Cómo calcular la eficiencia de un cilindro de turbina de vapor
Zhai Peiqiang (Henan Sanmenxia Huayang Power Generation Co., Ltd. 472143) Resumen: La mayoría de las centrales térmicas domésticas de 300 MW Las unidades de energía utilizan pequeñas turbinas de vapor para impulsar las bombas de agua de alimentación. Los cambios de parámetros de la pequeña turbina de vapor y de la bomba de agua de alimentación (conjunto de bomba de agua de alimentación accionada por vapor) tienen un impacto significativo en el funcionamiento económico del motor principal. Este artículo da cuantitativamente la relación entre ellos a través del análisis de una unidad doméstica de 300MW. Palabras clave: unidad de bomba de agua de alimentación accionada por vapor; motor principal; en las centrales térmicas, la bomba de agua de alimentación es uno de los equipos indispensables que constituye el ciclo térmico de la unidad. Por lo tanto, como máquina auxiliar importante en el funcionamiento de la unidad, su condición operativa tiene un impacto significativo en la economía de toda la unidad. Sin embargo, cuando las personas analizan y evalúan el funcionamiento económico de las unidades en su vida diaria, muchas veces tienden a ignorar este factor. Generalmente existen dos métodos de accionamiento para bombas de agua de alimentación de unidades de energía térmica domésticas de 300 MW: accionamiento por turbina de vapor pequeña y accionamiento por motor eléctrico. Sin embargo, en la práctica, las pequeñas turbinas de vapor se utilizan principalmente para impulsar bombas de agua de alimentación y rara vez son impulsadas por motores. El siguiente ejemplo analiza el impacto económico de los cambios en los parámetros operativos de la bomba de agua de alimentación impulsada por vapor de una unidad de turbina de vapor doméstica de 300 MW. 1 Descripción general La unidad doméstica de 300 MW es una unidad condensadora de vapor subcrítico con un recalentamiento intermedio, dos cilindros en dos filas y los cilindros de alta, media y baja presión están dispuestos simétricamente. El cilindro de alta presión está equipado con extracción de primera y segunda etapa, correspondientes a los calentadores #8 y #7 respectivamente; el cilindro de media presión tiene extracción de tres y cuarta etapas, correspondientes a los calentadores #6 y #5; respectivamente; el cilindro de baja presión está equipado con Las etapas quinta, sexta, séptima y octava de extracción de vapor corresponden a los calentadores #4, #3, #2 y #1 respectivamente; Entre ellos, los calentadores 8, 7 y 6 son calentadores de alta presión, el calentador 5 es un desaireador y los calentadores 1 a 4 son calentadores de baja presión. La unidad está equipada con dos bombas de agua de alimentación accionadas 50% por vapor. Las turbinas de vapor que impulsan las bombas de agua de alimentación pueden recibir suministro de fuentes de vapor de alta y baja presión de forma separada o simultánea. Cuando el motor principal funciona normalmente, la fuente de vapor de baja presión de la turbina que impulsa la bomba de agua de alimentación se toma del vapor de extracción de la cuarta etapa, y también se puede utilizar la fuente de vapor auxiliar de alta presión. La fuente de vapor a alta presión es vapor fresco de la caldera. Durante el funcionamiento normal de la unidad, casi nunca se utiliza la fuente de vapor de alta presión. Por lo tanto, el siguiente análisis toma como ejemplo la fuente de vapor de baja presión. 2. El impacto de la turbina de la bomba de agua de alimentación en la economía anfitriona es 1, el caudal de vapor principal de la unidad es 935 t/h; la entalpía de extracción de la cuarta etapa es 3135,1 kJ/kg; la entalpía de escape del condensador de la unidad es 2355,7 kJ/; kg, y la bomba de agua de alimentación. El consumo de vapor de la turbina de vapor es de 33,984 t/h. Caída de entalpía equivalente del vapor fresco (calculada utilizando el método de caída de entalpía equivalente [1]) δ h = α f (H5-HN) (1) Sustituyendo los valores anteriores, podemos obtener: δh = (33,984/935) × (3135,1 -2355,7)= 28,3285 kj/kg 3. Valor de conversión económica de fábrica: δηI =δh/(h-δh)×100%=2,45% 4. Valor de cambio del consumo unitario de carbón (tome el valor del consumo unitario de carbón como 345 g/kwh). . δbb = bbδηI (3) Sustituyendo los valores anteriores, podemos obtener: δbb = 345×2.45% = 8.5g ./kW·h 3 El impacto de los cambios en los parámetros operativos del grupo de bombas de agua de alimentación en la economía anfitriona Los parámetros del La turbina de la bomba de agua de alimentación accionada por turbina es: vapor importado La presión es de 0,786 MPa, la temperatura del vapor de entrada es de 338,9 °C y la contrapresión es de 6,57 kPa 3.1 El impacto de los cambios en la presión del vapor principal de la bomba de agua de alimentación impulsada por turbina en la. La economía anfitriona se puede ver en la descripción de la turbina de la bomba de agua de alimentación [2]: Cuando la turbina de vapor acciona la bomba de agua de alimentación, cuando la presión del vapor principal cambia en 0,1 MPa, su tasa de consumo de vapor cambiará en 1 punto porcentual. 3.1.1 Caída de entalpía equivalente de vapor fresco. Sustituyendo los valores anteriores en la fórmula (1), podemos obtener: δh = (0,01×33,984/935)×(3135,1-2355. Kg. 3.1.2 Valor de reducción económica de la planta: Sustituya los valores anteriores en la fórmula ( 2), δηI = 0,283285/ (1184,3-28,3285) ×100%=0,0245% 3.1.3 Valor de cambio del consumo unitario de carbón (tomando el valor del consumo unitario de carbón como 345 g/kWh) Sustituyendo los valores relevantes anteriores en la fórmula (3) , podemos obtener: δBB = 345×0.0245% = 0.085g /kW·h es decir, 3.2 El impacto de los cambios en la presión del vapor de escape de la turbina de vapor que acciona la bomba de agua de alimentación en la economía del motor principal según el cambio. de la temperatura del vapor principal de la turbina de vapor que acciona la bomba de agua de alimentación en 65438±00°C, la tasa de consumo de vapor cambiará en 65438±0,5 puntos porcentuales.
De manera similar, el método de cálculo en 3.1 muestra que cuando la temperatura del vapor principal de la turbina que acciona la bomba de agua de alimentación se reduce en 10 °C con respecto al valor de diseño, el consumo de carbón del motor principal aumentará en consecuencia en 0,13 g/kW. ·h.3.3 El cambio de temperatura del vapor principal de la turbina de vapor que impulsa la bomba de agua de alimentación tiene un impacto en el motor principal Impacto económico De acuerdo con la descripción de la turbina de la bomba de agua de alimentación, cuando la contrapresión del vapor de escape de la turbina de vapor Al accionar la bomba de agua de alimentación cambia en 65438 ± 0 kPa, la tasa de consumo de vapor cambiará en 2,7 puntos porcentuales. De manera similar, el método de cálculo en 3.1 muestra que cuando la contrapresión del vapor de escape de la turbina de vapor que acciona la bomba de agua de alimentación aumenta en 1 kPa en comparación con el valor de diseño, el consumo de carbón del motor principal aumentará en consecuencia en 0,23 g/kW·h. 3.4 El impacto de los cambios de eficiencia en la turbina de vapor que acciona la bomba de agua de alimentación en la economía anfitriona Sabemos que cuando otros parámetros relevantes permanecen sin cambios, los cambios en la eficiencia dentro de la turbina de vapor son inversamente proporcionales a los cambios en el consumo de vapor. Por lo tanto, cuando la eficiencia interna de la turbina de vapor que acciona la bomba de agua de alimentación disminuye en 1 punto porcentual, su tasa de consumo de vapor aumentará aproximadamente 1 punto porcentual. De manera similar, el método de cálculo en 3.1 muestra que cuando la eficiencia interna de la turbina de vapor que acciona la bomba de agua de alimentación se reduce en 1 punto porcentual del valor de diseño, el consumo de carbón del motor principal aumentará en consecuencia en 0,085 g/kW·h. 3.5 El impacto de los cambios en la eficiencia de la bomba de agua de alimentación en la economía anfitriona La fórmula de cálculo para el consumo de energía al accionar la bomba de agua de alimentación es NB = [Dgs × (P2-p 1) × υp × 1000]/(eta B La cantidad. de agua que pasa a través de la bomba de agua de alimentación; P1 y P2 son las presiones de entrada y salida de la bomba de agua de alimentación; υP es el volumen específico promedio del agua de alimentación en la bomba; etaB es la eficiencia de la bomba de agua de alimentación; la eficiencia mecánica de la turbina que impulsa la bomba de agua de alimentación. Se puede inferir de la fórmula anterior que cuando la eficiencia de la bomba de agua de alimentación se desvía del valor de diseño en 1 punto porcentual, la energía consumida para impulsar la bomba de agua de alimentación cambia en aproximadamente 1,2 puntos porcentuales. Por lo tanto, se puede concluir del método de cálculo en 3.1 que cuando la eficiencia de la bomba de agua de alimentación se reduce en 1 punto porcentual en comparación con el valor de diseño, el consumo de carbón del motor principal aumentará en consecuencia en 0,1 g/kW·h. 4 Conclusiones y sugerencias 4.1 Cuando la presión de vapor principal de la turbina de vapor que acciona la bomba de agua de alimentación es inferior al valor de diseño en 0,1 MPa, el consumo de carbón del motor principal aumenta en consecuencia en 0,085 g/kW·h. Durante el funcionamiento normal, se debe prestar atención a las pérdidas por estrangulamiento de la válvula de vapor principal y la válvula reguladora en el tubo de entrada de vapor de la turbina que impulsa la bomba de agua de alimentación, especialmente la pérdida por estrangulamiento causada por la superposición de las válvulas reguladoras. 4.2 Cuando la temperatura del vapor principal de la turbina de vapor que acciona la bomba de agua de alimentación cae 10°C con respecto al valor de diseño, el consumo de carbón del motor principal aumenta en consecuencia en 0,13 g/kW·h. Durante el funcionamiento normal, se debe prestar atención al aislamiento de tuberías y válvulas, se debe medir la temperatura con frecuencia y los problemas se deben solucionar con prontitud. 4.3 Cuando la contrapresión del vapor de escape de la turbina de vapor que impulsa la bomba de agua de alimentación aumenta en 65438 ± 0 kPa en comparación con el valor de diseño, el consumo de carbón del motor principal aumentará en consecuencia en 0,23 g/kW·h. Durante el funcionamiento normal, se debe prestar atención a la diferencia de presión antes y después del accionamiento de la válvula de mariposa de escape de la turbina de vapor de la bomba de agua de alimentación para evitar pérdidas de estrangulación innecesarias causadas por que la válvula no esté completamente abierta. 4.4 Cuando la eficiencia interna de la turbina de vapor que acciona la bomba de agua de alimentación se reduce en 65438±0 puntos porcentuales con respecto al valor de diseño, el consumo de carbón del motor principal aumentará en consecuencia en 0,085 g/kW·h. Es común que la turbina de vapor que acciona la bomba de agua de alimentación tenga sus aspas dañadas por materias extrañas, o las aspas incrustadas, o el espacio de sellado sea demasiado grande, lo que resulta en una reducción en la eficiencia interna, a lo que se debe prestar atención en trabajo diario. 4.5 Cuando la eficiencia de la bomba de agua de alimentación se reduce en 1 punto porcentual respecto del valor de diseño, el consumo de carbón del motor principal aumentará en consecuencia en 0,1 g/kW·h. Se debe prestar especial atención a la inspección y mantenimiento de la bomba de agua en el trabajo diario para garantizar su alta eficiencia operativa. Además, durante el funcionamiento de la bomba de agua de alimentación, si la puerta de salida no está completamente abierta, se producirá una estrangulación. El caudal a través de la bomba de agua de alimentación aumentará innecesariamente debido a la válvula de flujo mínimo suelta y a la falla de la tubería principal. El funcionamiento con presión deslizante del motor provocará una presión alta en la bomba de agua de alimentación, lo que provocará una disminución de la economía del huésped. Estos problemas no pueden ignorarse en el trabajo diario. Referencias: [1] Teoría del ahorro de energía del sistema térmico de una central eléctrica forestal, An Jiaotong University Press, 1994 11 Primera edición [2] Turbina de vapor N300-16.7/537/537-3 (cilindro combinado).