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1、热电联产结课论文热电联产能量梯级利用学生姓名：杨春辉学号：0802050507班级：热动085指导教师：张炳文2011年5月热电联产能量梯级利用摘要：在热电厂中,水泵是主要的耗能设备,这些设备常常处于低负荷和变负荷运行状态,水泵运行效率降低,供水压力和流量靠阀门节流调节,造成大量节流损失。而从供热汽轮机抽出的工业蒸汽经过节流后,供给除氧器和基本热网加热器,汽源压差浪费较大。用工业蒸汽驱动小型背压式汽轮机做功,取代电动机来拖动水泵,其排汽供给热电厂除氧器和基本热网加热器,既实现能量的梯级利用,又实现“热电联产”,减小能量转换中的损失,同时降低了厂用电。本文
2、在现有分析的基础上,以某机组的热电联产系统为研究对象,建立分析模型,计算了供热机组及热力管网系统中的损失与损失产生的部位,挖掘了该技术的节能潜力,为进一步改善和指导我国热电厂的运行和设计提供依据。另外，引入能量品位的概念及背景,根据我国地域及气候差异分析采暖供热的主要趋势,对现行国内300MW抽凝机组存在的问题进行简要分析,利用温度对口梯级利用的原则对300MW供热机组重新进行热力计算,并与现有运行方式下的热经济性进行比较。关键字：能量梯级利用；热力循环；节能；能量品位；热电联产1 能量品位的概念能量的形式多种多样,能量不仅在数量上具有守恒性,而且在质量
3、上具有品位性,在其转换与传递过程中,存在品位的差异。热能是能量转换与传递的主要形式之一。电能、机械能可全部转变为热能,而热能却只能部分转变为机械能或电能,即电能、机械能的品位比热能高。在热能转换成机械能过程中,高温高压热源比低温低压热源转换潜力大，说明温度高或压力高的热能品位高。分析能源结构并根据能量品位不同合理分配能量,优化能源利用方式,可减少能量品位的降低,达到节约能源,提高能源效率的目的。1988年,吴仲华教授从能量转化的基本定律出发,阐述热能的梯级利用与品位概念和基于能的梯级利用的总能系统。提出了著名的“温度对口、梯级利用”原则,包括:通过热机把
4、能源最有效地转化成机械能时,基于热源品位概念的“温度对口、梯级利用”原则;把热机发电和余热利用或供热联合时,大幅度提高能源利用率的“功热并供的梯级利用”原则;把高温下使用的热机与中低温下工作的热机有机联合时,“联合循环的梯级利用”原则等。总能系统概念的提出,促使热力循环研究思路发生质变,人们不再囿于单一循环的优劣,而更着重于把不同循环有机结合起来的各种高性能联合循环,并且把能源利用提高到系统高度来认识热机的发展应用,即在系统的高度上综合考虑能量转换过程中能的梯级利用,不同品位和形式的能的合理安排以及各系统构成的优化匹配,总体合理利用不同品位能,以获得最好
5、的整体效果。总能的梯级利用是能源高效利用的基本原理,也是相关系统集成创新的核心。2 基于平衡原理的能量梯级利用：2.1方案简述：以下述系统为例,在蒸汽动力循环中,将从汽轮机中抽出的工业蒸汽首先引入BN0.520.88型汽轮机,做功驱动锅炉给水泵,用作除氧器的热源;在供热热网循环水系统中,将工业蒸汽首先引入BN0.520.88型工业汽轮机,汽轮机作功带动热网的循环水泵,排汽作为基本热网加热器的汽源,节约电动循环泵消耗的电能。工艺流程如图1所示。图1 工艺流程图2.2 分析模型的建立该系统主要由锅炉、汽轮机、冷凝器、凝结水泵、除氧器、工业汽轮机、给水泵等组成
6、。蒸汽动力循环可以分为锅炉和水蒸汽循环两部分。2.2.1 蒸汽动力循环锅炉将锅炉内能量转换过程分为绝热燃烧和传热两分离的子过程,即认为燃料先在绝热条件下燃烧,将化学能全部转化为烟气的热能,使烟气达到绝热燃烧温度Tad,然后再由此高温烟气对水加热,使之汽化并达到过热状态。(1)绝热燃烧过程的损失πb1=mfex,f+maex,a-meex,e(ad)(1)由于前已假设空气在T0下进入锅炉,所以ex,a=0,式(1)可改写成πb1=mfex,f-meex,e(ad)(2)式中 mfex,f———单位质量蒸汽时燃料提供化学;meex,e(ad)———绝热燃烧
7、温度下烟气的焓。(3)(2)排烟损失炉内烟气可视为定压,故(4)(3)传热损失πb3=me(ex,e(ad)-ex,e)-(ex,1-ex4)(5)整个锅炉的平衡方程式:mfex,f=(ex1-ex4)+πb1+πb2+πb3(6)则锅炉效率:(7)锅炉效率与热效率间的关系可表示为:(8)2.2.2 蒸汽动力循环能量方程式:mf·(-ΔHlf)=wnet+me[he(te)-he(t0)]+q23(9)整个装置效率:(10)平衡式:mfex,f=wnet+πb1+πb2+πb3+πT+(ex2-ex3)(11)经整理后,式(11)还可写成(12)2.
8、2.3 热网加热循环水系统本项目在供热热网循环水系统上的应用,是利用汽机抽汽驱动
