火电机组管道热效率简捷测算方法探究

孙浩祖

摘要：对火电机组锅炉热力系统、汽轮机热力系统及其分设备进行能效评价时，需要总体评价火电机组的总效率，其中管道热力系统的能效评价不可忽视，研究表明机组管道热效率是影响机组供电煤耗率的重要因素。本文以管道模拟试验台为基础，给出了管道散热损失的工程应用参考式，提出了管道热效率简便计算的流程，通过与理论计算和工程实例进行对比，验证了该工程应用参考式的合理性。可以初步用于指导评价火电机组管道热力系统实际的热经济性。

Abstract： When evaluating the thermal efficiency of the thermal system of a boiler plant， the thermal system of a steam turbine， and its sub-equipment， the overall efficiency of the thermal plant needs to be evaluated. Among them， the energy efficiency evaluation of pipeline thermal system cannot be ignored. Studies have shown that the thermal efficiency of the unit's pipeline is an important factor affecting the coal consumption rate of the unit's power supply. Based on the pipeline simulation test bench， this paper presents a reference formula for engineering application of pipeline heat loss， and proposes a simple calculation process for the thermal efficiency of the pipeline. By comparing with theoretical calculations and engineering examples， the rationality of the reference formula for the engineering application is verified. It can be used initially to guide the evaluation of the actual thermal economy of the thermal system of thermal power plant pipelines.

關键词：火电机组;管道热效率;测算方法

Key words： thermal power;thermal efficiency of pipes;calculation method

中图分类号：TM621                                     文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）12-0191-03

0  引言

在火电厂的节能工作中，热力系统节能是其中一个重要的方面。热力系统包括锅炉及其辅机系统、汽轮发电机组及其辅机系统、管道热力系统。锅炉及其辅机系统和汽轮发电机组及其辅机系统均有明确的能效评价方法。在评价火电机组的能效时，依据热力发电厂原理，发电厂的全厂效率包括锅炉热效率、管道热效率和汽轮发电机组热效率，管道热效率是其组成份额之一，是不可缺少的一部分。

火电厂的全厂热效率都应该先计算出锅炉热效率、管道热效率和汽轮发电机组热效率，才能得出全厂的热效率，进行全厂热经济性的评价。石奇光等提出了管道反平衡的计算方法[1]，即通过分析计算管道中各项损失的方法来得到管道热效率，与管道正平衡方法的计算结果保持一致性，并指出了与管道热效率相关行业标准的缺陷[2]，这就需要我们去完善火电厂管道热力试验的标准。

火电厂管道系统主要分为四大部分：主蒸汽管道，再热热段管道，再热冷段管道和主给水管道，不包括属于锅炉和汽轮机设备本身的管道。管道系统热损失分为散热损失类，辅助系统损失类和带热量工质泄漏损失三大类[3]。探索适用于火电厂热力管道性能试验的方法，针对不同类型的火电机组，进行热力管道散热和泄漏[4]测算的实际工程应用，对完善火电厂热经济性评价的整体性，具有重要的工程指导意义。

1  管道热力系统能效的简捷计算方法

1.1 管道散热损失理论计算

利用环境温度查出Km的值，利用Km的定义，有基准温差得出Δtx，再由Θ的定义和Δtx的值，可以求出Δtmx的值，利用公式（1）-（4）可以通过积分算出实验条件下管道的散热损失。

2  工程应用实例

国电河南某燃煤电厂工程应用实例。

为验证该简洁计算管道热效率的方法准确性及合理性，选取国电河南某燃煤电厂管道热力系统进行实例验证。

2019年11月，测得该电厂管道附近环境温度为7℃，环境风速2.38m/s，经查阅该厂管道资料，保温层材料分三层，最外层白铁皮10mm，复合珍珠岩材料30mm，微孔硅酸钙30mm;计算其单位面积热阻R=9.75*10-3K/W。

利用测点读出各个管段进出口蒸汽温度，用点温计分别测出其管段两端表面温度，如表2所示。

通过上述修正方法计算各管道的散热损失，利用温差法和表面温度法进行校核，所得计算结果如表3所示。

注：①误差是修正系数法与温差法的散热损失对比计算得来;②采用管道热效率的反平衡计算方法.

此时该电厂在线热平衡分析系统中显示，该机组管道效率为98.63%，与温差法及表面温度法计算的管道效率相差不大;但是采用上述修正系数法测算的管道效率较大，主要是因为：温差法计算管道热损失时管道附件如阀门和支吊架等对其散热损失影响也较大，而修正法计算管道散热损失时忽略了管道附件的影响，因此采用修正系数法测算的管道效率比真实值大。

3  结论

①完善了火电机组的能效评价方法。火电机组的热经济性最终要体现在机组的总效率上，本文提出了火电机组管道热力系统的能效评价简捷测算流程和方法。通过管道模拟试验台对管道散热损失进行试验研究，得出现场条件下管道热效率的简便测算方法。

②利用温差法、表面温度法和本文提出的简捷测算方法得出某燃机电厂的管道热效率分别为98.37%、98.34%和99.16%，该燃机电厂在线热平衡分析系统中显示，机组管道效率为98.63%，与上述三种方法计算的管道效率相差不大，研究结论与理论计算和工程实例进行了对比，该成果可以为合理评价火电机组的能效提供参考。

参考文献：

[1]石奇光，薛玉兰，马庆.关于发电厂管道热效率的反平衡算法及其分析[J].华东工业大学学报，1997，19（3）：99-105.

[2]石奇光，高乃平，等.火电厂管道热效率及行业标准的探讨[J].华东电力，2004，32（1）：44-47.

[3]上海电力学院.DL/T606.3-2014，火力发电厂能量平衡导则第3部分：热平衡[S].北京：中国电力出版社，2014.

[4]周强泰，华永明，赵伶玲.锅炉原理[M].中国电力出版社，2013.

[5]郑体宽.热力发电厂[M].二版.北京：中国电力出版社，2008：31-34.