300MW燃煤机组 损失分析

刘磊

摘  要：本文以热力学第二定律为基础结合“燃料”“产品”概念对能量系统进行  分析得出能量系统中不可逆损失分布情况，并用计算机语言建立了计算电厂  效率、  损失及  损失分布的模型，并以某300MW热力系统为例，分别计算了设计工况下、75%、50%、50%、30%负荷工况下热力系统中设备  效率以及  损失分布的变化的情况。

关键词：  分析;效率;损失;分布

1 前言

热力系统是电厂的动力核心部分，随着机组容量的增大，热力系统也愈加复杂多样，所以掌握热力系统的分析方法至关重要。目前评价热力发电厂经济性的主要方法有：基于热力学第一定律的热量法，基于第二定律的  分析方法，和新型的交叉学科热经济学分析方法。  分析以其优势逐渐在能源应用领域逐渐被接受及应用。文章应用西班牙学者A.Valero提出的热经济学中“燃料”、“产品”的概念对某300MW机组热力系统进行  分析以评价机组及相关设备的性能。

2   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水和水蒸汽焓  的计算[1]，计算式为：

其中e为汽轮机机组所做轴功，h、s分别为任意状态下工质的焓和熵，h0、s0分别为环境状态下工质的焓和熵。

3 基于  分析的“燃料”和“产品”概念

在系统或设备的能量传递和转换过程中，被利用或收益的  与支付或消费的  代价的比值定义为系统的或设备  效率[2]。为了更清晰的表达每个设备的生产目的，很多学者都使用“燃料-产品”的概念定义各设备的功能[3，4，5]。利用  概念所量化的某一设备的生产目的就是“产品”（P），为获得该产品所消耗的  被称为“燃料”（F）。

每一个设备可以有很多个燃料，但仅有唯一的一个产品。通过这种定义方法，使得各设备的生产目的更加明确，有利于系统的进一步分析。

4 某300MW燃煤电厂及其设备“燃料”“产品”定义

4.1 热力系统简介

机组为亚临界、中间再热、单轴双缸双排气、凝气式汽轮机，机组型号为N300-16.7/537/537-1。机组共有8段非调整抽汽，分别供给3台高压加热器，1台除氧器和4台低压加热器，各级加热器疏水逐级自流。该机组的热力系统图如图1所示。

4.2 热力系统中各设备“燃料”和“产品”的定义

根据图1中所示，将热力系统中的主要设备“燃料”和“产品”定义如下。  符号下角标与图1中序号相对应。

（7）管道

进入管道工质  为其“燃料”，输出管道工质  为“产品”。

（8）发电机

很显然，输入发电机的轴功为其“燃料”。发出的电能为“产品”。

5 热力系统的  分析计算

为详细评价火电机组各设备的能耗水平，对某厂300MW机组进行？分析计算，计算结果见表2。

从以上计算数据中，可以看出热力系统中  消耗最大的设备是锅炉，锅炉  损失占了整个系统的85%以上，这主要是由锅炉内的热力过程决定的，即从燃料的化学能转化成燃气的热能，再通过有温差换热将热量传递给工质。在此过程中，大量的  转化成了。汽轮机及其附属设备中，  损失最大过程出现在是凝汽器中，因为由循环水带走大量的热量，造成较大的冷源损失，但损失的能量品质较低，故占总  总损失份额不大。由  损失系数可得到全厂  效率为41.26%。结果接近常规热量方法的结果，但内涵相差甚远。传统热方法认为锅炉热效率较高，以文章中引用的300MW热力系统为例，锅炉的热效率达到了92%，并认为热量大部分损失在凝汽器中。  分析得到了全然不同的结果凭借建立好的  分析模型，分别对机组75%，50%，30%額定负荷工况下进行计算。计算结果见表3。计算结果表明，随着负荷降低机组  效率呈递减趋势，但表征  损失分布的  损率未发生明显变化。此特性可利用在不同工况下判断机组内设备的性能指标。

6 结论

第一，文章给出了火电厂汽轮发电机组及附属设备的  效率定义，并可以此为工具指导电厂节能工作。第二，火电厂生产工艺决定了燃料的化学能传递给工质的不可逆性，锅炉在火电厂热力系统中  损失占比最大，占全厂  损失85%以上，并非热量分析方法分析中的凝汽器，电站的节能工作任重道远。第三，对汽轮机本体而言，  损失占比不大，高压缸第一级组和低压缸最末级组占整个汽轮机通流部分中  损失较高的两部分，具备进一步性能节能降耗的潜力。第四，机组  分析得到的机组？损失分布可在不同工况下判断机组内设备的性能表现。

参考文献

[1]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，1993：9，98～104.

[2]傅秦生.能量系统的热力学分析方法.西安交通大学出版社，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，宋乃辉，王家璇.用“燃料”和“产品”的概念进行热力系统计算.