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【摘要】：喷水减温系统是现代火电厂机热力系统中一个重要的组成部分，其喷水减温的联结方式对热力循环状态有着直接的影响，对机组的热经济性影响较大。本文在介绍喷水减温系统的基礎上，探讨了在定功率条件下喷水减温对机组热经济性能影响的数学模型的建立，并通过对国产引进亚临界600MW机组在定功率条件下喷水减温对机组的热经济性影响进行计算，验证了数学模型的正确性，为定功率下，喷水减温对机组热经济性能的影响分析提供了计算方法和途径，以能使喷水减温系统更还地应用在火电厂中，促进火电厂的发展。
【关键字】：喷水减温；定功率；计算模型
Abstract: This paper based on the introduction of spray desuperheating system, to explore the establishment of mathematical model in power conditions influence of attemperation on heat economy of unit performance, and by reducing the effect of temperature on thermal economy of unit of domestic 600MW unit in subcritical water under the condition of constant power output calculation, verification the correctness of the mathematical model, for the constant power, reduce water analysis of the influence of temperature on thermal economy of unit performance provides a calculation method and way, in order to enable the spray desuperheating system is also used in thermal power plant, and promote the development of thermal power plant.
Keyword: Spray Desuperheating; constant power; calculation model
随着社会经济的发展及科学技术的进步，我国的火电厂也得到了较快的发展，在火电厂机组运行中，维持其稳定的汽温是保证机组安全和经济运行的重要前提，因此，在火电厂的运行过程中，就需要采取一定的措施对锅炉进行调温，以保证汽温的稳定。喷水减温系统由于结构简单、降温快、调温幅度大的优点在火电厂热力系统中得到了广泛的应用，但在运行过程中，喷水减温系统会对机组热经济造成一定的影响，因而，实际工作中就需要对喷水减温给机组热经济造成的影响进行分析。
一、喷水减温系统
喷水减温是指通过向调温水蒸气直接喷入雾化冷却水，使其蒸发成为水蒸气，并与调温水蒸气混合，吸收蒸汽中的热量，从而降低调温水蒸气的温度，达到调节气温的目的。喷水减温使用的装置是喷水减温器，喷水减温器的结构简单，调温幅度大，降温迅速，在实际应用的过程中，利用冷凝器和减温器之间的压差可以将部分饱和水蒸气用给水冷却成的冷凝水喷入到减温器中，而不需要专门的减温水泵，易于实现自动化，因此，在现代火电厂锅炉中的应用十分广泛，喷水减温系统已经成为火电厂热力系统的重要组成部分之一。
喷水减温的联结方式对热力循环状态有着直接的影响，影响着机组的热经济性能，在热力系统设计、运行、合理改造及经济性诊断过程中，对喷水减温系统的分析是其重要的技术依据。当前已有不少针对喷水减温对机组热经济性能影响的定量分析研究，建立起了定流量条件下的数学模型，并被广泛地应用在实践中。但在实际工作中，机组在选型设计时或是经过了大修、技术改造后，对热经济性能的比较通常是要求在一个恒定的功率下进行，而定流量条件下建立起的数学模型就无法满足这一要求，这时，为了更好地进行热经济分析，就需要建立起定功率下喷水减温对机组热经济性能影响的数学模型。
二、定功率条件下喷水减温对机组热经济性能影响的数学模型
喷水减温方式按照对象的不同有过热器喷水减温和再热喷水减温；按照减温水的来源则有高加出口和给水泵出口。目前火电厂的锅炉机组中，一般都具备四种喷水减温方式，即高加出口至过热器喷水减温、高加出口至再热器喷水减温、给水泵出口至过热器喷水减温和给水泵出口至再热器喷水减温。在喷水减温对机组热经济性的影响中，影响机组经济性变化的都是减温水量，因此，在建立数学模型时，可以运用热平衡分析借助微偏分理论，将减温水量Dps定义为自变量，进行喷水减温对机组热经济性能影响的分析和研究。
根据汽轮机循环内效率计算表达式：
（1）
对减温水进行微分，并依据定功率条件下可最终得到汽轮绝对内效率的相对变化：
（2）
1、高加出口喷水减温时对机组热经济性能影响的数学模型
电厂热力系统的通用矩阵热平衡方程式为：
（3）
（一）高加出口至过热器喷水减温
当系统减温水来自高加出口分流时，这一方程式不变，而此时，过热器减温水的使用不会对汽轮机做功和锅炉热耗量造成影响，也即是说Do不会发生变化，此时，。
（二）高加出口至再热器喷水减温
根据再热器喷水减温工作原理，当其减温水来自高加出口时，机组的热耗量用公式表示为：
（4）
根据定功率条件下Dh1可以近似为定制，以公式（4）对再热器的减温水量进行微分，可以得到热水器喷水量对机组热耗量影响的表达公式，而根据再热器喷水的功率方程对其进行微分，定义各级抽气做功不足系数，可以最终得到能够反映出锅炉主蒸汽流量和喷水量的依变关系式。
在定功率条件下，一般将锅炉给水流量视为定值，据此对系统的矩阵热平衡方程式进行微分可以得出减温水来自最高压力加热器出口时，再热器喷水减温各级抽汽量与减温水量之间的依变关系式，并由热耗变换系数计算式，最终得出汽轮机绝对内效应的相对变化：
（5）
2、给水泵喷水减温时对机组热经济性能影响的数学模型
当减温水来自给水泵出口分流时，其热力系统的矩阵平衡方程为：
（6）
（一）给水泵出口至过热器喷水减温
通过对机组热耗量方程式及汽轮机功率方程式中过热器喷水量的微分，进行整理，最终可得出，在定功率条件下，当减温水来自给水泵出口时，过热器喷水减温对机组热经济性能的影响为：
（7）
（二）给水泵出口至再热器喷水减温
在定功率条件下，当减温水来自给水泵出口时，再热器喷水减温对机组热经济性能的影响为：
（8）
利用此数学模型对某国产引进亚临界600MW机组在定功率条件下喷水减温对机组的热经济性影响进行计算，其计算结果与定功率矩阵热平衡方程基本上完全一致，且本模型利用了热耗变换系数，使方程更为简化，而通过本模型的计算可以得知，在定功率条件下，高加出口至过热器喷水减温不影响热力循环，此种方式对机组热经济性能的影响最小；而给水泵出口至过热器喷水减温对机组热经济性的影响较给水泵出口至再热器喷水减温更大。
结语：
运用热平衡分析借助微偏分理论，将减温水量Dps定义为自变量，建立起的数学模型可以对定功率条件下喷水减温对机组热经济性能影响进行分析，且模型计算中运用了热耗变换系数，能够简化计算过程，且经过实践验证，证明了本模型的正确性，可以将其应用于火电厂机组定功率条件下减温喷水变化对机组热经济性影响的分析计算，以能更好地进行热力系统的节能分析，促使喷水减温系统发挥更好的作用，从而促进火电厂的良好健康发展。
参考文献：
[1]张树芳，臧与佳.喷水减温对热经济性的影响分析[J].节能，2011，30（3）：27-29.
[2]张宏伟，石奇光，罗婷等.锅炉喷水减温对电厂管道系统热效率的影响分析[J].华东电力，2011，39（2）：282-286.
[3]谷俊杰，杨智，任晏伶等.再热器喷水减温对机组煤秏率的影响研究[J].华北电力大学学报，2011，38（1）：103-106.
[4]马阳，梁杰.超临界机组直流锅炉主气温控制策略研究[J].沈阳工程学院学报：自然科学版，2012，8（2）：165-167.
【关键字】：喷水减温；定功率；计算模型
Abstract: This paper based on the introduction of spray desuperheating system, to explore the establishment of mathematical model in power conditions influence of attemperation on heat economy of unit performance, and by reducing the effect of temperature on thermal economy of unit of domestic 600MW unit in subcritical water under the condition of constant power output calculation, verification the correctness of the mathematical model, for the constant power, reduce water analysis of the influence of temperature on thermal economy of unit performance provides a calculation method and way, in order to enable the spray desuperheating system is also used in thermal power plant, and promote the development of thermal power plant.
Keyword: Spray Desuperheating; constant power; calculation model
随着社会经济的发展及科学技术的进步，我国的火电厂也得到了较快的发展，在火电厂机组运行中，维持其稳定的汽温是保证机组安全和经济运行的重要前提，因此，在火电厂的运行过程中，就需要采取一定的措施对锅炉进行调温，以保证汽温的稳定。喷水减温系统由于结构简单、降温快、调温幅度大的优点在火电厂热力系统中得到了广泛的应用，但在运行过程中，喷水减温系统会对机组热经济造成一定的影响，因而，实际工作中就需要对喷水减温给机组热经济造成的影响进行分析。
一、喷水减温系统
喷水减温是指通过向调温水蒸气直接喷入雾化冷却水，使其蒸发成为水蒸气，并与调温水蒸气混合，吸收蒸汽中的热量，从而降低调温水蒸气的温度，达到调节气温的目的。喷水减温使用的装置是喷水减温器，喷水减温器的结构简单，调温幅度大，降温迅速，在实际应用的过程中，利用冷凝器和减温器之间的压差可以将部分饱和水蒸气用给水冷却成的冷凝水喷入到减温器中，而不需要专门的减温水泵，易于实现自动化，因此，在现代火电厂锅炉中的应用十分广泛，喷水减温系统已经成为火电厂热力系统的重要组成部分之一。
喷水减温的联结方式对热力循环状态有着直接的影响，影响着机组的热经济性能，在热力系统设计、运行、合理改造及经济性诊断过程中，对喷水减温系统的分析是其重要的技术依据。当前已有不少针对喷水减温对机组热经济性能影响的定量分析研究，建立起了定流量条件下的数学模型，并被广泛地应用在实践中。但在实际工作中，机组在选型设计时或是经过了大修、技术改造后，对热经济性能的比较通常是要求在一个恒定的功率下进行，而定流量条件下建立起的数学模型就无法满足这一要求，这时，为了更好地进行热经济分析，就需要建立起定功率下喷水减温对机组热经济性能影响的数学模型。
二、定功率条件下喷水减温对机组热经济性能影响的数学模型
喷水减温方式按照对象的不同有过热器喷水减温和再热喷水减温；按照减温水的来源则有高加出口和给水泵出口。目前火电厂的锅炉机组中，一般都具备四种喷水减温方式，即高加出口至过热器喷水减温、高加出口至再热器喷水减温、给水泵出口至过热器喷水减温和给水泵出口至再热器喷水减温。在喷水减温对机组热经济性的影响中，影响机组经济性变化的都是减温水量，因此，在建立数学模型时，可以运用热平衡分析借助微偏分理论，将减温水量Dps定义为自变量，进行喷水减温对机组热经济性能影响的分析和研究。
根据汽轮机循环内效率计算表达式：
（1）
对减温水进行微分，并依据定功率条件下可最终得到汽轮绝对内效率的相对变化：
（2）
1、高加出口喷水减温时对机组热经济性能影响的数学模型
电厂热力系统的通用矩阵热平衡方程式为：
（3）
（一）高加出口至过热器喷水减温
当系统减温水来自高加出口分流时，这一方程式不变，而此时，过热器减温水的使用不会对汽轮机做功和锅炉热耗量造成影响，也即是说Do不会发生变化，此时，。
（二）高加出口至再热器喷水减温
根据再热器喷水减温工作原理，当其减温水来自高加出口时，机组的热耗量用公式表示为：
（4）
根据定功率条件下Dh1可以近似为定制，以公式（4）对再热器的减温水量进行微分，可以得到热水器喷水量对机组热耗量影响的表达公式，而根据再热器喷水的功率方程对其进行微分，定义各级抽气做功不足系数，可以最终得到能够反映出锅炉主蒸汽流量和喷水量的依变关系式。
在定功率条件下，一般将锅炉给水流量视为定值，据此对系统的矩阵热平衡方程式进行微分可以得出减温水来自最高压力加热器出口时，再热器喷水减温各级抽汽量与减温水量之间的依变关系式，并由热耗变换系数计算式，最终得出汽轮机绝对内效应的相对变化：
（5）
2、给水泵喷水减温时对机组热经济性能影响的数学模型
当减温水来自给水泵出口分流时，其热力系统的矩阵平衡方程为：
（6）
（一）给水泵出口至过热器喷水减温
通过对机组热耗量方程式及汽轮机功率方程式中过热器喷水量的微分，进行整理，最终可得出，在定功率条件下，当减温水来自给水泵出口时，过热器喷水减温对机组热经济性能的影响为：
（7）
（二）给水泵出口至再热器喷水减温
在定功率条件下，当减温水来自给水泵出口时，再热器喷水减温对机组热经济性能的影响为：
（8）
利用此数学模型对某国产引进亚临界600MW机组在定功率条件下喷水减温对机组的热经济性影响进行计算，其计算结果与定功率矩阵热平衡方程基本上完全一致，且本模型利用了热耗变换系数，使方程更为简化，而通过本模型的计算可以得知，在定功率条件下，高加出口至过热器喷水减温不影响热力循环，此种方式对机组热经济性能的影响最小；而给水泵出口至过热器喷水减温对机组热经济性的影响较给水泵出口至再热器喷水减温更大。
结语：
运用热平衡分析借助微偏分理论，将减温水量Dps定义为自变量，建立起的数学模型可以对定功率条件下喷水减温对机组热经济性能影响进行分析，且模型计算中运用了热耗变换系数，能够简化计算过程，且经过实践验证，证明了本模型的正确性，可以将其应用于火电厂机组定功率条件下减温喷水变化对机组热经济性影响的分析计算，以能更好地进行热力系统的节能分析，促使喷水减温系统发挥更好的作用，从而促进火电厂的良好健康发展。
参考文献：
[1]张树芳，臧与佳.喷水减温对热经济性的影响分析[J].节能，2011，30（3）：27-29.
[2]张宏伟，石奇光，罗婷等.锅炉喷水减温对电厂管道系统热效率的影响分析[J].华东电力，2011，39（2）：282-286.
[3]谷俊杰，杨智，任晏伶等.再热器喷水减温对机组煤秏率的影响研究[J].华北电力大学学报，2011，38（1）：103-106.
[4]马阳，梁杰.超临界机组直流锅炉主气温控制策略研究[J].沈阳工程学院学报：自然科学版，2012，8（2）：165-167.