300MW燃煤機組 損失分析

劉磊

摘? 要：本文以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)結(jié)合“燃料”“產(chǎn)品”概念對能量系統(tǒng)進(jìn)行? 分析得出能量系統(tǒng)中不可逆損失分布情況，并用計算機語言建立了計算電廠? 效率、? 損失及? 損失分布的模型，并以某300MW熱力系統(tǒng)為例，分別計算了設(shè)計工況下、75%、50%、50%、30%負(fù)荷工況下熱力系統(tǒng)中設(shè)備? 效率以及? 損失分布的變化的情況。

關(guān)鍵詞：? 分析;效率;損失;分布

1 前言

熱力系統(tǒng)是電廠的動力核心部分，隨著機組容量的增大，熱力系統(tǒng)也愈加復(fù)雜多樣，所以掌握熱力系統(tǒng)的分析方法至關(guān)重要。目前評價熱力發(fā)電廠經(jīng)濟性的主要方法有：基于熱力學(xué)第一定律的熱量法，基于第二定律的? 分析方法，和新型的交叉學(xué)科熱經(jīng)濟學(xué)分析方法。? 分析以其優(yōu)勢逐漸在能源應(yīng)用領(lǐng)域逐漸被接受及應(yīng)用。文章應(yīng)用西班牙學(xué)者A.Valero提出的熱經(jīng)濟學(xué)中“燃料”、“產(chǎn)品”的概念對某300MW機組熱力系統(tǒng)進(jìn)行? 分析以評價機組及相關(guān)設(shè)備的性能。

2? ?的計算方法

在電廠熱力系統(tǒng)的? 分析中，主要涉及到開口系統(tǒng)水和水蒸汽焓? 的計算[1]，計算式為：

其中e為汽輪機機組所做軸功，h、s分別為任意狀態(tài)下工質(zhì)的焓和熵，h0、s0分別為環(huán)境狀態(tài)下工質(zhì)的焓和熵。

3 基于? 分析的“燃料”和“產(chǎn)品”概念

在系統(tǒng)或設(shè)備的能量傳遞和轉(zhuǎn)換過程中，被利用或收益的? 與支付或消費的? 代價的比值定義為系統(tǒng)的或設(shè)備? 效率[2]。為了更清晰的表達(dá)每個設(shè)備的生產(chǎn)目的，很多學(xué)者都使用“燃料-產(chǎn)品”的概念定義各設(shè)備的功能[3，4，5]。利用? 概念所量化的某一設(shè)備的生產(chǎn)目的就是“產(chǎn)品”（P），為獲得該產(chǎn)品所消耗的? 被稱為“燃料”（F）。

每一個設(shè)備可以有很多個燃料，但僅有唯一的一個產(chǎn)品。通過這種定義方法，使得各設(shè)備的生產(chǎn)目的更加明確，有利于系統(tǒng)的進(jìn)一步分析。

4 某300MW燃煤電廠及其設(shè)備“燃料”“產(chǎn)品”定義

4.1 熱力系統(tǒng)簡介

機組為亞臨界、中間再熱、單軸雙缸雙排氣、凝氣式汽輪機，機組型號為N300-16.7/537/537-1。機組共有8段非調(diào)整抽汽，分別供給3臺高壓加熱器，1臺除氧器和4臺低壓加熱器，各級加熱器疏水逐級自流。該機組的熱力系統(tǒng)圖如圖1所示。

4.2 熱力系統(tǒng)中各設(shè)備“燃料”和“產(chǎn)品”的定義

根據(jù)圖1中所示，將熱力系統(tǒng)中的主要設(shè)備“燃料”和“產(chǎn)品”定義如下。? 符號下角標(biāo)與圖1中序號相對應(yīng)。

（7）管道

進(jìn)入管道工質(zhì)? 為其“燃料”，輸出管道工質(zhì)? 為“產(chǎn)品”。

（8）發(fā)電機

很顯然，輸入發(fā)電機的軸功為其“燃料”。發(fā)出的電能為“產(chǎn)品”。

5 熱力系統(tǒng)的? 分析計算

為詳細(xì)評價火電機組各設(shè)備的能耗水平，對某廠300MW機組進(jìn)行？分析計算，計算結(jié)果見表2。

從以上計算數(shù)據(jù)中，可以看出熱力系統(tǒng)中? 消耗最大的設(shè)備是鍋爐，鍋爐? 損失占了整個系統(tǒng)的85%以上，這主要是由鍋爐內(nèi)的熱力過程決定的，即從燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成燃?xì)獾臒崮埽偻ㄟ^有溫差換熱將熱量傳遞給工質(zhì)。在此過程中，大量的? 轉(zhuǎn)化成了。汽輪機及其附屬設(shè)備中，? 損失最大過程出現(xiàn)在是凝汽器中，因為由循環(huán)水帶走大量的熱量，造成較大的冷源損失，但損失的能量品質(zhì)較低，故占總? 總損失份額不大。由? 損失系數(shù)可得到全廠? 效率為41.26%。結(jié)果接近常規(guī)熱量方法的結(jié)果，但內(nèi)涵相差甚遠(yuǎn)。傳統(tǒng)熱方法認(rèn)為鍋爐熱效率較高，以文章中引用的300MW熱力系統(tǒng)為例，鍋爐的熱效率達(dá)到了92%，并認(rèn)為熱量大部分損失在凝汽器中。? 分析得到了全然不同的結(jié)果憑借建立好的? 分析模型，分別對機組75%，50%，30%額定負(fù)荷工況下進(jìn)行計算。計算結(jié)果見表3。計算結(jié)果表明，隨著負(fù)荷降低機組? 效率呈遞減趨勢，但表征? 損失分布的? 損率未發(fā)生明顯變化。此特性可利用在不同工況下判斷機組內(nèi)設(shè)備的性能指標(biāo)。

6 結(jié)論

第一，文章給出了火電廠汽輪發(fā)電機組及附屬設(shè)備的? 效率定義，并可以此為工具指導(dǎo)電廠節(jié)能工作。第二，火電廠生產(chǎn)工藝決定了燃料的化學(xué)能傳遞給工質(zhì)的不可逆性，鍋爐在火電廠熱力系統(tǒng)中? 損失占比最大，占全廠? 損失85%以上，并非熱量分析方法分析中的凝汽器，電站的節(jié)能工作任重道遠(yuǎn)。第三，對汽輪機本體而言，? 損失占比不大，高壓缸第一級組和低壓缸最末級組占整個汽輪機通流部分中? 損失較高的兩部分，具備進(jìn)一步性能節(jié)能降耗的潛力。第四，機組? 分析得到的機組？損失分布可在不同工況下判斷機組內(nèi)設(shè)備的性能表現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]王加璇，張樹芳.? 方法及其在火電廠中的應(yīng)用.北京：水利電力出版社，1993：9，98～104.

[2]傅秦生.能量系統(tǒng)的熱力學(xué)分析方法.西安交通大學(xué)出版社，2005.

[3]Valero，A.，Lozano，M.A.，Serra，L.，Torres，C.Application of the exergetic cost theoryto the CGAM problem.Energy.1994，19（3）：365-381.

[4]A.Valero，L.Correas，L.Serra On line thermoeconomic diagnosis of thermal power plants.

[5]王清照，宋乃輝，王家璇.用“燃料”和“產(chǎn)品”的概念進(jìn)行熱力系統(tǒng)計算.