基于熱經濟學方法的某600MW機組運行方案設計

鄒 婭，李捍東

(貴州大學電氣工程學院，貴州 貴陽 550025)

0 引言

能源是發展生產力和提高人類生活水平的重要物質基礎，在人類社會發展進程中，能源總是占著舉足輕重的位置。火電廠是我們電力的主要來源，但也是耗能大戶以及污染物排放的重要源頭。因此，對火電廠熱力系統的技術、經濟和環境特性進行綜合分析與評價具有極為重要的理論和現實意義。

1 熱經濟學結構理論建模

1.1 機組熱力系統

以國產600MW亞臨界壓力火電機組的熱力系統為例，鍋爐為東方鍋爐廠生產的DG2028/17.35--Ⅱ2型，600MW亞臨界中間一次再熱自然循環汽包爐，為單爐膛、平衡通風、固態排渣，全鋼架結構，露天布置π型爐，汽輪機型號為N600-16.7/538/538，有8級不調整抽汽，回熱系統為“三高、四低、一除氧”，采用疏水逐級自流。

1.2 燃料及產品的數學表達式

熱經濟學結構理論是采用物理和生產結構圖，通過對系統的分析建立產品成本的計算模型方程組，計算產品成本分布，并對結果進行分析，從而對熱力系統經濟運行狀況做出合理評價。

表1 系統主要組件的經濟學數學模型

為了計算火用效率，首先要弄清楚各組元的燃料和產品。各個組件火用流都包括輸入火用流和輸出火用流兩種。燃料為系統提供的火用，產品為組元得到的火用。

1.3 物理及生產結構圖的構建

首先，根據熱力系統中各組元不同的功能特性，將熱力系統圖繪制成物理結構圖，如圖1所示，然后利用物理結構圖上的功能單元，按照成產過程繪制成產結構圖，如圖2所示。

圖1 600MW亞臨界機組物理結構圖

生產結構除了包含真實的單元外，還包含兩種虛擬的單元，一種單元是用于匯合火用流的，即有多股火用流輸入，一股火用流輸出，稱為匯合單元;另一種單元是用于分流火用流的，即有一股火用流輸入，多股火用流輸出，稱為分流單元。

圖2 600MW亞臨界機組生產結構圖

2 火用成本計算結果

將鍋爐燃料單位火用成本取為1。

由表2結果發現，沿著熱力循環進行的方向，各組件產品的單位火用成本逐級遞增。對于給水加熱器組，產品單位火用成本從高加到低加逐級增加，在末級八號低加達到最大值。其中，凝汽器的產品單位火用成本最高。分析結果直接反映各個組元對系統的熱經濟性能的影響程度，應該提高八號低加和凝汽器的火用效率，但是凝汽器火用效率低不是由于設備本身的問題，是由于放出的熱量未加以利用造成的，所以暫不需作改變。

表2

表的最后一列代表了差價，能說明子系統的火用損費用和非能量費用的大小程度。由于未考慮非能量的費用，因此差價就只表示了火用損的程度，結果發現鍋爐的火用損程度也比較大。

3 設計分析結論

1)可通過安裝低溫省煤器，提高給水溫度，減小煙氣與工質之間的平均傳熱溫差，達到提高鍋爐火用效率，提高全廠的熱經濟性的目的。

2)可通過增大加熱器的換熱面積，保證換熱面的清潔度，減小換熱端差，從而提高八號低加火用效率，達到提高全廠的熱經濟性的目的。

3)雖然凝汽器是系統中最薄弱的環節，但這是由于凝汽器放出熱量未加以利用造成的，并不是設備本身的原因，所以暫不作改變。

4)可增大機組容量，提高鍋爐的火用效率、汽輪機的火用效率、回熱加熱器組、除氧器等的火用效率。

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