目前國(guó)內(nèi)高低壓串聯(lián)旁路系統(tǒng)300MW以及上述機(jī)組中常用的汽輪機(jī)旁路方法。旁路系統(tǒng)可以提高機(jī)組的啟動(dòng)性能，保護(hù)再熱器，配合機(jī)組控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)負(fù)載調(diào)節(jié)和超壓安全保護(hù)。但在實(shí)際運(yùn)行中，高壓旁路壓力調(diào)節(jié)閥由于閥前后壓差大，溫差大，加上閥內(nèi)噴水降溫，閥門工作條件差，許多因素會(huì)導(dǎo)致閥內(nèi)泄漏：如熱變形導(dǎo)致密封面不緊密，密封面緊力不足，爐側(cè)金屬雜質(zhì)滯留損壞密封面等。噴水隔離閥和噴水調(diào)節(jié)閥也可能由于沖刷或閃蒸空化效應(yīng)而泄漏。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年河南省300MW及600MW13%的機(jī)組有不同程度的高壓旁路泄漏，甚至600MW機(jī)組高旁閥后，溫度達(dá)到438℃，高于缸排氣溫度高110℃。

目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)高壓旁路閥泄漏的影響分析主要集中在安全方面：如新蒸汽泄漏導(dǎo)致閥后管道超溫蠕變損壞；減溫水嚴(yán)重泄漏導(dǎo)致機(jī)組啟停階段冷再熱蒸汽管道積水，導(dǎo)致水錘甚至汽輪機(jī)進(jìn)水嚴(yán)重事故。對(duì)高壓旁路系統(tǒng)中閥門小泄漏對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響缺乏定量分析和計(jì)算。本文以等效熱降法為基礎(chǔ)，給出了高壓旁路系統(tǒng)閥門三種內(nèi)部泄漏下汽輪機(jī)裝置效率變化的計(jì)算公式，便于局部定量分析機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)變化，為機(jī)組節(jié)能降耗監(jiān)督提供科學(xué)依據(jù)。

1 高旁壓力調(diào)節(jié)閥泄漏的熱經(jīng)濟(jì)性影響

1.1 高旁壓力調(diào)節(jié)閥小泄漏定量分析

根據(jù)等效熱降的概念，當(dāng)機(jī)組高壓旁路系統(tǒng)無(wú)泄漏時(shí)，1kg新蒸汽凈等效熱降至

   （1）

單位工質(zhì)的循環(huán)吸熱量為

   （2）

汽輪機(jī)裝置的效率

   （3）

式中，h₀為新蒸汽，kJ/kg；σ為1kg蒸汽的再熱吸熱量，kJ/kg；h_c為汽輪機(jī)排汽，kJ/kg；τ_r為第r升級(jí)加熱器的給水焓，kJ/kg；η⁰為汽輪機(jī)第r抽汽效率；z為汽輪機(jī)回?zé)岢槠?jí)數(shù)；為附加成分做功損失，kJ/kg；h_fw給鍋爐供水，kJ/kg；α_rh再熱蒸汽份額。

如圖1所示，當(dāng)高旁壓調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)新蒸汽小泄漏但未導(dǎo)致噴水冷卻時(shí)，各級(jí)蒸汽泵送份額不受影響，因?yàn)楣┧屠淠繘]有變化。泄漏的新蒸汽節(jié)流后匯入再熱冷段，再熱蒸汽份額保持不變。α_Lkg新蒸汽泄漏導(dǎo)致汽輪機(jī)高壓缸工作減少

圖1 高壓旁路系統(tǒng)

   （4）

式中，hrhc對(duì)于再熱冷段蒸汽，kJ/kg。

此時(shí)鍋爐蒸發(fā)吸熱量不變，再熱吸熱量變?yōu)棣?SUB>Lkg節(jié)流后新蒸汽的再熱吸熱（α_rh－α_L）kg高缸排氣的再熱吸熱之和減少了機(jī)組的循環(huán)吸熱

   （5）

與高旁壓力調(diào)節(jié)閥無(wú)泄漏相比，汽輪機(jī)裝置效率的相對(duì)變化為

   （6）

♂

1.2 高旁壓力調(diào)節(jié)閥泄漏導(dǎo)致噴水減溫動(dòng)作定量分析

當(dāng)高旁壓調(diào)節(jié)閥泄漏嚴(yán)重，閥后溫度超過高壓噴水調(diào)節(jié)閥設(shè)定值時(shí)，噴水隔離閥完全打開，噴水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)減溫水流量，將閥后溫度控制在設(shè)定值。如圖2所示，α_Lkg確定新蒸汽泄漏所需的熱平衡方法：

   （7）

式中，h_v高旁閥降壓降溫后的蒸汽焓，kJ/kg；為了減溫，kJ/kg。

圖2

在圖1所示的系統(tǒng)中，通過高旁壓力調(diào)節(jié)閥泄漏了α_Lkg同時(shí)有新蒸汽α_Jkg減溫水從閥后噴入，機(jī)組工作較少

   （8）

式中，α_L（h₀－h(huán)_rhc）沒有進(jìn)入汽輪機(jī)高壓缸的新蒸汽泄漏功率較小，kJ/kg；α_J（h₀－h(huán)_rhc）吸熱后變成新蒸汽并進(jìn)入汽輪機(jī)高壓缸的減溫水份額直接進(jìn)入再熱冷段，導(dǎo)致其工作量減少，kJ/kg；給水流量減少1kg各級(jí)高壓加熱器回?zé)岢槠麥p少，被排擠抽汽在汽輪機(jī)中多做功率，kJ/kg。

機(jī)組的循環(huán)吸熱量減少

   （9）

式中，α_L（h₀－h(huán)_rhc）新蒸汽泄漏導(dǎo)致循環(huán)吸熱減少，kJ/kg；α_J（h₀－h(huán)_rhc）為了減少?gòu)慕o水焓加熱到再熱冷段蒸汽焓的吸熱量，kJ/kg；是減溫水份額不流經(jīng)高壓加熱器而增加循環(huán)吸熱量的部分kJ/kg；為高壓缸回?zé)岢槠麥p少，使再熱蒸汽流量增大而增加的再熱器吸熱量部分，kJ/kg，其中Δα_r給水流量減少后，第一次r高壓缸抽汽份額的變化。

當(dāng)高旁壓調(diào)節(jié)閥泄漏導(dǎo)致噴水冷卻動(dòng)作時(shí)，可用(6)計(jì)算汽輪機(jī)裝置效率的相對(duì)變化。

2 高旁減溫水閥泄漏的熱經(jīng)濟(jì)性影響

高旁減溫水通常來(lái)自給水泵出口的高壓給水母管，通過串聯(lián)噴水隔離閥和噴水調(diào)節(jié)閥從高旁壓調(diào)節(jié)閥后噴入。如果減溫水閥泄漏少，高旁管出口泄漏的減溫水將被高速向上流動(dòng)的再熱冷段蒸汽帶入再熱器。此時(shí)，減溫水的泄漏導(dǎo)致機(jī)組工作較少

   （10）

循環(huán)吸熱量減少

   （11）

上兩種類型中各項(xiàng)的含義同式(8)、類型(9)。

3 實(shí)例計(jì)算

利用上述理論公式對(duì)3000進(jìn)行推導(dǎo)MW亞臨界機(jī)組和600MW計(jì)算了超臨界機(jī)組。高壓旁路系統(tǒng)的主要參數(shù)如表1和表2所示。

表1機(jī)組的主要參數(shù)

表2 高壓旁路的主要參數(shù)

當(dāng)高旁壓調(diào)節(jié)閥的蒸汽泄漏量為主汽流量的1%時(shí)，高壓噴水調(diào)節(jié)閥對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響如表3和表4所示。

♂

表3 高旁壓力調(diào)節(jié)閥小泄漏的熱經(jīng)濟(jì)性影響

表4 高旁壓調(diào)節(jié)閥泄漏導(dǎo)致噴水調(diào)節(jié)閥運(yùn)行后熱經(jīng)濟(jì)性的影響

如果高旁壓調(diào)節(jié)閥的密封面完好，噴水隔離閥和噴水調(diào)節(jié)閥會(huì)輕微泄漏，機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性變化如表5所示。

表5 高旁減溫水閥小泄漏的熱經(jīng)濟(jì)性影響

從計(jì)算結(jié)果可以看出，高壓旁路系統(tǒng)泄漏時(shí)，兩類機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性變化不大。當(dāng)高旁壓調(diào)節(jié)閥泄漏1%時(shí)，兩類機(jī)組的汽輪機(jī)裝置效率相對(duì)降低約0.16%和0.15%，高旁噴水降溫時(shí)內(nèi)部效率降低較大。當(dāng)高旁減溫水泄漏1%時(shí)，兩種機(jī)組的汽輪機(jī)裝置效率降低約0.19%。

4 結(jié)論

（1）對(duì)高壓旁路系統(tǒng)閥門內(nèi)漏，以等效熱降法為基礎(chǔ)，給出新蒸汽泄漏和減溫水泄漏時(shí)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性定量分析的計(jì)算公式。

（2）以300MW亞臨界和600MW以超臨界機(jī)組為例，計(jì)算了新蒸汽和減溫水泄漏1%對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響。計(jì)算結(jié)果表明，高壓旁路系統(tǒng)閥門泄漏對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)有很大影響，需要在機(jī)組運(yùn)行中高度重視，及時(shí)修理或更換內(nèi)泄漏閥。

(3)在相同的泄漏份額下，與壓力調(diào)節(jié)閥相比，減溫水閥內(nèi)泄漏對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響更大。主要原因是減溫水的泄漏不僅減少了汽輪機(jī)的工作，而且增加了機(jī)組的循環(huán)吸熱量。