回热汽轮机用于二次再热机组热经济性研究

高温超超临界二次再热机组中,经过二次再热削弱了热力系统回热的效果,同时增大了汽轮机抽汽过热度。本文采用回热汽轮机优化高温超超临界二次再热机组回热系统。以外置串联式蒸汽冷却器作对比,分别建立了外置串联式蒸汽冷却器和回热汽轮机的计算模型,实例计算了二者对常规超超临界机组及高温超超临界二次再热机组热力系统热经济性的影响。结果表明:应用回热汽轮机后汽轮机效率大于原热力系统的汽轮机效率;按照目前小汽轮机内效率90%为参考,当作为高温超超临界二次再热机组第5、6级加热器汽源时,可使发电厂标准煤耗降低0.633 g/(k W·h),当作为常规超超临界再热机组除氧器汽源时,可使汽轮机效率提高约0.25%,标准煤耗降低约0.689 g/(k W·h);相比于设置蒸汽冷却器,利用回热汽轮机能够更加合理、充分地利用抽汽过热度,能够更大程度地提高回热系统热经济性,节能潜力较大。     

再热-抽汽回热-内回热结合的有机朗肯循环热力性能分析

为了提高有机朗肯循环(ORC)的热效率,提出了再热、抽汽回热和内回热3种方式相结合的新型有机朗肯循环系统(新型系统),以有机工质R245fa为研究对象,分析了新型系统热效率和火用损失与循环再热蒸汽压力和汽轮机抽汽压力的关系,并将新型系统在最佳再热蒸汽压力条件下的热力性能分别与单一再热ORC、内回热ORC、抽汽回热ORC、抽汽-内回热ORC系统进行计算比较。结果表明:随着汽轮机抽汽压力的提高,新型系统热效率逐渐增大,但增大趋势趋于平缓,其最佳再热蒸汽压力为1.4 MPa;新型系统为最优系统,其热效率达到18.86%,远高于同参数单一再热ORC和内回热ORC,分别比抽汽回热ORC和抽汽-内回热ORC的系统热效率高2.63%和1.51%。     

等效热降法的改进计算方法

目前采用的汽轮机理想循环热效率受到相对内效率影响而不能准确反映汽轮机热力系统运行经济状态。同时，等效热降法计算中需要预先已知汽轮机排汽焓及回热抽汽状态点的焓值，而凝汽式汽轮机排汽焓及处于湿蒸汽区回热抽汽点焓值不能准确确定，从而导致等效热降法计算结果产生误差。针对上述问题，文中首先对理想循环热效率的定义方法进行了改进。然后，基于改进的理想循环热效率，提出了等效热降法的改进算法。该方法利用蒸汽等熵膨胀过程来确定等效热降，不仅避开了求解汽轮机排汽焓的难题，而且还可以分析引起热力系统经济性降低的原因和部位，从而为汽轮机热力系统经济性诊断提供了依据。通过与常规等效热降法计算结果的对比，证明了该改进方法的正确性。     

回热再热汽轮机热力系统参数综合优化研究

本文提出一种回热再热汽轮机热力系统参数综合优化方法。在热平衡计算法的基础上,应用一种较为完善的汽轮机热力过程线方程,建立回热再热汽轮机热力系统参数综合优化数学模型,并采用一种新的直接优化方法—正多面体法进行求解,具有收敛速度快,程序简单的特点。用此法以200MW汽轮机为例,计算的结果表明,综合优化可以同时求得包括给水温度和再热压力在内的最佳回热参数。因而综合优化方法明显优于常规的回热焓升最佳分配方法。     

二次抽汽回热式有机朗肯循环系统热力性能分析

以R365mfc和R245ca作为循环工质,设计了低温余热驱动的二次抽汽回热式有机朗肯循环系统。采用REFPROP 8.0制冷剂物性计算软件及MATLAB对该回热系统的热力性能进行计算,并对系统最佳抽汽压力的3种备选方案进行比较。结果表明:以冷凝器出口温度和蒸发器进口温度的3分点温度对应的饱和压力作为抽汽压力(方案3)所对应的系统热效率最高,而采用汽轮机进出口焓值等分点对应压力作为抽汽压力(方案1)所对应的系统单位工质做功能力最大;随着工质蒸汽过热度增大,系统热效率减小,但减小幅度较小,因此,二次抽汽回热式有机朗肯循环系统无需通过增加过热度来提高系统热效率。     

超临界二次再热抽汽凝汽式机组热力系统的经济性诊断

针对超临界二次再热凝汽式机组抽汽供热将分流低压缸分离出一个缸抽汽供热的特点,利用等效焓降理论,推导出二次再热抽汽凝汽式机组新蒸汽等效焓降和各段回热抽汽的等效焓降。通过抽汽机组的经济指标转化系数λ,得出超临界二次再热抽汽凝汽式机组热力系统的经济性诊断方法。实例计算验证了经济性分析模型的可靠性。     

BEST技术用于超超临界二次再热机组的可行性分析

为降低二次再热发电机组的回热抽汽过热度，提高机组经济性，提出了采用背压抽汽汽轮机（BEST）的节能配置方案。通过介绍BEST技术在回热汽源、排汽走向、材料选用等方面的特点，详细阐述了采用BEST技术的二次再热发电机组在设计、制造、运行与控制中的技术难点，对BEST技术用于高参数二次再热发电机组的可行性进行了技术探讨和经济性分析。分析结果表明，采用BEST技术，单台机组初投资可减少约2 400万元，年利润可增加约4 500万元。     

1000MW高超超临界二次再热系统优化

目前高效清洁的燃煤发电越来越受到高度重视。文中以1000MW常规超超临界二次再热机组为基础,提出一种蒸汽参数为35MPa/600/610/610的1000MW高超超临界二次再热机组的热力系统方案,通过计算比较1000MW高超超临界二次再热机组的热力系统比常规超超临界二次再热机组,热效率提高0.92%。针对该机组回热抽汽过热度高,在传热过程中损失大,提出2种方案:采用外置式蒸汽冷却器系统和采用回热式汽轮机系统,对2种方案进行研究比较。结果表明:外置式蒸汽冷却器系统和回热式汽轮机系统比高超超临界二次再热机组发电效率增加0.34%和1.87%。采用回热式汽轮机系统最高发电效率能到达48.84%,节能效果显著。     

二次再热机组双机回热系统热力性能分析

针对我国二次再热机组回热系统不可逆换热损失大等问题,在典型二次再热机组热力系统分析的基础上,重点分析了新型双机回热系统的热力性能,并将其与无前置蒸汽冷却器(蒸冷器)方案和增设前置蒸冷器方案进行了比较研究。结果表明,前置蒸冷器方案虽然可以降低2、4号高压加热器(高加)的过热度,但本质却是将其不可逆损失转移到了前置蒸冷器中,整个回热系统的?损降低有限。双机回热方案可以改善整个给水系统和除氧器的换热效果,显著降低2—4号高加以及除氧器的抽汽过热度,上述设备?效率均达到0.96以上,总?损比无前置蒸冷器方案降低了53%,比增设前置蒸冷器方案降低了51%。研究结果可为后续提高二次再热回热系统换热质量和机组性能提供借鉴。     

再热机组热力循环效果的评价及其算法研究

该文基于循环复合的概念，针对末级加热器疏水排入凝汽器造成的附加的附加冷源损失的情况，修改了传统回热作功与回热作功比的定义，从而保证了回热作功比与再热机组效率之间确定的对应关系；文中区别再热与非再热机组不同的蒸汽动力循环特征，分别提出了新的回热作功比和汽机内效率的计算模型，使回热作功比成为独立衡量热力系统回热效果的一个新的指标；热力系统中，抽汽压降、加热器的端差以及疏水温度的变大，均造成抽汽热量不能充分用于本级给水的加热，降低了回热效果，这种影响可以用回热作功比的变化来描述，算例表明新模型可以用于再热机组热力系统节能改造的方案论证，而回热作功比亦可用来定量评价热力系统的改造效果。     

汽轮机给水回热焓升最优分配的研究—矩阵正多面体优化法的原理与应用

本文在电厂热力系统计算的新方法——矩阵法的基础上,建立了能反映热力系统不同结构特点和各种实际因素的适用于回热参数优化的数学模型。然后,结合一种新的多维有约束的优化方法——正多面体法,构成了热力系统矩阵正多面体优化法。用此法优化热力系统,可以得到汽轮机给水回热焓升最优分配,同时也就获得了回热系统的最优回热参数。矩阵正多面体法适用于所有凝汽式机组。     

二次再热机组回热抽汽过热能量回收节能潜力分析

再热对给水回热效果有削弱作用,二次再热机组的蒸汽过热度较大,造成的回热过程不可逆损失也更大。分析大过热度回热系统抽汽参数可知,这些过热能量可回收用于锅炉工质和送风加热过程,从而等效降低蒸汽循环吸热量,提高系统效率。为此,本文结合某660 MW二次再热机组,基于热平衡计算模型和?分析模型,对抽汽过热能量回收的节能潜力展开定量研究。结果表明:该机组第5级—第10级加热器抽汽过热度很大,达118~311℃,将这些加热器过热能量全部回收用于锅炉本体,节煤量可达3.59 g/(k W·h);通过抽汽过热能量回收,可提高第5级—第10级加热器的?效率。此外,对过热能量回收系统进行了初步设计,为二次再热机组的系统构型优化提供依据。     

二次再热超临界机组热力系统经济性定量分析方法

该文针对二次再热超临界机组采用了二次再热和高低压加热器回热抽汽均设有外置蒸汽冷却器进行过热度跨级利用的特点，基于等效热降理论，经过严格的理论分析和数学推导，得出了各加热器名义和真实抽汽等效热降及抽汽效率的计算方法，给出了二次再热超临界机组热力系统经济性的局部定量分析法则，形成了一套完整的经济性定量计算方法。利用该模型仅用3个公式即可以方便、快捷、准确地计算出热力系统发生局部调整和变化时机组经济性指标的变化，为此类机组的经济性分析和节能诊断提供了一种简捷、准确的定量方法。并通过实例计算验证了该模型的可行性和准确性。     

回热系统优化设计

降低汽轮发电机组的热耗是当前电力系统节能的一项重要措施。如何设计汽轮机回热系统,以使机组热耗最小,这是电力工作者长期寻求的问题,至今仍无统一的设计方法。本文针对现代再热回热机组,讨论了回热系统优化中的一些基本问题,包括(1)回热系统的计算模型;(2)回热焓升分配;(3)疏水冷却器(4)蒸汽冷却器的应用等问题。     

超超临界二次再热机组节能优化探讨

针对超超临界二次再热机组节能方向进行研究,通过合理的节能优化及对比方案设计,提高机组循环热效率,降低燃煤消耗,达到节能降耗的目的。从传统回热抽汽方案入手,通过设置冷却器、增加回热级数等方法设计出新方案,对不同的节能优化方案进行性能、投资等对比分析,最终确定最佳方案。经过一系列的研究设计表明,对于超超临界二次再热的机组,可以采取以下手段提高机组发电效率:一是增加外置式蒸汽冷却器,充分利用抽汽段的过热度;二是增加抽汽回热级数,合理分配各级焓降。经过上述节能优化改造技术,机组发电效率提升1.6%,供电煤耗降低6.6 g/kWh,取得不错的节能效果。     

火电机组回热系统抽汽压损对火用损分布的影响

抽汽压损是一种不明显的热力损失,对机组的热经济性产生一定的影响。假定抽汽口的压力不变,加热器端差不变,根据小扰动理论,定性分析抽汽压损对回热系统的影响。根据热力系统热平衡原理和汽水分布方程建立抽汽压损对回热系统抽汽系数影响的数学模型。根据火用平衡原理和火用分析法建立抽汽压损对火用损分布的影响的数学模型。以某电厂N1000—25／600／600机组热力系统为例,在TRL工况下,定量计算回热系统抽汽系数和火用损分布的变化。根据定量计算结果从理论上分析了抽汽压损对热力系统产生的影响。     

三压再热蒸汽系统的热力参数优化分析

针对燃气-蒸汽联合循环中三压再热汽水系统的热力参数对汽轮机功率及循环效率的影响,建立了汽水系统的计算模型,以汽轮机功率和蒸汽流量为目标函数,采用Matlab计算软件对系统热力参数进行计算。结果表明,再热蒸汽压力和中、低压蒸汽压力直接影响着汽轮机功率的大小。     

采用串联独立抽汽冷却器和加大给水加热焓升提高大型汽轮机组热效率

独立的抽汽冷却器是大型机组回热系统提高热效益的新技术。这项新技术为什么可以降低汽轮机组热耗?机组热耗可以降低多少?各级抽汽采用独立冷却器的效益如何?独立冷却器与高压加热器是串联还是并联好?对这些技术问题,本文应用熵增原理进行定性分析,并在定性分析的指导下,应用文献[2]提出的“循环函数”和“最佳分配方程”,对高压缸有无一级抽汽的两类30万千瓦机组热力系统,进行了20个方案的计算比较。综合这些分析比较,可以认为,过热度较高的回热抽汽采用串联的独立冷却器,适当加大该级给水焓升,是提高大型机组热效率、节约能源的有效措施。     

火电机组辅助汽水系统热经济性矩阵分析方法

在分析机组回热抽汽量变化对机组作功量和吸热量影响的基础上,得出回热抽汽效率矩阵和再热吸热系数矩阵,然后推导出计算辅助汽水系统对机组作功量和吸热量影响的矩阵增量方程,并建立了煤耗率微增量方程。该方程可以直接计算各辅助汽水流量引起的机组煤耗率的变化值,提出了一种从机组作功量和吸热量变化的角度对热力系统辅助汽水系统热经济性进行深入分析的新方法,并通过实例对该分析方法进行了验证。     

1000MW二次再热汽轮机带外置蒸冷器方案能损分析

外置蒸汽冷却器在高参数大容量再热机组中能充分利用回热抽汽的过热度,同时提高给水温度,从而提高循环效率。针对某1 000 MW二次再热项目,采用能级效率法对其带两级外置蒸汽冷却器方案的THA、TMCR、VWO、75%THA、50%THA等五个工况进行了能损分析,并与其常规方案的能损进行了比较。结果表明:带外置蒸汽冷却器方案热耗的收益主要来自辅汽能损部分,且两级外置蒸汽冷却器能降低600℃热力系统热耗约27kJ/(kW·h)。