1、华北电力大学（保定）硕士学位论文汽轮机组变负荷优化运行定量研究姓名：杨海娅申请学位级别：硕士专业：动力工程及工程热物理；热能工程指导教师：谷俊杰2011-03华北电力大学硕士学位论文 IIAbstract In recent days power plants responsibilities is so heavy because as a main energy consumption enterprise at the moment of our country advocate to save energy, lower energy consumption and reduce po
2、llutants. As a energy source worker ,we must make great efforts to cast about for fresh ways to lower energy consumption,what is now became a significant subject in save energy. Although through buiding some lower energy consumption power plants can save energy , it has the characteristics of large
3、investment, long construction period.So we need to look for new break throuth in available plants on the label. Now more and more utility-type unit participate in piching peak,what parameter values makes the coal consumption rate minimum is worth reseaching For the variable load plant ,as the units
4、load altering Operational Limits altering,too. Through optimizing operation parameters to achieve the purpose of reducing coal consumption. On the unit for variable condition analysis,define minimum of operation parameters in different load coal consumption for the power plant and staff has practica
5、l significance to provide basis. This article chooses is now more common north, While previous literature research relatively few condenser type direct air-cooling unit NZK600-24.2/566/566 as calculation. Comprehensive consideration of the environmental factors on the operation parameters influence
6、And joined the is often ignored pipe pressure loss of research Separately calculated the several typical load of condenser vacuum, heater end poor and feed water pump outlet pressure, superheater desuperheating water flow should be achieved values. In the above variable condition on the basis of stu
7、dy, combining power plant hot economic state equation of optimal initial pressure calculation model, using matlab language programming calculation early pressure value and curves are drawn as power plant operation personnels reference. Key words: steam turbine unit； thermal economic calculation； The
8、 calculation of off-design condition； the preset values of operational parameters； optimal initial steam pressure 华北电力大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文汽轮机组变负荷优化运行定量研究，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。 作者签名： 日
9、期： 年 月 日 华北电力大学硕士学位论文使用授权书 汽轮机组变负荷优化运行定量研究系本人在华北电力大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归华北电力大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版本，同意学校将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，允许论文被查阅和借阅。本人授权华北电力大学，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、可以公布论文的全部或部分内容。 本学位论文属于(请在以上相应方框内打“”)： 保密，在 年解密后适用本授权书 不
10、保密 作者签名： 日期： 年 月 日 华北电力大学硕士学位论文 1第1章 绪论 1.1 选题背景及意义 电与我们的生活生产息息相关，这已成为有目共睹的事实。如今虽然发展了一些新型能源来发电，但据电力行业比重统计，火电仍处于主导地位。截至2008年底，全国发电装机容量达到79253万千瓦，其中火电装机容量45006万千瓦，占全国总装机容量的74.85%。预计到2020年，煤电仍将在我国的电力装机容量中达到60%左右。为响应国家号召创建“节约型社会”，一方面火力发电企业对节能降耗指标提出更高的要求；另一方面，随着电厂技术的发展，电厂的安全运行性正在逐步得到解决，为电厂的节能降耗工作提供了可能性。电
11、力部已将电厂节能降耗工作列为重大科研攻关项目。 火电行业是一个不断将一次能源转化为二次能源的行业，是消耗一次能源的大户，我国每年开采的煤炭有30%用于发电。高参数、高效率、低消耗的火电机组成为发展的目标。然而，我国的电转换效率远低于西方发达国家，2008年，全国平均供电煤耗为345g/(KW.h)，比国际先进水平高5060g/(KW.h)，2009年电力产业在节能降耗上深挖潜力，供电煤耗比2008年降低3g/(KW.h)，相当于节省标准煤600多万吨。据统计，如果中国电力产业达到西方发达国家的供电煤耗标准320g/(KW.h)时，那么每年节约的标准煤将超过1亿吨，由此可见火电厂存在着巨大的节能
12、潜力1。 另一方面，火电厂是完成能源转换的重要生产基地，由多个设备和系统组成，其中的每个环节都可能影响整个电厂的经济效益。汽轮机热力系统作为火电机组的一个重要的组成部分，其经济性对整个火力发电厂运行的经济性起到决定作用。早在80年代初期，美国EPRI对全美所有的燃煤电厂进行了全面的调查与研究1,2，结果证明了机组运行的实际热耗率比机组设计基准负荷下的热耗率平均高出1054kJ/(kw.h)，而高出的热耗率是可以通过各种经济运行手段最终节省下来的。这也充分地说明，火电厂机组优化运行存在的经济效益是显著的。 我国用电结构随着国民经济的快速发展产生了明显变化。逐渐增大的全国各电网的峰谷差幅值，使得大
13、型汽轮机参与电网调峰为大势所趋，特别是在近些年来一批300MW以上机组不断投产发电后。怎样使机组在确保安全运行的前提下，保持在最佳运行工况，而且能最大限度地降低发电成本成为市场经济对发电企业提出的现实要求3。这样就涉及到了下面的这些问题：变负荷时运行方式发生变化，如果华北电力大学硕士学位论文 2再按照机组额定工况条件设计的运行方式运行，将不能适应低负荷工况下安全经济运行的要求。所以机组在低负荷下的能耗特性的研究就显得很重要。为达到机组在额定负荷下和低负荷下的经济运行，就需要建立汽轮机变工况的精确计算模型，选择最佳的运行参数。 综上所述，不论从火电机组优化运行的节能潜力还是经济效益来说，把汽轮机
14、的热力系统作为整个火电厂变负荷能耗特性的研究核心，都有着现实的意义。 1.2 国内外研究动态 火电机组的运行优化和节能研究，是节能降耗的重要手段。国内外的高校和科研院所进行了大量的研究探索，积累了相当多的宝贵经验。美国电科院EPRI、国内的清华大学、西安热工研究院等机构在该项研究领域中处于领先地位。随着理论研究的突破和计算机技术的广泛应用，优化研究工作又将有深入的进展。 2000年之前我国的发电量是供不应求，绝大多数的机组在额定负荷下运行，机组运行方式选择的问题也就不存在，所以运行方式对能耗影响的研究基本上是定性研究和实验资料。系统原因、设备原因、运行环境及运行方式都可能使电厂的煤耗偏高。对于
15、系统和设备方面，需要通过改造来完成，考虑实际情况，运行环境一般无法改变，能够进行适时调整的因素只有运行方式了。究竟采用何种运行方式更有益于机组的经济运行，存在很多争议。定压运行的汽轮机，高压调门直接参与主汽流量的调节，机组变负荷相应速度较快，但在低负荷阶段存在因调门开度过小而使节流损失增大的情况;滑压运行的汽轮机可以保证较大的调门开度，减小节流损失，但随着机组运行参数的降低，机组循环效率会下降过多，反而降低机组的变负荷运行效率。所以目前大型汽轮机组都利用顺序阀控制，采取定-滑-定的复合运行方式，以寻求机组的优化运行。 到目前为止，也出现了一些这方面的研究。火电机组变工况下运行应达值的分析4论述
16、了变工况下对火电机组进行能损诊断和节能分析时，各运行指标应达值确定的重要性和方法，并以某一300MW机组为例进行计算，计算结果表明:变工况下运行指标应达值需通过对运行方式、机组负荷、环境条件等因素的综合计算和分析确定。但是也仅限于此，并没有给出运行负荷与机组能耗之间的关系。汽轮机变负荷运行时经济运行方式的探讨5介绍了定-滑压中运行方式的特点，全面分析并比较了它们对热经济性的影响，结合它们在国内外电厂中的实际使用情况，指出了定量研究经济运行方式的方向。但是只是定性分析，并没有定量分析。 寻找汽轮机组的最优滑压运行方式，在某种程度上可以总结为求机组热耗率达最小值时所对应的主蒸汽压力0 p ，即最优
17、初压。近年来有些关于最优初压的计算，华北电力大学硕士学位论文 3例如应用BP神经网络技术，对汽轮机组滑压运行特性进行研究，并对其特性参数进行优化。应用BP网络的弊端就是数学模型必须非常精确，否则计算将出现很大的偏差。还有一些采用实验资料总结比对找出最优初压的方法。在试验研究不太可行的情况下采用耗差法计算汽轮机变工况的各个参数也比较精确。每种研究都存在着一定的弊端，寻求一种简便，准确的滑压运行最优初压以及各参数应达值研究方法是很必要的。本文就是在汽轮机组变工况计算以及热力系统热经济型计算基础上推导出计算汽轮机最优初压计算模型，同时确定运行各参数指标应达值。 1.3 本课题的主要研究内容 对于任何
18、一个给定的负荷，都存在一个最佳参数使火电机组总效率达到最高，煤耗率最低，那么我们就需要清楚影响煤耗率的因素有哪些。根据负荷改变时机组运行参数的变化不同，将主要参数归类：难以用数学模型来准确表示的参数，只能采用热力实验结果作为目标值，如锅炉排烟温度，飞回含碳量和排烟含氧量等锅炉侧与锅炉内燃烧状况紧密相关的参数；基本维持定值的参数，如主汽温度，再热蒸汽温度以及定压运行时的主汽压力；通过机组的变工况可以确定的参数，汽轮机侧的其余参数，包括再热压损，排汽压力，给水温度，以及滑压运行时的主蒸汽压力。我们就主要研究汽机侧的这些可确定参数。 关于选择哪种运行方式更为经济的问题这里就不再累述了，因为前人已经都
19、研究的很好了。但是要想使滑压运行方式为提高机组热经济性的方式，就需要保证循环热效率的降低值低于高压缸内效率的提高以及给水泵动力消耗的减少值6。由于国内机组实际运行煤耗大都高于厂家设计值，所以汽轮机厂家提供的滑压参数就偏离其实际能达到的最优值。目前实际运行中的机组滑压参数的设置一般是依据汽轮机厂家提供的滑压曲线。然而厂家提供的曲线并没有考虑机组实际运行偏离设计状态，只与负荷有关。汽轮机本体、回热系统偏离设计工况运行、循环水入口水温度（空冷机组的外界环境温度）受季节变化的影响、辅助系统的用汽等因素对滑压运行最优初压均存在影响。所以对汽轮机厂家提供的滑压曲线结合机组实际运行参数进行优化调整，从而最大
20、限度地提高机组运行经济性是非常必要的。本论文就是以发电厂汽轮机机组为研究对象，在之前有关人士的研究基础上，考虑环境温度，再热器压损，抽汽压损等，建立变工况运行能耗数学模型，确定能耗最小时的各项指标7。滑压运行优化是通过调整运行汽轮机侧达到降低能耗的一种有效方法。 本论文以某电厂NZK600-24.2/566/566汽轮机组热力系统为研究对象，采用热力系统状态方程，以汽轮机组最优运行初压为主要计算目标，从如下几个方面的内容进行深入研究： 华北电力大学硕士学位论文 41、在水和水蒸汽热力性质计算表的基础上，通过建立火电厂热力系统热经济性状态方程，用matlab编程计算煤耗。不仅可以离线计算，还可以
21、用来在线计算。方程中需要的各信息参数通过机组运行参数测得(温度，压力等)；有关不可以直接测量的参数要采用变工况计算(如汽轮机尾部湿度)。 2、以内容1为基础对汽轮机调节级变工况的计算以及排汽参数的计算理论深入研究，寻求更快捷更准确的调节级效率以及排汽焓的计算方法。本文计算调节级特性曲线，并拟合出方程，进而计算出变负荷下汽轮机调节级效率。通过凝汽器的变工况计算得出了排汽压力与排汽流量之间的关系。 3、确定汽轮机的最优运行初压。实际情况中，机组在运行时不仅可以选择不同的运行方式，而且在相同的运行方式下也可以选择不同的运行初压。本文不仅仅从经济性角度讨论机组的运行方式，而是将当前运行状况下的最优运行
22、初压作为问题的中心，来寻求汽轮机热力系统实时的最优运行参数。主蒸汽压力是汽轮机中最主要的参数，并且该参数被允许的变化范围也比较大，本文综合考虑了与汽轮机主蒸汽压力密切相关的一些机组设备特性如：管道的压损变化、调节级的内效率特性、给水泵的变工况特性等，从而确定汽轮机最优运行初压，并确定与汽轮机初压密切相关的一系列机组设备的应达目标值参数。 华北电力大学硕士学位论文 5第2章 火电机组热经济性分析与热经济指标计算 热系统计算目的在于确定各部分蒸汽或水的参数及流量，机组的功率和热经济指标(汽耗率，热耗率，煤耗率等)。热力系统常规的计算方法有两种：一是定功率计算，即给定功率求解汽耗量；另一种是定量计算
23、，即假定蒸汽汽耗量8，求解功率。本文的计算基本上属于前一种。当前的热力系统分析大都是基于热力学第一定律和热力学第二定律的系统静态分析。而且其采用的分析方法也都比较滞后。使系统的目标值有唯一解的系统状态参数之间相应的关系方程为系统的状态方程。对于热力系统的研究，如果采用这些方程或者其他的系统工程、信息工程的研究方法并采用近代数学知识，可以大大简化研究过程，还可能发现一些更为普遍的规律。本文所用到的火电厂热力系统汽水分析方程9和火电厂热经济状态方程10就是华北电力大学张春发教授在总结了前人研究成果后，突破了热力学第一和第二两大定律的束缚，结合矩阵理论把系统工程的思想运用到电厂热力系统分析中建立的。
24、 2.1 水和水蒸汽热力特性计算 水和水蒸汽热力性质计算的准确性对提高火电厂的发电效率具有重要的意义11。汽轮机以水蒸汽作为工质 ，因此在汽 轮机的计算中往往需要 查图表来取得需要的一些参数。手工查不仅速度慢而且精度也不高。所以利用编程计算水蒸汽参数就显得既方便又可行。建立水蒸汽的通用而准确的状态方程式一直是个十分复杂的课题，很难以单纯理论的方法确定其状态方程式。1997年德国埃朗根召开的水和水蒸汽国际协会年会确定了水和水蒸汽性质的IAPWS1997工业公式，即IAPWS-IF97。随着大型火力发电机组不断向超临界参数发展，采用IFC-67公式计算误差明显偏大，甚至有些热力性质已经超出IFC-
25、67公式适用范围，推广使用标准IAPWS-IF97公式就显得特别重要12。IAPWS1997与IFC67比，IAPWS1997有效提高了热力学性质的计算精度和速度。 2.1.1 IAPWS-IF97的结构和特点 工业用水和水蒸汽IAPWS-IF9713的有效范围为：273.15K T1073.15K，p100MPa；1073.15K T2273.15K，p10MPa。公式中给出了如图2-1所示的有效范围内IAPWS-IF97的五个区域的一系列方程。整个区域除了2、3之间的边界外，华北电力大学硕士学位论文 6其他的都可以从图2-1直接看出。下面是一部分区域的方程简单叙述。对于区域2、3边界可以通
26、过下面的二次压力温度关系式方程定义： 2123nnn=+ (2-1) 式中 * pp=，* T T=,*1MPa p =，*1K T =。 方程(2-1)的系数1 n 3 n 可通过文献13查得.沿方程(2-1)描绘的大致等熵线s=5.047kJ/(kg.K)和 s=5.261 kJ/(kg.K)，以温度的形式可以表示出来为 () 0.5543nnn=+ (2-2) 式中 与由式(2-1)定义，系数 n3 n5在文献14中给出。 T(K)5g(p,T)4ps(T)Ts(p)T(p,s)T(p,s)T(p,h)T(p,h)g(p,T)f(p,T)g(p,T)2312273.151073.1562
27、3.15273.15050100p(Mpa)图2-1 IAPWS-IF97的各区域和方程 方程(2-1)和方程(2-2)的使用范围为：压力16.5292MPa、温度623.15K到压力100MPa、温度863.15K。 比自由焓以及比自由能作为热力学参数，分别用 Tshg=和s fuT=表示。那么区域1、2就能用各自对应比自由焓基本方程描述，即(), gpT 。区域3的描述就用对应的比自由能基本方程(), fpT 。对于区域4的饱和曲线，可以用饱和压力方程() spT 来描述，()g, pT 方程描述高温区域5。这样就组成了五个基本方程。IAPWS-IF97中的区域1和区域2的(), Tph
28、、(),Tps 、(),phs 和区域4的() Tsp 的反推方程在数值上与对应的基本方程基本一致。所以，无需迭代就可以计算以 p,h或 p,s表示的区域1和区域2及以 p作为自变量的区域4的性质。利用IAPWS-IF97的这一独特构想大大提高了许多热力性质的计算速度。 华北电力大学硕士学位论文 72.1.2 编制水和水蒸汽热力性质matlab函数 各部分反推方程都可以通过文献14得到。这里只将比较复杂的区域2的各子区域的反推方程叙述一下。用matlab语言将所述的方程编写成函数形式。其中用相应的状态参数来表示函数的自变量,函数中的过热蒸汽过热度、过冷水的过冷度、湿蒸汽的干度用 x表示，表2-
29、1表示的是确定水和水蒸汽的性质的m函数和功能。 表2-1 水和水蒸汽性质的m函数和功能 代号 函数名 调用函数的方法 功能说明 1 psatu.m ps=psatu(t) 已知温度 t求饱和压力 p 2 tsatu.m ts=tsatun(p) 已知压力 p 求饱和温度 t 3 ptw.m vwater,hwater,swater=ptw( p,t) 已知 p 和 t求过冷水和饱和水 4 pts.m vsteam,hsteam,ssteam=pts( p.t) 已知 p和 t求饱和蒸汽或过热蒸汽 5 px.m t,v,h,s=px(p,x) 已知 p、 x 求湿蒸汽的性质 6 tx.m p,v
30、,h,s=tx(t,x) 已知 t、 x 求湿蒸汽的性质 7 pt.m v,h,s,x=pt(p,t) 已知 p、 t求过冷水、饱 和水、饱和蒸汽以及过热蒸汽的热力性质 8 ph.m t,v,s,x=ph(p,h) 已知 p、h 求水或者水蒸汽的热力性质 9 ps.m t,v,h,x=ps(p,s) 已知 p、 s求水或者水蒸汽的热力性质 各函数中的符号意义以及参数的由来： 压力 p单位为MPa,温度 T 单位为K,比容单位为3m/kg，比焓 h单位为kJ/kg，比熵 s单位为kJ/(kgK)。 2a2b2cT(p,s)T(p,h)g(p,T)4231T(K)s5.85kJ/(kg.K)107
31、3.15623.15273.15050100p(Mpa)图2-2 反推方程 T(p,h)和 T(p,s)的IAPWS-IF97区域2的三个子区域2a、2b、 2c的划分 图2-2所示的子区域2 b、2 c边界约等于等熵线 s=5.85()kJkgK的关 联方程，是一个简单的二次压力焓关系式，即式(2-3)。该式可以确定给定了 p 和 h的子区华北电力大学硕士学位论文 8域2 b 或2 c的 T(p,h)方程 2123nnn=+ (2-3) 式中 * pp=,* hh=,*1K T =,*p1MPa=,*1kJkgh =。 事实上该方程未能精确地描述等熵线 s=5.85()kJkgK，采用它是由
32、于其型式简单；对应此p h 关系的熵值在 s=5.81()kJkgK和 s=5.85()kJkgK之间 ，以显焓形式表达为 () 0.5543nnn=+ (2-4) 从饱和态 T=554.485K和6.54670MPasp=至 T=1019.32K和 p=100MPa，方程(2-3)和(2-4)给出了子区域2 b、2c之间的边界线方程。反推方程(), Tps 在子区域2 b、2c的边界是沿该边界的熵值 s=5.85()kJkgK，由给 定的 p 和 s值而自定义的。 子区域2 a、2 b 和2 c的反推方程(), Tph ： 子区域2 a 的无量纲反推方程为 () ()() 342*21, ,
33、2.1 iiJIaiaiTph nT = (2-5) 子区域2 b 的无量纲反推方程为 () ()()()382*21, ,22.6 iiIJbibiTph nT = (2-6) 子区域2 c的无量纲反推方程为 () ()()()232*21, ,251.8 iiIJciciTph nT =+ (2-7) 以上三式* TT=,* pp=,* hh=,*1K T =,*1MPap =,*2000kJkgh =。 子区域2 a、2 b 和2 c的反推方程(), Tps ： 子区域2 a 的反推方程为 () ()()=4612*22,iJIiaaiinTspT (2-8) 式中 * TT=,* pp
34、=,* ss=,*T1K=,*1MPa p =,()*2kJkgKs =。 子区域2 b 的反推方程为 () ()() 442b2*1, ,10 iiJIbiiTps nT = (2-9) 式中 * TT=,* pp=,* ss=,*T1K=,*1MPa p =,()*0.7853kJkgKs =。 子区域2 c的反推方程为 华北电力大学硕士学位论文 9() ()() 302c2*1, ,2 iiJIciiTps nT = (2-10) 式中 * TT=,* pp=,* ss=,*1K T =,*p1MPa=,()*2.925kJkgKs =。 各式中的系数 in及指数i I 、iJ 分别由文
35、献14查出。 对于区域4饱和线的方程饱和压力方程(基本方程)： 一个隐式二次方程，该方程可对饱和压力s p 和饱和温度s T 直接求解。该方程为 222222123456780nnnnnnnn+= (2-11) 式中 () 0.25*spp= (2-11a) ()10*9* nTTnTTss+= (2-11b) 式中 *1MPap =，*1K T =，3 n 10n 可以从文献14查得。 对于饱和压力，方程(2-11)的解为 ()45.02*,42p+=ACBBCps (2-12) 式中 *1MPap =，212 Ann=+，2345 Bnnn =+，2678 Bnnn =+。 函数() ps
36、atut 和()tsatup 利用区域4的基本方程计算，(,) ptwpt 按照区域1的基本方程进行计算，(,) ptspt 按照区域2的基本方程进行计算。(,) pxpx 、(,)txtx 和(,)ptpt 也可以直接计算。涉及到区域2的子区域2 a，2 b，2 c各个区域的反推方程所以编制程序时稍微复杂一点。现将其编程框图流程表示如图2-3，图2-4。 图2-3 程序 ph(p， h)框图 华北电力大学硕士学位论文 10图2-4 程序 ps(p， s)框图 2.2 火电厂热力系统热平衡矩阵方程 图2-5 N300-16.7/537/537型机组原则性热力系统 图2-5所示N300-16.7
37、/537/537型机组的热力系统具有典型性，它的主要特点是：“三高四低一除氧”的八级回热系统；加热器1、2、3和5配有内置式蒸汽冷却器，1，2，3还配有疏水冷却器；高加组的疏水逐级自流入除氧器；低加组疏水逐级自流入次末级加热器7，并设有疏水泵打至加热器7的出口；末级低压加热器8和轴封冷却器的疏水均自流至凝汽器热井。 为了便于热力系统计算，将回热加热器的蒸汽放热量，给水焓升和疏水放热量华北电力大学硕士学位论文 11分别用 iq、 i和 i来表示。将回热加热器分两种情况来处理，对面式加热器水水是自流的称为疏水放流式加热器；对混合式加热器和带疏水泵的面式加热器，称为汇集式加热器。对所有类型的回热加热
38、器可统一定义为15： ()()j,1j1,1,1q jjjjwjjjjjwjjwjwjhhEhhhhEhhhh+=+=+=(2-13) 对于进入回热加热器汽侧的辅助汽水，其放热量为 (),1jkjkjjjwjqhhEhh+=+ (2-14) 进入轴封冷却器的辅助汽水放热量为 ,jkjkjkqhh= (2-15) 式中 jhj级加热器比焓，kJ/kg； jhj级加热器疏水比焓，kJ/kg； ,wjh j级加热器出口水比焓，kJ/kg； ,1wjh+j级加热器进口水比焓，kJ/kg ； , jkhj级加热器小流量蒸汽k的比焓，kJ/kg； jEj级加热器的类型。 对于无疏水冷却器的回热加热器，加热
39、器疏水焓为加热器饱和水焓，即 jjshh=。对于最末一级回热加热器 n，进口水比焓为凝结水比焓，即,1 wjcphh+=。 对于图中给的热力系统，其物质平衡为 ()()()()bl0sg8123178384235fwblblfwjcfpmafsgsgsgjccfpmasgccfpmaisgsgi=+=+=+=+=+(2-16) 式中 fw给水系数： jj级回热加热器抽汽系数； b锅炉蒸发系数； bl锅炉排污系数； 0汽轮机主蒸汽系数，0=1； 华北电力大学硕士学位论文 12f锅炉排污扩容蒸汽系数； sg轴封汽系数； 1 sg进入除氧器的轴封汽系数； 2 sg进入#7加热器轴封汽系数； 3 sg
40、轴封加热器轴封汽系数； c排汽系数； fp小汽轮机用汽系数； ma补水系数。 对于带疏水泵的加热器，假设, wjwjhh，其中, wjh 和, wjh 分别为回热加热器出口比焓和疏水混合后的比焓。最末级加热器和轴封冷却器作为整体考虑，并忽略化学补水进入凝汽器后对凝结水比焓的影响及凝结水泵的焓升。根据各级回热加热器的能量平衡关系式整理后都得到线性方程组16： ()()()()()()()1111222213233331442443444444411415253545111111fwfwfwpfwffsgsgqqqhqqq=+=+=+=+()()()()()()()5515162636465616
41、1727374757767777717227182838481111fwfsgfwfsgfwfsgsgsgqq=+=+=+()5868788812833fwfsgsgsgsgqq+=(2-17) 写成矩阵形式为： ()1AXTBXATB = (2-18) 其中： 华北电力大学硕士学位论文 13()()()()()()()1223334444444455555666666777777777788888888qqq01111qq111qqAq+=+ 12345678X=;()()()()()1234151617128fwfwfwpfwfwfsgfwfsgfwfsgfwfsgsghT= ;()()(
42、)41142273300011001ffsgsgsgsgsgsgqqBqq+=+式中A、X、T(B)分别称为系数矩阵、未知数矩阵和常数矩阵。回热系统的结构(回热加热器类型及其疏水方式)决定系数矩阵A。 线性方程组的增广矩阵为式 ATB ，即： 华北电力大学硕士学位论文 14()()()()()()()()()()()1223334444444455555666666777777777788888888123415161qqq01111qq111qfwfwfwpfwfwfsgfwfsgfwfsgqh+()()()()411422773312800011001ffsgsgsgsgsgsgfwfsg
43、sgqqqq+(2-19) 以上矩阵我们称之为广义 q 矩阵。只所以称之为“广义”，是因为考虑了回热加热器的效率，辅助蒸汽量的影响，矩阵的元素并非只有 q、及。矩阵的物理意义很明确，与热力系统的结构一一对应。热力系统的热经济性完全由 q 矩阵系数决定，因此填写此矩阵式至关重要的。上述矩阵确定，就可以很容易的求解各个回热加热器的抽汽系数，从而确定汽轮机的进汽量或者汽轮发电机组的功率以及火电厂热力系统的经济指标。对于不同结构的热力参数，或者某一热力系统的不同工况，这种方法仍然适用，只要按照一定的规则对矩阵进行相应的调整即可17。 2.3 汽轮机内功率的方程式 汽轮机组内功率的建立，要对汽轮机的通流
44、部分取控制体建立能量平衡和质量平衡，对于一级再热机组得到19： 001111hhhhnmnmiiiiifjfjfjfjzpzriinjjmWDHDHDHDHDHDH=+=+=+ (2-20) 式中 iW汽轮机比内功率，kJ/h。 00 cHhh=+ 0D 为主蒸汽流量，kg/h； 0h 为主蒸汽比焓，kJ/kg； ch为汽轮机低压缸排汽比焓，kJ/kg； 华北电力大学硕士学位论文 15为再热蒸汽在炉内的比吸热量，kJ/kg。 zrgyhh= zrh为再热器出口蒸汽比焓，kJ/kg； gyh为高压缸排汽比焓，kJ/kg，对于图3-1所示机组，2 gyhh=。 iicHhh=+()1,2, hin
45、=L ih为汽轮机的第i级抽汽比焓，kJ/kg,()1,2, in=L。 iicHhh=()1, hinn=+L n为汽轮机的抽汽级数；hn为高压缸的抽汽级数； iD为汽轮机的第 i级抽汽量()1,2,in=L，kg/h。 ()1,2,fjfjchHhhjm=+=L hm为从汽轮机高压缸部分漏出的辅助蒸汽的数目(包括主汽阀、调节阀)； fjh为其第j股的比焓，kJ/kg，()1,2, jm=L； M 为从汽轮机通流部分漏出的辅助蒸汽的总数。 fjfjcHhh=()1, hjmm=+L fjD为从汽轮机通流部分漏出的辅助蒸汽的流量()1,2, jm=L，kg/h； zpD为再热蒸汽减温水流量，kg/h。 zrzrcHhh= 2.4 循环吸热量方程 根据能量平衡和质量平衡方程建立一次再热机组的循环吸热量方程20： ()000011hhnmgswwifjzpzpijQDhhDHDDDH=+
