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電廠熱力系統(tǒng)節(jié)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(chǎn)電能的同時卻消耗了大量的一次能源。本文簡要分析了當(dāng)前節(jié)能形勢，歸納了主要的熱力系統(tǒng)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(jié)能改造給出了建議和節(jié)能策略分析。
關(guān)鍵詞：熱力系統(tǒng)經(jīng)濟指標(biāo)計算方法節(jié)能技術(shù)
引言
眾所周知，能源問題已經(jīng)成為世界各國共同關(guān)注的問題，在我國這一現(xiàn)象更加凸顯。由于我國粗放型經(jīng)濟增長方式，又處在消費結(jié)構(gòu)升級加快的歷史階段，能源消耗過大，因此節(jié)能降耗將是一項長遠而艱巨的任務(wù)。根據(jù)美國及我國電力行業(yè)調(diào)查統(tǒng)計表明，我國平均供電煤耗率要比發(fā)達國家高出30~60g/kWh，這是一個很大的差距，說明我國的電廠節(jié)能有很大的節(jié)能潛力可以挖掘。因此，電站熱力系統(tǒng)節(jié)能是關(guān)系到節(jié)能全局以及可持續(xù)性發(fā)展的大事。因此，在熱力系的環(huán)境下，揭示各種節(jié)能理論內(nèi)在的聯(lián)系，深入地研究和發(fā)展節(jié)能要的理論和現(xiàn)實意義，對電廠的節(jié)能降耗工作具有很強的指導(dǎo)性。
一、熱力系統(tǒng)經(jīng)濟指標(biāo)
我國火力發(fā)電廠常用的熱經(jīng)濟型指標(biāo)主要有效率和能耗率兩種。
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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。
全廠熱效率指標(biāo)是電廠運行的綜合指標(biāo)，在進行系統(tǒng)分析是，常將這一綜合指標(biāo)進行分解，以區(qū)分各廠家的責(zé)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(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(nèi)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(nèi)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：廠用電率，電廠所有輔機消耗電功率之和與發(fā)電機上網(wǎng)功率之比。
�。ǘ岷穆屎蜆�(biāo)準(zhǔn)煤耗率
熱耗率指標(biāo)綜合評價汽輪機發(fā)電機組熱經(jīng)濟性，其實質(zhì)是發(fā)電機每發(fā)電1kWh，工質(zhì)從鍋爐吸收的熱量值。定義式如下：
煤耗率指標(biāo)也可以分為兩種：發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率和供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率。
二、熱力系統(tǒng)計算方法現(xiàn)狀
熱力系統(tǒng)計算是火力發(fā)電廠汽輪機組運行性能分析、熱力試驗和系統(tǒng)改進中常見的計算工作，對熱力系統(tǒng)進行計算的目的是為了確定機組的各項熱性指標(biāo)，因此選擇適當(dāng)?shù)臒崃ο到y(tǒng)計算方法是機組熱經(jīng)濟性分析的重要前提。系統(tǒng)計算方法種類很多，按照它們所依賴的熱力學(xué)基礎(chǔ)可分為：第一定律分析和第二定律分析法。
常規(guī)熱平衡法是在結(jié)合質(zhì)量平衡和能量平衡基礎(chǔ)上，對實際熱力系統(tǒng)進行的數(shù)值計算方法。計算中需要對熱力系統(tǒng)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(shù)以及回?zé)嵯到y(tǒng)的各相應(yīng)參數(shù)，其實質(zhì)是確定汽輪機新的膨脹過程線和系統(tǒng)參數(shù)，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(huán)的初終參數(shù)和熱力過程線均保持不變?yōu)榍疤�，以�?nèi)功率(等效熱降)的變化來分析熱力系統(tǒng)的熱經(jīng)濟性。在熱力系統(tǒng)局部分析中，等效熱降法改善了常規(guī)熱力計算的不足，提出了等效熱降的概念并在此基礎(chǔ)上建立了熱力系統(tǒng)分析的新方法，使熱力計算具有了系統(tǒng)分析功能。
循環(huán)函數(shù)法根據(jù)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(jié)能定性分析的判據(jù)，以循環(huán)函數(shù)式為汽輪機循環(huán)節(jié)能定量計算的工循環(huán)函數(shù)法是一種計算復(fù)雜熱力系統(tǒng)的好方法。
熵分析法是通過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，作為評價過程的不完善程度和改進過程的依據(jù)。
火用分析法[4]是在熱力學(xué)兩大定量的基礎(chǔ)上，結(jié)合環(huán)境情況從對能的本性的全面認(rèn)識，從能的實用性出發(fā)提出的一種思想和方法，它是從能量轉(zhuǎn)換的角度表示設(shè)備或熱力過程完善性的科學(xué)指標(biāo)。
代數(shù)熱力學(xué)法是一種分析熱力系統(tǒng)能量的分析方法。該方法運用事件矩陣來描述一個系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)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(tǒng)出、入流的關(guān)系，最終得到結(jié)構(gòu)矩陣[FP]，該矩陣從全局的高度開拓了研究全、子系統(tǒng)關(guān)系的新趨勢。
三、當(dāng)前仍然存在的問題
1.普遍意義上的系統(tǒng)工程分析方法仍然欠缺，數(shù)學(xué)工具仍然有待發(fā)展，利用計算機來進行熱力系統(tǒng)節(jié)能分析的研究不足。目前都是采用局部優(yōu)化運行的方法，系統(tǒng)節(jié)能分析方法仍有待于進一步發(fā)展。
2.本質(zhì)上來講，目前的系統(tǒng)研究都屬于穩(wěn)態(tài)研究。研究的基礎(chǔ)是發(fā)電系統(tǒng)部分熱力學(xué)參數(shù)一致，且在運行中保持恒定，這固然會使研究的復(fù)雜程度大大簡化，但同時也使其具有局限性。熱力系統(tǒng)節(jié)能分析方法在機組變工況下應(yīng)用研究較少。
3.不同的熱力系統(tǒng)分析理論都是從不同的角度來研究熱力系統(tǒng)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.無論是設(shè)計高參數(shù)的大容量機組，還是改善現(xiàn)有機組的運行水平，挖掘機組的節(jié)能潛力，都需要一種有效準(zhǔn)確的節(jié)能理論進行指導(dǎo)，才能有的放矢地采取節(jié)能措施。而合理地確定優(yōu)化的性能指標(biāo)，正確地建立系統(tǒng)與生產(chǎn)過程的數(shù)學(xué)模型仍然需要加大研究。
四、熱力系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)措施
熱力系統(tǒng)節(jié)能有多種途徑可以實現(xiàn)。對于新設(shè)計機組，可通過優(yōu)化設(shè)計，合理配套進行節(jié)能；而對于運行機組，可通過節(jié)能診斷，優(yōu)化改造，監(jiān)測能損，指導(dǎo)運行，實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。
在電廠的發(fā)展中，曾先后采用回?zé)岷驮贌醿煞N循環(huán)方式，使得循環(huán)效率大為提高。當(dāng)前，可行的節(jié)能技術(shù)改造措施包括：
汽輪機通流部分實施技術(shù)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(nèi)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(diào)節(jié)級改為單列調(diào)節(jié)級等。
采用新型密封技術(shù)改造鍋爐空氣預(yù)熱器。空預(yù)器的漏風(fēng)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(shù)，降低空預(yù)器漏風(fēng)率，不僅減少排煙損失，降低飛灰含碳量，還可以節(jié)約廠用電，降低廠用電率。
鍋爐制粉系統(tǒng)技術(shù)改造。通過改造磨煤機系統(tǒng)、密封系統(tǒng)，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，勢必會對電廠效率提高產(chǎn)生明顯的效果。
五、結(jié)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(zhàn)，節(jié)能降耗刻不容緩，尤其是能耗大戶行業(yè)。電廠熱力系統(tǒng)首當(dāng)其沖，且與發(fā)達國家相比，我國的熱力系統(tǒng)節(jié)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(guān)熱力系統(tǒng)分析方法的逐步發(fā)展和完善，電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能降耗將會取得更長遠的進步。
參考文獻：
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