guān)系。從中探究出計(jì)算參數(shù)的數(shù)值同實(shí)際情況的異同，尋求可優(yōu)化節(jié)能部分，試提出意見和建議。本文主要的研究內(nèi)容有：（1）利用各級(jí)抽氣參數(shù)結(jié)合等效焓降的方法導(dǎo)算出各級(jí)抽汽的等效焓降算式以及對(duì)應(yīng)的抽汽效率的算式，計(jì)算出各級(jí)（相對(duì)于新汽的）抽汽率和抽汽做功不足系數(shù)，相關(guān)抽汽級(jí)的真實(shí)等效焓降和對(duì)應(yīng)的抽汽效率，新汽的等效焓降和抽汽效率，從計(jì)算結(jié)果中做出分析，解剖其中大小異同原因，做出科學(xué)的解釋。（2）利用矩陣法熱力分析方法結(jié)合物料平衡和能量平衡守則，基于固定新汽流量的原則構(gòu)建出矩陣平衡方程式并標(biāo)明各熱力點(diǎn)參數(shù)的填入規(guī)定，構(gòu)建方程做出循環(huán)計(jì)算框圖，運(yùn)算出相對(duì)應(yīng)的抽汽分配量和一些重要參數(shù)，做出針對(duì)汽輪機(jī)效率的目標(biāo)函數(shù)來運(yùn)用數(shù)學(xué)方法得到給水焓升分配，并分析其分配結(jié)果和改進(jìn)的方法，針對(duì)實(shí)際中超臨界機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)和參數(shù)，對(duì)比出異同，分析其原因。（3）運(yùn)用分析方法計(jì)算出熱力系統(tǒng)各熱力單元的評(píng)定參數(shù)，輸出的值，損失掉的損失量以及效率、損系數(shù)和損率。探討分析結(jié)果中鍋爐系統(tǒng)、汽輪機(jī)系統(tǒng)和抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)損失、效率的數(shù)值大小，根據(jù)實(shí)際狀況解讀各評(píng)定參數(shù)結(jié)果的原因，逐個(gè)分析其可優(yōu)化空間和優(yōu)化方法，為整個(gè)熱力系統(tǒng)的節(jié)能提出合理化意見和建議和改進(jìn)措施并探討其可行性和困難點(diǎn)。832 660MW超臨界機(jī)組熱力系統(tǒng)2.1研究對(duì)象機(jī)組介紹本文所研究的對(duì)象是華能秦嶺公司660MW超臨界發(fā)電機(jī)組，該汽輪機(jī)是東方汽輪機(jī)廠制造的一個(gè)超臨界壓力汽輪機(jī)，型號(hào)為NJK622-24.2/566/566，可以根據(jù)這個(gè)型號(hào)看出來該機(jī)組是一個(gè)超臨界的并且是一次再熱的，再熱溫度是566，額定出力為622.511MW，并且是一個(gè)三缸四排汽的間接空冷凝汽式汽輪機(jī)。該機(jī)組鍋爐是東方鍋爐廠生產(chǎn)制造的一個(gè)超臨界變壓直流鍋爐，型號(hào)為DG2141/25.4-6型，該鍋爐同樣是依次再熱，并且全露天布置、有固態(tài)排渣系統(tǒng)，是一個(gè)全鋼機(jī)構(gòu)、全懸吊結(jié)構(gòu)型鍋34。圖2-1為熱力系統(tǒng)流程，圖2-2顯示了機(jī)組鍋爐內(nèi)過熱器和再熱器的布置。BOILER-鍋爐 GENERATOR-發(fā)電機(jī)COND-凝汽器HP TURBINE-高壓缸 IP TURBINE-中壓缸 LP TURBINE-低壓缸CP-冷凝水泵 B.F.P.T-給水泵汽輪機(jī) DTR-除氧器 FP-給水泵 HP HEATER NO.1NO.3-高壓加熱器 LP HEATER NO.5NO.7-低壓加熱器圖2-1 660MW機(jī)組原則性系統(tǒng)圖Fig.2-1 Principle system diagram of 660MW unit本文研究主要對(duì)象是660MW機(jī)組汽輪機(jī)抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)，根據(jù)了解該電廠汽輪機(jī)抽氣回?zé)嵯到y(tǒng)共有七段非調(diào)整抽汽，第一段抽汽引向高壓缸，全機(jī)第6級(jí)后，供1號(hào)高壓加熱器；第二段抽氣引自高壓缸排汽，在全機(jī)第8級(jí)后，供2號(hào)高壓加熱器、給水泵汽輪機(jī)及輔汽系統(tǒng)的備用汽源；第三段抽汽引自中壓缸，在全機(jī)第11級(jí)后，供3號(hào)高壓加熱器；第四段抽氣引自中壓缸排汽，在全機(jī)第14級(jí)后，供給除氧器、給水泵汽輪機(jī)、輔汽系統(tǒng)；第五至第七段抽汽均引由低壓缸A和低壓缸B第16,17,18級(jí)抽出。抽汽在表面式加熱器中放熱后的疏水，高壓加熱器和低壓加熱器每級(jí)的凝結(jié)疏水來加熱下級(jí)進(jìn)入工質(zhì)的溫度，3號(hào)高加的疏水流向除氧器，而7號(hào)低加的疏水流向凝汽器。由于各級(jí)加熱器均設(shè)有疏水冷卻段，可將抽汽的凝結(jié)水在疏水冷卻段內(nèi)進(jìn)一步冷卻，使疏水的溫度低于其飽和溫度，故可以防止疏水的汽化對(duì)下級(jí)加熱器抽汽的排擠。圖2-3為汽輪機(jī)抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)圖，表2-1到表2-4是系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)與抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)各級(jí)抽汽技術(shù)參數(shù)。表中根據(jù)超臨界機(jī)組系統(tǒng)中抽汽回?zé)岬钠叨纬槠麥囟群蛪毫?shù)據(jù)，查得熱力學(xué)飽和水和水蒸汽熱力性質(zhì)表以及未飽和水與過熱蒸汽熱力性質(zhì)表，運(yùn)用線性差值法查表并計(jì)算得出各段抽汽的飽和水溫度、焓值。在抽汽回?zé)岬慕o水?dāng)?shù)據(jù)中，由前一段抽汽直至排汽減去后一段給水出口焓值得到每一段抽汽的給水焓升值。在抽汽圖2-2 過、再熱器流程圖Fig.2-2 Flow chart of superheater and reheater表2-1 熱力系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)（VWO工況）回?zé)岬氖杷當(dāng)?shù)據(jù)中，由前一段抽汽直至第七段減去后一段疏水焓值得到每段抽汽的疏水放熱量，因?yàn)?號(hào)高壓缸沒有再上一級(jí)的疏水，故沒有疏水放熱量。每一段抽汽的抽汽放熱量為每一段抽的焓值減去該段抽汽的疏水焓值。Table 2-1 Thermodynamic system technical parameters (VWO condition)名稱數(shù)值名稱數(shù)值機(jī)組出力695.714MW中壓缸排汽壓力1.065MPa主蒸汽流量2141t/h低壓缸進(jìn)汽溫度362.2主蒸汽溫度566低壓缸進(jìn)汽壓力1.044MPa主蒸汽壓力24.2MPa低壓缸排汽溫度49.42再熱蒸汽流量1738.703t/h低壓缸排汽壓力12KPa再熱器進(jìn)口溫度566高壓缸效率86.9%再熱器進(jìn)口壓力4.596MPa中壓缸效率93%再熱器出口壓力5.02MPa低壓缸效率92.5%高壓缸進(jìn)汽溫度566小汽輪機(jī)效率83.62%高壓缸進(jìn)汽壓力24.2MPa小汽輪機(jī)排汽壓力7.3KPa高壓缸排汽溫度315.1燃料消耗量260.74t/h高壓缸排汽壓力5.110MPa給水溫度292中壓缸進(jìn)汽溫度566給水壓力30.56MPa中壓缸進(jìn)汽壓力4.596MPa冷凝壓力12kPa中壓缸排汽溫度362.9排煙溫度127圖2-3 汽輪機(jī)抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)圖Fig.2-3 Extractionsteamheat recovery system diagram of steam turbine表2-2 抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)技術(shù)參數(shù)（回?zé)岢槠㏕able 2-2 Technical parameter(Extractionsteamheat recovery)抽汽段壓力溫度焓值壓損加熱器汽側(cè)飽和壓飽和水溫度抽汽放熱量一7.481384.93107.737.257288.281945.2二4.841325.03005.434.696260.052046.0三2.335468.73395.052.218217.682571.0四1.119361.23179.751.063182.562579.76五0.401241.12946.250.381141.872423.2六0.221178.22825.550.210121.762388.6七0.112114.62704.450.106101.242387.0排汽0.012-2531.7-49.42-表2-3 抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)技術(shù)參數(shù)（給水）Table 2-3 Technical parameter(Feed-water)抽汽段出口水壓出口水溫出口水焓給水焓升一30.060293.71296.9146.5二13.879263.41150.4193.9三2.355220.8956.5182.0四1.064182.6774.5182.1五0.366140.4592.486.7六0.199120.0505.790.6七0.09698.6415.1208.19排汽-49.42206.91-表2-4 抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)技術(shù)參數(shù)（疏水）Table 2-4 Technical parameter(Drain)抽汽段疏水溫度疏水焓疏水放熱量一265.61162.5-二223.3959.4203.1三193.6824.0135.4四142.5599.94224.06五124.5523.0-六104.2436.986.1七75.8317.4119.5排汽-2.2 熱力系統(tǒng)介紹2.2.1 回?zé)峒訜崞骰痣姀S的給水回?zé)峒訜崞鞣譃榛旌鲜剑–型）加熱器和表面式（F型）加熱器兩大類?；旌鲜郊訜崞魇墙佑|換熱，各工質(zhì)匯流混合，有傳熱溫差，但無端差、無疏水，表面式加熱器的吸熱工質(zhì)通常為液態(tài)，放熱工質(zhì)通常為蒸汽，兩者不直接接觸，而是通過傳熱面換熱，液態(tài)工質(zhì)吸熱升溫，蒸汽則降溫并凝結(jié)，排出的凝結(jié)水稱為疏水。2.2.2 加熱器端差表面式加熱器的各溫差的意義如下35：(1)上端差：是被加熱的水最終離開加熱器時(shí)的溫度tj與加熱器內(nèi)飽和汽溫tsj的差值，即j=tsj-tj。在有內(nèi)置式蒸汽冷卻段（過熱段）時(shí)，可為12。(2)凝結(jié)段進(jìn)口過熱度s：它是蒸汽從蒸汽冷卻段進(jìn)入凝結(jié)段時(shí)的溫度tj與加熱器內(nèi)飽和汽溫tsj的差值，即s=tj-tsj。表2-5 各加熱器上下端差Table 2-5 Heater Terminal Temperature Difference一二三四五六七上端差-1.70002.82.82.8下端差5.65.65.605.65.65.6(3)凝結(jié)段出口溫差t：是被加熱的工質(zhì)離開凝結(jié)段時(shí)的溫度tj”與飽和汽溫的差值，即t=tsj-tj”。(4)下端差：是指被疏水加熱后的給水的溫度tj+1和對(duì)給水傳熱后的疏水剩余的溫度tdj的差值，即=tdj-tj+1。一般情況下可取=810。(5)抽汽過熱度D：抽汽溫度trj高出加熱器內(nèi)飽和汽溫tsj的值，即D=trj-tsj。2.2.3 高壓加熱器高壓加熱器是一種表面式加熱器，由于被加熱水來自給水泵出口，因此水側(cè)管道壓力很高，故稱之為“高壓”加熱器。對(duì)于超臨界機(jī)組，其高壓加熱器的給水壓力比呲牙加熱器的管側(cè)壓力要高得多，達(dá)到2730MPa（視不同的工況），正是由于這一點(diǎn)，高壓加熱器在結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、保護(hù)裝置等方面比低壓加熱器都有更高的要求36。因?yàn)橐恍┮蛩氐挠绊憰?huì)造成加熱器里熱量的損失帶來的熱經(jīng)濟(jì)損失，因此，現(xiàn)在的加熱器為了充分利用熱傳遞的能量和端差帶來的損耗，主要的結(jié)構(gòu)為下面這三段結(jié)構(gòu)：(1)過熱蒸汽冷卻段過熱蒸汽指的是蒸汽的溫度高于其對(duì)應(yīng)壓力下的飽和溫度，對(duì)于高壓加熱器，抽汽均是過熱蒸汽，因此高溫度的抽汽來加熱相較而言溫度低的給水工質(zhì)，這樣會(huì)造成不可逆損失的增大，所以就需要在加熱器里有一個(gè)部分來冷卻過熱蒸汽，就是過熱蒸汽冷卻段37，過熱蒸汽就會(huì)有過熱度，在這個(gè)部分將過熱蒸汽冷卻降溫，就會(huì)降低過熱蒸汽的過熱度，這樣就可以挽回一些不可逆損失，提高熱效益。一般在這個(gè)部分，都會(huì)將過熱蒸汽的過熱度進(jìn)行降低，但使其依然是帶有過熱度的過熱蒸汽，而不會(huì)將其降低到對(duì)應(yīng)的飽和溫度。(2)凝結(jié)段具有一定過熱度的過熱蒸汽在這個(gè)部分進(jìn)行加熱放熱，放出熱量后形成的凝結(jié)水的溫度是高于被加熱給水的溫度的，凝結(jié)水是釋放出其汽化潛熱后變相后的形態(tài)，溫度為對(duì)應(yīng)飽和壓力下的飽和溫度，而給水被加熱后的溫度要低于這個(gè)溫度。(3)疏水冷卻段這個(gè)部分會(huì)將換熱繼續(xù)進(jìn)行，使熱量充分得到傳遞，上部分凝結(jié)段的凝結(jié)水再次進(jìn)行其溫度的冷卻，這樣可以將抽汽的氣量進(jìn)一步消耗，可將抽汽的凝結(jié)水在疏水冷卻段內(nèi)進(jìn)一步冷卻，使疏水的溫度低于其飽和溫度，故可以防止疏水的汽化對(duì)下級(jí)加熱器抽汽的排擠。而且也會(huì)使給水進(jìn)一步加熱再進(jìn)入到凝結(jié)段，充分利用了回?zé)岬臒崃俊?.2.4 低壓加熱器在本研究對(duì)象中的低壓加熱器，抽汽是來自汽輪機(jī)的中壓缸和低壓缸，水側(cè)是通過凝結(jié)水泵的凝結(jié)水，為了保障除氧器的工質(zhì)參數(shù)要求，因此設(shè)定低壓加熱器加熱凝結(jié)水的溫度。因?yàn)槟Y(jié)水通過凝結(jié)水泵所帶的壓力相比于給水泵的壓力很低，因此叫做“低壓”加熱器。該電廠低壓加熱器為臥式U型管換熱器，設(shè)置有凝結(jié)段和內(nèi)置式疏水冷卻段，和高壓加熱器的這兩個(gè)工作部分相似，過熱蒸汽依次經(jīng)過兩個(gè)工段的放熱最后都變成了具有飽和溫度的凝結(jié)水，成為疏水到下一級(jí)加熱器的凝結(jié)段繼續(xù)加熱給水工質(zhì)。凝結(jié)水到低壓加熱器后，先經(jīng)過水室再進(jìn)入管系的疏水冷卻段與管外的疏水進(jìn)行熱度得到較大提高，凝結(jié)段是低壓加熱器的主要工作段，然后凝結(jié)水離開管系進(jìn)入水室，最后由凝結(jié)水出口管離開這級(jí)低壓加熱器到上一級(jí)低壓加熱器。2.2.5 軸封加熱器軸封加熱器（也稱軸封冷卻器）是汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)中的一個(gè)重要熱交換設(shè)備，主要功能是收集汽輪機(jī)各個(gè)汽缸軸端汽封漏氣和汽輪機(jī)的閥門門桿漏氣，并利用這些蒸汽的熱能來加熱主凝結(jié)水38。由于這些蒸汽中還含有空氣，它們?cè)谳S封加熱器中放熱時(shí)，其蒸汽凝結(jié)成水，而空氣需要排出。不但將汽封等漏氣的熱量和工質(zhì)本身加以回收和能量利用，而且又分離了空氣，保證了軸封系統(tǒng)的正常工作。2.2.6 機(jī)組運(yùn)行工況在火力電廠運(yùn)行過程中根據(jù)調(diào)度需要會(huì)變負(fù)荷運(yùn)行，會(huì)有不同工況運(yùn)行，其中有：(1)TRL工況。汽輪機(jī)組能在以下條件的壽命期間的任何時(shí)間都可以安全連續(xù)地使發(fā)電機(jī)輸出功率為622.542MW。我們將這個(gè)運(yùn)行狀況叫做TRL工況，此工況條件如下：1)主蒸汽和再熱蒸汽為額定值；2)平均背壓為30kPa；3)補(bǔ)給水率為3%；4)對(duì)應(yīng)該工況的設(shè)計(jì)給水溫度290；5)回?zé)釂卧\(yùn)行良好，并且不使用輔汽；6)給水泵汽輪機(jī)背壓32kPa；7)發(fā)電機(jī)效率是98.95%。(2)汽輪機(jī)TMCR工況。就是機(jī)組最大連續(xù)出力工況。此工況下的汽輪機(jī)工質(zhì)的流量與TRL工況是相等的，發(fā)電機(jī)的輸出功率是668.884MW。1)主蒸汽和再熱蒸汽為額定值；2)平均背壓為12kPa；3)補(bǔ)給水率為0%；4)最終給水溫度290；5)回?zé)釂卧\(yùn)行良好，并且不使用輔汽；6)給水泵汽輪機(jī)背壓14kPa；7)發(fā)電機(jī)效率是98.95%；并且此工況也為機(jī)組處理保證值的驗(yàn)收工況。(3)調(diào)節(jié)閥門全開（VWO）工況。這個(gè)工況顧名思義，是指在調(diào)節(jié)閥都打開的時(shí)候的工況。汽輪機(jī)工質(zhì)的流量最少為TRL工況的百分之一百零五。此工況為汽輪機(jī)進(jìn)氣能力保證值的驗(yàn)收工況。在閥門全開工況下的輸出功率值為695.714MW。(4)THA工況。發(fā)電機(jī)功率達(dá)到622.511MW。汽輪機(jī)工質(zhì)的流量與TMCR不相同，其余條件均相同。這個(gè)工況叫做機(jī)組的熱耗率驗(yàn)收工況當(dāng)機(jī)組功率（當(dāng)采用靜態(tài)勵(lì)磁，扣除所消耗的功率）為622.511MW時(shí)，除進(jìn)氣量以外其他條件同TMCR時(shí)稱為機(jī)組的熱耗率驗(yàn)收（THA）工況。熱耗率保證值為7921kJ/kWh。(5)阻塞背壓工況。由于溫度的降低，會(huì)使得汽輪機(jī)組的背壓下降，這時(shí)好像背壓被阻塞一樣，不論怎樣降低背壓也不能使機(jī)組的出力完成上漲。因?yàn)楹蚑RL工況的工質(zhì)流量相同，所以叫做TRL流量的阻塞背壓工況。在下列條件可以連續(xù)安全運(yùn)作機(jī)組。這里，汽輪機(jī)的背壓稱作TRL進(jìn)氣量下的阻塞背壓，輸出功率值為681.236MW。1)主蒸汽和再熱蒸汽為額定值；2)補(bǔ)給水率為0%3)對(duì)應(yīng)該工況的設(shè)計(jì)給水溫度；4)回?zé)釂卧\(yùn)行良好，并且不使用輔汽；5)采用2臺(tái)50%汽動(dòng)給水泵；6)發(fā)電機(jī)效率是98.95%。此工況也為機(jī)組處理保證值的驗(yàn)收工況。3 等效焓降法等效焓降法原名等效熱降法。這個(gè)熱力分析方法是在熱力學(xué)第一定律的框架下衍生出來的方法。根據(jù)研究能量轉(zhuǎn)化和變化的規(guī)律，導(dǎo)出重要的熱力指標(biāo)等效焓降值He。這個(gè)方法簡便有效，在常規(guī)的方法中，每次都需要全面重新計(jì)算的繁瑣工作；但是利用He及其有關(guān)參量的等效焓降法，只需計(jì)算熱力系統(tǒng)變化的那些部分，而不必涉及整個(gè)系統(tǒng)，就能提出變化所引起的影響20。所謂的這個(gè)等效焓降Hje指的是，在級(jí)抽汽里，在給1kg抽汽一定的熱量使其返回到汽輪機(jī)中，該級(jí)抽汽會(huì)因?yàn)槠涞蛪簜?cè)的各級(jí)抽汽和對(duì)應(yīng)的疏水作用下從汽輪機(jī)到凝汽器的蒸汽流量變化。將其等效為這1kg抽汽減去在其低壓側(cè)各段的抽汽份額和抽汽做功不足系數(shù)的乘積流量的直達(dá)凝汽器的焓降。相對(duì)應(yīng)的還有級(jí)抽汽的抽汽效率j 。這兩個(gè)參數(shù)可以體現(xiàn)出各級(jí)的能位，新汽的能位最高，凝汽器排汽能位最低。在某一定的工況下，汽輪機(jī)的氣態(tài)線一定，初、終參數(shù)和再熱參數(shù)一定，則熱力系統(tǒng)的連接方式確定時(shí)，常規(guī)熱力參數(shù)gj、j和j就確定了，隨之Hje和j就可以確定下來。它們可以作為該工況下該熱力系統(tǒng)的不變參量，用以計(jì)算純回?zé)嵯到y(tǒng)（稱為主循環(huán)系統(tǒng)）的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。實(shí)際熱力系統(tǒng)是在這個(gè)主循環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加一些輔助性成分形成的。所謂輔助性成分，是指軸封利用、連續(xù)排污和補(bǔ)充水等系統(tǒng)，亦稱為輔助系統(tǒng)39。若主循環(huán)系統(tǒng)（包括其設(shè)備）有較小變化，那些變化部分也可作為輔助系統(tǒng)。運(yùn)用Hje和j來分析計(jì)算輔助系統(tǒng)所引起的工質(zhì)和參數(shù)以及gj、j和j等的變化，可以計(jì)算出一些因?qū)嶋H情況所變化的趨勢(shì)的數(shù)據(jù)和參數(shù)，也就可以分析出和實(shí)際更接近的參數(shù)和數(shù)據(jù)。3.1 等效焓降及抽汽效率的意義純凝汽式朗肯循環(huán)進(jìn)汽的C氣流，其1kg做功量wc為 （3-1）回?zé)嵫h(huán)進(jìn)汽的Crg汽流，其1kg做功量woc為 （3-2）意思是：進(jìn)去汽輪機(jī)1kg的Crg汽流的做功量相當(dāng)于初、終參數(shù)相同的r（kg）進(jìn)去汽輪機(jī)的C汽流的做功量。r為回?zé)釞C(jī)組新汽對(duì)純凝汽機(jī)組新汽的等效做功系數(shù)；r和Yr分別為各級(jí)（相對(duì)于新汽的）抽汽率和抽汽做功不足系數(shù)40。進(jìn)入汽輪機(jī)的新汽Crg汽流的內(nèi)功是新汽的等效焓降H0e。同理，j級(jí)抽汽受外熱量qj=gj影響而排擠的1kg抽汽將被斥回汽輪機(jī)，猶如由j級(jí)進(jìn)汽（原有工質(zhì)）1kg，這1kg抽汽在汽輪機(jī)內(nèi)的做功量41，即為該j級(jí)的等效焓降Hje。H0e是鍋爐供汽輪機(jī)進(jìn)汽做功，經(jīng)凝汽器和全部回?zé)峒訜崞骰厝脲仩t的回?zé)嵫h(huán)做功量，Hje是j級(jí)進(jìn)汽做功，經(jīng)凝汽器和z至j+1級(jí)回?zé)峒訜峄厝爰?jí)的回?zé)嵫h(huán)做功量，Hje和H0e包含了回?zé)嵯到y(tǒng)的各抽汽和疏水等的全部影響。 （3-3）式中:r，jj級(jí)低壓側(cè)的各級(jí)抽汽相當(dāng)于j級(jí)被排擠而斥回汽輪機(jī)的汽量的抽汽率，可按式（3-6）和式3-7）計(jì)算；Yr，jr級(jí)抽汽相對(duì)于j級(jí)抽汽做功能力hj-hc的作功不足系數(shù)， （3-4）這其中由于汽輪機(jī)排汽在凝汽器中被冷卻凝結(jié)為凝結(jié)水，由凝結(jié)水泵和給水泵送回鍋爐被加熱成新蒸汽后，再重入汽輪機(jī)。新汽進(jìn)入主汽門后被各抽汽級(jí)先后分流，這是凝結(jié)水回程在各相應(yīng)級(jí)的加熱器吸熱所需的抽汽量。以進(jìn)汽1kg為準(zhǔn)，各抽汽率以j表示。同樣，被排擠到汽輪機(jī)內(nèi)的抽汽，若也以1kg為準(zhǔn)，例如級(jí)抽汽倒流進(jìn)入汽輪機(jī)1kg，引起其低壓側(cè)各級(jí)r的相對(duì)抽汽率以r，j表示。1)級(jí)為表面式加熱器(1)本加熱單元的rj為: （3-5）式中，表示的是1kg疏水到了r級(jí)熱力單元內(nèi)引起r級(jí)抽汽的變化率，表示的是到了r級(jí)熱力單元內(nèi)的疏水的量，此量的符號(hào)與r，j的符號(hào)相反，當(dāng)時(shí)，。(2)本加熱單元以后各級(jí)的r，j為 （3-6）式中:mx各加熱單元末級(jí)的混合式加熱器的級(jí)序號(hào),當(dāng)時(shí)，右側(cè)末項(xiàng)為0;加熱單元的單元序號(hào)；r級(jí)所屬加熱單元的出水系數(shù)，即r級(jí)所屬加熱單元 的前一加熱單元（第x加熱單元）的進(jìn)水系數(shù)。2)級(jí)為混合式加熱器公式（3-6）稍加變化仍可適用，這時(shí)級(jí)為本加熱單元的末級(jí)，公式(3-6)中，故下一加熱單元（單元）內(nèi)各級(jí)的r，j變?yōu)? （3-7）下一單元之后各級(jí)的r，j的計(jì)算仍可直接用公式（3-6）。Hje與其相對(duì)應(yīng)的外熱量的比值，稱為級(jí)抽汽的內(nèi)效率，簡稱為級(jí)的抽汽效率: （3-8）可見級(jí)靠前的壓力會(huì)較高，這樣和也會(huì)較高，說明被利用率高，所以，值得大小就代表抽汽能級(jí)的高低。3.2 等效焓降值的計(jì)算通式運(yùn)用公式（3-3）可以得到的計(jì)算式如下42,43： （3-9）通式中的主要符號(hào)解釋如下：1)代表熱參量或由級(jí)的加熱器型式確定：(1)當(dāng)為C型加熱器時(shí)，由級(jí)至z級(jí)的均為，因?yàn)檫@時(shí)級(jí)為加熱單元的末級(jí)，沒有疏水流入低壓側(cè)加熱器，而是1kg被斥回入汽輪機(jī)的蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)作了的內(nèi)功，然后在凝汽器中凝結(jié)為水，由凝結(jié)水泵送回級(jí)，經(jīng)過z至級(jí)時(shí)，逐級(jí)吸汽。(2)當(dāng)為F型加熱器時(shí)，在所屬加熱單元的各級(jí)，取。由下一個(gè)單元起直到z級(jí)，均取。因?yàn)榈氖杷儎?dòng)，使本加熱單元內(nèi)各級(jí)的被斥汽量均變動(dòng),而本單元以后低壓側(cè)的其余各級(jí)，則因凝結(jié)水回程時(shí)所多吸得汽量，各變動(dòng)。2)是因?yàn)樵贌崞鞫鸬钠鞯臒崃吭隽?。在?jí)為高壓缸的排汽時(shí)，這個(gè)才存在。而當(dāng)級(jí)為中、低壓缸的抽汽時(shí)，它就不存在，即這時(shí)。顯然，非再熱機(jī)組也是。根據(jù)公式計(jì)算研究對(duì)象660MW抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)其中根據(jù)高壓缸排汽溫度為325和高壓缸排汽壓力4.841MPa，得到高壓缸排汽焓為3005.3kJ/kg，經(jīng)過再熱器加熱后進(jìn)入中壓缸的中壓缸進(jìn)汽溫度為566，中壓缸進(jìn)汽壓力為4.357MPa，得到中壓缸進(jìn)汽焓為3593.66kJ/kg，所以計(jì)算得到。排氣焓是根據(jù)凝汽器的排汽壓力為0.012MPa和凝結(jié)水溫度49.42得到。為F型加熱器: 為F型加熱器 :為F型加熱器: 其中 是C型加熱器，根據(jù)通式計(jì)算得 是F型加熱器 是F型加熱器是F型加熱器 再熱機(jī)組再熱冷段及以級(jí)抽汽的等效焓降的做功量，是級(jí)斥汽進(jìn)入汽輪機(jī)后在汽輪機(jī)中的全部實(shí)際做功量，它大于級(jí)的真實(shí)等效焓降，因?yàn)樗扔型鉄崃恳鸬某馄龉α?，還有由斥汽所引起的在再熱器中吸熱量增值的做功量（因?yàn)樵贌嵩隽渴切缕芗?jí)，其等效抽汽效率為），即: （3-10）所以有： （3-11）相應(yīng)的抽汽效率為： （3-12）本研究機(jī)組再熱機(jī)組的高壓缸由三級(jí)抽汽，在求出、和以及、和以后，欲求真實(shí)的等效焓降和相應(yīng)的抽汽效率，可先求和，以及、和。根據(jù)數(shù)據(jù)高壓缸的進(jìn)汽溫度為566和高壓缸進(jìn)汽壓力為24.2MPa，得知新汽焓新汽的循環(huán)等效焓降的計(jì)算仍可以用通式計(jì)算，即 （3-13）顯然，這時(shí)是把鍋爐作為C型混合式加熱器的。帶入前面計(jì)算出的等效抽汽焓降相應(yīng)的抽汽效率以及給水焓升等數(shù)據(jù)得出。新汽的循環(huán)效率為: （3-14）其中為新汽的循環(huán)吸熱量，。根據(jù)給水壓力，給水溫度，得到給水比焓，從而算得新汽的循環(huán)吸熱量。代入上面算出的數(shù)據(jù)，得到： 然后就可以求出： ， ，3.3 等效焓降值之間的關(guān)系式運(yùn)用公式（3-9）得，用減去就得級(jí)F型表面式加熱器與鄰級(jí)級(jí)加熱器（無論是F型或C型加熱器）的等效焓降值的關(guān)系式46； （3-15）這個(gè)關(guān)系式的意義是：1kg級(jí)抽汽被斥回入汽輪機(jī)，當(dāng)抽汽被膨脹到級(jí)時(shí)，做功47；同時(shí)級(jí)的疏水就少了1kg，那么級(jí)就多抽 kg的汽以補(bǔ)償疏水熱放出的減少；所以，1kg級(jí)的斥汽由級(jí)起往后膨脹做功只有 了；若級(jí)為高壓缸排汽級(jí)，則其1kg排擠抽汽在由級(jí)流向中壓缸時(shí)，在再熱器中吸取熱量，其焓變?yōu)?。同理，?jí)C型加熱器與低壓側(cè)m級(jí)C型加熱器之間的關(guān)系式為 （3-16）這個(gè)關(guān)系式的意義是：對(duì)于C型加熱器來說，第級(jí)抽汽被斥的1kg回入汽輪機(jī)，膨脹到任一個(gè)C型加熱器額m級(jí)，作功后，這1kg汽由m級(jí)開始仍有等效焓降；它的凝結(jié)水從m級(jí)回流至級(jí)，將逐級(jí)吸取抽汽，導(dǎo)致作功減少。顯然，若級(jí)和m級(jí)加熱器處在再熱冷段的兩側(cè)，則1kg被排擠的級(jí)抽汽在從級(jí)加熱表3-1 熱力系統(tǒng)抽汽回?zé)峒夹g(shù)參數(shù)Table 3-1 Technical parameters of heat extraction and recovery for thermodynamic system抽汽的放熱量給水焓升疏水放熱量抽汽焓值一級(jí)抽汽1945.2146.5-3107.7二級(jí)抽汽2046.0193.9203.13005.4三級(jí)抽汽2571.0182.0135.43395.0四級(jí)抽汽2579.76182.1224.063179.7五級(jí)抽汽2423.286.7-2946.2六級(jí)抽汽2388.690.686.12825.5七級(jí)抽汽2387.0208.19119.52704.4排汽-2531.7器流向m級(jí)加熱器時(shí)，在再熱器中吸取熱量，使焓值升高。（3-15）、（3-16）中可看出，只有當(dāng)級(jí)加熱器與級(jí)加熱器或m級(jí)加熱器分別處于再熱器的前后時(shí)，在存在；否則，式（3-13）是式（3-16）的特例。3.4 計(jì)算結(jié)果表3-2 等效焓降中間量計(jì)算結(jié)果Table 3-2 Intermediate calculation results of equivalent enthalpy drop汽量的抽汽率 做功不足系數(shù) 0.05010.58650.03600.70880.08540.41660.03580.64000.03660.45340.08410.26650.08740.75150.03340.48020.03280.34000.07080.19970.05321.82230.06741.36790.03160.87540.03120.62060.06810.36540.09950.82220.06441.49930.05911.12480.02880.72000.02740.51000.06030.2998根據(jù)表3-3的等效焓降計(jì)算結(jié)果可以看出新汽的抽汽效率為43.42%,抽汽效率從一級(jí)抽汽到七級(jí)抽汽大致是一個(gè)逐級(jí)遞減的趨勢(shì)。三級(jí)抽汽效率是52.85%,高于一級(jí)抽汽效率的46.67%和二級(jí)抽汽效率的43.82%，這主要是因?yàn)槿?jí)抽汽來源于中壓缸，而中壓缸進(jìn)汽是來自再熱器加熱的高溫高壓蒸汽，因此抽汽焓和抽汽溫度都很高。四級(jí)抽汽由于在實(shí)際熱力系統(tǒng)中需要對(duì)除氧器、給水泵小汽機(jī)以及輔汽聯(lián)箱等多處供汽，因此抽汽量很大，抽汽效率較前三級(jí)抽汽效率相比很低。計(jì)算分析中的新汽的等效焓降是指循環(huán)的新汽等效焓降，即為新汽的循環(huán)作功量。在火電廠熱力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，汽輪機(jī)還有門桿漏氣和軸封漏氣等，盡管這些漏氣量會(huì)引起做功的一部分損失，不過大部分還是會(huì)被利用，例如在實(shí)際運(yùn)行中各個(gè)汽輪機(jī)的閥門門桿漏氣和各個(gè)汽缸軸端汽封漏氣會(huì)回收到凝汽器出口之后的軸封加熱器，將這些漏氣利用起來繼續(xù)回收起來加熱工質(zhì)，大部分仍然會(huì)被利用，這里并沒有將做功損失考慮其中計(jì)算。汽輪機(jī)前三級(jí)抽汽的等效焓降大于其真實(shí)的等效焓降是，是因?yàn)槠浒艘徊糠钟沙馄鸬脑贌崞髦形鼰崃吭鲋档淖龉α?，是其?duì)應(yīng)的新汽能級(jí)與其等效抽汽效率的乘積。第五級(jí)抽汽到第七級(jí)抽汽的等效焓降是較于前面數(shù)值更為低，相應(yīng)的抽汽效率也就表3-3 等效焓降分析計(jì)算結(jié)果Table 3-3 Results of calculation and analysis of equivalent enthalpy drop等效焓降抽汽效率真實(shí)等效焓降對(duì)應(yīng)的抽汽效率新汽1123.000.4342-一級(jí)抽汽907.910.4667660.580.3396二級(jí)抽汽896.600.4382652.360.3188三級(jí)抽汽1358.820.52851047.870.4076四級(jí)抽汽607.970.2357-五級(jí)抽汽395.570.1632-六級(jí)抽汽285.170.1194-七級(jí)抽汽172.200.0722-變低，蒸汽到低壓缸做功時(shí)壓力與溫度都下降，不再是具有過熱度的過熱蒸汽，因此其返回抽汽在汽輪機(jī)低壓缸中作的內(nèi)功量也就變小。3.5 本章小節(jié)本章以華能秦嶺發(fā)電廠660MW超臨界發(fā)電機(jī)組作為研究分析對(duì)象，探求其熱力系統(tǒng)中汽輪機(jī)抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)熱力性能和經(jīng)濟(jì)性。運(yùn)用等效焓降法根據(jù)回?zé)嵯到y(tǒng)實(shí)際抽汽情況和加熱器布置方式計(jì)算出j級(jí)抽汽中，在給1kg抽汽一定的熱量使其返回到汽輪機(jī)中，該級(jí)抽汽會(huì)因?yàn)槠涞蛪簜?cè)的各級(jí)抽汽和對(duì)應(yīng)的疏水作用下從汽輪機(jī)到凝汽器的蒸汽流量變化。將其等效為這1kg抽汽減去在其低壓側(cè)各段的抽汽份額和抽汽做功不足系數(shù)的乘積流量的直達(dá)凝汽器的焓降。從計(jì)算結(jié)果中可以看出：(1)新汽的等效焓降為1123kJ/kg,對(duì)應(yīng)的抽汽效率為43.42%，這表明循環(huán)新蒸汽的循環(huán)熱效率為43.42%，這與實(shí)際超臨界熱力系統(tǒng)的熱效率相一致。抽汽效率隨著級(jí)數(shù)增加而呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。(2)新汽的等效焓降是各級(jí)給水焓升、各級(jí)抽汽效率等因素共同作用下的結(jié)果，因此合理的給水焓升對(duì)計(jì)算結(jié)果會(huì)有很大影響，后續(xù)工作將從給水焓升的合理分配針對(duì)性進(jìn)行研究來探求整體熱效率的提升。(3)在第三級(jí)抽汽中，因?yàn)樵贌嵴羝麕淼臒嵝?yīng)影響也使得其等效焓降和對(duì)應(yīng)的抽汽效率為最整體的最高，可以得出再熱機(jī)組的抽汽再熱應(yīng)用帶來的熱效益是很大的，低壓側(cè)的抽汽效率都很低，也是受低壓側(cè)抽汽焓較低的影響所作用的結(jié)果，具有優(yōu)化的潛力。4 定流量矩陣分析法4.1概述矩陣法對(duì)熱力系統(tǒng)進(jìn)行分析的過程主要是，基于熱力平衡對(duì)各級(jí)加熱器羅列相對(duì)應(yīng)的平衡方程式，即所謂的矩陣。定流量矩陣法是對(duì)新汽流量首先進(jìn)行固定，結(jié)合具體熱力系統(tǒng)情況比如軸封漏氣、輔助水流等完善矩陣，依次計(jì)算分析得到一些熱經(jīng)濟(jì)性參數(shù)。4.1.1 矩陣法熱力參數(shù)定義的符號(hào)矩陣法是用構(gòu)建數(shù)學(xué)模型來表現(xiàn)出熱力系統(tǒng)實(shí)際熱力性質(zhì)的方法，將繁瑣的火電廠的各個(gè)參數(shù)規(guī)律起來，實(shí)際火電廠熱力系統(tǒng)參數(shù)非常繁多，大致可以歸納整理成三大類，即為:(1)循環(huán)系統(tǒng)中熱蒸汽的熱力參數(shù)其中包括有:每級(jí)加熱單元被單位質(zhì)量抽汽放熱的焓降，kJ/kg;每級(jí)加熱單元被單位質(zhì)量輔助蒸汽放熱的焓降，kJ/kg。(2)循環(huán)系統(tǒng)中給水和凝結(jié)水的熱力參數(shù)其中包括有:每級(jí)加熱單元被單位質(zhì)量給水或主凝結(jié)水吸熱的焓升，kJ/kg；每級(jí)加熱單元被單位質(zhì)量輔助水流影響焓值的變化量，kJ/kg。(3)循環(huán)系統(tǒng)中加熱器各級(jí)疏水的熱力參數(shù)其中包括有:每級(jí)加熱單元被單位質(zhì)量上級(jí)疏水釋放的放熱焓降，kJ/kg。4.1.2 加熱器形式的劃分加熱器的劃分主要是兩大類：(1)表面式加熱器，根據(jù)其是否帶給水泵會(huì)大致分為兩類。如圖4-1所示的圖a）和圖b），很明顯可以看出b）圖是帶有給水泵的。根據(jù)熱平衡可以列出下列各式：a） b）圖4-1 表面式加熱器Fig.4-1 Surface heat exchanger(2)匯集式加熱器，大致分為三類。如圖所示為圖a）、圖b）和圖c）。圖a）表現(xiàn)的是混合式加熱器即電廠的除氧器，圖b）表現(xiàn)的是一種表面式加熱器，如電廠中有疏水泵的高壓加熱器，圖c）表現(xiàn)的是一種低壓加熱器即電廠最后一級(jí)低壓加熱器。根據(jù)熱平衡可以列出下列各式： a) b)圖4-2 匯集式加熱器Fig. 4-2 Mixing heat exchanger式中：第i級(jí)加熱器出口水焓，kJ/kg；第i級(jí)集熱器的抽汽焓，kJ/kg；第i級(jí)加熱器的疏水焓，kJ/kg；進(jìn)入第i級(jí)加熱器的輔助蒸汽焓