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1、600MW发电机组回热加热器仿真模型的建立及经济运行分析摘 要现代热力发电厂的汽轮机都无一例外的采用给水回热加热，回热系统既是汽轮机热力系统的基础，也是全电厂热力系统的核心，它对机组和电厂的热经济性起着决定性的作用。当所研究的系统造价昂贵、实验的危险性大或需要很长的时间才能了解系统参数变化所引起的后果时，仿真是一种特别有效的研究手段。火电机组仿真，就是仿真技术在火电生产领域的一种应用。本篇论文主要是针对600MW发电机组回热加热器仿真模型的建立及经济运行分析所进行的研究。本文主要研究的是回热加热系统仿真的优点及发展现状和发展方向，介绍了回热加热器仿真对现代电厂的重要意义，并合理分析其经济运行的
2、方式及提出一些有效改进的措施。本文针对600MW发电机组回热加热器的特点进行了动态的建模，然后参考某电厂的600MW发电机组回热加热器的额定参数在STAR-90仿真系统上进行仿真，并对仿真结果进行了对比验证。最后，本文在建模阶段完成之后，提出了一些对回热加热器经济运行所提出的一些该进措施和一些影响回热加热器性能的要素。并指出对回热加热器的仿真研究仍将是今后电厂对机组改进的主要研究方式。关键词 电力系统，回热加热器，仿真模型，经济运行分析Abstract Modern thermal power plant turbine not using regenerative water heating
3、, heat recovery system of steam turbine thermal system is based, is the core of thermodynamic system in power plant, it on the unit and the power plant thermal economy plays a decisive role. When the system is costly, dangerous experiment or take a long time to understand the system parameter change
4、s caused by the consequences, the simulation is a particularly effective research methods. Power plant simulation, simulation technology in thermal power production is one of the application. This paper is mainly directed against the 600MWpower unit regenerative heater simulation model and analysis
5、of the economic operation of. This paper mainly research on the heat pump system simulation and the advantages of the development status and direction of development, introduces the heater on the important significance of modern power plant simulation, and rational analysis of the economic operation
6、 mode and puts forward some effective measures for improvement.This article in view of the 600MWpower unit regenerative heater features of the dynamic modeling of a power plant, and then refer to the600MWpower unit regenerative heater rated parameters in the STAR-90simulation system is simulated, an
7、d the simulation results.Finally, based on the modeling phase is complete, a number of regenerative heater for economic operation of some of the measures and effects of some heater performance factors. The paper pointed out that the heater simulation will be henceforth power unit improved main resea
8、rch way.Key Words electric power system, Heater, simulation model, analysis of the economic operation目录摘 要IAbstractII1 绪论- 1 -1.1 概述- 1 -1.2 选题背景和研究方向- 2 -1.3 国内外仿真技术在火电厂中的研究现状- 2 -1.4 数学模型在电站仿真系统中的地位及意义- 3 -1.5 本次设计完成的工作- 4 -2 加热器的基本理论与技术特性- 6 -2.1 加热器的工作原理- 6 -2.2 加热器分类- 6 -2.2.1 按传热方式分类- 6 -2.2.2
9、 按结构分类- 6 -2.2.3 按安装布置分类- 6 -2.2.4 按压力分类- 7 -2.3 加热器的技术特性- 7 -2.3.1 传热的分段- 7 -2.3.2 传热段的组合- 7 -2.3.3 加热器的端差- 7 -2.4加热器的传热计算- 8 -2.4.1 凝结段- 8 -2.4.2 过热段- 12 -2.4.3 输冷段- 15 -2.5 本章小结- 16 -3 加热器动态数学模型的建立- 17 -3.1电站设备数学模型概述- 17 -3.2加热器仿真模型的建立要求- 17 -3.3 回热加热器动态数学模型建立- 18 -3.3.1 过热段- 19 -3.3.2 凝结段- 21 -3
10、.3.3 疏水冷却段- 24 -3.4 加热器动态模型的静态验证- 25 -3.5本章小结- 27 -4 回热加热器经济运行分析研究- 28 -4.1 评估回热加热器热经济性指标的确定- 28 -4.1.1 回热加热器的端差- 28 -4.1.2 蒸汽泠却器- 28 -4.1.3 具有蒸汽冷却器的回热加热器的热经济性指标- 29 -4.1.3.1 传热温差- 29 -4.1.3.2 传热温压修正系数- 29 -4.1.3.3 传热系数- 30 -4.1.3.4 加热器的有效度- 30 -4.2 影响回热加热器经济运行的原因- 31 -4.2.1 加热器泄漏对机组热经济性的影响- 31 -4.2
11、.2 高加切除对机组热经济性的影响- 32 -4.2.3 给水部分旁路对机组热经济性的影响- 32 -4.2.4 加热器水位运行对机组热经济性的影响- 33 -4.2.5 回热加热器的散热对机组热经济性的影响- 33 -4.3 回热加热系统存在的主要问题- 34 -4.3.1 低压加热器疏水系统不能正常运行- 35 -4.3.2 高压加热器无水位运行- 35 -4.3.3 低压加热器效率低- 35 -4.3.4 阀门漏池- 35 -4.4 提高回热加热器经济性的措施- 35 -4.4.1 对低压加热器疏水泵进行变频改造- 35 -4.4.2 对高压加热器疏水阀进行改造- 35 -4.4.3 对
12、低压加热器空气系统进行改造- 36 -4.4.4 对低压加热器进行了彻底检查修理- 36 -4.4.5 对回热加热系统阀门加强了维护与检修- 36 -4.4.6 对汽轮机通流部分进行改造- 36 -4.5 本章小结- 36 -结论- 37 -致谢- 38 -参考文献- 39 - 57 -1 绪论随着世界电力设备制造技术水平的发展，火力发电机组的容量也在不断提高，600MW机组已成为现在火力发电厂的主力机组。伴随着机组容量的不断增加，机组所需求的参数也在不断升高，这就对设备的要求提出了更加严格的要求。汽轮机的正常工作是发电机组运行的重要环节，不容有失。由于单元机组容量的增大和参数的提高，运行中出
13、现许多新的控制方式和管理模式，迫切需要提供对其进行分析指导和工程研究的有效工具和手段。这就要求大型火电机组仿真机不仅要为电厂操作运行人员提供良好的培训手段，也要为各种工况下运行技术的分析和故障诊断、性能预测、控制方式的研究创造实时在线的环境。因此，集火电机组运行人员培训和程序分析研究于一身的多功能仿真机已成为当前仿真机发展的一个主要方向。鉴于此现本文研究方向主要是600MW发电机组回热加热器仿真模型的建立及经济运行分析。1.1 概述现代电站用的汽轮机都是具有回热加热抽汽的汽轮机，回热抽汽与加热器组成回热加热系统，回热加热是指从汽轮机中抽出部分蒸汽，引入回热加热器中对锅炉给水进行逐级加热的过程。
14、给水回热加热的意义在于，采用给水回热后，一方面汽轮机抽汽所具有的热量用来加热锅炉给水，提高给水温度；另一方面使汽轮机排气量减少，从而减少了蒸汽在凝汽器中的放热量。因此，在蒸汽初、终参数相同的情况下，回热循环的热效率比郎肯循环热效率有显著提高。按照加热器内汽、水接触方式的不同，回热加热器分混合式和表面式两类。就回热加热器本身而言，混合式加热器由于汽水直接接触，其端差为零，能降水加热到加热蒸汽压力下所对应的饱和温度，热经济型高于有端差的表面式加热器，同时由于没有金属传热面，构造简单，在金属耗量、制造、投资以及汇集各种汽、水流等方面都优于表面式。按安装布置形式不同，回热加热器分为立式和卧式两种。立式
15、加热器占地面积小，检修方便，但其传热效果较差。卧式加热器传热效果好，实验表明横管的换热系数为垂直管的1.7倍；虽然它占地面积大且不便于布置，但为了提高其热经济性，目前被广泛应用在大容量机组中。目前加热器在结构大多采用U型管管板式。到目前为止从设计、制造及运行方面积累了大量的经验。但从经济角度而言，设备的效率、可用系数以及系统的整体完善程度还有很多不足之处。发电厂对加热器安全经济运行的要求也越来越高了。对提高机组经济方面越来越重视，加热器系统的运行也得到了重视。因此，通过对仿真机组的研究和分析能够更加清晰的了解给水回热加热系统的性能和运行特性，研究和分析加热器系统的经济性指标与设备结构和运行的关系，可以更好地掌握加热器系统特性和提高系统的运行效率，进而提高机组的经济性和安全性。1.2 选题背景和研究方向为了适应世界电力工业的发展，我国在引进国外超临界机组及其设计制造技术的基础上，开始超临界机组的国产化研究，并同时进行超超临界机组的示范工程建设。超超临界火电机组经过几十年的发展，已经是成熟先进的发电技术，在经济发达国家中已大量投入商业运行，并且正进一步向更高参数方
