火电厂热力系统的分析
（辽宁建筑职业学院，辽宁辽阳，111000）
摘要：为揭示直接空冷机组热力系统的不可逆烟损失的机理和挖掘其节能潜力，对600MW直接空冷机组的热力系统进行佣分析和节能评价.结果表明：600MW直接空冷机组的目的佣效率为39.08%，总损失占60.92%.凝汽器的烯损系数为6.11%，而相同客量水冷机组的凝汽器烟损系数仅为2.23%，因此，必须对凝汽器采取节能措施，提高直接空冷机组的整体烟效率.
关键词：600MW；直接空冷机组；热力系统；炬分析；节能
中图分类号：TK224.1文献标志码：A文章编号：1009-3230（2013）01-0030-03
AnalysisofPowerPlantSystem oftheExergy
ZHANG Bing(Liaoning Jianzhu Vocational University Liaoyang 1110 China)
Abstract: In order to reveal the thermodynamice system Direct Air irreversible exergy los mechanismand tap its energy saving potential of 600MW Direet Air Cooling Unit conducted a exergy themmalsystem analysis and energy evaluation. The results showed that: 600MW Direct Air Cooling Unit purpose exergyficiency of3908%，counting for60.92perent of total losses.Condenserexergylosscefcient was6.11%whilethe sme capcity chilles condenser exergy loss coefficent ofnly2. 23% therefore must take energy - saving measures for the condenser to improve the overallexergy direct air cooling unit efficieney.
Key words: 600MW; Direct air cooling unit; Thermal system; Exergy analysis; Energy
一定律的热量法，如热平衡法、等效给降法、矩阵能源问题已是当今世界瞩目的重要课题，能法、循环函数法等，一般用于定量分析；基于热力等，一般用于定性分析.
0引言
源的短缺促使人们的节能意识迅速提高，除了认学第二定律的烟分析法、端分析法、热经济学法真研究和大力开发各种新的能源资料外，还把合理用能即节能工作放在了重要的地位，而做好耗能设备的节能工作显然是非常重要的.火力发电机组承担着我国约80%的发电量，是耗能和排放大户，因此准确面有效的节能理论将有助于火电 机组的节能减排工作.火电机组热经济性的评价方法一般分为两类：基于热力学第
目前，我国火电机组的热经济性分析普遍采用热量法，但节能不仅要重视量，还应注意节能潜力的挖掘以及能级匹配的改善，所以对火电机组进行烟分析可以有效评价能量利用的合理程度，科学地指导电厂节能工作.烘分析法是基于热力学第二定律，将能量的”量”和”质”结合起来的综合的能量系统评价方法，于上世纪70年代能源危机后得到重视和推广.近20多年来，烟分析法已经在火电厂热力系统节能分析和评价中被广泛采
1烟分析介绍
1.1烟平衡与烧损失
1.2佣分析和烷效率
的理论和技术支撑.
能量守恒是一个普遍的定律，能量的收支应保持平衡.但是得只是能量中的可用能部分，它的收支一般是不平衡的，在实际的转换过程中，一部分可用能将转变成不可用能，短将减少，称之为烯损失.这并不违反能量守恒定律，烟平衡是佣与短损失（不可用能）之和保持平衡.
设穿过体系边界的输人拥为E，输出烟为E，系统各项内部短损失为1，外界作功为W，则了g
短平衡不仅考虑了能量的数量，而且还顾及了能量的质量.在考虑短平衡时，关键是需要记人各项短损失才能保持平衡.其中，内部不可逆烟损失项在热平衡中并无反映.因此，两种分析方法有着质的区别.但是，两者相互之间又存在着内在的联系，易平衡是建立在热平衡的基础之上的.
用损失的大小可以表明实际过程的不可逆程度，故其大小可以衡量热力过程的完善程度.但短损失是一绝对量，无法比较不同工况的利用程度，因此常采用效率来评价热力过程或设备的热力学完善程度.烷效率有普遍烯效率和目的短效率之分，由于电厂多数设备是多股炜流汇人和多股烷流汇出，且普遍规效率也不是普遍合理的，所以文中采用目的烟效率，即系统或设备中作为收益的短与作为代价的烧之比值.在横向比较时，即比较不同设备或系统的利用程度或端损失大小时，采用烘损系数即以输入（代价）定为基准时局部规损失所占的比例.烯分析计算的主要目的是找出整个热力系统和各子系统和设备的烟损失和烯效率-4.
用，为系统节能及节能新技术发展提供了强有力2火电厂热力系统炬分析数学模型
2.1锅炉的损失和效率
在用烟方法分析锅炉效率时把锅炉的烧损失分为外部烯损失和内部烯损失，其中外部烧损失是指系统工质排离系统时所损失的期，包括：排烟损失、化学未完全燃烧短损失、物理不完全燃烧烷损失4、散热炳损失4和灰渣烯损失4；内部烯损失是指由于系统内部各过程不可逆所造成的烘损失，主要包括：燃烧过程的期损失1、传热过程的爆损失4.在进行计算时，均以1kg燃料为基础.
式中：为表示燃烧1kg燃料所产生的各项规损失占燃料提供给锅炉的烷的百分比；E，为1kg燃料提供给钢炉师.
锅炉以燃料短为代价，而其收益是蒸汽，所以其短效率可表示为"：
因为锅炉热效率为：
所以锅炉焊效率还可表示为：
式中：D为锅炉过热器的蒸汽流量；e为过热器出口蒸汽的比烟；e为锅炉给水的比烯；D为再热蒸汽量；e和e分别为再热器人口和出口蒸汽的比烟；A为过热器出口蒸汽的比焙；t为锅炉给水的比焙；h和h分别为再热器人口和出口蒸汽的比熔：
q为煤的低位发热量；为煤的化学烘.煤的化学烯e的估算式
(1)
(2)
(3)
（4)
式中：w（C）、w（H）、（O）、w（N）分别为燃料煤中碳、氢、氧、氮的质量成分.
锅炉的炬损系数为：
2.2汽轮机的效率
汽轮机以蒸汽的弧为代价，来获得机械功，所以其目的完效率可表示为：
ntn=D(e-an)Dx（ex-)式中：W为汽轮机的做功量.
汽轮机的烟损系数为：
在式中，汽轮机的损失不仅包含其内部损失，还包括轴封漏汽、小汽轮机、各级加热器和凝汽器的损失等.面对汽轮机的高、中、低压缸的效率应是该缸做功量同进出该缸的量差的比值，如高压缸的烷效率可表示为：
式中：w高压缸做功量；D和e分别为高压缸的第i级抽汽量及其比烯；D和c分别为高压缸的第j股漏汽量及其比焗.
2.3凝汽器的烧损失
凝汽器的短损失就是排汽在冷凝过程中释放出的熔
式中：D.为凝汽量，e.为其比；D，为小汽轮的凝汽量，e为其比烯；e：为凝结水的比用.
凝汽器的烷损系数为：
2.4管道的效率
管道的用效率按供给汽轮机的蒸汽的短与锅炉热负荷的烟之比表示，即：
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
（10)
(11)
式中：D和e分别为主蒸汽流量及其比烯；为中联门前再热后的蒸汽的比烯；e为高压缸排汽的比烯.
2.5回热加热器的短损失7-
公式（8）计算的汽轮机的烟效率，实际上包含了回热过程中各环节的短损失，而加热器的运行关系到机组的经济性和安全性，因此有必要掌握各级加热器热力过程的完善程度.
图1所示的表面式加热器列熔平衡方程”：
图1表面式加热器
对表面式加热器定义第i级抽汽的比短降为：
上级疏水在第i级加热器的比炬降为：
给水在第i级加热器的比娜升为：
式中：h和s分别为第i级加热器的抽汽比焙及其比；和s分别为第i级加热器的疏水比增和比嘀；4和分别为第i级加热器出口水的比和比，7.取298K.
3算例分析
文中分析型号为N600一16.67/537/537的直接空冷机组，机组回热系统有7级抽汽（3高3低1除氧），比常规同容量水冷机组少1级.机组基本设计参数、环境基准参数与相应的汽水热力性质参数见表1和表2.
(12)
(13)
(14)
应用能源技术2013年第9期（总第189期） 33表1 机组基本参数环境参数 锅护温度/C压力/MP击口盖汽握度/C出口蒸汽压力/MP排污扩容系数 最高温度/排烟温度/C给水温度/C 效率/%20 0.1 541 17.28 汽轮机 0.01 1727 132 272 93.16主蒸汽服度/ 主票汽压力/MP 再热蒸汽湿度/℃ 再热蒸汽压力/MPe 排汽压力/MPa538 16.67 538 3.29 0.015表2 热力系统汽水性质参数表加热器 抽汽压力 抽汽湿度/C 抽汽压损/% 加热器人口蒸汽 加热器人口蒸 回热器端差/℃ 硫水增差/C编号 /MP 比糖/kJkg 比/gHI H2 5.955 3.656 382.5 317.6 6 6 3141.02 3042.36 1234.61 1121.54 -1.5 0 5.6 5.6H H3 0.827 1.657 430.7 334.8 6 6 3130.68 3321.99 1171.55 973.38 0 0 5.6HS 0.322 221.9 6 2910.52 746.30 2.4 5.6H6 H7 0.198 0.108 171.4 112.9 6 6 2813.80 2702.11 529.22 643.52 2.8 2.8 5.6 5.6加热进口 加热器给水 加热器给水出 加热器晚水出 加热器疣水进口比焙/Jkg- 1044.71 比时kg- 242.37 出口比湾/]kg1 1190.69 口比/Nig 314.20 口比效/kg 1071.68 出口比/kg 265.42852.72 164.27 1044.71 242.37 878.72 184.00715.74 564.35 115.39 77.22 852.72 715.74 164.27 115.39 740.65 131.81494 90 59.34 564.35 77.22 548.75 71.32418.61 227.73 42.30 4.964 494.99 418.61 59.34 42.30 252.87 402.36 35.71 10.82
3.1600MW空冷机组热力系统平衡计算结果
采用短分析方法和计算模型，以某600Mw直接空冷机组的设计煤种（低位热值为25080k/kg)1kg燃料为计算基础，对600MW直接空冷机组热力系统以及各设备单元进行烧平衡计算，计算结果汇总见表3.
机组主要设备用平衡计算结果汇总表3
设备焊损失数量/Jkg衍损系数/% 锅护 11644. 64 46.43 目的效率/% 53.5750.16 0.2 99.8回热器组 684.68 2.73 73.10汽轮机 1417.02 5.65 73.10凝汽器 1532.39 6.11 73.10总计 15328.89 60.92 39.08
3.2600MW空冷机组节能潜力分析
从表3可以看出600MW空冷机组的整体烟效率为39.08%，系统总炬损失达60.92%.其中烟损失最大的是锅炉，锅炉的短损系数达46.43%，因为锅炉中存在燃烧和温差传热两个不可逆过程，不可逆烧损失大，这项损失与水冷机组是一致的，要减少这部分罚损失，必须发展燃煤的气化技术和采用蒸汽一燃气联合循环技术.回热加热器组的烟损系数为2.73%，这项炜损失是由于抽汽压降、回热器内压降和温差传热等不可逆过程造成的，合理设计抽汽管道，减少传热器端差和压力损失可减少本项短损失.蒸汽管道炳损失很小，仅占投人总燃料烧的0.2%，说明机组保温效果良好.
凝汽器的烟损系数为6.11%，此项损失偏
运行的凝汽器的烯损系数不高于2.23%.而空冷机组凝汽器短损系数比水冷机组高3.88%，主要是因为空冷机组的排汽压力设计较高.应对空冷凝汽器采取节能措施，如采用翅片管，优化直接空冷换热器的热力性能，实际运行时还可以根据季节进行优化运行调节，降低汽轮机排汽压力，减小凝汽器短损失.
大.研究资料表明，一般600MW水冷机组正常5结束语
烟分析计算结果表明，火电厂的最大烷损失项是锅炉烯损失，要减少这部分损失，必须对循环方式进行改变，采用燃气（煤气）一蒸汽联合循环，减小燃烧和温差传热不可逆损失；因为排汽压力较大，直接空冷机组冷凝的短损系数要比相同容量水冷机组高3.88%，应在设计上和运行调节上对空冷凝汽器采取节能措施，减少这部分短损失，提高空冷机组的整体效率.
4改进措施
参考文献
锅炉期损最大.因此，要想进一步提高锅炉的效率，减小锅炉的煤耗，就必须主要从燃烧、传热这两过程人手，尽量减少其损失.减小燃烧过程的短损失可通过提高燃烧温度来实现，具体措施有：
[1]宋之平，王加脱节施原理[M].北京：水利电力出版社，1985：63390.[2]朱明善，能量系统的燃分析[M].北京：清华大学出[3]王加藏，张树芳，烟方法及其在火电厂申的应 版社，1988:180-342.用[M]，北京：水利电力出版社，1993；26-184.[4]杨勇平，王加疏，汽轮机性能评价的新准别--效率[J].汽轮机技术 1995 37（1）：21-26.[5]张晓军，栖茉，户致，等，火电厂热力系统佣分析计算研充[J].动力工程 2004 24（5）：703-706.[6]徐剑锋，影建，付加株，火电厂热力系统分析[J].能源工程 2001(5）：21-24.[7]张学端，王松龄，陈海平，等，加然器端差对机组然经济性影响的通用计算模型[].中国电机工程学[8]沈维道，童的耕.工程热力学，北京：高等教育出版 权 2005 25(4) :166 171.杜 2007.[9]王加藏，张树芳.（烟）方法及其在文电厂中的应用.北京：水利电力出版社，1993.[10]惠长林，内燃机节能与代用燃料的开发[J].森林工程 2003 19(2)：39-40.[11]彭世尼，黄着，过制空气系数与害氧燃烧对理论燃 烧温度影响的数值计翼[J].能源技术，2007 28(1):17 -18.
（1）增加空气预热器的换热面积，提高预热空气的温度，同时也减小了排烟烘提失.但换热面积愈大，金属耗量就愈大，不但增加投资，而且将使预热器结构庞大，不便布置，因此在提高预热空气的温度时要尽量达到机组的最佳经济性.
空气系数的同时还要注意煤粉和空气的充分 (2）尽可能减小过量空气系数，在减小过量混和.
（3）选择合理的燃烧器结构.
（4）进行富氧燃烧.在提高燃烧温度的同时还要注意避免炉腔的结渣.减少传热过程的混损失，即减小它的不可逆性，就是要减小传热过程的煸增，通过降低烟气的平均放热湿度、增加炉水的平均吸热温度、减小传热量都可以使其滴增减小，但是降低烟气的平均放热温度会在减少传热过程的焊损失的同时增加燃烧过程的焊损失，所以一般应用后两种方法.
