当前位置:首页 >> 电力/水利 >>

600MW火电机组热力系统的火用分析


河北工程大学毕业设计(论文)





在这篇研究论文里,为了评价系统性能,我们采用?及?经济学的方法来决定蒸汽 透平电厂每一部分的?损失和系统每一流程的成本。一项完整参数的研究也研究了像? 效率及关于系统性能变化的?损总成本。?分析结果揭示了,与其他循环部分相比,燃 烧室是系统最主要的?损失部分。并且他的?效率低于其他部分,这是由于在工质和炉 膛温度之间存在很高的传热温差。另外,通过提高蒸汽透平入口温度可以降低这部分的 ?损失。另一方面,燃烧室里由于?损失造成的成本很高。因此,提高蒸汽透平入口温 度是改善循环损失的最佳选择。通过本文的研究可知,?分析是一种评价热力系统中各 设备及其过程性能价值的方法。?分析方法包括确定一系列能量转换过程中不同状态点 的?值。?分析结果为人们在提高蒸汽透平电厂的效率、经济性和环境指标方面指明了 努力方向。 关键词 蒸汽透平 ?效率 ?损失 ?分析

1

河北工程大学毕业设计(论文)

ABSTRACT In this research paper, to assess system performance, exergy and exergo-economic analyses are conducted to determine the exergy destruction of each component and cost of each flow line of the system.A complete parametric study is also carried out to study the effect of certain design parameters such as exergy efficiency and total cost of exergy destruction on system performance variation. The exergy analysis results revealed that the combustion chamber (CC) is the most exergy destructive component compared to other cycle components. Also, its exergy efficiency is less than other components, which is due to the high temperature difference between working fluid and burner temperature. In addition, it was found that by increasing the TIT (turbine inlet temperature), the exergy destruction of this component can be reduced. On the other hand,the cost of exergy destruction, which is a direct function of exergy destruction, is high for the combustion chamber. Therefore, TIT is the best option to improve cycle losses.According to literature, exergy analysis is a methodology for the evaluation of the performance of devices and processes, and involves examining the exergy at different points in a series of energy-conversion steps . Exergy analysis results can aid efforts to improve the efficiency, and possibly the economic and environmental performance of turbine power plants. Keywords: turbine power plant, Exergy analysis, Efficiency, Exergy destruction, Economic analysis

2

河北工程大学毕业设计(论文)


摘 目



要 ................................................................. 1 录 ................................................................ 3 论 ............................................................ 1 1.1 课题研究的背景 .................................................... 1 1.2 课题研究的现状 .................................................... 1 1.3 研究内容及目的 .................................................... 2

ABSTRACT ................................................................. 2 第一章 绪

第二章 热力学分析基础理论 ................................................ 3 2.1 ?分析方法 ........................................................ 3 2.2 ?分析理论 ........................................................ 4 2.2.1 ?损失 ...................................................... 4 2.2.2 ?平衡 ...................................................... 5 2.2.3 ?分析评价指标 .............................................. 6 2.3 ?值的计算方法 .................................................... 7 2.4 燃料?的计算 ...................................................... 7 第三章 热力系统?分析 .................................................... 9 3.1 能量系统的参数及燃料?的计算 ...................................... 9 3.1.1 能量系统的参数 .............................................. 9 3.1.2 燃料?的计算 ................................................ 9 3.2 电厂热力系统的单元划分 ........................................... 10 3.2.1 电厂系统各状态点参数的计算 ................................. 11 3.2.2 系统各部分?损失计算 ....................................... 11 3.2.3 系统单元划分 ............................................... 15 3.3 性能指标计算 ..................................................... 17 3.4 性能计算结果分析 ................................................. 20 第四章 热力系统优化分析 ................................................ 21 4.1 提高电厂循环热效率 ............................................... 21 4.2 ?优化理论基础 ................................................... 21 4.2.1 抽气有效?降 ............................................... 21 4.2.2 抽气的 Ej 的计算通式 ......................................... 21 4.2.3 新蒸汽有效?降 ............................................. 22 4.2.4 再热机组新蒸汽有效?降 ..................................... 22

3

河北工程大学毕业设计(论文)

4.2.4 Ej 的应用和 ?E 0 的求法 ....................................... 23 4.2.5 计算条件 ................................................... 23 第五章 总结 ............................................................. 25 致 谢 ................................................................... 26 参 考 文 献 .............................................................. 27 附 录 ................................................................... 29

4

河北工程大学毕业设计(论文)

第一章 1.1 课题研究的背景





新中国成立以来,中国政府一直把电力工业作为国民经济的先行工业,经过大规模 济建设,已形成一套比较完整并具有相当规模的电力工业体系。新中国的电力工业几乎 是在中国空白的基础上发展起来的。1949 年,全国发电装机容量只有 1850MW,发电量 为 43 亿 kWh, 位居世界第 25 位和第 21 位, 人均用电量只有 9kWh。 经过近 30 年的建设, 到 1978 年全国发电装机容量达到 57,120MW,发电量达到 2566 亿 kWh,分别比 1949 年 增长了 29.9 倍和 58.7 倍,年均增长 12.8%和 15.1%。 随着中国电力建设规模不断扩大,电力结构也在不断增加,发电机组容量不断扩调 整,从 1956 年 4 月国产第 l 台 6MW 火电机组投产发电以来,国产发电设备不断加入电 力工业行列,发电设备品种不断增加,发电机组容量不断扩大。现在,300MW 及以上机 组已成为运行中的主力机组,单机容量为 600MW 和 800MW 的发电机组已相继并网发电; 单机 50MW 及以下的纯凝汽式小火电机组已得到有效控制和关停。 然而,从总体上看,我国的电力工业无论在技术装备方面还是运行水平方面都与 世界先进国家存在着一定的差距。据国家电力公司 1997 年统计数据,国内机组的平均 供电煤耗为 408 g/kWh,而同期国际先进机组的平均供电煤耗为 324 g/kWh,差距高 达 84 g/kWh。这一严峻的现实要求我们要不断在新机组的技术改造和节能挖潜方面下 大力气。本文由此针对机组热力系统利用热力学第二定律进行剖析,旨在找出国内相应 机组热力系统与设备的薄弱环节,用以指导火电厂节能改造和提高我国火电机组设计、 制造、安装、调试和运行水平。加强这方面的进一步研究,具有重要的现实意义。

1.2 课题研究的现状
长期以来人们都在探求能量系统的分析方法,随着人们节能意识的提高,这种探求 显得更为迫切。这是?分析诞生的历史背景。在理论探讨上,人们对能的本性认识也经 历着一个由浅入深的过程。这两方面的结合便是产生新方法的基础。但是前一个因素是 不能忽视的,在一个能源价格相对于设备一次投资十分低廉的时期和国度里,人们觉得 似乎不值得耗费精力去精雕细刻地研究提高能源利用效率的问题。所以尽管?分析的历 史渊源可以追溯得很远,但真正得到重视与发展还是近几十年里的事。特别是 70 年代 初发生的全球性能源危机,激发了人们的节能意识,当今在全球范围内?分析研究的蜂 起,正反映了这一需求。根据热力学原理对各种能量系统进行分析,以明察系统各部位 的能量损失,求取各种性能指标,对所研究的系统进行客观评价,就是能量系统的热力 学分析。以能量平衡为基础的叫做能分析,而以?平衡为基础的叫做?分析。前者是传 统的分析方法,而后者是近些年才发展起来的方法。

1

河北工程大学毕业设计(论文)

两种分析方法的共同点:①通过输入输出,有效利用和损失的平衡,求解系统的总 损失,进而确定损失的分布。②通过计算出的效率(有效利用的百分数)评价系统的完善 程度。 两种分析方法的区别:能分析法只是从不同质的能量在数量上的守恒来计算损失, 因而只计算外部损失而忽视内部损失,其评价指标也只是计算被利用部分能的数量和输 入能的数量而忽略了其质量的变化,即忽略了过程的不可逆性所带来的损失。 目前,美国已经将?方法用于热力系统的热经济分析当中,而我国火电机组热力系 统的分析方法实际上都是依据热力学第一定律,还建立在能量“量”的守恒上。基于热 力学第一定律的分析方法存在的缺点是不能揭示内部不可逆性大小,不能反映能质蜕变 的情况,不能分析不可逆性对经济性造成的影响。一些学者虽然致力于基于热力学第二 定律的分析研究,但这些优化方法的研究水平较之发达国家还有一定的差距,多是理论 指导且只强调某个因素,缺乏应用实践。因此这些方法在实际应用中受到很大的限制。 为了热力系统的经济性、安全性以及更准确可靠地评价系统的经济效益,此方面的研究 有待进一步优化和完善。国内?分析方法的实用化仍是亟待解决的问题。

1.3 研究内容及目的
针对大型火电机组的热力系统划分成若干子系统,根据?平衡方程分析?损失分布 规律及原因,并且对热力系统进行局部优化。 本论文的主要工作是利用?分析方法对大型火电机组的热力系统进行分析与优化, 包括: (1)针对大型火电机组的热力系统的具体情况进行分析,弄清系统内的物流与 ?流 状况,根据需要将系统划分为若干子系统; (2)在此基础之上,列出系统的?平衡方程; (3)计算系统?效率,热力学完善度、设备的?损率等技术指标; (4)分析热力系统?损分布规律及原因。对各项计算指标做出科学解释; (5)?分析结果及结论。

2

河北工程大学毕业设计(论文)

第二章 2.1 ?分析方法

热力学分析基础理论

如果说热力学第一定律所涉及的是关于能在 “量"的方面的本性, 说明的是能在量上 的守恒性,那么热力学第二定律所涉及的就是能在“质"的方面的本性。所谓能的质就 是能的品位,或能的可用性,当任何一种形式的能量被转移或转化为另一种形式的能量 时,其“质"常发生变化。热力学第二定律指出了能量转换的方向性,即其品位只可能 降低或不变,绝不可能提高。根据这一定律,能具有丧失其可用性的特征,或者说,能 在质上具有贬值的特性。不同能量的可转换性不同,反映了其可利用性不相同,也就是 它们的质不同,当能量已无法转换成其他形式的能量时,它就失去了利用价值。根据能 量可转换性的不同,可以将其分为三类: 第一类,可以不受限制地完全转换的能量,如电能、机械能、位能、动能。从本质 上来说,它们是完全有序运动的能量,在数量上与质量上是统一的。 第二类,具有部分转换能力的能量,如热能、物质的内能、焓等。它们在转换成机 械能或电磁能等其他形态的能量时,在给定的环境基准下,在极限情况下,也只能部分 转换,它们的数量与质量是不统一的。 第三类,受自然环境所限,完全没有转换能力的能量,如处于环境状态下的大气、 海洋、岩石等所具有的内能和焓,它们只有数量而无质量。 ?的定义和概念是逐步发展起来的,最初的?概念是用一般人很难确切把握的热力 学术语来表述:?是从平衡态中“拉出”一个系统时所需要的最小功,或表述为将此系 统再“放回”平衡态时所能得到的最大功。1956 年朗特(Z.Rant)对能概念进行了系统 的分析,提出了能(En)=?(E)+妩(A)的公式,进而明确了?是能量中可以无限转换的部 分,而妩则是不可转换的部分,而且取希腊字“ergo”(意为功或力)加上前缀“ex”(意 为从其中)确定了?的名称为“exergie"(英文为 exergy),统一了全世界对此势参数的 名称,在我国相应译为?。它的严格定义是:物质或物流在以给定环境为基准时的理论 作功能力的量度。 从本世纪 50 年代开始,随着节能工作发展的需要,首先在欧洲、苏联,继而在美 国、 日本以及其他国家陆续接受了朗特关于?的定义, 继而形成了在西方国家称之为 “热 力学第二定律分析法”即“?分析法”的热力学分析方法。热力学参数“?”既是第二 定律分析法的产物,又是第二定律分析法的有力工具。主要借助?来进行节能分析的方 法叫?分析法, 属于第二定律分析法的范畴, 其含义包括?分析、 熵分析和能级分析法。 ?作为一种评价能量价值的物理量,从“量”与“质 "的结合上评价了能量的价值,解 决了热力学和能源科学中长期以来还没有任何一个参数可单独评价能量价值的问题,改 变了人们对能的性质、能的损失和能的转换效率等传统的看法,提供了热工分析的科学

3

河北工程大学毕业设计(论文)

依据,它还深刻地揭示了能量在转换过程中变质退化的本质,为合理用能指明了方向。 ?分析方法依据能量中?的平衡关系,列出?平衡方程并求解,这点与能平衡计算 一样,通过分析,揭示出能量中?的转换、传递、利用和损失的情况,确定出该系统或 装置的?利用效率。?分析方法要比能分析方法更科学、更深入也更全面,因为能效率 的分子分母常常是不同质的对比,不能准确地表征能量的利用程度,这样有时给人以假 象,给出错误信息,使人们产生错觉,而?效率和?分析法正好能解决上述缺陷。它在 揭露损失原因、部位以及指出改进方向等方面,的确能发挥出独特的作用。 ?分析方法既可以作系统分析, 又可以作优化综合, 它可以很方便地进行系统优化, 与经济因素结合后可以作设备全寿期成本统计,这些都是?方法的优越性。随着节能工 作的深入,?分析方法在能源管理、热能动力、制冷技术、石油化工、冶金等许多领域 得到了广泛的应用。

2.2 ?分析理论
?分析是以系统的?平衡原理为基础,在实际过程中?是不守恒的,即输入系统的 ?与由系统输出的?是不相等的。为了建立?平衡方程,就要引入?损失的概念,只有 在计算出系统的各项?损失后,才能揭示出系统的各能量项之间的?平衡关系,然后确 定过程的?损失和?效率,找出损失或损耗的原因以及能量利用上的薄弱环节,从而为 节能降耗,提高能量利用率指明正确的方向。 ?分析法的主要内容有如下几部分: (1)确定出入系统的各种物流量、热流量和功流量,及各种物流的状态参数; (2)?流计算; (3)由?平衡方程确定过程的?损失; (4)确定热力学第二定律效率、?损率和?损系数及单位?耗。

2.2.1 ?损失
在一切实际的不可逆过程中, 不可避免的发生能的贬值变质, ?的总量将有所减少, 由于这种退化是无法逆转的,所以称之为?损失。 把能量在传递过程中由于不可逆性引起的 ?消失现象称为?耗散,或称内部 ?损 失。内部?损失与外部?损失的共同特点是损失掉的?最终都变为妩,这种妩或是以环 境无效热或是以环境无效功的形式为环境所吸收,它的产生必然减少了系统的有效耗 ?,从而降低系统的?效率。 但是,内部?损失与外部?损失两者之间也存在差别: (1)内部?损失完全是由系统内部过程的不可逆性引起的,其大小主要是取决于过 程的不可逆程度。一般来说,环境的变化不会直接影响系统内部进行的过程,但内部?

4

河北工程大学毕业设计(论文)

损失的大小与环境变化相联系, 只是环境所起的作用要比系统内过程本身的不可逆性影 响要小得多。 外部?损失主要是由于系统对环境的物质和能量的排放,因而外部?损失的值主要 取决于排放物和环境的状况。 (2)一切实际过程都是不可逆过程,因而内部?损失是不可避免的,只能设法减少, 即减少过程的不可逆性。从能量系统的优化观点来看,不是消除内部?损失,而是要把 它控制在某一最佳值。 外部?损失,对于“孤立"系统或接近于“孤立"的能量系统来说,它是可以接近甚 至等于零的,工程上应尽量减少它。 (3)从能质的观点看,内部?损失通常是高质能,如因摩擦而耗散的机械 ?、因流 阻而耗散的动能?等。而外部?损失常是由温度、压力较低的排放物带走的低质能。 因此,从技术经济观点来看,减少内部?损失的价值比外部?损失大。当然,对于 一个能量系统来说,内部?损失与外部?损失并非是彼此孤立、毫无联系的。

2.2.2 ?平衡
在能量传递过程中,过程物系的?减少量恒等于过程物系的妩增量,这就是关于过 程进行?平衡原理。对于一个热力系统的?平衡可以用下面的方程式表达: 输入系统的?=输出系统的?+?损失+系统?的变化 对于稳定流动系统(如图 2 ? 1),系统?的变化为 0,运用热力学第一定律和热力 学第二定律的?平衡方程,对于图所示的单股流体稳流系统,忽略流体进出系统的宏观 动位能变化,可建立稳定流动系统的?平衡方程,如下:

?
式中:

2

1

T0 ? ? ?1 ? ?dQ ? E 2 ? E1 ? WA ? IT TH ? ?

(2 ? 1)

?

2

1

T0 ? ? ?1 ? ?dQ ____ TH ? ?

过程吸收热量时带入的?;

WA
E1, E 2, IT

____ 开口系对外做出的有用功; ____ 分别为系统进口、出口的?及系统的?损失。

5

河北工程大学毕业设计(论文)

热源 TH E2 2

稳定流动系统
E1 1 Q EQ0=0
图 2 ? 1

IT

环境 P0,T0

稳定流动系统的?流图

2.2.3 ?分析评价指标
?分析的对象可能是一个用能过程,一台用能设备,也可以是一个含有若干台、若 类设备的生产系统。对于不同的对象,有一些反映不同对象特征的指标。 在分析当中, 为了确切比较不同工作条件各个过程或各种设备中?的利用程度和不 可逆程度,只知道?损失这一绝对量不够,所以必须引入评价系统完善性的指标——目 的?效率,设备的目的?效率反映系统或设备的热力学完善程度的真实情况;但是?效 率不能反映任意子系统对整个系统性能的影响,所以又引入设备的?损率和?损系数, 它们能较充分的表征各加热器?损在总?损中占的比重,又能反映这些?损在系统各环 节上的分布,可用单位?耗指标比较各加热器的用能水平随,从而可判别设备的“薄弱 环节",据此指出节能潜力之所在。 我们可以用以下性能指标来评定加热器设备的用能合理性。 (1)设备的目的?效率 目的?效率?ex 是指达到目的所得到的?与付出代价所消耗的?的比值。 Ex收益 ?ex ? Ex (2 ? 2) 代价 式中: Ex收益 ____ 到目的所得到的?;
Ex代价 ____ 付出代价所消耗的?;

(2)设备过程的?损率 定义:设备过程的?损率是该设备的?损失与系统的总?损之比,即 Exl , i ex , i ? ET
6

(2 ? 3)

河北工程大学毕业设计(论文)

式中: Exl , i
ET

____ 设备的?损失; ____ 系统的总?损。

(3)设备过程的?损系数 定义:设备过程的?损系数是该设备的?损失与系统总消费?的比值,即

?i ?

Exl , i Ex , s u

(2 ? 4)
p

式中: Ex, sup ____ 系统总消费?。 (4)煤耗增量 ?损失与煤耗关系:每一环节?损系数 ?i 都会引起燃料的过量消耗。 ?i ?g kwh? ?bi ? 122.8 1? ?

(2 ? 5)

2.3 ?值的计算方法
在电厂热力系统的?分析中,主要涉及到开口系统焓?的计算。开口系统的焓?即 为稳定物质流的?,可定义为:稳定物质流从任一给定状态流经开口系统以可逆的方式 转变到环境状态,并且只与环境交换热量时,所能作出的最大有用功,称为?,计算公 式为
e ? h ? h 0 ? T 0 ?s ? s 0 ?

(2 ? 6)

式中: h0, T 0, s0 ____ 分别为环境状态的焓、温度和熵。

2.4 燃料?的计算
煤的燃料烟计算式为:
ef ? ?hu , l ? ?w

(2 ? 7)

式中: ?hu , l ____ 燃料的低位发热量;
w
____ 燃料工质的所含水分的成分; ____ 环境温度下水的汽化潜热。

?

Df ?

D 0 h0 ? Dzrr hzrr ? Dgshgs ? Dzrl hzrl ? Dzr hzr ?B?hu , l

(2 ? 8)

式中:?B

____ 锅炉热效率,取热力平衡试验平均值 93.76%;

D 0 、 Dzr ____
Dgs 、Dgr

主蒸汽、再热蒸汽流量;

____ 给水、过热器减温水流量; ____ 消耗的燃料总量;

Df

h0, hgs ____ 过热蒸汽、给水焓;

hzrr, hzrl

____ 再热器出口、入口焓;

7

河北工程大学毕业设计(论文)

hg r

____ 过热蒸汽喷水减温焓。
Ef ? Df
?

ef

(2 ? 9)

8

河北工程大学毕业设计(论文)

第三章 热力系统?分析 3.1 能量系统的参数及燃料?的计算 3.1.1 能量系统的参数
本毕业设计所选参数为汽轮机在调门全开,机组连续运行的全开工况,此工况下的 发电机有功功率为 662.916MW。基准状态为:温度 25 ℃,压力 101 KPa 的环境,基 准状态下水的焓值为 h 0 0 =104.865 kj kg ,熵值 s 00 ? 0.3664kj ?kg ? K ? 。 表 3-1 600MW 火电机组连续运行的全开工况 发电机端功率 汽机总进汽量 主蒸汽压力 主蒸汽温度 汽机进口压力 汽机进口蒸汽温度 高压缸排汽压力 高压缸排汽温度 再热蒸汽流量 夏季工况凝汽器背压 给水温度 进入凝汽器流量 冷却水温 排汽焓 3.1.2 662.916MW 2026 t/h 17MPa 540℃ 16.7MPa 537 ℃ 4.006MPa 326.6℃ 1676.628 t/h 11.8KPa 281.6℃ 1255.636 t/h 49℃ 2355.9 kj/kg

燃料?的计算
w ? 0.03 , 在 环 境 温 度 下 水 的 汽 化 潜 热 为

本毕业设计选用的燃料为标准煤, 其收到基低位发热量为 ?hu , l ? 29270kj kg , 其 所 含 水 分 的 成 分 为

? ? h?? ? h? ? 2544 .47 ?100.59 ? 2443 .9 kj kg 。
?B ? 93.76 %
D 0 ? 2 0 2 t6h

9

河北工程大学毕业设计(论文)

Dzr ? 1676 .628t h

Dgs ? 2026t h ?1255 .636t h ? 770.364t h
Dgr ? 200t h h0 ? 3398.7 kj kg
hgs ? 1239 .676kj kg

( p 0 ? 17MPa, t 0 ? 540 ℃) ( p ? 17MPa, t ? 281.6 ℃) ( p ? 4.006MPa, t ? 326.6 ℃) ( p ? 4.006MPa, t ? 537℃) ( p ? 17MPa, t ? 510℃)
Df ? 222 .3 t h

hzrl ? 3031.42 kj kg hzrr ? 3527 .8 kj kg
hgr ? 3311 .7 kj kg

将以上参数代入式(2 ? 8) ,得 由式(2 ? 7) ,得
ef ? 29343 .317kj kg

由式(2 ? 9) ,得
Ef ? 6.5 ?109 kj h

3.2 电厂热力系统的单元划分
复杂系统的?分析可用单元法。此法由系统计算顺序表和各种过程的单独计算步骤 组成。单元法提供了一种分析计算技术,可以给出所期望的结果精度,详细探寻组成能 量系统的所有环节的?损大小,找出提高系统热经济完善性的改进方向。为此,可以将 一个独立的能量系统分成若干个组成单元,然后对各个单元逐一进行?损计算。 对于火电厂中的主系统,我们可以将其划分为三部分,即锅炉系统、主蒸汽管道系 统和汽轮机装置系统。 表 3-2 ?分析单元 单元号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 过程 一般燃烧过程 燃烧、化学能转变为热能 燃烧、热由燃气(烟气)传给工质 蒸汽流或燃气流的摩擦 液体流动的摩擦损失 蒸汽或燃气流的热损失 液体流动的热损失 蒸汽或燃气流的散热和摩擦损失 液体流动的散热和摩擦损失 泵送液体 蒸汽膨胀做功 设备 加热炉、燃烧室 加热炉、燃烧室 锅炉、加热器 风道或管道 管道 风道或管道 管道 风道或管道 管道 液体泵 透平

10

河北工程大学毕业设计(论文)

续表 3-2 单元号 12 13 14 15 过程 饱和蒸汽冷凝为液体 不同工质之间的传热 同种工质之间的传热 温度不同的工质的混合 设备 冷凝器 热交换器 热交换器 管道系统

3.2.1 电厂系统各状态点参数的计算
1)状态点 3 的焓值和熵值分别为:
h3 ? 3393.564kj kg
s 3 ? 6.40826kj ?kg ? K ?

2)状态点 4 的熵值为:
s 4 ? 6.4816kj ?kg ? K ?

3)状态点 5 的熵值为:
s 5 ? 7.1934kj ?kg ? K ?

4)状态点 6 的熵值为:
s 6 ? 7.36704kj ?kg ? K ?

位置 1 2 0 3 4 5 6 7 8’ ’

温度 t (℃) 1000 540 537 326.6 537 49 49 281.6

表 3-3 系统工况汇总 压力 p 焓h 熵 s ? ex (MPa) (kj/kg) (kj/(kg ? K)) ( 109 kj/h) 29343.317 6.5 17 16.7 4.006 4.006 0.0118 0.0118 17 3398.7 3393.564 3031.42 3527.8 2355.9 205.15 1239.676 6.4072 6.40826 6.481606 7.1934 7.36704 0.6908 3.04481 6.09 3.09 3.02 2.24 2.33 0.21 0.017 0.68

3.2.2 系统各部分?损失计算
根据?平衡方程计算各部分的?损失。对某一热力系统,基本的?平衡方程为:

?E ? ?E ? ?E
x i x
o

x

d

(3 ? 1)

式中: ? Ex

i

____ 进入热力系统的?; ____ 流出热力系统的?; ____ 热力系统的?损失。

?E ? Ex

x

O

d

电厂系统各部分?损失图见附录

图 3-1。

11

河北工程大学毕业设计(论文)

(1)燃烧过程中因热损失引起的?损失 由于锅炉效率为 ?B ? 93.76 %,所以锅炉的热量损失为 1 ??B ? 1 ? 0.9376? 0.0624, 并看作是直接?损失,因为它使燃料中的可用功减少了该数值。

?Exa ? 6.5 ?109 ? 0.0624? 0.41?109 kj h
这一?损失在温熵图上以矩形 1 ? 1? ? 7?? ? 1?? ? 1 代表。 由化学能转变为热能引起的?损失 燃料燃烧过程中化学能的剩余部分

Q ? 6.5 ?109 ? 0.41?109 ? 6.09?109 kj h
将 转 变 为 热 能 。 在 燃 料 中 以 面 积 1? ? 2 ? 2?? ? 7?? ? 1? 代 表 。 在 蒸 气 中 以 面 积
7 ? 8 ? 0 ? 0?? ? 7?? ? 7 和面积 4 ? 5 ? 5?? ? 4?? ? 4 代表。

此时有两个原因会引起?损失。其一是,有用的化学能转变为热能是一个不可逆过 程。此面积值为

?Tg ? To ? ? Q
因此?损失为
?Exb ? Q ?

Tg

To ? ? ? Q ? ?1 ? ? T g ? ?

To Tg

将参数带入上式,得
?Exb ? 1.43?109 kj h

在温熵图上此损失由面积 7? ? 2? ? 2?? ? 7?? ? 7? 代表。 (2)烟气和蒸汽之间传热引起的?损失 这是通过燃烧加热蒸汽过程中?损失的第二个来源。此过程的总损失可由下式来确 定:
?Exc ? T 0?D0?s1 ? Dzr?s 2 ? ? ?Exb

其中 ?s1和?s 2 在温熵图上分别以线段 7?? ? 0??和4?? ? 5?? 的长度代表。 将参数带入上式,得
?Exc ? 1.0 ?109 kj h

但 ?Ex 亦可由下式直接算出:
c

? h0 ? h8?? ? h5 ? h4 ? ? ? ? ?Exc ? T 0? ? D0 ? ??s 0 ? s8?? ? ? Tg ? ? Dzr ??s5 ? s 4 ? ? Tg ? ? ? ? ? ? ?? ?

将参数值代入上式,得
?Exc ? 1.2 ?109 kj h

此?损失在温熵图上以矩形 2? ? 0? ? 0?? ? 2?? ? 2?和矩形4? ? 5? ? 5?? ? 4?? ? 4? 的面积表示。由化 学能转变为热能及由非平衡传热而引起的总?损失为 ?Ex ? ?Ex 。
b c

12

河北工程大学毕业设计(论文)

(3)由锅炉到透平的管路中蒸汽流动引起的?损失 此过程的?损失有两个来源。即由于摩擦引起的蒸汽流的节流以及蒸汽与周围介质 之间的非平衡热交换。总?损失等于过程开始和终了时的?值之差。 工况 0 下蒸汽的做功能力由面积 0 ? 0? ? 7? ? 7 ? 8 ? 9 ? 0 代表,其值为:
Ex 0 ? ??h0 ? h00 ? ? T 0?s0 ? s00 ??? D0

工况 3 下蒸汽的做功能力由面积 3 ? 3? ? 7? ? 7 ? 8? ? 9? ? 3 代表,其值为:
Ex 3 ? ??h3 ? h00 ? ? T 0?s3 ? s00 ??? D0

过程的?损失为
? E xd ? E x 0 ? E x 3

将参数的各数值代入上述各式,得
Ex 0 ? 3.026?109 kj h

Ex 3 ? 3.015?109 kj h

?Exd ? 0.011?109 kj h

实际上此系统是由蒸汽和作为冷源的周围介质组成的。系统的总熵增为
h 0 ? h3 ? ? ?s总 ? D0 ??s 3 ? s 0 ? ? T0 ? ? ?

则蒸汽的?损失为
?Exd ? T 0?s总 ? D0?T 0?s3 ? s0 ? ? ?h0 ? h3?? ? 0.011?109 kj h

这与前面所得到的 ?Ex 结果相同。
d

(4)蒸汽在透平中不可逆膨胀引起的?损失 这一?损失可有基本方程确定
?Exe ? ?Exe1 ? ?Exe 2 ?Exe1 ? D 0T 0 ?s 34
?Exe 2 ? Dzr T 0 ?s 56

将参数数值代入上述各式计算,得
?Exe1 ? 4.4 ?107 kj h
?Exe2 ? 8.68?107 kj h

?Exe ? 0.131?109 kj h

在温熵图上这一损失由面积 3? ? 4? ? 4?? ? 3?? ? 3? 和面积 5? ? 6? ? 6?? ? 5?? ? 5? 代表。 (5)由于冷凝器中非平衡传热引起的?损失 这一损失可由基本方程
?Exf ? T 0 ?s

确定,此时熵的变化为
? h6 ? h7 ? ?s ? 1255 .636? ? ? ?s 6 ? s 7 ?? T 0 ? ?
13

河北工程大学毕业设计(论文)

?损失为
?Exf ? 1255 .636? ??h6 ? h7 ? ? T 0?s6 ? s7 ??

将参数数值代入上式,得
?Exf ? 0.2 ?109 kj h

在温熵图上此?损失由面积 7 ? 6 ? 6? ? 7? ? 7 代表。 (一)蒸汽在透平中所做的有用功
W ? W1 ?W 2

W 1 ? D0 ? ?h3 ? h4 ?

W 2 ? Dzr ? ?h5 ? h6 ?

将参数数值代入上述各式,得
W 1 ? 0.734?109 kj h

W 2 ? 1.47?109 kj h
W ? W 1 ? W 2 ? 2.204?109 kj h

这些计算将在?单元 3-1 至 3-7 中反映出来。计算结果以?的标准形式列于表 3-4 中。 表 3-4 ?计算汇总表 简单蒸汽电站[单位: 10 kj h ]
9

?损失

工况 或部 ? 件 1 炉子 2 锅炉 0 管路 3 透平 4 2.24 3.02 3.09 6.09 6.5

?的 变化 传热

有 用 化学 传 功 变化 热

摩擦

机 械 的 不 放热 完 善 性 0.41

总计

总? 损失 (% ) 10

0.41

0.41

3.0

6.09

1.43

1.2

3

78

0.07 -0.01

0.0 0.06 1 0.734 0.044

0.07

3

0.78

0.044

再热 器 5 2.33

0.83

14

河北工程大学毕业设计(论文)

续表 3-4 透平 6 冷凝器 7 2.12 0.21 0.2 0.017 3.84 100 0.2 0.2 5 1.47 0.087 0.087 4

3.2.3 系统单元划分
?平衡方法: A. 单元 3-1 过程:燃烧(过程单元 1-2) 部件:蒸汽发生器的炉子部分 基准温度=298K 燃烧放热= 6.5 ?109 kj h 1 点的?值= Ex ? 6.5 ?109 kj h
1

燃烧温度=1273K 炉子效率=93.76%

由于炉子的不完全性引起的损失

?kj h ? 0.41?109 kj h Ex损失 ? 6.5 ?109 ? ?1 ? 0.9376
燃料燃烧过程中化学能的剩余部分
Ex1a ? Ex1 ? Ex损失 ? ?6.5 ? 0.41??109 ? 6.09?109 kj h

燃烧损失(化学能转变为热能)
?T0 ? Ex损失 ? Q? ? ? 1.43?109 kj h ? Tg ?

Ex 2 ? Ex1 ? Ex损失和 ? 4.66?109 kj h

B. 单元 3-2 过程:传热(过程单元 8?? ? 0 ) 部件:蒸汽发生器的锅炉部分 蒸汽终态
h0 ? 3398 .7 kj kg
s0 ? 6.4072kj ?kg ? K ?

蒸汽初态
h8?? ? 1239 .676kj kg
s8?? ? 3.0481kj ?kg ? K ?

基准状态
h00 ? 104.865kj kg
s 00 ? 0.3664kj ?kg ? K ?

2点的?值= Ex 2 ? 4.7 ?109 kj h 主蒸汽流量= D0 ? 2026t h

8?? 点的?值= Ex8?? ? 0.68?109 kj h
传热引起的?损失
h0 ? h8?? ? ? Ex损失 ? D0T 0 ??s 0 ? s8?? ? ? ? 1.004?109 kj h Tg ? ? ?
15

河北工程大学毕业设计(论文)

0 点的?值= Ex 0 ? 3.03?109 kj h C. 单元 3-3 过程:摩擦,传热(过程单元 0-3) 部件:管路,锅炉—透平 蒸汽初态
h0 ? 3398 .7 kj kg
s 0 ? 6.4072kj ?kg ? K ?

蒸汽终态
h3 ? 3393 .564kj kg
s3 ? 6.40826kj ?kg ? K ?

基准状态
h00 ? 104.865kj kg
s 00 ? 0.3664kj ?kg ? K ?

由于摩擦和传热引起的?损失为
h 0 ? h3 ? ? Ex损失 ? D0T 0 ??s3 ? s 0 ? ? ? 0.011?109 kj kg ? T 0 ? ?

点 3 的?值为= Ex 3 ? 3.015?109 kj h D. 单元 3-4 过程:膨胀做功(过程单元 3-4) 部件:蒸汽透平 蒸汽初态
h3 ? 3393 .564kj kg
s 3 ? 6.40826kj

蒸汽终态
h4 ? 3031 .42 kj kg s 4 ? 6.481606 kj ?kg ? K ?

基准状态
h00 ? 104.865kj kg
s 00 ? 0.3664kj ?kg ? K ?

?kg ? K ?

该过程的总?变化为
Ex 3 ? Ex 4 ? 0.78?109 kj h

高压缸有用功
W 1 ? D0?h3 ? h4 ? ? 0.734?109 kj h

由于不可逆引起的?损失
Ex损失 ? D0T 0?s ? D0T 0?s 4 ? s3? ? 4.4 ?109 kj h

4 点的?值= Ex ? D0??h4 ? h00 ? ? T 0?s4 ? s00 ?? ? 2.24?109 kj h
4

E. 单元 3-5 过程:传热(工程单元 4-5) 部件:再热器(锅炉中) 蒸汽初态
h4 ? 3031 .42 kj kg

蒸汽终态
h5 ? 3527 .8 kj kg

基准状态
h00 ? 104.865kj kg

s 4 ? 6.481606 kj ?kg ? K ? s5 ? 7.1934kj ?kg ? K ?

s 00 ? 0.3664kj ?kg ? K ?

再热蒸汽流量= Dzr ? 1676 .628t h 传热引起的?损失为
h5 ? h 4 ? ? Ex损失 ? Dzr T 0 ??s 5 ? s 4 ? ? ? 0.161?109 kj h Tg ? ? ?

5 点的?值= Ex ? Dzr ??h5 ? h00 ? ? T 0?s5 ? s00 ?? ? 2.33?109 kj h
5

16

河北工程大学毕业设计(论文)

F. 单元 3-6 过程:膨胀做功(过程单元 5-6) 部件:蒸汽透平 蒸汽初态
h5 ? 3527 .8 kj kg
s5 ? 7.1934kj ?kg ? K ?

蒸汽终态
h6 ? 2355 .9 kj kg

基准状态
h00 ? 104.865kj kg

s 6 ? 7.36704kj ?kg ? K ?

s 00 ? 0.3664kj ?kg ? K ?

该过程的总?变化
Ex 5 ? Ex 6 ? 2.1?109 kj h

中低压缸做的有用功
W 2 ? Dzr ?h5 ? h6? ? 2 ?109 kj h

由于不可逆引起的?损失
Ex损失 ? DzrT 0?s6 ? s5? ? 0.1?109 kj h

6 点的?值= Ex ? 1255 .636? ??h6 ? h00 ? ? T 0?s6 ? s00 ?? ? 0.21?109 kj h
6

G. 单元 3-7 过程:冷凝和放热(过程单元 6-7) 部件:冷凝器 蒸汽初态
h6 ? 2355 .9 kj kg

蒸汽终态
h7 ? 205.15kj kg
s 7 ? 0.6908kj ?kg ? K ?

基准状态
h00 ? 104.865kj kg
s 00 ? 0.3664kj ?kg ? K ?

s6 ? 7.36704kj ?kg ? K ?

冷凝器中总?变化为
Ex 6 ? Ex 7 ? 0.2 ?109 kj h

如果没有回收任何热量来做功,总?损失为
Ex损失 ? 1255 .636? ??h6 ? h7 ? ? T 0?s6 ? s7 ?? ? 0.2 ?109 kj h

7 点的?值= Ex ? 1255 .636? ??h7 ? h00 ? ? T 0?s7 ? s00 ?? ? 0.017?109 kj h
7

能分析方法 : 燃烧过程的热损失= 6.5 ?109 ? ?1 ? 0.9376 ? ? 0.41?109 kj h 蒸汽管路中的热损失= D0?h0 ? h3? ? 2026? ?3398 .7 ? 3393 .564? ? 0.01?109 kj h 转变为有用功的热量= D0?h3 ? h4? ? Dzr ?h5 ? h6? ? 2.204?109 kj h 冷凝器中放热量= 1255 .636? ?h6 ? h7 ? ? 1255 .636? ?2355 .9 ? 205.15? ? 2.7 ?109 kj h 热平衡的这些结果与 ? 平衡法的结果相比较的结果表明: ? 分析方法给出了有 关系统真实损失的更清楚的说明。

3.3 性能指标计算
(1)设备的目的?效率

17

河北工程大学毕业设计(论文)

锅炉:由锅炉产生的蒸汽的?,即收益?
Ex收益 ? Ex 0 ? 3.09?109 kj h

锅炉付出代价所消耗的?
Ex代价 ? Ef ? 6.5 ?109 kj h

由式(2 ? 2) ,得

?e ?
x

Ex收益 3.09?109 ? ? 0.4754 Ex代价 6.5 ?109

蒸汽透平:由透平产生的有用功,即收益?
Ex收益 ? W ? 2.204?109 kj h

透平产生有用功付出代价所消耗的?
Ex代价 ? Ex3 ? 3.015?109 kj h

由式(2 ? 2) ,得

?e ?
x

Ex收益 2.204?109 ? ? 0.731 Ex代价 3.015?109

冷凝器:由冷凝器出来的?,即收益?

Ex收益 ? Ex 7 ? 0.017?109 kj h
进入冷凝器的?,即代价?

Ex代价 ? Ex 6 ? 0.21?109 kj h
由式(2 ? 2) ,得
Ex收益 0.017?109 ? ? 0.0809 Ex代价 0.21?109

?e ?
x

管道:由主蒸汽管路流出的蒸汽?,即收益?

Ex收益 ? Ex3 ? 3.015?109 kj h
进入主蒸汽管路的蒸汽?,即代价?

Ex代价 ? Ex 0 ? 3.09?109 kj h
由式(2 ? 2) ,得
Ex收益 3.015?109 ? ? 0.9 7 5 7 Ex代价 3.09?109

?e ?
x

(2)设备过程的?损率
9 锅炉:锅炉中的总?损失= ?Exa ? ?Exb ? ?Exc ? 3.41?10 kj h

由式(2 ? 3) ,得锅炉的?损率

18

河北工程大学毕业设计(论文)

ex ?

3.41?109 ? 0.8854 3.84 ?109

管路:管路中的总?损率= ?Exd ? 0.07?109 kj h 由式(2 ? 3) ,得管路的?损率
ex ? 0.07 ?109 ? 0.0182 3.84 ?109

蒸汽透平:透平中的总?损失= ?Exe ? 0.131?109 kj h 由式(2 ? 3) ,得蒸汽透平的?损率
ex ? 0.131?109 ? 0.03412 3.84?109

冷凝器:冷凝器中的总?损失= ?Exf ? 0.2 ?109 kj h 由式(2 ? 3) ,得冷凝器的?损率
ex ? 0.2 ?109 ? 0.05208 3.84?109

(3)设备过程的?损系数 由式(2 ? 4) ,得各设备过程的?损系数 锅炉:
?Exa ? ?Exb ? ?Exc 3.41?109 ? ? 0.5246 Ef 6.5 ?109 ?Exd 0.07 ?109 ? ? 0.01077 Ef 6.5 ?109 ?Exe 0.1308?109 ? ? 0.02015 Ef 6.5 ?109

?锅炉 ?
?管路 ?

管路:

蒸汽透平:

?蒸汽透平 ?

冷凝器: (4)煤耗增量

?Exf 0.2 ?109 ?冷凝器 ? ? ? 0.03077 Ef 6.5 ?109

系统的总?损系数 ? ? ??i ? 0.5246? 0.01077? 0.02015? 0.03077? 0.58629 由式(2 ? 5) ,得各部分的煤耗增量 ?锅炉 0.5246 ?b ? 122 .8 ? ? 122 .8 ? g kwh ? 43.254 g j 锅炉: 1? ? 1 ? 0.58629 管路:
?b ? 122 .8 ?

?管路 0.01077 ? 122 .8 ? g kwh ? 0.888 g j 1? ? 1 ? 0.58629

19

河北工程大学毕业设计(论文)

蒸汽透平: ?b ? 122 .8 ?

?蒸汽透平 0.02015 ? 122 .8 ? g kwh ? 1.661 g j 1? ? 1 ? 0.58629
?冷 凝 器 0.0 3 0 7 7 ?1 2 2 .8 ? g k w h? 2.5 3 7 g j 1? ? 1 ? 0.5 8 6 2 9

冷凝器:

?b ? 1 2 2 .8 ?

表 3-5 ?分析结果 单元 锅炉 管路 蒸汽透平 冷凝器 全厂 ?效率 0.4754 0.9757 0.731 0.0809 0.4137 ?损率 0.8854 0.0182 0.03412 0.05208 ?损系数 0.5246 0.01077 0.02015 0.03077 0.58629 煤耗增量 U(g/j) 43.254 0.888 1.661 2.537 48.34

热力系统系统?效率 ?ec ? 1? ??i ? 1 ? 0.58629? 0.4137

3.4 性能计算结果分析
从表 3-5 中可以看出各?损失的大小、?效率的高低,以及?损率、?损系数、煤 耗增量的大小。从各设备的?损数值可明显看出损失较大的设备;目的?效率的数值反 映设备的热力学完善程度;将表 3-5 中的数据用柱形图表示。参见附录。 从?损失、?效率、?损率、?损系数和煤耗增量图可以得出以下结论: (1) 热力系统中?损失最大的是锅炉, 其次是蒸汽透平, ?损失最小的设备是管路; (2)系统中各设备?损率的高低反映各个设各的?损失在系统总?损失中所占的比 重。由图 3-6 可以看出锅炉的?损率最大,但锅炉热效率在 93%左右,说明锅炉能量损 失不大,但其品味却大大降低了,可见在锅炉中存在着很大的热力学不可逆性;而常规 分析法中能量损失最大的凝汽器,在?分析中,其?损率并不大,也就是说在凝汽器中 虽然有大量的能量损失,但所损失能量的品味很低,在整个系统中并不是关键问题.这 是用常规的第一定律分析方法所无法发现的。 (3)由图 3-3 可以看出各设备的?损系数,它可以反映出?损在系统各个环节上的 分布,因而可以明确指出节能潜力之所在。这样我们就可以针对薄弱环节采取相应的措 施进行改进。由图 3-3 看出热力系统中锅炉的?损系数最大,是系统最薄弱环节。

20

河北工程大学毕业设计(论文)

第四章 4.1 提高电厂循环热效率

热力系统优化分析

提高电厂循环热效率的一些基本方法,包括: (1)提高新汽的初温、初压; (2)采用蒸汽再热循环系统; (3)采用多级抽汽回热循环; (4)采用热电联产循环系统。 在现在代化电厂中,系统可划分为很多单元,比如对整个汽轮机装置系统的划分, 由于回热的采用,又将回热系统划分成单元,任何一个单元由于某些因素而引起的微弱 变化,都会影响到其它单元,这种引起某单元变化的因素叫做“扰动” ,也就是说,某 单元局部参量的微小变化(即扰动),会引起整个系统的“反弹’ ’ ,但是它不会引起系统 所有参数的“反弹” 。就汽轮机装置系统而言,系统产生的任何变化,都可归结为扰动 后本级或邻近级抽汽量的变化,从而引起汽轮机装置系统及各单元的?损变化。因此, 在对电厂热力系统进行经济性分析时,仅计算出某一工况下各单元的?损失分布还是不 够的,还应计算出当某局部参量变化时整个热力系统?效率变化情况。而?优化理论基 础,又要涉及新的指标,比如抽气回热系统中的抽汽有效?降,新蒸汽有效?降,再热 机组新蒸汽有效?降,在对系统?优化分析时要对以上指标进行分析研究;另外还包括 对喷水减温系统的结构优化,这些都是?优化理论要研究的。

4.2 ?优化理论基础 4.2.1 抽气有效?降
对于抽汽回热系统,某级回热抽汽减少或某小流量进入某加热器“排挤’ ’抽汽量, 诸如此类原因使某级加热器抽汽产生变化(一般是抽汽量减少),如果认为此变化很小而 不致引起加热器及热力系统参数的变化,那么便可基于等效焓降理论引入放热?效率来 求取某段抽汽量变化时对整个系统?效率的影响. 为便于分析,我们定义抽汽的有效?降,在抽汽减少的情况下表示 1kg 排挤抽汽作 功的增加值;在抽汽量增加时,则表示作功的减少值:用符号 Ej ,来表示。 而排挤 1kg 抽汽所获得的作功 Ej 与需加入的抽汽?之比称为抽汽?效率?j ,即:
Ej qej

?j ?

(4 ? 1)

4.2.2 抽气的 Ej 的计算通式
从靠近凝汽器侧开始,研究各级抽汽有效?降, Ej 的计算公式的规律是从排挤 1kg 抽汽的焓降 ?ej ? ec ? ??ei 中减去某些固定成分,可归纳为下列通式:
z

Ej ? ?ej ? ei ? ??ei ?

r ? j ?1

?q

Ar
er

Er

?kj

kg ?

(4 ? 2)

21

河北工程大学毕业设计(论文)

式中: Ar 取以 ?er 或者 ?er , ,视加热器换热型式而定。如果 j 为汇集式加热器,则 Ar 均 以 ?er 代之; 如果 j 为疏水放流式加热器, 则顺着凝结水或给水来流方向从 j 以上直到(包 括)汇集式加热器用 ?er 代替 Ar ,而顺着凝结水或给水来流方向在汇集式加热器以上无论 是汇集式或疏水放流式加热器,则一律以 ?er 代替 Ar ; r ____ 加热器 j 后更低压力抽汽口脚码;

?ei ____ 汽轮机流动?效率。

4.2.3 新蒸汽有效?降
根据抽汽有效?降推演,并考虑辅助成分的作功损耗,可以得到新蒸汽的净有效? 降:
E ? ?e0 ? ec ? ??ei ? ??er?r ? ? ?
r ?1 z

?kj

kg ?

(4 ? 3)

式中:?? ____ 系统全部辅助成份的作功损失,是指除了回热加热以外的一切附加成 份,包括门杆漏汽、轴封漏汽、给水泵功损、加热器的损失等的代数和。

4.2.4 再热机组新蒸汽有效?降
0 新蒸汽有效?降 E 按前述基础理论推演方法, 采用变?量抽汽?效率?ej 可导出新蒸

汽有效?降为:
E ? ?e0 ? ec ? ??ei ? ?e ? ??er? r0 ? ? ?
r ?1 z

?kj

kg ?

(4 ? 4)

装置?效率为:

?e ?

E E0

式中: E 0 ____ 循环?升量, E 0 ? e0 ? efw ? ?zr?e

?kj

kg ?;

?e ____ 1kg 蒸汽在再热器中吸收的?量, ?e ? ezr ? ezL

?kj

kg ?;

ezr ____ 再热热段的蒸汽?, kj kg ;

ezL ____ 再热冷段的蒸汽?, kj kg ;

?r0 ____ 变?量抽汽?效率,? r0 ?

Er0 ; qer

再热热段以后由于排挤抽汽不影响再热器的蒸汽 Er0 ____ 变?量抽汽有效?降, 份额 ?zr ,也不影响再热器的?升,变热量抽汽有效?降的计算与非再热机组一样,其 通式为:
z

E0 j ? ?ej ? ec ? ??ei ?

r ? j ?1

?A?
r

r

?kj

kg ?

(4 ? 5)

22

河北工程大学毕业设计(论文)

对再热冷段及其以上抽汽,根据定义,每产生 1 kg 排挤抽汽,但有加入的?作功, 而且还包含排挤抽汽引起的再热器?升的作功,该蒸汽返回汽轮机的实际作功为:
z

E0 j ? ?ej ? ec ? ??ei ? ?e ?

r ? j ?1

?A?
r

r

?kj

kg ?

(4 ? 6)

4.2.4

Ej 的应用和 ?E 0 的求法

火电厂的热力设备和系统,无论是发生?量和工质的损失,还是工质和?量利用于 系统,都将影响装置的经济性,通常工质损失的同时总伴随着有?量的损失。热力设备 和管道的散热、排污及汽水渗漏和取样等就是属于工质和?量损失;工质和?量利用于 系统,包括来自循环内部的工质和?量,以及循环外部工质和?量,比如轴封漏汽、抽 气器排汽、除氧器余汽利用以及给水泵内的?升等均属于内部?量和工质的利用,而外 来蒸汽或热水、排污扩容蒸汽、锅炉排烟余热利用都属于外部?量和工质利用于系统。 热力系统中各种热经济性问题,可以归纳为两大类:一是纯?量变动或出入系统; 另一类是带有工质的?量进出系统。两类热经济性问题有本质区别,它们对经济性的影 响和效果以及分析计算的方法都将有很大不同。在研究计算时,按纯?量和带工质的? 量进出系统分别予以讨论,给出新蒸汽有效?降的增量 ?E 和循环?升增量 ?E 0 的计算 方法。

?E 和 ?E 0 得出后,就可求得装置?效率的相对变化:

??e ?

?E ? ?E 0?e E ? ?E

(4 ? 7)

4.2.5 计算条件
引入?效率方法之后与等效焓降计算条件相同。从等效焓降的推演过程可知,等效 焓降的计算是以新蒸汽流量保持不变为前提条件的。这样就避免了热力系统一般计算方 法的缺点,即热力系统中影响经济性的任何变化,其最终结果都将导致各抽汽量和总汽 耗量的变化,因而需全部从头开始计算,方能求出经济性的变化结果。如果把新蒸汽流 量固定不变, 则热力系统中任何变化, 只是改变汽轮机的功率和该变动以后的抽汽份额, 各级抽汽流量不致全部变动。因此,有可能就局部变化进行分析。这样就简化了计算, 使局部定量分析成为可能。 此外,在计算时,认为新蒸汽参数、再热汽参数、终参数以及各抽汽参数均为已知, 且保持不变,即汽轮机膨胀过程线的变化暂时不予考虑。这些都是建立和推导公式的前 提条件。另外,为了局部定量分析方便,把加入循环 ?升 E 0 也保持不变。在这些前提 下,求得的全部抽汽有效?降和抽汽?效率,是一些完全确定的数值和物理含意相当的 参量。它们以一次性参数给出,不必经常计算,成为分析热力系统的重要参数。
23

河北工程大学毕业设计(论文)

应当指出,实际工程计算中,大量应用的是?j ,尤其是在局部定量计算当中。因为 热力系统中任意地方发生?量的增减变化,它所引起作功变化就等于该?量与所处能级 抽汽?效率的乘积。还应当明确的认识,所得的作功变化,已毫不遗漏地考虑了该能级 以下所有加热器的抽汽量、 疏水量等的全部变化。 这是因为?j 中反应了这些变化的缘故。 所以?j 是计算的核心,是能使局部定量计算简便、准确的根本所在。

24

河北工程大学毕业设计(论文)

第五章

总结

前面对简单循环电厂系统的经济性进行了?分析,并且包含了热平衡分析。这两种 分析方法的结论不尽相同,这是由于这两种分析方法中“损失”的含义有原则的区别。 两种分析方法分别绘制了?流图和能流图,见附录。 从热平衡法分析得到的能流图可以看出, 从量的角度看, 冷凝器中损失的能量最多, 而?分析方法从量与质的统一角度来看,冷凝器中损失的能量不小,但因与环境温度接 近,几乎不存在转换为功的潜力,因此,从热变功的角度认为冷凝器几乎没有改进的余 地,而?分析方法的分析结果表明,?损失最大的部位在锅炉,而且明确的指出?损失 主要是由于锅炉中燃烧即化学反应和较大温差传热的不可逆性造成的,为了提高 ?效 率, 应该尽可能改善燃烧及传热条件, 一便较少不可逆损失。 ?分析法为合理利用能源, 提供了可靠的依据。 要综合考虑热平衡法和?分析方法二者得出的结论,热平衡法结果表明在冷凝器损 失的热量最多,虽然这些热量的品味很低,几乎没有做出有用功的能力,但这结果为人 们提供了一种节能的方向,即对冷凝器的工作环境或结构进行改进,比如使冷凝器与吸 附式制冷装置结合,将这些热量的质提高;而?分析指出,锅炉的化学反应和传热过程 引起的损失最大,所以对锅炉的研究不应局限在改善燃烧和传热的条件上,还要对锅炉 的结构,选材等方面进行研究。

25

河北工程大学毕业设计(论文)

致 谢
值此论文完成之际,首先感谢张峥老师的悉心指导和亲切的关怀!从论文的选题、 研究的思路、研究的方法到论文的撰写和成稿,都离不开他的悉心指导。导师严谨的工 作作风、渊博的知识我深为折服,这也将促使我在以后的工作和学习中更加努力,以期 不辜负导师的教诲。在我完成学业期间,也得到了丁光彬教授、李临生老师、闫红艳老 师、 高俊如老师、 张相洲老师等诸位老师们的大力帮助, 在此也对他们的帮助表示感谢! 在我四年的学习与生活中给予我帮助和照顾的人还有很多,在此我也对那些关心和 照顾我的人们表示衷心的感谢! 在此也衷心祝福你们——我敬爱的老师、同学、朋友和家人,祝福你们工作顺利, 生活幸福,诸事顺心如意!

26

河北工程大学毕业设计(论文)

参考文献
[ 1 ] 陆 延 昌 ,姜 邵 俊 ; 2 1 世 纪 初 期 中 国 电 力 工 业 展 望 2000 [2]朱 明 善 ; 能 系 统 的 ? 分 析 [3]周 辉 ; 华 北 电 力 大 学 动 力 系 , 2005 [4]项 新 耀 ; 工 程 ? 分 析 方 法 【 M】 , 北 京 , 石 油 工 业 出 版 社 , 1990 [5]陈 志 强 ;凝气机组各加热器运行状态在线分析系统(硕士学位论 文) ; 保 定 , 华 北 电 力 大 学 动 力 系 , 2005 [ 6 ] 徐 剑 锋 ,彭 琪 ,付 加 林 ; 火 电 厂 热 力 系 统 ? 分 析 ,能 源 工 程 , 2 0 0 1 [7]王 加 璇 , 张 树 芳 ; ? 方 法 及 其 在 火 电 厂 中 的 应 用 , 北 京 , 水 利 电 力 出 版 社 , 1993 [8]李 世 杰 ; 大容量汽轮机发电机组的热经济评价体系研究与应用 (硕士学位论文) , 哈 尔 滨 工 业 大 学 , 2004 [9]严 家 騄 , 余 晓 福 , 王 永 青 ; 水 和 水 蒸 气 性 质 图 标 ; 高 等 教 育 出 版 社 [10][美 ]J.E.艾 亨 著 , 黄 志 潜 议 , 朱 明 善 校 法,机械工业出版社 [11]杜 亚 荣 ; 600MW 机 组 热 力 系 统 的 热 力 学 分 析 与 优 化 ( 硕 士 学 位 论 文 ) 保 定 , 华 北 电 力 大 学 动 力 系 , 2007 [ 1 2 ] 张 淑 侠 ;大 机 组 热 量 力 系 统 结 构 优 化 研 究( 硕 士 学 位 论 文 )保 定 , 华 北 电 力 大 学 动 力 系 , 2006 [13]林 万 超 版 社 , 1994 [14]杨 东 华 ; ? 分 析 和 能 级 分 析 , 科 学 出 版 社 , 1986 [15]B.M. 布 罗 章 斯 基 ; 中 国 电 力 出 版 社 , 1996 [16]赵 冠 春 , 钱 立 论 ; ? 分 析 及 其 应 用 , 高 等 教 育 出 版 社 , 1984 [17]郭 丙 然 ; 最 优 化 技 术 在 电 厂 热 力 系 统 中 的 应 用 【 M】 ,北京,水 ; 热 力 系 统 及 设 备 最 优 化 【 M】 ,北京,机械工 清华大学出版 利 电 力 出 版 社 , 1986 [18]沈 幼 庭 , 何 锦 英 业 出 版 社 , 1985 [19]朱 明 善 , 刘 颖 , 林 兆 庄 , 彭 晓 峰 ; 工 程 热 力 学 社 ; 火电厂热系统节能理论 【 M】 西 安 , 西 安 交 通 大 学 出 ; 能量系统的?分析方 ; 清 华 大 学 出 版 社 , 1988 水电机组回热系统和故障诊断(硕士学位论文) ;保定, ; 中国电力,

27

河北工程大学毕业设计(论文)

[ 2 0 ] 蔡 海 军 ,张 忠 孝 ,毕 德 贵 ,朱 明 海理工大学 [ 2 1 ] Mohammad Ameri, Nooshin Enadi analysis) ,



烧结余热利用的?分析



Thermodynamic modeling and second law

based performance analysis of a gas turbine power plant (exergy and exergoeconomic , Mechanical & Energy Engineering Department, Power and Water University of Technology (PWUT) [22]BAMDAD BARARI1*, ASHKAN ABBASIAN SHIRAZI, MOHSEN KESHAVARZI1 and IMAN ROSTAMSOWLAT Numerical analysis and field study of the ,Mechanical Engineering time-dependent exergy–energy of a gas–steam combined cycle Azad University, Kazeroon branch, Kazeroon, Iran

Department, Shiraz University, Shiraz, Iran and Mechanical Engineering Department, Islamic

28

河北工程大学毕业设计(论文)

附录

29

河北工程大学毕业设计(论文)

30

河北工程大学毕业设计(论文)

31

河北工程大学毕业设计(论文)

32


相关文章:
600MW机组电厂热力系统与燃烧系统的设计_开题报告
能源与环境学院本科毕业设计开题报告 姓名 雷锋 学号 指导教师 龚志军 专业 热动 拟用设计题目 600MW 机组电厂热力系统与燃烧系统的设计 根据已知条件和设计技术规程...
600MW汽轮发电机组热力系统初步设计毕业设计
热力系统的分析与计算 第一节 原则性热力系统的拟定---17 第二节 设计资料-...600MW火电机组全面性热力系统简介 第一节 热力系统概述---65...
靖安县职称论文发表-大型火电机组汽轮机保护系统论文选...
某台 600MW 汽轮机组轴承载荷分配测试与分析 44……大型汽轮机主油泵系统设计...汽轮机组热力系统热经济性火用分析 52……大型火电机组汽轮机保护控制系统的...
焦作论文网职改办代理发表职称论文发表-火电机组控制设...
压水堆核电机组(火用)成本分析的矩阵算法 23……...火电机组热力系统的抽汽折合系数 49……浅析基于 ...热工自动控制对 600MW 火电机组节能降耗的影响 56...
三都水族代理发表职称论文发表-火电厂热力系统节能技术...
超超临界 700℃火电机组热力系统的(火用)分析 44……余热利用冷电联供系统...97……600MW 直接空冷机组热力系统的分析与评价 98……4 组分隔板塔热耦合...
600MW凝汽式机组全厂原则性热力系统计算
600MW凝汽式机组全厂原则性热力系统计算_电力/水利...合理选择和分析数据的能力;锻炼 提高运算、制图、...(7)厂用电率 0.07 5. 计算简化条件(1)忽略...
300MW火电机组热力系统选择
300MW火电机组热力系统选择_其它_高等教育_教育专区...从能量转换的 观点分析,其基本过程是:化学能—热能...300MW、 600MW 凝汽式机组宜采用亚临界参数或超...
昌吉职改办职称论文发表网-火电厂汽轮机振动故障治理论...
600MW 汽轮机组轴系振动分析 56……某 600MW 超临界汽轮发电机组振动故障分析...基于遗传算法的火电厂循环水泵优化运行 62……1000MW 火电机组热力系统改进热...
600MW机组热力部分局部初步设计
600 MW 级燃煤机组是世界多数工业发达国家重点发展的火电主力机组, 在一些国 ...的全面性热力系统,合理地拟定, 正确的分析论证原则性热力系统,是火电厂可行性...
任县职称论文发表-火电厂汽机运行常见问题措施分析论文...
31……1000MW 火电机组热力系统改进热经济性分析 32……某电厂汽轮机主油泵不...基于煤耗特性的火电厂动态成本模型研究 44……珙县电厂 2×600MW 超临界机组 ...
更多相关标签: