600mw电站锅炉效率分析

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1、中国工程热物理学会工程热力学与能源利用学术会议论文编号：091051600MW电站锅炉火用效率分析崔亚明董长青杨勇平康鹏张俊姣生物质发电成套设备国家工程实验室，华北电力大学北京102206联系电话010-51971332，Email:cqdong1@163.com摘要本文使用ASPENPLUS软件对某600MW电站燃煤锅炉在不同负荷、不同煤种情况下进行了模拟。在此基础上，运用热力学第二定律分析方法，重点讨论了负荷变化和煤种变化对锅炉总体火用效率的影响，结果表明:锅炉总体火用效率随负荷的降低而降低；煤种成分中固定碳含量对锅炉总体火用效率影响最显著，然后依次是挥发分含量、

2、水分含量和灰分含量。关键词：热力学第二定律ASPENPLUS火用效率0引言改革开放以来,我国经济取得了很大成就,但是在能源资源严重紧缺的条件下取得的。我国能源浪费惊人，能源利用率只有33%，比国际先进水平低10个百分点左右。我国有13亿人口，人均能源资源远低于世界平均水平，高能耗发展模式不仅能源资源条件无[1]法承受，而且所造成的环境恶化和生态危机也是我们无法承受的。因此，做好耗能设备的节能工作显然是非常重要的。节能离不开对能量系统的热力学分析。沿袭了上百年的热力学第一定律方法是从能量的“数量”方面进行分析研究的一种重要方法，可以揭示能量传递和转换过程中的数量关系，这

3、种方法也称“能量平衡法”，“热平衡法”或“能分析法”，也有称之为“焓分析法”的。以热力学第二定律为依据，结合热力学第一定律和第二定律的一种分析方法——火用分析方法是近年来能量系统热力学分析的一种新方法。火用分析法从20世纪50年代朗特“Z.Rant”建议命名“火用exergy”开始虽仅仅只有半个世纪的历史，但由于火用具有能的量纲和质的属性，使能量的“量”和“质”达到完美的统一，从而使火用分析法比[2]能分析法更科学、更深入，火用分析的方法也得到了广泛的应用。[3]IvarS.Ertesvag研究了环境条件变化对大气中气体和一些气体燃料的化学火用产生的影响，其中包括了大

4、气压力、温度、绝对湿度、相对湿度、以及二氧化碳含量的变化[4]等因素。NoamLior等人对燃烧过程进行基于热力学第二定律的分析，研究了以时间和[5]空间为变量的火用和过程中的不可逆性。Ylimaz等人发表了一篇详细介绍关于利用热力学第二定律对换热器进行火用分析从而进行优化设计的论文，他们指出换热器系统的优化基金项目：国家重点基础研究发展计划（2009CB219801），国家高技术研究发展计划（2008AA05Z302），教育部重点项目（108033，107119），华北电力大学校博士基金（200822015）设计需要以热力学第二定律为基础的分析来协助，并给出了热量传

5、递过程完善程度的标[6]准。洪慧等人在ASPENPLUS模拟的基础上对给水加热型联合循环系统进行了深入的研究，揭示出引起循环系统火用损失的内部现象，并提出了进一步改进的建设性方案。随着科学技术的发展，火用分析法开始应用于电站锅炉，它从能量的量与质两个方面[7]分析能量的利用情况。与热平衡分析法相比，火用分析法可以更完善、更具体地衡量电站锅炉的热力学完善程度。[8]杨勇平分析了锅炉系统各项损失与过量空气系数、热风温度及煤粉细度的关系，[9]并绘制了曲线图。陈莉在分析负荷、主汽温度、主汽压力、给水温度、冷风温度对排[10]烟温度和锅炉热效率影响的同时，也给出了对锅炉火用效

6、率的影响。苗鑫华对锅炉各受热面的火用损分布进行了分析。[11]HelenMagnusson说明了使用ASPENPLUS对电站锅炉及其它系统的模拟方法。本文在使用ASPENPLUS对某600MW电站锅炉进行多个不同工况的模拟基础上，主要从负荷、煤种两个角度对锅炉火用损进行了初步分析，为进一步深入、全面研究锅炉能耗的时空分布提供参考。1电站锅炉火用效率的计算方法[12]锅炉总体的火用平衡方程式为：me+me+me+me=me+me+me+I（1）BBLL11223344AAr式中：e表示比火用，me,me,me，分别表示燃料带入的火用，空气带入的火用和排烟带BBLLAA走

7、的火用，me，me，me，me分别表示给水带入的火用，低温再热器入口工质带入的11223344火用，过热蒸汽带出的火用，再热蒸汽带出的火用，I表示锅炉的火用损失。r因为空气是在环境温度下进入锅炉的，所以e=0，而且m=m，m=m，则上式L1324简化为：I=me−m(e−e)−m(e−e)−me（2）rBB131242AA锅炉的火用效率定义为：m(e−e)+m(e−e)me+I131242AArη==1−（3）E,BmemeBBBB[12]煤的火用值采用固体燃料火用的估算方法：HONeB=LHV1.0064+0.1519+0.0616+0.04