加热器端差对机组热经济性影响的定量分析方法

火力发电厂加热器端差超标的原因分析及处理方法摘要：本文介绍了火力发电厂加热器端差超标对火电厂经济性和安全性的影响，阐述了加热器端差超标的原因分析及处理方法。

关键词：加热器；端差；经济性影响；安全性影响；原因分析；处理1 引言加热器是火力发电厂热力系统中非常重要的设备，其运行端差直接影响热力系统的经济性。

加热器端差超标使整个回热系统运行时偏离设计值，造成机组运行经济性下降。

因此，通过分析加热器端差超标的原因并采取相应的措施，对提高火力发电厂运行的经济性和安全性至关重要。

2 提出问题2.1加热器端差超标对回热系统的影响2.1.1加热器上端差超标，会造成加热器给水出口温度达不到设计值，直接导致锅炉热负荷增加，不仅造成煤耗的增加，而且锅炉还有超温的安全隐患。

2.1.2加热器下端差超标，使得进入下一级的加热器疏水温度高于设计值，在加热器温升一定的情况下，排挤本级抽汽，造成各段抽汽压力偏离设计值，使汽轮机各级的进汽量发生了变化，在影响经济性的同时，还对机组的安全性构成威胁。

2.1.3加热器端差超标，使加热器疏水管道内部产生汽液两相流动，引起管道振动加剧，影响管道焊口、支吊架等附件的强度，缩短其使用寿命，同时严重影响机组的安全运行。

2.1.4加热器端差超标，造成锅炉燃烧增加，增加了烟气排放量，加大了烟气处理系统的负担。

2.1.5加热器端差超标，使加热器水侧温度上升曲线过陡，换热管温差偏大，造成换热管寿命缩短，且容易引起换热管泄漏。

2.1.6加热器端差超标，原因是加热蒸汽在加热器内部没有按照设计流动路径依次经过过热段、凝结段及疏水冷却段，造成加热器内部温度较高，严重时疏水和蒸汽不断来回变换，直接引起高加本体振动，不但缩短加热器使用寿命，而且严重威胁机组的安全稳定运行。

2.2加热器端差超标对经济性的影响相关资料表明，300MW汽轮发电机组给水温度每下降1℃，发电煤耗增加0.11g/（KW•h）。

若按加热器端差超标，影响给水温度下降约10℃计算，由此增加发电煤耗为：0.11×10＝1.1 g/（KW•h），严重影响机组运行的经济性。

加热器端差对经济性影响的分析摘要：在关于汽轮机组的经济性问题上人们往往把目光放在汽轮机的初终参数上，认为它们的变化对机组的经济性影响较大，这无疑是正确的。

但分析整台机组的经济性仅限于此也是不全面的，还应关注汽轮机的回热系统，因为汽轮机的回热系统也有相当的节能潜力，现代热力发电厂的汽轮机组都无例外的采用了给水回热加热，回热系统既是汽轮机热力系统的基础，也是全厂热力系统的核心，它对机组和电厂的热经济性起着决定性的作用。

关键词：加热器端差；机组经济性；影响1分析加热器端差对机组热经济性影响的意义在再热机组中，高加的端差变化通常不但影响新蒸汽等效焓降，而且还会通过影响再热器的吸热量进而影响循环吸热量。

加热器端差增大，一方面导致加热器出力下降，使能级较低的抽汽量减少，汽轮机的排汽量增大；另一方面使上一级加热器的负荷增大，使能级较高的抽汽量增加，降低汽轮机的作功能力；而高压加热器端差过大又使循环吸热量增加，这些因素导致汽轮机的循环效率下降，影响机组运行的经济性。

因而定量分析加热器端差对机组热经济性的影响，对热力系统的设计优化、节能改造、现场运行管理有重要的意义。

因此，对加热器端差变化造成的机组经济性的影响进行定量的分析、计算是十分必要的。

加热器端差减小，机组热经济性提高，每台加热器对机组热经济性的影响程度也是不一样的，1号高加、3号高加、6号低加的端差变化对机组经济性的影响较大，不同容量机组加热器端差变化对机组经济性的影响程度也不一样，根据不同机组、不同加热器，按实际情况选择不同的加热器端差以及对某些端差影响机组热经济性较大的加热器加强监视与运行维护是可取的。

2回热加热器端差增大的原因分析不同机组，不同加热器，不同的运行情况下，加热器端差增大的原因也是不同的，具体情况要具体分析。

下面是我对加热器端差增大的可能原因作的简要总结：（1）回热加热器泄漏堵管，影响加热器的传热效果，导致上下端差加大。

其泄漏、堵管原因如下：加热器设计、制造存在缺陷。

高压加热器端差对300MW机组经济性影响的分析摘要阐述了300MW机组高压加热器的运行状况和存在的问题，分析高压加热器端差大的原因及端差对机组经济性的影响，提出改善高加运行状况的措施，分析比较高加运行状况改善后的性能指标。

关键词：高压加热器；端差；300MW机组；性能指标Economic Analysis of High Temperature Difference of HP Heater in 300MW Unit Thermal CyclAbstractThis article has expounded the operational condition and existent problems of HP heater of 30oMW turbine unit．It also analysed the cause of high temperature difference and eeonomie effect of temperature differenee on turbine performance．The article has put forward measures to advance HP heater operation．At last，it compare the performance characteristics of HP heater before and after improvement。

Key words：HP heater；Temperature difference；300MW turbine unit；Perform ance characteristics目录0 前言 (5)回热加热器是热力系统的重要设备之一，其运行状况不仅影响到火电机组的经济性，还影响到机组的安全运行。

如果高压加热器运行中的端差远高于设计值，以及由于内部损坏导致停运，对机组的热经济性影响很大。

一、加热器端差（一）加热器端差的定义表面式加热器的端差，有时也称为上端差（出口端差），若不特别注明，通常都是指加热器汽侧出口疏水温度（饱和温度）与水侧出口温度之差。

图3-1所示，加热蒸汽以过热状态1进入加热器筒体，放热过程中温度下降、冷凝至汽侧压力P'j下对应的饱和状态2,以疏水温度t sj离开加热器，而给水或凝结水则以温度为t wj+i的状态点a进入加热器水侧，吸热升温后以温度为t wj的状态点b离开。

由于金属管壁传热热阻的存在及结构布置的原因，普通的表面式回热加热器的t wj比t sj要小，通常用e=t sj-t wj代表加热器的端差。

显然，端差e越小，热经济性就越好。

我们可以从两个方面来理解：一方面，如果加热器出口水温t wj不变，端差减小意味着t sj不需要原来的那样高，回热抽汽压力可以降低一些，回热抽汽做功比x r增加，热经济性变好;另一方面，如果加热蒸汽压力不变，t sj不变，端差e减小意味着出口水温t wj升高，其结果是减小了压力较高的回热抽汽做功比，而增加了压力较低的回热抽汽做功比，热经济性得到改善。

例如一台大型机组全部高压加热器的端差降低1°C,机组热耗率就可降低约0.06%。

加热器端差究竟如何选择?从图3-1可看出，随着换热面积A的增加，e是减小的，它们有如下关系3=^^<3-1）—1式中A——金属换热面积，m2；△t一一水出、进口的温度差，C;K――传热系数，kJ/（m2・h・C）;G——水的流量，kg/h;Cp——水的定压比热容，kJ/（kg・C）。

因此，减小端差e是以付出金属耗量和投资为代价的。

我国某制造厂为节省成本，将端差增加1C,金属换热面减少了4m2。

各国根据自己钢材、燃料比价的国情，通过技术经济比较确定相对合理的端差。

我国的加热器端差，一般当无过热蒸汽冷却段时，e=3〜6C;有过热蒸汽冷却段时，e=-1〜2C。

机组容量越大，e减小的效益越好，e应选较小值。

解析加热器端差对电厂经济性的影响摘要：电厂工作运行过程中，机组加热器端差对电厂的热经济有着直接的影响，本文主要通过对热力系统矩阵产生的热平衡，以及热耗变换系数理论进行了研究分析，并且通过数学公式推导，建立起了一定功率条件下的加热器端差，对机组热经济产生的影响。

关键词：加热器；电厂经济；端差加热器端差的产生与边缘化，直接影响到了机组工作过程中的热经济程度。

当前主要采用的方式为等效热降法、矩阵法，有效分析出了定流条件下的加热器端差对机组热经济所产生的影响。

但是在机组设计和选型的过程中，通过对设备的大修或者是技术改造之后，通常都要求输出的整体功率达到标准值，或者是在不同的功率工作条件下，对其所产生的热经济进行了比较，此时保证定向流量一定的条件下，所建立起来的数学模型就不再适用这种条件。

基于对热力系统中的矩阵平衡研究，重点引入了热耗变化系数，并且对机组内部的绝对工作效率与矩阵热平衡方程式进行了求偏导，建立在一定功率工作条件下，对加热器端差对电厂机组的热经济产生的影响进行了探讨。

1.加热器端差对机组经济性影响分析在电厂机组运行工作过程中，回热加热器是机组热系统中至关重要的设备之一，在运行过程中对机组的安全性、经济性的影响非常明显，主要表现在对加热器本身的端差产生的影响，其中主要包含的是加热程度不足、压力损耗、散热损失以及去掉加热器之后对机组运行效率和经济性产生影响。

通过对这些方面因素的定量分析之后，对热经济的端差进行了有效的改进，通过节能改造、完善热力设备以及改进机组运行条件等，不断提升设备热经济对电厂的发展具有重要的意义。

在这些因素的发展过程中，其中传热端产生的影响比较明显。

同时加热器端差主要指的是加热蒸汽产生饱和温度后，和加热器出口端的水温之间产生的差值。

通过对加热器的热交换过程进行总结之后，在技术选定端差在设备的运行过程中，因为各个方面原因，对加热不足的的运行端进行了分析，并且在各种不同原因条件下，对机组的运行条件进行了有效处理，并且直接可以表现出一种良好的电厂发展的经济程度，但是这在热交换的过程中，属于不可逆的范畴，产生额外的冷源损失，并且在很大程度上降低了装置内的热力资源的交换程度。

火电机组加热器端差对经济性影响的分析摘要：讨论汽轮机组的经济性问题，人们往往把目光放在汽轮机的初终参数上，认为它们的变化对机组的经济性影响较大，这无疑是正确的。

但分析整台机组的经济性仅限于此也是不全面的。

还应关注汽轮机的回热系统，因为汽轮机的回热系统也有相当的节能潜力，认真分析其中存在的问题，也能找到节能的途径和办法，其中汽轮机热力系统中的加热器的运行情况,对机组经济性有较大的影响，主要表现在加热器的端差（包括运行中的加热不足）、抽汽管道压损、散热损失、切除加热器和给水部分旁路等因素对热经济性的影响。

定量分析这些因素对热经济性的影响，对于机组节能和提高机组热经济性具有十分现实的意义。

在这些因素中，传热端差的影响尤其大，本文运用等效热降理论，以600MW和350MW机组为例定量分析了加热器端差变化对机组热经济性的影响，结果表明加热器端差越小,机组的热经济性越高, 加热器端差越大,机组的热经济性越低，这为电厂给水回热系统节能改造提供了依据，本文还总结了加热器端差增大的原因，并提出了相应的改进措施。

关键词：加热器，端差，等效热降法，经济性The Analysis of Thermal Economicon Terminal TemperatureDifference of Heater in Power UnitAbstract ：Disscussing the economic issuses of turbine, people tend to pay a attention to the initial and final parameters of the turbine, and think their changes will effect greatly on unit’s economy , which is undoubtedly correct. However, it is comprehensive to simply analyze . the economy of the entire unit. Because the heat recovery system of steam turbine has considerable potential for energy saving, we should also concern heat recovery system of steam turbine, and analyze the existing problems carefully to find the ways to energy saving. Heater terminal temperature difference of steam turbine thermal system can cause great infections on unit’s economy,and it mainly expresses the impacts about heater terminal temperature difference , the loss of pressure along pipe ,the loss of heat, the resection of high pressure feedwater heater ,and the bypass of supplying water,and so on.Analyzing the impact on unit’s hot economy by these fact ors has realistic significance for the unit’s energy saving and improving the unit’s hot economy. The terminal temperature difference influence greatly among these factors.This paper took the 600MW and 350MW units as an example, equivalent heat drop method was adopted for analyzing heater terminal temperatu re difference effect on unit’s economic. The results indicated:the smaller heater terminal temperature difference, the higher unit’s economic; the bigger heater terminal temperature difference,the lower unit’s economic,and it provided the evidence for energy saving.This paper summarised the reasons for increasing difference, and put forward measures for improvement.Key words: heater ，terminal temperature difference ，equivalent heat drop method，economy目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)1 前言 (1)1.1 我国的能源现状和节能意义 (1)1.2 火电机组的节能分析 (1)1.3 给水回热加热系统 (1)1.4 采用回热加热循环的优点 (1)1.5 本文的主要工作 (2)2 给水回热加热器 (3)2.1 给水回热加热器的分类和结构 (3)加热器的分类 (3)混合式加热器和表面式加热器的优缺点比较 (3)2.2 回热加热器的运行 (4)低压加热器的运行 (4)低压加热器的停运 (5)高压加热器的运行 (5)高压加热器的停运 (6) (7)2.3 回热系统的影响因素 (7)2.4 加热器端差及热损失产生的原因 (7)2.5 分析加热器端差对机组热经济性影响的意义 (8)3 等效热降理论及其计算通式 (9)3.1 等效热降理论概述 (9)3.2 基本概念 (9)3.3 方法应用 (10)4 加热器端差变化对经济性影响的计算分析 (11)4.1 TC4F-980型600MW亚临界机组的回热系统 (11) (12)降计算 (12)加热器端差的定量分析 (14)4.2 TC2F—38.6型350MW机组的回热系统 (18) (19) (19)加热器端差的定量分析 (19)4.3 计算结果的分析 (23)5 回热加热器端差增大的原因分析及改进措施 (25)5．1 回热加热器端差增大的原因分析 (25)5．2 降低回热加热器端差的改进措施 (26)6 结论 (28)参考文献 (29)附录 (31)附录1：英文文献 (31)附录2：中文译文 (35)1 前言1.1 我国的能源现状和节能意义现如今全球能源供应日趋紧张，而我国更是如此，电能作为我国日常能源供应的主要能源，其消耗量非常大，并且目前我国电力行业形势严峻，特别是在用电高峰期电力供应明显不足，因此电力生产中的节能具有非常现实的意义，而我国以火力发电为主，目前我国的火力发电厂机组约占总装机容量的74.5%，因此如何进行火电机组的节能，提高火电机组的热经济性尤为重要。

给水回热加热器端差与机组经济性探析1 概述在热力系统中，给水回热加热器设备的应用比较广泛，该设备的性能好坏会对机组的经济性能产生很大的影响，设备性能的发挥会受到多种因素的影响，比如加热器端差、设备运行过程中的热损失、抽汽管道压损等。

其中回热加热器端差的影响力最大，在蒸汽压力下，加热器内部的出口水温同饱和温度之间会形成一定的差值，被称为端差，此处特指上端差。

端差的设置需要根据设备的经济技术发展水平，设备运行时所处的环境比较复杂，此时最容易产生给水加热不足方面的运行端差。

端差不会造成直接的热损失，但是之所以会影响机组的热经济性，是因为它本身会提高热交换的不可逆性，冷源损失会有一定程度的损失。

要进行科学的定量分析，推动热力系统的节能改造和现场运行管理工作的优化，以有效缓解加热端差产生的影响。

2 等效热降分析法对机组经济性的评估在回热系统中，热力系统的重要设备之一是给水加热器，给水加热器的运行状态对机组的经济性产生较大的影响，影响因素主要有加热器的端差（其中包括加热不足问题）、散热损失、给水部分旁路、压损、切除加热器等。

对这些因素进行定量分析可以进一步完善热力系统设备、改善运行管理和操作，可以有效提高装置热经济性。

在机组的运行过程中普遍存在的一个的问题是加热器端差大于设计值，该问题的解决是研究的重点。

对装置的经济性进行分析，通常采用等效热降法、循环函数法以及矩阵法等，本文主要采用等效热降法建立模型并进行分析。

加热器No.j具有端差，端差值用Δτj（焓值）表示，可以用来表示加热器No.j 对给水加热不足的情况，端差增加或加热器加热不足都会造成加热器No.j-1的抽汽热量增加，用Δτj来表示抽汽热量的增加值，随着Δτj的不断增加，依据等效热降原理，此时新蒸汽的等效热降会有一定程度的降低，减少值用Δτjηi-1来表示，此时加热器No.j会减少Δτj的抽汽热量，新蒸汽增加△τjηi的等效热降。

此时，对端差形成的新蒸汽等效热降用下列公式表示：ΔH=Δτj（ηj-1-ηj）（kJ/kg）在等效热降变化的计算过程中要注意根据不同的情况来采取不同的计算公式：第一，加热器中配置有疏水冷却器的情况，存在的端差Δτj会使新蒸汽等效热降在一定程度上下降，用β表示加热器No.j-1的疏水份额，此时的计算公式为：ΔH=Δτj（1-β）（ηj-1-ηj）（kJ/kg）第二，加热器No.j-1的类型属于汇集型，要想降低新蒸汽等效热降，必须使加热器No.j的热量增加Δτj，否则会使新蒸汽等效热降增加。

加热器端差对机组经济性的影响作者：张超来源：《中国高新技术企业》2015年第14期摘要：加热器端差是加热器进口抽汽压力基础上的饱和温度以及给水出口温度之差，对各级加热器端差的运行热经济性进行准确而快速的评价，对热力系统的设计和检修具有重要的意义。

文章对加热器端差对机组经济性的相关影响进行了分析，希望能够通过此次的理论研究对实际操作起到一定指导作用。

关键词：加热器端差；机组经济性；热力系统；热平衡方法；数学模型文献标识码：A中图分类号：TK223 文章编号：1009-2374（2015）14-0072-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.14.035处在同一热力系统当中，各加热器型式和所处位置都在一定程度上有着差异，所以加热器端差对机组经济性所产生的相应影响也会存在着差异。

在这一情况下，倘若只是将高压或者是低压作为界限，对其采取相同端差，这样就违反了科学性。

如何更合理地解决这一端差影响就显得格外重要。

1 加热器端差的理论分析1.1 加热器端差增大的原因分析加热器在运行过程中，其自身会存在着端差问题，这一现状对热损失虽没有造成直接性的影响，但却对热交换不可逆性得到了增强，从而就产生了额外的冷源损失，这样就会使加热器装置的热经济效率大大降低。

从实际情况来看，加热器端差在增大的问题上存在着多方面因素，其中受热面积垢以及加热器的抽空系统不良和部分冷水走旁路等，都会使得加热器端差增大，这样会致使回热系统当中的加热器出口水温发生降低的现状，在本级的抽汽量就会大幅度降低，而比其高的一组在抽汽量上就会得到增加，最终会使得整个机组的功能降低。

1.2 加热器端差理论方法分析此次对加热器端差的研究主要是运用了热力系统矩阵热平衡方程式以及热耗变换系数的相关理论，在经过严密的数学推导作用下，对定功率基础上的加热器端差对机组热经济所产生影响的数学模型进行建立。

通过这一模型的建立能够对热力系统自身的结构特点以及辅助汽水系统的影响进行分析，并能够针对多种形式的加热器和其间的多样连接方式下的机组热效率及端差间变化关系进行探究。