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【摘 要】 本文基于管道热效率反平衡计算、等效焓降方法，给出了管道各项热损失偏离基准值所引起的煤耗偏差计算模型。阐明了电厂管道热效率所对应的热力系范围，对电厂管道热效率的影响因素作了分析。
【关键词】 发电厂管道；道热效率；反平衡算法
1、考虑管道热效率的等效热降算法
1.1管道热效率
（1）
式中：ηgd为管道热效率，%；ΔQgd为单元机组管道热损失，kJ/kg；Qgl为锅炉热负荷（输出热量Qsc），kJ/kg.
（2）
式中：ΔQg1为新蒸汽管道散热损失，kJ/kg；ΔQg2为带热量工质泄漏热损失，kJ/kg；ΔQg3为再热蒸汽管道散热损失，kJ/kg；ΔQg4为给水管道热损失，kJ/kg；ΔQg5为厂用辅助系统热损失，kJ/kg；ΔQg6为锅炉连续排污热损失，kJ/kg.管道反平衡计算各热损失项算法详见新导则。
1.2汽轮机循环绝对内效率
（3）
式中：ηi为汽轮机循环绝对内效率，%；H0为新蒸汽的等效热降值，kJ/kg；Q0为汽轮机的循环吸热量，kJ/kg.
H0的计算方法与原等效热降算法相同.从式（1）～式（3）可以看出，当考虑管道热效率的反平衡计算之后，ηgd不再是定值，Q0也将随着ΔQgd的变化发生变化，故计算ηi的变化时，需考虑H0和Q0的变化才能得出正确的解.
1.3全厂热效率
（4）
式中：ηcp为发电厂全厂热效率，%；ηgl为锅炉热效率，%；ηjx为汽轮机机械效率，%；ηdj为发电机效率，%；ηe为汽轮发电机组绝对电效率，%.
在分析计算中，若忽略不计ηgl、ηjx及ηdj的变化，重点考虑ηgd、ηi与ηcp之间的变化关系，全厂热效率的变化值δηcp计算如下：
（5）
当发电厂热力系统工况发生变化时，锅炉热力系统与汽轮发电机组热力系统之间的能量传输效率发生变化，即管道热力系统的ηgd是变化的，而ηgd的变化将直接导致Q0的变化，进而引起ηi的变化。
事实上，将ηgd在任意工况下以恒定值代替是不正确的，因此，新导则明确定量分析发电厂热经济性变化时，不能仅依靠ηi的变化来判断机组的热经济性变化，而是需要综合考虑ηgd、ηi两个效率的变化，以全厂热效率的变化δηcp作为最终的衡量指标。
2、反平衡管道热效率及其影响因素
发电厂管道热效率是电厂在稳定工况下，以锅炉的热负荷为基准进行计算的管道输热效率，其实质是热流的平衡，即
（6）
式中，ΔQp为发电厂汽水管道热力系统的各项热损失之和。
根据式（1）、（4）有
（7）
按式（7）计算管道热效率，需要算出发电厂汽水管道热力系的各项热损失，本文称之为反平衡管道热效率。
根据现代大型火电机组一般的原则性热力系统，应用方程（6），可以得到ΔQp所包含的内容及各项热损失的汽水参数表达式，现分述于后。
2.1新蒸汽管道的散热损失
锅炉产生的蒸汽经过新蒸汽管道向汽轮机输送时，由于管道的保温等原因，总存在热量损失，它按下式计算。
（8）
新蒸汽管道的散热损失率为：
（9）
式中：Do——汽轮机的汽耗；
hb——鍋炉过热器出口蒸汽焓；
ho——汽轮机自动主汽门前进口蒸汽焓
2.2工质泄漏热损失
发电厂在实际工作中，不可避免地存在着蒸汽或凝结水的损失。汽水损失不仅是工质损失，而且伴随有热量损失。为了便于工作，在发电厂热力系统热经济性的定量计算时，都把工质泄漏损失视作集中于新蒸汽管道上而一并进行分析计算，因此，其具体的计算式为：
（10）
Q2值的大小主要取决于工质泄漏量的大小。
式中：D1——发电厂每小时的工质泄漏量；
h′ma——发电厂进热力系统的补充水焓
工质泄漏热损失率为：
（11）
2.3再热蒸汽管道热损失
与新蒸汽管道一样，再热蒸汽管道也存在着散热损失，它分为热段与冷段两部分：
（12）
再热蒸汽管道热损失率为：
（13）
式中：Drh——锅炉每小时再热蒸汽量；
h′rh（b），h″rh（b）——分别为锅炉再热器进出口蒸汽焓；
h′rh），h″rh——分别为汽轮机高压缸排汽焓及中压缸进汽焓。
显然，非再热机组的管道损失中无Q3这一项。
2.4给水管道热损失
给水管道热损失系指，给水自汽轮机末台高压加热器出口至锅炉省煤器进口的给水管系范围内的散热损失。该管系较长且有给水操作台，因此散热损失不能忽略。
（14）
给水管道热损失率为：
（15）
式中：Dfw——锅炉每小时给水流量；
hfw——汽轮机末台高压加热器出口给水焓；
hfw（b）——锅炉省煤器进口给水焓。
2.5厂用蒸汽热损失
发电厂在正常运行中，都有一定量的厂用蒸汽供有关热力设备使用。从发电厂热力系统的总体热平衡角度可得厂用蒸汽热损失的大小，它与厂用蒸汽量的大小以及厂用蒸汽的参数等级、返回水率及返回水的参数有关。厂用蒸汽耗量大，厂用蒸汽参数等级高且返回水率和返回水温低，则厂用蒸汽热损失大，也即引起发电厂管道热效率降低。
厂用蒸汽热损失的定量表达式为： 当厂用蒸汽返回水率=0时：
（16）
当厂用蒸汽返回水率=1时，
（17）
当厂用蒸汽返回水率0<<1时，
（18）
厂用蒸汽热损失率为：
（19）
式中：Dcy——发电厂每小时的厂用蒸汽量；
hcy——发电厂厂用蒸汽焓；
h′cy——发电厂厂用蒸汽的返回水焓；
——发电厂厂用蒸汽返回水率，=Dh/Dcy，Dh为厂用蒸汽返回热力系统的流量。
2.6锅炉连续排污热损失
汽包锅炉为了保证蒸汽品质，必须进行连续排污。锅炉连续排污也会引起发电厂管道热效率的降低。由式（4）可得，当发电厂无排污利用系统时，锅炉连续排污引起的管道热损失为：
（20）
锅炉连续排污引起的发电厂管道热损失率为：
（21）
式中：Dbl——锅炉每小时连续排污量；
D′bl——排入地沟的连续排污量；
hbl——锅炉连续排污水焓；
hma——发电厂的补充水焓；
Dma——发电厂的补充水量；
h′bl——排污扩容器压力下的饱和水焓；
h″bl——排入地沟的连续排污水焓；
ηf——排污扩容器的热效率；
η1——排污水冷却器的热效率。
分析式（21）可知，锅炉连续排污是否有回收利用，包括利用系统的形式、扩容器的工作压力和补充水量等都明显影响发电厂管道热效率；当补充水量增加、扩容器工作压力较高、扩容器的热效率较低都会使发电厂管道热效率降低。当然，直流炉等无连续排污，则ΔQp中也无Q6项热损失。
因此，发电厂汽水管道热力系的总热损失为：
（22）
将方程（22）代入方程（5），可得发电厂反平衡管道热效率计算式：
（23）
式（23）的建立和分析，清晰地阐明了发电厂管道热经济性分析计算所对应的热力系范围应该是，新蒸汽管道、电厂工质泄漏、高压主给水管道包括给水操作臺、再热机组的冷、热再热管道、厂用蒸汽耗量和参数等级以及厂用蒸汽用后的返回水率与参数、汽包锅炉的连续排污及其利用系统。
反平衡管道热效率计算式的建立和分析，指出了发电厂要提高管道热效率的途径和努力方向，这在工程上是有现实意义的。
总之，根据管道效率反平衡计算模型、管道各项热损失煤耗偏差计算模型以及煤耗偏差的计算结果，可得出如下结论：
1）对电厂实际运行中管道各项热损失的耗差分析，定量地反映出管道各项热损失一旦偏离基准值都会引起对发电煤耗的增加，同时引起年发电成本增加。因此，在火电机组运行中要尽可能使运行参数的实际值接近目标值。
2）在管道各项热损失增加相同百分比情况下，新蒸汽管道热损失引起的发电煤耗增加最多，应加强对新蒸汽管道的监测及保温。另外，因工质泄漏引起的热损失也不容忽视。
3）煤耗偏差结果的准确性取决于数学模型和基准值的准确性，采用上述管道各项热损失耗差分析计算模型能够较为准确的计算出管道各项热损失的偏离基准值所引起的耗差，为电厂管道系统的监测及维修提供指导依据。
参考文献：
[1]罗婷.基于反平衡计算的管道热损失耗差分析[J].上海节能，2011，02：31-36.
[2]石奇光，上海电力学院，薛玉兰，马庆，郑体宽.考虑发电厂管道热效率的等效热降法[J].动力工程，1999，01：42-45+77+80.
[3]李岩峰，张海林，徐志明.火电厂管道效率的内涵与在线诊断[J].电力建设，2000，07：18-20+27.
[4]吴昊，石奇光，李磊，陈经豪，颜雪琴，赵政庆.利用火电厂管道热效率反平衡方法分析汽轮机旁路内漏[J].动力工程学报，2010，02：110-114.
[5]金蓉，石奇光，杨燕玲，翟淑伟，霍焕广.考虑管道热效率的汽动引风机选择方案[J].热力发电，2013，01：5-8.
【关键词】 发电厂管道；道热效率；反平衡算法
1、考虑管道热效率的等效热降算法
1.1管道热效率
（1）
式中：ηgd为管道热效率，%；ΔQgd为单元机组管道热损失，kJ/kg；Qgl为锅炉热负荷（输出热量Qsc），kJ/kg.
（2）
式中：ΔQg1为新蒸汽管道散热损失，kJ/kg；ΔQg2为带热量工质泄漏热损失，kJ/kg；ΔQg3为再热蒸汽管道散热损失，kJ/kg；ΔQg4为给水管道热损失，kJ/kg；ΔQg5为厂用辅助系统热损失，kJ/kg；ΔQg6为锅炉连续排污热损失，kJ/kg.管道反平衡计算各热损失项算法详见新导则。
1.2汽轮机循环绝对内效率
（3）
式中：ηi为汽轮机循环绝对内效率，%；H0为新蒸汽的等效热降值，kJ/kg；Q0为汽轮机的循环吸热量，kJ/kg.
H0的计算方法与原等效热降算法相同.从式（1）～式（3）可以看出，当考虑管道热效率的反平衡计算之后，ηgd不再是定值，Q0也将随着ΔQgd的变化发生变化，故计算ηi的变化时，需考虑H0和Q0的变化才能得出正确的解.
1.3全厂热效率
（4）
式中：ηcp为发电厂全厂热效率，%；ηgl为锅炉热效率，%；ηjx为汽轮机机械效率，%；ηdj为发电机效率，%；ηe为汽轮发电机组绝对电效率，%.
在分析计算中，若忽略不计ηgl、ηjx及ηdj的变化，重点考虑ηgd、ηi与ηcp之间的变化关系，全厂热效率的变化值δηcp计算如下：
（5）
当发电厂热力系统工况发生变化时，锅炉热力系统与汽轮发电机组热力系统之间的能量传输效率发生变化，即管道热力系统的ηgd是变化的，而ηgd的变化将直接导致Q0的变化，进而引起ηi的变化。
事实上，将ηgd在任意工况下以恒定值代替是不正确的，因此，新导则明确定量分析发电厂热经济性变化时，不能仅依靠ηi的变化来判断机组的热经济性变化，而是需要综合考虑ηgd、ηi两个效率的变化，以全厂热效率的变化δηcp作为最终的衡量指标。
2、反平衡管道热效率及其影响因素
发电厂管道热效率是电厂在稳定工况下，以锅炉的热负荷为基准进行计算的管道输热效率，其实质是热流的平衡，即
（6）
式中，ΔQp为发电厂汽水管道热力系统的各项热损失之和。
根据式（1）、（4）有
（7）
按式（7）计算管道热效率，需要算出发电厂汽水管道热力系的各项热损失，本文称之为反平衡管道热效率。
根据现代大型火电机组一般的原则性热力系统，应用方程（6），可以得到ΔQp所包含的内容及各项热损失的汽水参数表达式，现分述于后。
2.1新蒸汽管道的散热损失
锅炉产生的蒸汽经过新蒸汽管道向汽轮机输送时，由于管道的保温等原因，总存在热量损失，它按下式计算。
（8）
新蒸汽管道的散热损失率为：
（9）
式中：Do——汽轮机的汽耗；
hb——鍋炉过热器出口蒸汽焓；
ho——汽轮机自动主汽门前进口蒸汽焓
2.2工质泄漏热损失
发电厂在实际工作中，不可避免地存在着蒸汽或凝结水的损失。汽水损失不仅是工质损失，而且伴随有热量损失。为了便于工作，在发电厂热力系统热经济性的定量计算时，都把工质泄漏损失视作集中于新蒸汽管道上而一并进行分析计算，因此，其具体的计算式为：
（10）
Q2值的大小主要取决于工质泄漏量的大小。
式中：D1——发电厂每小时的工质泄漏量；
h′ma——发电厂进热力系统的补充水焓
工质泄漏热损失率为：
（11）
2.3再热蒸汽管道热损失
与新蒸汽管道一样，再热蒸汽管道也存在着散热损失，它分为热段与冷段两部分：
（12）
再热蒸汽管道热损失率为：
（13）
式中：Drh——锅炉每小时再热蒸汽量；
h′rh（b），h″rh（b）——分别为锅炉再热器进出口蒸汽焓；
h′rh），h″rh——分别为汽轮机高压缸排汽焓及中压缸进汽焓。
显然，非再热机组的管道损失中无Q3这一项。
2.4给水管道热损失
给水管道热损失系指，给水自汽轮机末台高压加热器出口至锅炉省煤器进口的给水管系范围内的散热损失。该管系较长且有给水操作台，因此散热损失不能忽略。
（14）
给水管道热损失率为：
（15）
式中：Dfw——锅炉每小时给水流量；
hfw——汽轮机末台高压加热器出口给水焓；
hfw（b）——锅炉省煤器进口给水焓。
2.5厂用蒸汽热损失
发电厂在正常运行中，都有一定量的厂用蒸汽供有关热力设备使用。从发电厂热力系统的总体热平衡角度可得厂用蒸汽热损失的大小，它与厂用蒸汽量的大小以及厂用蒸汽的参数等级、返回水率及返回水的参数有关。厂用蒸汽耗量大，厂用蒸汽参数等级高且返回水率和返回水温低，则厂用蒸汽热损失大，也即引起发电厂管道热效率降低。
厂用蒸汽热损失的定量表达式为： 当厂用蒸汽返回水率=0时：
（16）
当厂用蒸汽返回水率=1时，
（17）
当厂用蒸汽返回水率0<<1时，
（18）
厂用蒸汽热损失率为：
（19）
式中：Dcy——发电厂每小时的厂用蒸汽量；
hcy——发电厂厂用蒸汽焓；
h′cy——发电厂厂用蒸汽的返回水焓；
——发电厂厂用蒸汽返回水率，=Dh/Dcy，Dh为厂用蒸汽返回热力系统的流量。
2.6锅炉连续排污热损失
汽包锅炉为了保证蒸汽品质，必须进行连续排污。锅炉连续排污也会引起发电厂管道热效率的降低。由式（4）可得，当发电厂无排污利用系统时，锅炉连续排污引起的管道热损失为：
（20）
锅炉连续排污引起的发电厂管道热损失率为：
（21）
式中：Dbl——锅炉每小时连续排污量；
D′bl——排入地沟的连续排污量；
hbl——锅炉连续排污水焓；
hma——发电厂的补充水焓；
Dma——发电厂的补充水量；
h′bl——排污扩容器压力下的饱和水焓；
h″bl——排入地沟的连续排污水焓；
ηf——排污扩容器的热效率；
η1——排污水冷却器的热效率。
分析式（21）可知，锅炉连续排污是否有回收利用，包括利用系统的形式、扩容器的工作压力和补充水量等都明显影响发电厂管道热效率；当补充水量增加、扩容器工作压力较高、扩容器的热效率较低都会使发电厂管道热效率降低。当然，直流炉等无连续排污，则ΔQp中也无Q6项热损失。
因此，发电厂汽水管道热力系的总热损失为：
（22）
将方程（22）代入方程（5），可得发电厂反平衡管道热效率计算式：
（23）
式（23）的建立和分析，清晰地阐明了发电厂管道热经济性分析计算所对应的热力系范围应该是，新蒸汽管道、电厂工质泄漏、高压主给水管道包括给水操作臺、再热机组的冷、热再热管道、厂用蒸汽耗量和参数等级以及厂用蒸汽用后的返回水率与参数、汽包锅炉的连续排污及其利用系统。
反平衡管道热效率计算式的建立和分析，指出了发电厂要提高管道热效率的途径和努力方向，这在工程上是有现实意义的。
总之，根据管道效率反平衡计算模型、管道各项热损失煤耗偏差计算模型以及煤耗偏差的计算结果，可得出如下结论：
1）对电厂实际运行中管道各项热损失的耗差分析，定量地反映出管道各项热损失一旦偏离基准值都会引起对发电煤耗的增加，同时引起年发电成本增加。因此，在火电机组运行中要尽可能使运行参数的实际值接近目标值。
2）在管道各项热损失增加相同百分比情况下，新蒸汽管道热损失引起的发电煤耗增加最多，应加强对新蒸汽管道的监测及保温。另外，因工质泄漏引起的热损失也不容忽视。
3）煤耗偏差结果的准确性取决于数学模型和基准值的准确性，采用上述管道各项热损失耗差分析计算模型能够较为准确的计算出管道各项热损失的偏离基准值所引起的耗差，为电厂管道系统的监测及维修提供指导依据。
参考文献：
[1]罗婷.基于反平衡计算的管道热损失耗差分析[J].上海节能，2011，02：31-36.
[2]石奇光，上海电力学院，薛玉兰，马庆，郑体宽.考虑发电厂管道热效率的等效热降法[J].动力工程，1999，01：42-45+77+80.
[3]李岩峰，张海林，徐志明.火电厂管道效率的内涵与在线诊断[J].电力建设，2000，07：18-20+27.
[4]吴昊，石奇光，李磊，陈经豪，颜雪琴，赵政庆.利用火电厂管道热效率反平衡方法分析汽轮机旁路内漏[J].动力工程学报，2010，02：110-114.
[5]金蓉，石奇光，杨燕玲，翟淑伟，霍焕广.考虑管道热效率的汽动引风机选择方案[J].热力发电，2013，01：5-8.