電廠熱力系統節能分析論文

電廠熱力系統節能分析論文

　　摘要：電能是最潔凈的便于使用的二次能源，但是在生產電能的同時卻消耗了大量的一次能源。本文簡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，指出了電廠熱力分析仍然存在的問題，并對電站節能改造給出了建議和節能策略分析。

　　關鍵詞：熱力系統經濟指標計算方法節能技術

　　引言

　　眾所周知，能源問題已經成為世界各國共同關注的問題，在我國這一現象更加凸顯。由于我國粗放型經濟增長方式，又處在消費結構升級加快的歷史階段，能源消耗過大，因此節能降耗將是一項長遠而艱巨的任務。根據美國及我國電力行業調查統計表明，我國平均供電煤耗率要比發達國家高出30~60g/kWh，這是一個很大的差距，說明我國的電廠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系到節能全局以及可持續性發展的大事。因此，在熱力系的環境下，揭示各種節能理論內在的聯系，深入地研究和發展節能要的理論和現實意義，對電廠的節能降耗工作具有很強的指導性。

　　一、熱力系統經濟指標

　　我國火力發電廠常用的熱經濟型指標主要有效率和能耗率兩種。

　　（一）全場熱效率ηcp：

　　其中，Nj為凈上網功率，B為燃煤量，Ql為燃煤低位發熱量。

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

　　其中，ηb：鍋爐效率，鍋爐有效吸熱量與燃煤低位發熱量之比；

　　ηp：管道效率，汽輪機循環吸熱量與鍋爐有效吸熱量之比；

　　ηi：汽輪機循環裝置效率，汽輪機內部功與循環吸熱量之比；

　　ηm：機械效率，汽輪機輸出功率與內部功率之比；

　　ηg：發電機效率，發電機上網功率與前端功率之比；

　　∑i：廠用電率，電廠所有輔機消耗電功率之和與發電機上網功率之比。

　　（二）熱耗率和標準煤耗率

　　熱耗率指標綜合評價汽輪機發電機組熱經濟性，其實質是發電機每發電1kWh，工質從鍋爐吸收的熱量值。定義式如下：

　　煤耗率指標也可以分為兩種：發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電廠汽輪機組運行性能分析、熱力試驗和系統改進中常見的計算工作，對熱力系統進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濟性分析的重要前提。系統計算方法種類很多，按照它們所依賴的熱力學基礎可分為：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量平衡和能量平衡基礎上，對實際熱力系統進行的數值計算方法。計算中需要對熱力系統進行變工況計算，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，其實質是確定汽輪機新的膨脹過程線和系統參數，核心和難點是汽輪機變工況計算。

　　等效熱降法是以新蒸汽流量、循環的初終參數和熱力過程線均保持不變為前提，以內功率(等效熱降)的變化來分析熱力系統的熱經濟性。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。

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

　　熵分析法是通過對體系的熵平衡計算，求取熵產的大小及其分布，分析影響熵產的因素，確定熵產與不可逆損失的關系，作為評價過程的不完善程度和改進過程的依據。

　　火用分析法[4]是在熱力學兩大定量的基礎上，結合環境情況從對能的本性的全面認識，從能的實用性出發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程完善性的科學指標。

　　代數熱力學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描述一個系統中各個子系統的能量出、入關系，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、入流的關系，最終得到結構矩陣[FP]，該矩陣從全局的高度開拓了研究全、子系統關系的新趨勢。

　　三、當前仍然存在的問題

　　1.普遍意義上的系統工程分析方法仍然欠缺，數學工具仍然有待發展，利用計算機來進行熱力系統節能分析的研究不足。目前都是采用局部優化運行的方法，系統節能分析方法仍有待于進一步發展。

　　2.本質上來講，目前的系統研究都屬于穩態研究。研究的基礎是發電系統部分熱力學參數一致，且在運行中保持恒定，這固然會使研究的復雜程度大大簡化，但同時也使其具有局限性。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研究熱力系統這一對象，不同理論之間的相互關系的研究還很不充分。

　　4.無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行指導，才能有的放矢地采取節能措施。而合理地確定優化的性能指標，正確地建立系統與生產過程的數學模型仍然需要加大研究。

　　四、熱力系統節能技術措施

　　熱力系統節能有多種途徑可以實現。對于新設計機組，可通過優化設計，合理配套進行節能；而對于運行機組，可通過節能診斷，優化改造，監測能損，指導運行，實現節能目標。

　　在電廠的發展中，曾先后采用回熱和再熱兩種循環方式，使得循環效率大為提高。當前，可行的節能技術改造措施包括：

　　汽輪機通流部分實施技術改造。目前這種改造大體可以分為兩類：一類是提高汽輪機內效率，達到降耗目的；另一類是降耗的同時提高汽輪機的出力。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。

　　采用新型密封技術改造鍋爐空氣預熱器。空預器的漏風問題一直是影響鍋爐燃燒，降低效率的威脅。通過采用新型密封技術，降低空預器漏風率，不僅減少排煙損失，降低飛灰含碳量，還可以節約廠用電，降低廠用電率。

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

　　電站循環冷卻水余熱再利用。通過凝汽器由循環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把這部分能量利用起來，勢必會對電廠效率提高產生明顯的效果。

　　五、結語

　　目前，面臨著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，尤其是能耗大戶行業。電廠熱力系統首當其沖，且與發達國家相比，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，隨著相關熱力系統分析方法的逐步發展和完善，電廠熱力系統節能降耗將會取得更長遠的進步。

　　參考文獻：

　　[1]閆水保、閆留保：《電廠熱力系統節能分析原理及應用》[M].鄭州：黃河水利出版社，2000；

　　[2]陸延昌、姜紹俊：《21世紀初期中國電力工業展望》[J].中國電力，2000，33(7):1～8；

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　　[4]張彥：《聯合分析法-電廠熱力系統分析法的研究》[D].北京：華北電力大學，2000；

　　[5]馬芳禮：《電廠熱力系統節能分析原理》[M].北京：水利電力出版社，1992；

　　[6]江浩、劉琦：《火力發電機組運行優化技術研究》[R].國電熱工研究院,2003。

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