影响给水回热过程热经济性的关键参数分析

在循环初、终参数一定的情况下，为使给水回热实际循环效率达到最大，必须合理确定回热参数，影响给水回热过程热经济性的主要参数包括：回热级数Z，给水温度tfw及回热加热分配（加热量在各回热加热器间的分配）τ。这些参数对回热式汽轮机，则分别对应于汽轮机的回热抽汽级数、最高抽汽压力及各级抽汽压力。

在运行中，这些参数的改变，不仅影响机组的热经济性，还会影响锅炉及汽轮机的安全和出力。三个主要参数间是相互影响，密切相关的。

（一）回热级数Z对热经济性的影响

将给水加热到给定温度可以采用两种不同的方法：一种是单级高压抽汽一次加热；另一种是用若干级压力不同的抽汽逐级加热。对于相同的给水加热最终温度，所需要的总抽汽量与抽汽级数几乎无关，这是因为每千克不同压力的抽汽在等压放热而凝结成饱和水的过程中凝结放热量基本相同。因此在维持机组功率不变的条件下，采用多级回热，可以利用较低压力的抽汽对给水进行分段加热，使抽汽做功量增加，凝汽做功量减小，可减小凝汽器内冷源损失，增加机组的绝对内效率。

图2-13所示为汽轮机绝对内效率与回热级数Z之间的关系。从中可以看出，随着回热级数增加，ηi不断提高，但热效率相对提高值逐渐减小，但回热级数增加，汽轮机抽汽口与回热加热器就增加，使投资增大，使热力系统复杂，影响运行的安全可靠性。在实际应用中，还应从技术经济角度考虑热经济性的提高与投资增加的合理性，经过综合比较确定。通常中压以下的机组采用1～3级回热，高压以上的机组采用5～8级回热。

图2-13　汽轮机绝对内效率与回热级数之间的关系

（二）最佳回热分配

采用多级回热时，给水总加热量在各级加热器之间可以有不同的分配方案，其中必然存在一种最佳分配方法，使回热加热的热经济效果最好。

常用的最佳回热分配方法有等焓升分配法、几何级数分配法和等焓降分配法等。这些方法是在不同的简化和假定条件下得出的，但在经济性定量方面差别不大，这里仅就最简单的等焓升分配法加以介绍。

等焓升分配法就是将给水在加热器中的总焓升平均分配到各级加热器中，即每一级回热的给水焓升都相等。

每一级加热器的给水焓升为

式中　——锅炉工作压力下的饱和水焓，kJ/kg。

（三）最佳给水温度

1.理论最佳给水温度

当回热级数一定时，提高给水温度，可提高循环的吸热平均温度，从而提高回热的热经济性。但过分提高给水温度则会使抽汽做功量减少，而凝汽做功量增加，冷源损失增加，反而降低回热的热经济效果，因而必存在一个最佳给水温度，使回热的热经济效果达到最大，该温度称为理论最佳给水温度，如图2-14所示。

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图2-14　回热加热效果与给水温度的关系

a—再热机组；b—非再热机组

理论最佳给水温度与回热级数、给水回热分配有密切联系。当采用等焓升分配法进行回热分配时，Z级回热的最佳给水温度为

式中　tc——凝结水温度，℃；

——理论最佳给水温度，℃；

Δt——用等焓升分配法计算出的给水在每一加热器的温升，℃；

——锅炉工作压力下的饱和温度，℃。

由式（2-12）可以看出，回热级数越多，最佳给水温度越高。

图2-14所示为给水回热的效果与加热级数、给水温度的关系。分析该图得出如下结论：

（1）对于每一回热加热级数均有一相应的最佳给水温度，而且回热加热级数越多，最佳给水温度也越高。

（2）回热加热级数Z越多，热经济性的提高也越多，但提高的幅度是递减的。

（3）在各最佳给水温度对应的Δηi曲线附近变化很平坦，因此，给水温度稍偏离其最佳值，对热经济性的影响不大。

2.经济上最有利的给水温度

选择实际给水温度，不能单纯追求热经济性，还必须考虑技术经济性和综合效益。例如：提高给水温度，可使燃料量相对节省，但使排烟温度升高，锅炉效率降低，需增大锅炉尾部受热面，使锅炉投资增加。而且，机组汽耗量增大和热力系统复杂化，使得锅炉、汽轮机、回热装置、主蒸汽和给水管路增加，给水泵的投资和厂用电量增大，要正确选择最佳给水温度（即经济上最有利的给水温度），必须通过详细的技术经济比较来确定。这种比较是很复杂的，主要取决于煤钢的比价，即取决于燃料价格和设备的投资，并且与机组容量和设备利用率有关，表2-2列出国产机组给水温度。一般而言，经济上最有利的给水温度要比理论最佳给水温度低。

表2-2　国产凝汽式机组的回热级数和给水温度