¿Quién sabe calcular la caída de entalpía de una turbina de vapor?
Zhai Peiqiang
(Huayang Power Generation Co., Ltd., Sanmenxia , Henan 472143)
Resumen: Nacional La mayoría de las unidades de energía térmica de 300 MW 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 presenta cuantitativamente la relación cambiante entre los dos a través del análisis de una unidad doméstica de 300 MW.
Palabras clave: unidad de bomba de agua de alimentación accionada por vapor; motor principal; economía
0 Introducción
En las centrales térmicas, la bomba de agua de alimentación es una parte integral del ciclo térmico de la unidad. Uno de los equipos faltantes. Por lo tanto, como máquina auxiliar importante en el funcionamiento de la unidad, su estado operativo tiene un impacto relativamente obvio en la economía de toda la unidad. Sin embargo, este factor muchas veces se pasa por alto al analizar y evaluar el funcionamiento económico de la unidad.
Los métodos de accionamiento de las bombas de agua de alimentación para unidades de energía térmica doméstica de 300 MW se dividen generalmente en dos tipos: accionamiento por turbina de vapor pequeña y accionamiento por motor eléctrico. Sin embargo, en la práctica de producción, para accionar las bombas de agua de alimentación se utilizan principalmente pequeñas turbinas de vapor y rara vez se utilizan motores eléctricos.
A continuación se toma como ejemplo una bomba de agua de alimentación impulsada por vapor de una unidad de turbina de vapor doméstica de 300 MW para analizar el impacto económico de los cambios en los parámetros operativos.
1 Descripción general
La unidad doméstica de 300 MW es una unidad de condensación de vapor de doble escape, doble cilindro y recalentamiento intermedio primario subcrítico. Los cilindros de alta y media presión están dispuestos simétricamente y los cilindros de alta y media presión están dispuestos simétricamente. Los cilindros de baja presión están dispuestos simétricamente. el cilindro de alta presión está dispuesto con una primera y segunda etapas de extracción, correspondientes a los calentadores #8 y #7 respectivamente; el cilindro de media presión está dispuesto con una tercera y cuarta etapas de extracción, correspondientes a los calentadores #6 y #5 respectivamente; el cilindro de baja presión está dispuesto con la quinta, sexta, séptima y ocho etapas de extracción de vapor que corresponden a los calentadores n.° 4, n.° 3, n.° 2 y n.° 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 de vapor de 50 pulgadas. La turbina de vapor que impulsa las bombas de agua de alimentación puede suministrar vapor desde fuentes de vapor de alta y baja presión de forma individual o simultánea. Cuando el motor principal está funcionando normalmente, la fuente de vapor de baja presión de la turbina de vapor que impulsa la bomba de agua de alimentación se toma del vapor de extracción de la cuarta etapa, y también hay una fuente de vapor auxiliar de alta presión. La fuente de vapor de alta presión es vapor fresco de la caldera. Durante el funcionamiento normal de la unidad, rara vez 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.
1. El flujo de vapor principal de la unidad es 935 t/h, la entalpía de extracción de la cuarta etapa es 3135,1. kJ/kg y la condensación de la unidad. El valor de la entalpía de escape de vapor del generador de vapor es 2355,7 kJ/kg y el consumo de vapor de la turbina de la bomba de agua de alimentación es 33,984 t/h.
2. El flujo de vapor principal de la unidad es de 935 t/h, la entalpía de extracción de la cuarta etapa es de 3135,1 kJ/kg, la entalpía de escape del condensador de la unidad es de 2355,7 kJ/kg y el consumo de vapor de la turbina de la bomba de agua de alimentación es de 935 t/h. es de 33,984t/h.
Caída de entalpía equivalente del vapor fresco (calculada según el método de cálculo de la caída de entalpía equivalente [1])
ΔH=αf (h5-hn) (1)
Sustituya los valores relevantes anteriores en , se puede obtener:
ΔH=(33.984/935)× (3135.1-2355.7)=28.3285 kJ/kg.
3. Valor unitario de reducción económica:
Δηi=ΔH/(H-ΔH)×100 (2)
Sustituyendo los valores relevantes anteriores, podemos obtener:
Δηi=28.3285/(1184.3 -28.3285)×100= 2.45
4. Valor de cambio económico unitario:
Δηi=28.3285/(1184.3-28.3285)×100=2.45 valor de cambio de consumo de carbón unitario (el valor unitario de cambio de carbón el valor de consumo se toma como 345g/kwh)
ΔBb=Bbδηi (3)
Sustituyendo los valores anteriores, podemos obtener:
ΔBb =345× 2,45 = 8,5 g/kW-h
3 El impacto de los cambios en los parámetros operativos de la unidad de bomba de agua de alimentación en la economía anfitriona
Parámetros de la turbina de vapor impulsada por la bomba de agua de alimentación: Presión de vapor de entrada 0,786 MPa, temperatura de vapor de entrada 338,9 °C, contrapresión 6,57 kPa. Contrapresión 6,57 kPa.
3.1 El impacto de los cambios en la presión de vapor principal de la turbina de la bomba de agua de alimentación accionada en la economía anfitriona
En el manual de la turbina de la bomba de agua de alimentación [2], se puede ver eso: cuando la presión de vapor principal de la turbina de la bomba de agua de alimentación accionada cambia a 0,1 MPa, su tasa de consumo de vapor cambiará en 1 punto porcentual.
3.1.1 Caída de entalpía equivalente del vapor fresco
Sustituyendo los valores anteriores en la fórmula (1) podemos obtener:
ΔH= (0,01× 33,984/935) ×(3135,1-2355,7)=0,283285 kJ/kg. 2 Reducción del beneficio económico unitario
3.1.2 Reducción del beneficio económico unitario
El valor del beneficio económico unitario se puede calcular de la siguiente manera p> Sustituyendo los valores anteriores en la fórmula ( 2), podemos obtener:
Δηi=0.283285/(1184.3-28.3285)×100=0.0245
3.1.3 Cambios en el consumo unitario de carbón (tomar el valor del consumo unitario de carbón como 345g/kWh)
Sustituyendo los valores anteriores en la ecuación (3), podemos obtener:
ΔB
ΔBb = 345×0.0245=0.085g /kW-h
Es decir: cuando se acciona la turbina de vapor Cuando la presión de vapor principal de la bomba de agua de alimentación cae 0,1 MPa con respecto al valor de diseño, el consumo de carbón del motor principal aumentará correspondientemente en 0,085 g/kW-h. 2 El impacto de los cambios en la presión del vapor de escape de la turbina de la bomba de agua de alimentación de accionamiento en la economía del motor principal
Se puede ver en el manual de la turbina de la bomba de agua de alimentación que cuando la temperatura del vapor principal del Si impulsa los cambios de turbina de la bomba de agua de alimentación en 10°C, su tasa de consumo de vapor tendrá un cambio de 1,5 puntos porcentuales.
De manera similar, de acuerdo con el método de cálculo en 3.1, se puede concluir 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 de el motor principal aumentará en consecuencia en 0,13 g/kW-h. 3 El impacto de los cambios en la temperatura del vapor principal de la bomba de agua de alimentación impulsada por turbina en el rendimiento económico del motor principal
Del manual de la turbina de la bomba de agua de alimentación, se puede concluir que cuando la contrapresión del vapor de escape de la turbina que acciona la bomba de agua de alimentación cambia, la tasa de consumo de vapor se producirá un cambio de 1,5 puntos porcentuales.
Se puede ver en el manual de la turbina de la bomba de agua de alimentación que cuando la contrapresión del vapor de escape de la turbina que acciona la bomba de agua de alimentación cambia en 1 kPa, su tasa de consumo de vapor cambiará en 2,7 puntos porcentuales.
De manera similar, de acuerdo con el método de cálculo en 3.1, cuando la contrapresión 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 0,23 g/kW-h en consecuencia.
3.4 El impacto de los cambios en la eficiencia de la turbina de vapor que acciona la bomba de agua de alimentación en el rendimiento económico del motor principal
Sabemos que los cambios en la eficiencia de la turbina de vapor están relacionados con cambios en la eficiencia de la turbina de vapor que impulsa la bomba de agua de alimentación cuando otros parámetros permanecen sin cambios. En tales circunstancias, los cambios en la eficiencia de la turbina de vapor que impulsa la bomba de agua de alimentación tendrán un impacto significativo en el rendimiento económico del motor principal. . Los cambios en la eficiencia interna de la turbina son inversamente proporcionales a los cambios en el consumo de vapor. Por lo tanto, cuando la eficiencia 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 en aproximadamente 1 punto porcentual.
De manera similar, de acuerdo con el método de cálculo en 3.1, se puede ver que cuando la eficiencia de la turbina de la bomba de alimentación de accionamiento cae en 1 punto porcentual del valor de diseño, el consumo de carbón del motor principal aumentará en consecuencia en 0,085 g/kW-h. 085 g/kW-h.
3.5 Impacto de los cambios en la eficiencia de la bomba de agua de alimentación en la economía anfitriona
Fórmula de cálculo para el consumo de energía del accionamiento de la bomba de agua de alimentación:
Nb= [Dgs×(P2- P1)×υP×1000]/(ηB×ηqjx)
En la fórmula anterior: Dgs es la cantidad de agua que pasa a través de la bomba de suministro de agua;
P1, P2 son la presión de entrada y salida de la bomba de agua de alimentación;
υP es el volumen específico promedio del agua de alimentación en la bomba de agua de alimentación;
ηB es la eficiencia de la bomba de agua de alimentación;
ηqjx es la eficiencia mecánica del accionamiento de las turbinas que alimentan las bombas de agua.
Se puede deducir 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.
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 se reduce en 0,1 MPa en comparación con el valor de diseño, el consumo de carbón de la turbina principal El motor 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 bomba de agua de alimentación impulsada por turbina, especialmente la pérdida por estrangulamiento causada por la superposición de las válvulas reguladoras.
4.2 Cuando la temperatura del vapor principal de la bomba de agua de alimentación accionada por turbina cae 10 °C con respecto al valor de diseño, el consumo de carbón del motor principal aumentará en consecuencia en 0,13 g/kW-h.
Durante el funcionamiento normal, preste atención al aislamiento de tuberías y válvulas, mida las temperaturas de las tuberías y válvulas con frecuencia y resuelva los problemas de manera oportuna si se encuentran problemas.
4.3 Cuando la contrapresión del vapor de escape de la turbina de 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.
Durante el funcionamiento normal, se debe prestar atención a la diferencia de presión entre la parte delantera y trasera de la válvula de mariposa de escape de la turbina de vapor que acciona 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 de la turbina de vapor que acciona la bomba de agua de alimentación cae en 1 punto porcentual en comparación con el valor de diseño, el consumo de carbón del motor principal aumentará en 0,085 g/kW-h.
Es común que la eficiencia interna de la turbina de vapor impulsada por la bomba de agua de alimentación se reduzca debido a que las aspas estén dañadas por objetos extraños, o debido a incrustaciones en las aspas o grandes espacios en los sellos de vapor, por lo que se le debe prestar atención en el trabajo diario.
4.5 Cuando la eficiencia de la bomba de agua de alimentación cae en 1 punto porcentual en comparación con el valor de diseño, el consumo de carbón del motor principal también aumentará en 0,1 g/kW-h.
En el trabajo diario se debe prestar especial atención a la inspección y mantenimiento de la bomba de suministro de agua para asegurar su alta eficiencia operativa. Además, durante el funcionamiento de la bomba de agua de alimentación, si la puerta de salida no se abre completamente, lo que produce estrangulamiento, la válvula de flujo mínimo no se cierra herméticamente, lo que produce un aumento innecesario del flujo a través de la bomba de agua de alimentación y el deslizamiento. La operación de presión no se realiza de acuerdo con los requisitos del host, lo que hace que la presión de la bomba de agua de alimentación se desvíe. Si es demasiado alta, la economía del host disminuirá. Estas cuestiones no pueden ignorarse en el trabajo diario.
Referencias:
[1] Lin Wanchao, "Energy Saving Theory of Thermal System of Thermal Power Plants" Xi'an Jiaotong University Press, primera edición, noviembre de 1994
[2] Libro de cálculo de características térmicas de la turbina de vapor (cilindro combinado) N300-16.7/537/537-3 1992