淺談電廠(chǎng)熱力系統節能分析的論文

　　摘 要：電能是最潔凈的便于使用的二次能源，但是在生產(chǎn)電能的同時(shí)卻消耗了大量的一次能源。本文簡(jiǎn)要分析了當前節能形勢，歸納了主要的熱力系統計算分析方法，指出了電廠(chǎng)熱力分析仍然存在的問(wèn)題，并對電站節能改造給出了建議和節能策略分析。

　　關(guān)鍵詞：熱力系統 經(jīng)濟指標 計算方法 節能技術(shù)

　　引 言

　　眾所周知，能源問(wèn)題已經(jīng)成為世界各國共同關(guān)注的問(wèn)題，在我國這一現象更加凸顯。由于我國粗放型經(jīng)濟增長(cháng)方式，又處在消費結構升級加快的歷史階段，能源消耗過(guò)大，因此節能降耗將是一項長(cháng)遠而艱巨的任務(wù)。根據美國及我國電力行業(yè)調查統計表明，我國平均供電煤耗率要比發(fā)達國家高出30~60g/kWh，這是一個(gè)很大的差距，說(shuō)明我國的電廠(chǎng)節能有很大的節能潛力可以挖掘。因此，電站熱力系統節能是關(guān)系到節能全局以及可持續性發(fā)展的大事。因此，在熱力系的環(huán)境下，揭示各種節能理論內在的聯(lián)系，深入地研究和發(fā)展節能要的理論和現實(shí)意義，對電廠(chǎng)的節能降耗工作具有很強的指導性。

　　一、熱力系統經(jīng)濟指標

　　我國火力發(fā)電廠(chǎng)常用的熱經(jīng)濟型指標主要有效率和能耗率兩種。

　�。ㄒ唬� 全場(chǎng)熱效率ηcp：

　　其中，Nj為凈上網(wǎng)功率，B為燃煤量，Ql為燃煤低位發(fā)熱量。

　　全廠(chǎng)熱效率指標是電廠(chǎng)運行的綜合指標，在進(jìn)行系統分析是，常將這一綜合指標進(jìn)行分解，以區分各廠(chǎng)家的責任和主攻方向，因此可以改寫(xiě)為：

　　其中，ηb：鍋爐效率，鍋爐有效吸熱量與燃煤低位發(fā)熱量之比；

　　ηp：管道效率，汽輪機循環(huán)吸熱量與鍋爐有效吸熱量之比；

　　ηi：汽輪機循環(huán)裝置效率，汽輪機內部功與循環(huán)吸熱量之比；

　　ηm：機械效率，汽輪機輸出功率與內部功率之比；

　　ηg：發(fā)電機效率，發(fā)電機上網(wǎng)功率與前端功率之比；

　　∑i：廠(chǎng)用電率，電廠(chǎng)所有輔機消耗電功率之和與發(fā)電機上網(wǎng)功率之比。

　�。ǘ�） 熱耗率和標準煤耗率

　　熱耗率指標綜合評價(jià)汽輪機發(fā)電機組熱經(jīng)濟性，其實(shí)質(zhì)是發(fā)電機每發(fā)電1kWh，工質(zhì)從鍋爐吸收的熱量值。定義式

　　煤耗率指標也可以分為兩種：發(fā)電標準煤耗率和供電標準煤耗率。

　　二、熱力系統計算方法現狀

　　熱力系統計算是火力發(fā)電廠(chǎng)汽輪機組運行性能分析、熱力試驗和系統改進(jìn)中常見(jiàn)的計算工作，對熱力系統進(jìn)行計算的目的是為了確定機組的各項熱性指標，因此選擇適當的熱力系統計算方法是機組熱經(jīng)濟性分析的重要前提。系統計算方法種類(lèi)很多，按照它們所依賴(lài)的熱力學(xué)基礎可分為：第一定律分析和第二定律分析法。

　　常規熱平衡法是在結合質(zhì)量平衡和能量平衡基礎上，對實(shí)際熱力系統進(jìn)行的數值計算方法。計算中需要對熱力系統進(jìn)行變工況計算，以確定汽輪機抽汽口和排汽端的蒸汽參數以及回熱系統的各相應參數，其實(shí)質(zhì)是確定汽輪機新的膨脹過(guò)程線(xiàn)和系統參數，核心和難點(diǎn)是汽輪機變工況計算。

　　等效熱降法是以新蒸汽流量、循環(huán)的初終參數和熱力過(guò)程線(xiàn)均保持不變?yōu)榍疤�，以�(xún)裙β?等效熱降)的變化來(lái)分析熱力系統的熱經(jīng)濟性。在熱力系統局部分析中，等效熱降法改善了常規熱力計算的不足，提出了等效熱降的概念并在此基礎上建立了熱力系統分析的新方法，使熱力計算具有了系統分析功能。

　　循環(huán)函數法根據熱力學(xué)第二定律，以循環(huán)不可逆性（或冷源損失）分析輪機循環(huán)節能定性分析的判據，以循環(huán)函數式為汽輪機循環(huán)節能定量計算的工循環(huán)函數法是一種計算復雜熱力系統的好方法。

　　熵分析法是通過(guò)對體系的熵平衡計算，求取熵產(chǎn)的大小及其分布，分析影響熵產(chǎn)的因素，確定熵產(chǎn)與不可逆損失的關(guān)系，作為評價(jià)過(guò)程的不完善程度和改進(jìn)過(guò)程的依據。

　　火用分析法是在熱力學(xué)兩大定量的基礎上，結合環(huán)境情況從對能的本性的全面認識，從能的實(shí)用性出發(fā)提出的一種思想和方法，它是從能量轉換的角度表示設備或熱力過(guò)程完善性的科學(xué)指標。

　　代數熱力學(xué)法是一種分析熱力系統能量的分析方法。該方法運用事件矩陣來(lái)描述一個(gè)系統中各個(gè)子系統的能量出、入關(guān)系，火用矩陣定義了各股流的火用值，火用分支定義了單一系統出、入流的關(guān)系，最終得到結構矩陣[FP]，該矩陣從全局的高度開(kāi)拓了研究全、子系統關(guān)系的新趨勢。

　　三、當前仍然存在的問(wèn)題

　　1.普遍意義上的系統工程分析方法仍然欠缺，數學(xué)工具仍然有待發(fā)展，利用計算機來(lái)進(jìn)行熱力系統節能分析的研究不足。目前都是采用局部?jì)?yōu)化運行的方法，系統節能分析方法仍有待于進(jìn)一步發(fā)展。

　　2.本質(zhì)上來(lái)講，目前的系統研究都屬于穩態(tài)研究。研究的基礎是發(fā)電系統部分熱力學(xué)參數一致，且在運行中保持恒定，這固然會(huì )使研究的復雜程度大大簡(jiǎn)化，但同時(shí)也使其具有局限性。熱力系統節能分析方法在機組變工況下應用研究較少。

　　3.不同的熱力系統分析理論都是從不同的角度來(lái)研究熱力系統這一對象，不同理論之間的相互關(guān)系的研究還很不充分。

　　4.無(wú)論是設計高參數的大容量機組，還是改善現有機組的運行水平，挖掘機組的節能潛力，都需要一種有效準確的節能理論進(jìn)行指導，才能有的放矢地采取節能措施。而合理地確定優(yōu)化的性能指標，正確地建立系統與生產(chǎn)過(guò)程的數學(xué)模型仍然需要加大研究。

　　四、熱力系統節能技術(shù)措施

　　熱力系統節能有多種途徑可以實(shí)現。對于新設計機組，可通過(guò)優(yōu)化設計，合理配套進(jìn)行節能；而對于運行機組，可通過(guò)節能診斷，優(yōu)化改造，監測能損，指導運行，實(shí)現節能目標。

　　在電廠(chǎng)的發(fā)展中，曾先后采用回熱和再熱兩種循環(huán)方式，使得循環(huán)效率大為提高。當前，可行的節能技術(shù)改造措施包括：

　　汽輪機通流部分實(shí)施技術(shù)改造。目前這種改造大體可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是提高汽輪機內效率，達到降耗目的；另一類(lèi)是降耗的同時(shí)提高汽輪機的出力。具體改造措施有更換氣缸，將雙列調節級改為單列調節級等。

　　采用新型密封技術(shù)改造鍋爐空氣預熱器�？疹A器的漏風(fēng)問(wèn)題一直是影響鍋爐燃燒，降低效率的威脅。通過(guò)采用新型密封技術(shù)，降低空預器漏風(fēng)率，不僅減少排煙損失，降低飛灰含碳量，還可以節約廠(chǎng)用電，降低廠(chǎng)用電率。

　　鍋爐制粉系統技術(shù)改造。通過(guò)改造磨煤機系統、密封系統，可以提高制粉效率，降低制粉單耗，從而降低煤耗。

　　電站循環(huán)冷卻水余熱再利用。通過(guò)凝汽器由循環(huán)冷卻水帶走的熱量一般占輸送總能量的15%以上，有的甚至高達25%以上，造成了能量的極大浪費。如果能采用余熱利用技術(shù)把這部分能量利用起來(lái)，勢必會(huì )對電廠(chǎng)效率提高產(chǎn)生明顯的效果。

　　五、結 語(yǔ)

　　目前，面臨著(zhù)能源資源逐漸匱乏和能源需求總量日益增大的雙重挑戰，節能降耗刻不容緩，尤其是能耗大戶(hù)行業(yè)。電廠(chǎng)熱力系統首當其沖，且與發(fā)達國家相比，我國的熱力系統節能降耗還是有很大的潛力和空間可以充分挖掘。有理由相信，隨著(zhù)相關(guān)熱力系統分析方法的逐步發(fā)展和完善，電廠(chǎng)熱力系統節能降耗將會(huì )取得更長(cháng)遠的進(jìn)步。

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