[发明专利]一种抽汽供热机组供热工况热力性能计算方法

摘要

本发明公开了一种抽汽供热机组供热工况热力性能的计算方法，解决了现有计算方法适用对象和工况条件上具有一定的局限性的问题。将抽汽供热汽轮机组高压缸调节级定义为8个级组，获取抽汽供热汽轮机组热耗保证工况（THA）热平衡图,确定第0级组与第1级组交界位置的蒸汽的状态；确定第1级组与第2级组交界位置蒸汽的状态，依次得到第3级组与第4级组交界位置蒸汽的状态、第4级组与第5级组交界位置蒸汽的状态；在得到整机汽水流量分布及状态后，即可计算出给定主蒸汽量、供热抽汽量、汽水损失率、排汽压力、排污率、热网加热器疏水量及温度下机组的热力性能；本发明通过建立通用数学模型，能够计算机组在不同供热工况下的热力性能，通用性强。

主权项

1.一种抽汽供热机组供热工况热力性能的计算方法，包括以下步骤：第一步、将抽汽供热汽轮机组高压缸调节级定义为第0级组，沿汽流方向从调节级至高压缸第一抽汽口之间的压力级组定义为第1压力级组，从高压缸第一抽汽口至高压缸排汽口之间的压力级组定义为第2压力级组；沿汽流方向从中压缸进汽口至中压缸第一抽汽口之间的压力级组定义为第3压力级组，从中压缸第一抽汽口至中压缸第二抽汽口之间的压力级组定义为第4压力级组，从中压缸第二抽汽口至中压缸第三抽汽口之间的压力级组定义为第5压力级组；沿汽流方向从低压缸进汽口至低压缸第一抽汽口之间的压力级组定义为第6压力级组，从低压缸第一抽汽口至低压缸第二抽汽口之间的压力级组定义为第7压力级组，从低压缸第二抽汽口至低压缸排汽口之间的压力级组定义为第8压力级组；第二步、获取抽汽供热汽轮机组热耗保证工况热平衡图，得到调节级后的设计蒸汽压力p0d、高压缸第一抽汽口的设计蒸汽压力p1d、高压缸第2抽汽口的设计蒸汽压力p2d、中压缸第一抽汽口的设计蒸汽压力p3d、中压缸第二抽汽口的设计蒸汽压力p4d、中压缸第三抽汽口的设计蒸汽压力p5d、低压缸进汽口的设计蒸汽压力pdd、低压缸第一抽汽口的设计蒸汽压力p6d、低压缸第二抽汽口(#7)的设计蒸汽压力p7d、低压缸排汽口的设计蒸汽压力ped；得到调节级后的设计蒸汽温度T0d、高压缸第一抽汽口的设计蒸汽温度T1d、高压缸第2抽汽口的设计蒸汽温度T2d、中压缸第一抽汽口的设计蒸汽温度T3d、中压缸第二抽汽口的设计蒸汽温度T4d、中压缸第三抽汽口的设计蒸汽温度T5d、低压缸进汽口的设计蒸汽温度Tdd、低压缸第一抽汽口的设计蒸汽温度T6d、低压缸第二抽汽口的设计蒸汽温度T7d、低压缸排汽口的设计蒸汽温度Ted；得到进入汽轮机的主蒸汽流量Gs、通过调节级的设计蒸汽流量G0d、高压缸第一抽汽口的设计蒸汽流量Ge1d、高压缸第2抽汽口的设计蒸汽流量Ge2d、中压缸第一抽汽口的设计蒸汽流量Ge3d、中压缸第二抽汽口的设计蒸汽流量Ge4d、中压缸第三抽汽口的设计蒸汽流量Ge5d、低压缸进汽口的设计蒸汽流量Gdd、低压缸第一抽汽口的设计蒸汽流量Ge6d、低压缸第二抽汽口的设计蒸汽流量Ge7d、低压缸排汽口的设计蒸汽流量Ged；计算第(i+1)级组的流量Gi+1，计算公式为：Gi+1＝Gi‑Geid，i为1、2、3、4、5、6、7；计算第i级组效率计算公式为:式中，为第i级组效率；h_i为第i级抽汽焓；h_i,s为按等熵膨胀第i级组后蒸汽焓；分别取得汽轮机最大连续功率工况热平衡图、75％THA工况热平衡图、50％THA工况热平衡图及40％THA工况热平衡图，参照THA工况，得到各抽汽点的温度、压力和流量，并计算得到各级组的效率；将第i级组效率拟合成主蒸汽流量D_s的函数，在抽汽供热机组进行变工况热力性能计算时，已知主蒸汽流量，即可得到各级组效率；第三步、根据下列公式，确定第0级组与第1级组交界位置的蒸汽的状态；式中：G0为通过调节级的实际蒸汽流量，单位为吨/小时；G0d为通过调节级的设计蒸汽流量，单位为吨/小时；p0d为调节级后的设计蒸汽压力，单位为兆帕；根据调节级级后压力p₀和调节级效率即可确定调节级级后蒸汽的焓：式中，h₀为调节级后蒸汽焓；h'₀为调节级前蒸汽焓；为调节级效率；h_0,s为等熵膨胀调节级后蒸汽焓；在得到调节级后蒸汽压力p0和焓值h0后，根据水蒸汽性质即可确定蒸汽的温度和熵；第四步、确定第1级组与第2级组交界位置蒸汽的状态：假定给水温度t_fw，由给水温度和高压缸第一抽汽口加热器端差，得到第1级组与第2级组交界位置的压力p₁；根据p₁和1级组效率即可确定1级组级后蒸汽的焓：在得到1级组后蒸汽压力p1和焓值h1后，根据水蒸汽性质即可确定蒸汽的温度和熵；第五步、确定第2级组与第3级组交界位置蒸汽的状态：假定高压缸第一抽汽口加热器的进口水温，根据给水泵压力和进口水温计算高压缸第一抽汽口加热器的进口水焓；根据高压缸第一抽汽口加热器疏水温度和压力计算高压缸第一抽汽口加热器的疏水焓；根据高压缸第一抽汽口加热器热平衡计算第1抽汽口蒸汽流量；将通过第1级组的蒸汽流量减去第1抽汽口蒸汽流量得到通过第2级组的蒸汽流量G2，第2级组与第3级组交界位置的压力的计算公式为：式中：T1为高压缸第一抽汽口的蒸汽温度，单位为℃；根据p2计算高压缸排汽口(#2)加热器的出口水温，若其值与假定的高压缸第1抽汽口加热器的进口水温的误差小于0.01℃，则迭代结束；否则重新假定高压缸第1抽汽口加热器的进口水温；根据p₂和第2级组效率即可确定第2级组级后蒸汽的焓：在得到2级组后蒸汽压力p2和焓值h2后，根据水蒸汽性质即可确定蒸汽的温度和熵；第六步、类似步骤5，依次得到第3级组与第4级组交界位置蒸汽的状态、第4级组与第5级组交界位置蒸汽的状态；第七步、供热工况运行时，根据中压缸第三抽汽口加热器的变工况计算确定中压缸的排汽温度和排汽压力；根据传热单元数法(ε‑NTU)，对于有相变的换热器，ε＝1‑e^‑NTU；式中：k、F分别为加热器的传热系数和传热面积，变工况时取设计值；G_n、c_p分别为凝结水的流量和定压比热；由上两式能够计算出变工况下加热器的效能ε，而加热器的效能ε又能够表示为：从而有：式中：T5为中压缸第三抽汽口蒸汽温度，单位为℃；Ts5为中压缸第三抽汽口加热器疏水温度，单位为℃；Tw6为中压缸第四抽汽口加热器出水温度，单位为℃；若计算得到的中压缸排汽温度满足上式，则迭代结束；否则重新假定给水温度tfw，并重复步骤4‑步骤6；第八步、类似步骤5，确定第6级组与第7级组交界位置蒸汽的状态、第7级组与第8级组交界位置蒸汽的状态；第九步、整机热力状态及热力性能计算：在得到整机汽水流量分布及状态后，即可计算出给定主蒸汽量、供热抽汽量、汽水损失率、排汽压力、排污率、热网加热器疏水量及温度下机组的热力性能；式中，ηm、ηg分别为机械效率和发电机效率；Pe为机组发电功率。