吸收式热泵回收汽机乏汽余热技术研究

吸收式热泵回收汽机乏汽余热技术研究

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ClassifiedIndex:TKll+2U.D.C:620ThesisfortheMasterDegreeR’esearchonTechnologiesofRecyclinTurbinesgHeatbyAbsortionHeatPumppniiL_m_SlX:andLdata4-gSupervisor:HuSanaogSchool:SchoolofEnergyPowerandmechanicalJune2015Da,teofDefence:'Deree-Conierrn-gigInstitution;NorthChinaElectricPowerUniversity 华北电力大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明;此处所提交的硕±学位论文《吸收式热累回收汽机乏汽余热技术研究》,是本人在导师指导下,在华北电力大学攻读硕±学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知,论文中除己注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体,均已在文中W明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。【:日期S作者签名胃:r年月/日^华北电力大学硕±学位论文使用授权书《吸收式热乗回收汽机乏汽余热技术研究》系本人在华北电力大学攻读硕±学位期间在导师指导下完成的硕±学位论文。本论文的研究成果归华北电力大学。所有,本论文的研究内容不得W其它单位的名义发表本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的规定,同意学校保留并向有关部口送交论文的复印件和电子版本,允许论文被查阅和借阅,学校可W为存巧馆际合作关系的兄弟高、校用户提供文献传递服务和交换服务。本人授权华北电力大学,可W采用影印缩印或其他复制手段保存论文,可W公布论文的全部或部分内容。""本学位论文属于(请在W上相应方框内打V):保密□,在年解密后适用本授权书不保豁0作者签名:1曰期:年^月(巧自!-导师签名:日期:>j年言月r日,)// 华北电力大学硕±学位论文摘要抽汽供热和低真空供热是目前热电联产集中供热的主要方式,而基于吸收式一热累的循环水提质新技术具有进步提高机近热效率和供热能力的潜力。工程实践表明,降低冷源损失是提高汽轮化組效率最有效的方法。本文W中电投蒙东能源通迂发电总厂200MW抽汽机组为例,提出了基于吸收式热索的汽轮机乏巧热电联供工艺。首先应用Matl油对漠化裡吸收式热聚的循环过程进行模拟,分析了驱动热源温度等参数对热力过程的影响规律,并W机组设计参数为基础,针对额定工况和最大工况,确定了供热负荷不变和发电功率不变两种方案,对抽汽供热与循环水吸收式热累采暖期供热的联产机组性能指标进行了对比分析;.65,。计算表明热聚机组供热系数达1时在发电量不变方案的额定工况条件下.%,循环水吸收式热粟供热机组热效率达到了777,供热负箭达到83.47MW,分别比抽汽供热提高了22.43个百分点和31.3MW,供热能力提离了一60%。最后,针对非供热期乏汽余热没有回收的问题,提出了种乏汽余热综合利用系统,W热定电,提高汽轮机乏汽资源利用率。可W采用漠化裡吸收式热累机组提取凝汽器循环冷却水的余热加热低加凝结水来实现。根据机组实际情"""一况及经济性选用号化加抽汽作为驱动热源加热一号低加凝结水方案和三"号低加抽汽作为驱动热源加热二级低加凝结水方案。前者可降低发电煤耗一0.21g/kWh,后者可降低发电煤巧0.25g/kWh,共可W降低发电煤耗0.46g/kWh。研究表明,循环水吸收式热聚将低品位循环水余热加W提质利用,降低了机组冷源损失,提高了机组热效率和供热负荷,而提出的汽轮机乏汽余热综合利用工艺,将实现汽轮机组收益最大化。研究结果可为抽汽机组的节能改造提供思路及方案。关键词:热电联产;抽汽供热;吸收式热粟;性能指标I 华北电力大学硕±学位论文AbstractExtrac巧onst:eamheatingandlowvacuumheatinarethemainlmethodsofgycurrentcogeneratio打districtheating.Thenewcirculatingwaterqualityimprovement化chnologybaseo打theabsorptionheatpumpisendowedwi化po化ntials.Theresearchisshown化atdecreaseofcoldsourcelossis化emostefectiveme化od化improvetheefficiencyofturboset.25MWextractio。steamturbineuni化ofLindianistake打asexamplestotpuforwardtheheatowerandcoolcoenerationtechnolo打thisaer.FirstlMatlabpggyppyisused化stimulatethecirculatingcessoflithiumbromideabsortionheatump的ppptoanalyzethei打fluenceruleofparametersasthetemeratureofdrivi打gheatsourcepo打thethermalprocess.Secondly,theoreticalcalculationmodelsofabsorptionheatuma打dturbosetareestablishedheerformaceindexesoftieextractionshampp.T打pheatingunitandcirculatingwaterabsorptionheatpumpheatingunitinratedconditionandmaximumoperatic打cognitio打arecontraste过andanalyzed.In地eratedconditionsofschemeII,Whenthecoefficientofheatsupplyoftheheatpumpunitamou打tto1.65,thetherm注1eficie打cyofcirculati打gwaterabsorptio打heatpumpheatinto77.aregunitreachu.7%andtheheatingloadamountto8347MWwhichp,22.43percentageand31.3MWhigher化an化oseofextractio打steamheatingunit〇respectively.Theheatingcaacitisimrovedby60/{>.Theheatingloadamounted化pyp11MWunder-04.4theconditionofrecoveri打gallcirculatinwaterlowtemeraturegpexhaustheat.Finally,asl:eamexhaustcomprehensiveutilizationsystemisput0.25g/kWTiforward!:〇thes化amexhaustU)determineowerbheatingcooUn)andpy(gimprovetheutilizationofsteamexhaustofturbine0.46g/kWh.Theresearchisshown化atthequalityimprovementa打dutilizatio打ofwasteheatoflowradecirculatinwaterbyabsortionheatumcouldreduce化ecoldsourceggppplossoftheunitandimrove化ethermaleficiencandheati打loadoftheunit.pygKewords:combinedheatandower,extracti打steamforheatin,absortionypggpheatum,erformanceindexppp11 华北电力大学硕±学位论文目录I摘要ABSTRACTII第1章绪论11.1谏题研究背景及意义11.2余热资源利用现状及研究动态21.2.1余热利用现状2124..2余热回收方式1.3吸收式热累回收余热研究51.3.1国内外研究现状51.3.2滨化裡吸收式热乗71.4汽轮机余热能回收利用研究81.4.1乏汽余热利用81.4.2现存主要问题81.5课题研究内容9第2章吸收式热冢热力过程模拟分析112.1模拟概述112.2数学模型122.2.1简化假定122.2.2模型建立122.3模拟计算142.3.1参数确定142.3.2热力计算162.4结果讨论17220.5本章小结第3章汽驗机芝汽余热采暖期方案对比分析2131.1集中供热方式23丄1抽汽供热213丄2低真空供热223丄3热索供热233.2热累供热系统243.3理论计算模型2434额27.定工况对比3.4.1基础数据273.4.2假定方案28III 华北电力大学硕±学位论文3.4.3方案对比293.4.4结果分析333.5变工况对比343.5.1基础数据343.5.2结果分析353.6本章小结37第4章汽轮机芝汽余热非采暖期余热利用研究384.1等效烙降法384丄1等效烙降的概爸394丄2抽汽等效热降404.2非采暖期热经济分析424.3非采暖期汽机排汽余热利用方案434.3.1方案计算及经济性分析444.3.2方案总结494.4本章小结49第5章总结与展望50550.1结论5.2研究展望51参考文献52致谢55附录AMATLAB程序源代码%附录B机组热力计算数据59IV 华北电力大学硕±学位论文第1章绪论目前,我国正在向城镇化和工业化的进程加速发展,大量的能源消耗,尤其是W高投入、高消耗、高污染为主要经济增长模式的企业,能源供需量之间的差。异逐渐拉大,能源短缺,需求量却不断攀升解决能源耗费问题,途径很多,重中之重是将能源的利用效率提升,在能源合理利用的同时,探寻新能源。在节约能源方面,利用可再生能源是坚持可持续发展的重要手段,合理利用可再生能源在保持良好环境、减少污染方面起着重要作用。能源的高效利用愈来愈引起社会的重视,如何降低能耗已成为研究的热点。我国工业余热资源非常丰富并且分布广泛,生产过程中,余热回收技术和技术创新是余热回收产业链的核也,是新能源利用中的有机组成部分,国家支持促进该技术的不断进步和发展,为节能环保事业奠定基础。电力行业影响着国民经济的增长,是国民经济增长的龙头产业。目前,我国,电力生产还是W煤炭为主"H北"地区城市供热主要采取热电联产集中供热方式,供热机组装机容量己经超过全国总装机容量的20%一。我国近半的煤炭都用来发电,煤炭发电量约占总发电量的80%。但现有燃煤机组热效率较低,约34%低品位热能通过冷却塔散失到自然环境中。因此,对汽轮机乏汽余热进行回收及利用具有重大的学术和工程价值。采用吸收式热粟将电厂低温循环水提质是高效回收汽轮机低温乏汽余热的重要手段和方法。课题W通江发电厂200MW抽汽机组为例,提出了基于吸收式热奈的汽轮机乏汽热电联供工艺,W单台机组额定和最大工况参数为基础,计算了不同制热性能系数条件下,应用吸收式热累的节能效益,并W程序模拟为基础,W全厂变工况运行为辅助,对吸收式热累系统进行研究。实践表明,在不影响机组发电的条件下,热粟供热系统可有效利用汽轮机的低温乏汽余热,实现冷热电H联供。,使余热在全年得到充分利用1.1课题研究背景及意义能源是我国国民经济迅速发展的支柱一直处在快速发展阶,近几年我国社会段,高速发展的背后是巨大的能耗问题。在对冷量和热量需求日益攀升的今天,能源供应紧张、环境恶化逐渐引起人们的注意。此时,我国己把节能作为可持续发展的基本政策,并鼓励发展循环经济,深入开展节能工作,尽其所能地发展可再生能源,利用可再生能源来降低建筑能耗,坚持可持续发展、节约资源和开辟I 华北电力大学硕±学位论文新能源的政策并行前进。目前,北方地区的供热主要采用热电联产集中供热形式,而随着城市化进程不断的加快一,供巧需求不断加快,些大中型城市普遍存在热源不能满足供热需求的问题,发展小型燃煤锅炉房会导致严重污染环境,而新建大型热源受投资周W期、建设周期的限制,并要考虑环境污染等问题。火力发电厂运行时,汽轮机排出的低温乏汽进入凝汽器,循环冷却水在凝汽器中吸收乏汽汽化潜热,将热量携带至冷却塔中排放。大量低品位的余热资源占到机组额定供热能力的30%W上,排放到环境中,造成能源的浪费。如果将乏汽余热回收并作为供热系统的热""源,不仅减少了发电系统的冷源损失,而且解决了城镇发展中的需热问题。由于汽轮机乏汽所携带的汽化潜热具有量大、集中的特点,旦吸收这些余热的电厂循环水温度较低’C左右,约为30,导致汽轮机乏汽的余热能不能直接应用。对热累机组而言,电厂低温循环水可W作为低位热源,在理论上可W获得较高的能源利用效率,并且可W根据需热量灵活调节供热量,并且不会对电厂原热力系统产生不利影响。目前,能源供应紧张,能耗需求量大的矛盾日益増长,寻找新型节约能源的方式是缓解社会能源压力,保护生存环境的有效方式。电厂汽轮机乏汽余热能的提质利用是一种有效利用低品位余热资源的方式,将低温余热应用于建筑耗能,为电力和供热事业提供支持一。课题针对汽轮机乏汽资源,提出了种低品位余热综合利用方式,变废为宝,提高了电厂的循环效率和发电功率。1.2余热资源利用现状及硏究动态1.2.1余热利用现状目前,国内外普遍存在能源利用低下的问题。世界上的发达国家,日本近兰二和美国约一分之半的能源利用率在世界上属较高水平,而与工业发达国家相比,中国的能源利用效率只有30%左右各国的能源的综合利用效率,如表-11所示。表-11各国能源利用效率发送电3总效率0^3M^^15A57^美国30..675.125.175.1510中国23.935.015.225.530.0随着世界尤其是我国常规能源资源的短缺,在国内外能源研究领域中,余热"资源的利用愈来愈得到人们的重视。1976年至1980年期间,日本称为月光计2 华北电力大学硕±学位论文"划节能技术的发展,是W回收余热为主要内容的发展计划,在执行该计划期间,对于余热利用技术的经费,政府増加13倍的开发预算。与其他发达国家相比,日本从1973年至1989年间,冶金能耗下降24%。余热的利用可分为直接利用和对品位较低无法直接利用的余热进行提质利用。冶金、建材、轻工和机械四行业近几年在工业余热回收利用方面,不论是对余热资源利用的认识,还是在具体工作上,各自都有着不同程度的提高和发展。日本早在上世纪30年代就开始利用水泥余热,而中国直到上世纪九十年代才开始真正开始利用余热。一。国外在余热利用方面,很早就应用了批余热回收装畳,并且发展十分迅速如苏联早在上世纪80年代初期已陆续建起80多台干媳焦装置,约占全国产焦量的25%。另外,日本到1987年也已有27台干媳焦装置投入使用,约占全部高炉用焦量的35%。对于烧结矿的余热利用技术,日本很早就普及应用,并由初期的利用冷却机废气预热点火炉的助燃空气等,发展到用热水透平加闪蒸蒸汽透平发电。对于余热资源回收利用的研究中国也非常重视,,早在第六个五年计划期间政府就加大了投资力度,余热回收技术投资占到节能技术总投资的1/3左右,并且自行开发研究新的余热利用技术。W1980年余热回收水平作巧衡量基准,到19%年,余热资源的总量约为3040万tee余热回收节约的能源约为1075万化e。,11-21980年到986年主要能耗行业的余热资源及利用情况如表所示。-表12主要耗能工业部口余热资源及利用情况余热能源消耗占篇余热资源余热资源工丄业名称W飄恭S傭i量驚潛f/厚刀量/万tee量/万率/%回收率/%//jtceteetee79W^2L7650有色1330654.92030.845化工70806208.826041.9360石化278068024.5%055.9300建材96403053.28527.9220轻工46002806.17021.9210纺织1140706.13042.940煤炭3230702.23042.940机械3%01203.12016.7100合计417003047.3107534.9196注;合计余热资源利用率与余热资源回收率均为加权平均值3 华北电力大学硕±学位论文1.2.2余热回收方式余热资源在回收利用方面存在很大的潜力,在能源节约研究方面占有很重要的地位。按照余热来源可将其分为高温烟气的余热、高湿产品和炉渣的余热、冷却介质的余热。、可燃废气、废液等的余热、废汽、废水余热、化学反应余热等按照余热资源排放的温度可将其分为高、中、低H类,其湿度划分的范围如表-。13所示表-31余热资源温度分类余热类型余热温度°离温余热>500C°中温余热20旷500C°‘低温余热<200C烟气和<100C液体余热资源普遍存在于生产和生活过程中,形式多种多样,温度区间大,但有些高温余热资源数量少且分散,不易收集或收集难度大,回收成本高;而有些余热虽然温度不髙,但是数量巨大且易于回收利用,具有较大的回收价值,这就要求在余热回收的时候根据具体情况决定设备选用和回收方式。由于工艺性特点,余热同生产过程具有同样的周期性、波动性特点,,余热输出量不稳定并且由于生产过程中不可避免的介质影响-,如烟气中含有大量的粉尘或者酸蚀成分等,对热回收设备材稱的要求较高,,也提高了对热量回收的技术难度;再者回收装置多数体型较大一,对空间、场地有定要求。因此余热利用系统装置对运行稳定性及环境多样性方面要求可靠稳定,导致项目初投资较多,需要,设备选择严苛研究生产过程,针对特点进行布置安排,提高装置余热回收效率。巧余热的回收方式有多种多样,从本质上讲可W划分为热回收和动力回收两种。热回收是指直接利用热能形式进行热交换,这种方式设备简单,但属于较低端的利用方式,这;而动力回收是指先将热能转换能量形式为动能或者电能种方。式将热能转换为离能级的能量,利用价值大,但转换效率还有待提高在对余热进行回收前,如果设备初投资过高而回收的收益并不,首先要核算的是回收收益大、回报年限太久,则失去了对该余热回收的意义,不具,或者投资回报率过低有投资价值。余热回收过程中应当首要遵循下列基本原则:1)对于排放高温烟气的各种设备,在余热的回收利用方面应优先考虑用设备本体自行将高温烟气加W利用。如预热助燃空气、预热燃料等,这样既提高了燃料的消耗率,又提高了设备本身的效率。2)对于设备本体无法直接回收或回收不完全的余热资源,可W利用这部分余热来生产水蒸汽和热水,将水蒸汽和热水用于工业生产或集中供热等。4 华北电力大学硕±学位论文3)根据排放余热的各种参数,进行综合分析和可巧性判断,最终确定用何种设备应用何种方式对余热进行回收。对于科技进步,各种工艺技术巧速发展的现代社会,工业余热资源的利用方式也各种各样,追溯其根本,就是为了保证余热资源的高效利用,顺应大的时代一背景般有W下几种:,支持国家政策。对于王业余热回收利用的方式1)余热直接利用直接对余热进行利用是余热回收中最常用的方式,直接利巧指应用余热回收设备经过换热直接将余热资源回收利用。直接回收的余热能量用途很广,可W用来干燥物料、预热空气、供热或制冷,还可W生产不同温度的热水,供应生活及生产的不同需求。2)余热动力回收对于中、高温余热,优先转化成动力,作为动力源驱动水粟、风机或带动发电机发电等。3)余热综合利用余热综合""工业利用的目的是实现梯级利用、热尽其用。它针对差异化的余热温度而采取相应的方式回收。W吸收式热粟为例,高温余热可W作为热粟机组的驱动热源,而低温余热则作为机组的低位热源。"一"""十五和十二五期间国家对余热回收产业的重视和大力支持,促进了余热回收行业和工业产业的发展一,而且将余热回收技术推向个快速发展阶段一,余热回收产业环保、节能,是项潜力巨大的节能减排项目,受到国家和联合国的大力支持。在未来枉会的发展中,由于其节能特点、投资回报收益特点,该行业的发展前景会更加广阔。1.3吸收式热累回收余热研究r1.3.1国内外研究现状热粟是在制冷机的基础上研发出来的,人们在研究制冷机组时发现,通过阀口和管路对系统进行调整一,制冷机也可W起到制热的作用。在这基础上继续研一一究,进而产生出新的供热装置热粟,热累发展已有百多年的历史,现今技术日趋成熟。AHP一吸收式热粟(AbsortionHeatPum)是种回收利用低品位热能的设pp备,它可W将热能的品位有效提高,在节能方面有盛著的用途。目前热吸收系常用的工作介质为漠化裡水溶液。吸收循环技术是研究漠化裡吸收式热粟的前置条件,开始在二十世纪中叶。吸收式循环技术在近些年得到普遍推广,在不同能级5 华北电力大学硕?:t学位论文之间转换和能源使用方面占据一定地位。热累工业应用历时不短,空调领域已经广泛的应巧热累节能技术,,但由于热粟需要更高的投资和运行成本在发展方面相对缓慢。世界各经济体对能源的需求日益增加,但石油资源的稀有性,与经济发展形成巨大矛盾关系,热粟在节能方面的优势引起了各国普遍关注。美国、日本和其他国家的技术研究,使热系技术逐渐发展起来。一最早提出吸收式热索这概念的国家是美国。1976年,美国B.C丄实验室正式提出这个概念,980,并将其理论化。该实验室对该项目投入巨大精力并于1年与A.C.公司共同研制了更优质的吸收式热粟装置。1980年W来,円本的吸收式热粟技术遥遥领先,发展迅速,尤W兰洋公司表现卓越。从1981年开始,H洋公司在吸收式热累方面投入重金,建立了众多规模庞大的设备。遍布日本本±和世界其他国家。这些装置用于回收利用石化工业企业排出的低温余热资源,积累了大量原始数据。同期其他国家,如法、德、英、意、瑞典也进行了许多研究工作,积累了经验。由于历史原因,同时期吸收式热累技术在中国的发展受到很大影响,主要是节能意识比较低,导致整个行业对该技术关注度不足。另外领导层政策支持的不足也是影响因素。热粟技术在六十年代W后逐渐发展,而真E突飞猛进的发展是在近几年。伴随着节能减排的新形势,节能技术受到了越来越多人们的关注和重视一。各种余热利用技术层出不穷,吸收式热粟技术是其中重要的部分。国内和国外吸收式热系的研究现状主要有W下方面:1)工质对研究吸收式热粟的适用范围和设备选材取决于工质对的选用。不同的工质对应其特有的应用环境和设备-H20溶液L旧-H20。NH3和r溶液是吸收式热系最常用-H20溶液的两种工质对,在使用过程中两种工,在实际应用中最常使用的LiBr一质对都存在定限制性,:NH3存在毒性UBr溶液对金属有腐蚀性。因此长;久W来人们对工质对的研究从未停止过。有些工作是致力于改善传统的工质对,通过化学实验,添加缓释剂,依靠物质反应减少L巧r溶液的腐蚀性,如一UBr-ZnC-20H-H2012H等。另方面,研发新的工质对,如Na0等。2)吸收循环改进在余热利用过程中,即使是单效的漠化裡吸收式热系在余热源利用方面也只°°80C1^上的废热水能利用温度为,而对于低于80C的废热水,许多是无法利用:的。在不断研究如何更好地利用这种废热水的过程中,逐渐对原有的单效型漠化裡吸收式热系进行改造。在吸收式热累逐渐研究完善的过程中,为提高温升W及热累的效率,经过多次尝试之后,市面上已出现双效循环、S效循环等吸收式热亲,可W获得更高的热效率,,,。目前这些结构形式比较稳定既能保证供热温度6 华北电为大学硕±学位论文又能保证较高的供热系数。3)驱动热源研究吸收式热累技术的发展趋势既要考虑节约经济,又要考虑节约能源,还要考虑保护环境和防止污染,近年的研究使驱动热源的形式也得到了广泛的发展,可W利用废汽、废热作为吸收式热累的驱动热源,也可化应用地热及太阳能等可再生能源作为驱动热源,还可W用少量高温能源作为驱动热源。如有高温清洁的废汽需要回收,则可W用直燃式漠化裡热累直接回收。直接回收的方式比较方便,在市面上应用范围较广,但余热综合利用研究仍是今后研究的重点。13..2漠化裡吸收式热累工业生产会排放大量气体和热水,而这些排放物中蕴含着丰富的低温热能,气体与热水的排放,造成很大的环境和能源问题。全球能源枯竭和环境污染的问题越来越突出,世界各国对余热资源的利用逐渐重视起来,同时应用于余热回收的吸收式热聚设备也日益引起人们的重视。吸收式热累根据热源品位之间的转化-。关系,可W分为第I类热系和第II类热索,其能量与温度转换图如團11所示—驱动热源—,输出热源I…T"y—驱动綱()]I^TLTLJ?>TU>TLTU>TIDTL[低温热源—低温巧源-围11吸收式热系能量及温度转换图W漠化裡吸收式热累为例,可分为废水型漠化裡吸收式机组、废蒸汽型滨化裡吸收式制冷机组和烟气型漠化裡吸收式机组,针对不同的余热资源可W选用相应的余热回收机组,采用相应的余热回收技术。电厂、化工厂等的生产过程通常会附带产生各种温度的废水,这些废水的数量庞大,如果直接将其排入自然环境,会对自然环境造成热污染,影响环境热平衡。将废水引入漠化裡吸收式机组中,不但避免了上述污染,还能变废为宝,充分利用废水中的热能用作它途,同时将原废水的温度降低,减少环境影响。废蒸汽同样能够利用。根据排出的蒸汽压力不同,可W选用单效机或者双效机,余热用作供冷或者供热。、漠化裡吸收式热粟是W水为制冷剂,漠化裡溶液为吸收剂,应用溶液的蒸发吸收来实现将热量的转换。烟气型漠化裡吸收式机组有单效机、双效机、热水机和直燃机一,这类型的吸收式热粟机组可W直接利用燃汽轮机排放的高溢烟气,一W吸收式制冷原理为基础,回收高湿烟气进行供冷和供热,并可W和发电机组7 华北电力大学硕±学位论文同应用实现多联供,即热、电、冷H联供,既可回收烟气的余热、降低能源消耗,又可控制烟气排放、减少污染1.4汽轮机余热能回收利用硏究1.4.1乏汽余热利用汽轮机的乏巧余热指汽轮机做功后的乏汽所携带的大量汽化潜热,而电厂循环水在凝汽器中经换热将大量汽化潜热带到冷却塔中释放。现阶段,汽轮机乏汽余热的研究已经引起人们注意,得到普遍重视。目前阶段,对于汽轮机乏汽所携带的低位热能,回收后主要用于集中供热方一面,对汽轮机排汽余热的回收主要有两种方式低真空供热技术和热粟回收技一术。汽轮机化真空运行实际是种特殊的变工况运行,它是指在保证机组安全运行的允许范围内,提高汽轮机排汽温度,利用排汽直接将循环水加热供给热用户。W而热累回收技术是指应用热累将低品位循环水提高品质再加W利用。由于采用循环水供热可W提高供热能力,达到节能效果。自1970年W来,中国开始逐步将北方电厂部分容量不超过50MW的汽轮机改造成低真空运行供热。2001年,国家经济贸易委员会、国家发展计划委员会和建设部共同发布的"《热电换产项目可行性研究科技规定》明确指出:在有条件的地区,在采暖期间可考虑抽凝机组低真空运行和循环水供热采暖的方案,在非采暖期恢复常规运"行。目前,我国已在广泛的范围巧应用热粟制冷和供热,尤其是在供热方面,清""华大学的基于吸收式循环的热电联产集中供热新技术示范项目已经建成。该技术需要在热电厂内增加吸收式热累。在传统的换热站内,同样用大温差吸收式热索机组替代普通的水-水换热器。目前,该技术己成功应用于赤峰富龙热电公司和华电大同第一热电厂,奠定了该技术发展的基础。1.4.2现存主要问题1)低真空运行低真空运行技术主要应用于装机容量为50MWW下的机组,通过对凝汽式汽轮机的改造,推广汽轮机低真空供热的技术,使6厂循环水直接用于热用户的供热。采用低真空供热技术,解决了目前国内小型凝汽式汽轮机能耗高、经济性差的问题。该项技术提高了电厂能源的综合利用率,节约成本,减少环境污染。汽轮机低真空运行技术在理论上可W实现很离的能源效率,但传统的低真空一定缺点一运行技术仍存在:方面该技术的适用范围比较窄,只可应用于中小型8 华北电力大学硕±学位论文机组。对于中小型机组,通过严格的,对于大容量、高参数的供热机組并不适合。变工况计算之后,可对汽轮机做出相应的结构改造但凝汽压力的提高使得汽。轮机的末级排汽湿度相应提高对于大型机组,蒸汽的容砍流量过小将引起机组一。振动,无法正常安全运行,对于中间再热型机组尤甚另方面,真空度降低,有效烙降变小。在蒸汽量恒定的前提下发电量将降低,:在发电量恒定的前提下机组的蒸巧W流量将增大。W上两方面在一定程度上限制了化真空供热技术的使用,除W上两方面缺点外,受凝汽器承压能力的限制,供热系统定压点皮力不能过髙。通常采用供/回水’C^0(TC的供热方式,温度为6,此种方式湿差小流量大容易造成循环粟功率偏大一。另外低真空循环水供热系统为定流量系统,在热计量的实施过程中会造成定的限制。2)热泉应用的局限性一类吸收式热累是W高温能源为驱动热源第,将低温热能转变为高温热源的"装置一,驱动热源可W是高温蒸汽,也可W是燃油和燃气。国家发明专利种热"电厂余热回收及热水梯级加热供热方法(ZL200910090917.4)中提出利用蒸汽°"一 ̄吸收式热粟将水温提高到120130C用于供热;国家发明专利种多级发生的"200910092464吸收式热累、制冷机组(ZL.9)中所描述的吸收式热累可利用较低温度的热源驱动热系进巧制冷。两个专利实现了低温乏汽的供热和制冷,但由于受到地点和季节性的影响,电厂低湿乏汽余热利巧小时数不足3600。在制造和使巧上,吸收式热累对气密性要求很島,即使漏入微量的空气也会影响机组的性能,所W在制造上有严格的要求,并且机组受环境湿度的影响十分-。明显,在使用过程中对使用的环境十分挑剔常用的吸收式热累是W漠化裡水作为工质对,漠化裡价格较贵,在机组制造过程中需要很大的填充量,造成初投资相对较高。1.5课题研究内容论文W汽轮机乏汽余热能提质利用系统为目标,W中电投蒙东通迂电厂机组设计和运行工况参数为基础。主要研究内容如下;1)吸收式热索热力过程模拟分析CW热奈系统在运行过程中、,,性能指标如单位热负荷、传热湿差等受主要参数影响较大,主要参数包括:驱动热源温度、冷源水出口温度、冷却水进-出口温度。针对单效漠化裡吸收式热粟内部漠化裡水工质对的循环进行计算,9 华北电力大学硕±学位论文应用Matlab完成了程序的编制,利用计算机语言对所需结果进行分析,分析不同参数对机组性能影响规律。2)热电联供H种方式对比分析针对抽汽供热、低真空供热、循环水吸收式热系供热H种供热方式,绘制出不同供热方式的系统图,论述H种不同供热方式的原理。在采暖期采集通迂电厂的供热数据及机沮运行数据,分析整理数据,对于通迂电厂在汽轮机乏汽余热能利用方面进行深度的热力学计算分析,若采用循环水吸收式热粟供热,对比常规的抽汽供热,理论上所能获得的效益。3)汽轮机乏汽余热综合利用研究针对非供热一、制冷季节汽轮机乏汽余热利用存在的缺陷,提出种乏汽余热综合利用的装置,使大量的汽化潜热在供热季节用于建筑物供热,在非供热季节增加电厂发电能力。10 华北电力大学硕±学位论文第2章吸收式热累热力过程模拟分析2.1模拟概述当今社会,科技发展迅速,各种工具和手段应用在不同行业及不同领域,计工具之一。算机模拟技术也成为主要,为科学研究做出巨大贡献通过模热,人们可W应用计算机对猜想的事物进行研究,其结果给人们带来巨大启迪,往往是通往成功大口的基石。模拟是对研究对象进行合理的简他、假定,按照模型进行分析而得出的数学或物理结论。模型通常是非常复杂的数学表达式,手工计算费时费力,计算机的模拟过程为模型与客观实际搭建桥梁,通过编程大大提高计算效率与结果正确性。一一课题的研究对象是第类单效漠化裡吸收式热累。W制热为目的,第类热粟主要是消耗大量低温热源,利用少部分高温热源进行驱动,产生少量中温热源。一是对系统内部相互作用有比较详细的理解进行该模拟的目的,二是验证可汽轮机抽汽作为驱动热源,在汽轮机乏汽余热回收的工作中应用吸收式热累,并可W模拟出特殊工况的热力过程,对其进行理论分析与研究。模巧过程将系统划分为不同单元模块,通过建立质量平衡方程、能量平衡方程、漠化裡溶液热物理性估算方程等将问题求解。 ̄吸收式热粟的研究已经有多年历史,在近1020年中应用逐渐广泛,其技术己经成熟一,机组具有很强的可靠性和稳定性。目前,第类吸收式热聚在市面上应用得较为广泛一二,相比第类吸收式热累,第类吸收式热索对用户的使用要求需要很强的匹配性,用户使用条件与第二类吸收式热乗的功能相符,才能在节能方面创造良好收益。岛然漠化裡水溶液的特性会使漠化裡吸收式热系在使用范围一定的限制上受到,但是对于电厂汽轮机乏汽潜热而言,其各方面条件都适合采用吸收式热累机组。吸收式热累对条件具备的热源具有非常好的使用效果,使能源利用率得到显著提高。漠化裡吸收式热累机组的基本工作过程是由发生段、冷凝段、蒸发段和吸收段几个基本过程构成,其基本组成部件就是若干个的换热器,下面W单效漠化裡吸收式热累为例一,对其系统内部的循环做出分析,依托数学模拟手段,阐述第tW类吸收式热累能效利用的过程。11 华北电力大学硕±学位论文2.2数学模型2.2.1简化假定在数学模型建立的过程中,由于参数较多和系统的不稳定性,造成模拟过程过于复杂,为了简化计算,通常采用参数简化的方法。在计算之前,明确要研究系统的工况,为得到关也的参数结果而假定某些参数不变,用这种方式对系统进行简化。在下面W吸收式热粟内部工质循环状态为研究对象,研究不同参数会对C0P引起何种变化的模拟过程中:,对系统进行简化处理,并假定下列条件成立1)系统处于热平衡及稳定流动状态;2)离开蒸发器、冷凝器、吸收器和发生器的工质均为饱和状态;3)阻力损失、热损失、压力损失及累功均可忽略。模型的简化假定只是一种研究手段,假设模拟系统是在理想情况下运行的,在实际运行中的情况是不能达到理想状态的。但由于系统比较复杂,变化过程较多,在研究时只好采取此种手段。2.2.2模型建立吸收式热粟根据功能不同,可W分为升热型、蓄热型、増热型和冷冻型。吸收式循环和压缩式循环在工作原理上基本相似,差别在于,压缩式转移热能依靠一-的是机械能或者电能,吸收式满耗的是部分热能其工作原理如图21所,示。.’.3?=^4=?5()^■>■5,1泌水出一"-?—f窝二;^巧4■^动亡>"热巧!节流■*—^4洛巧I1〔器洛巧;If一弦^器温冷水約溶液累工质累2-图1漠化钮吸收式热累工作原理图12 华北电力大学硕:t学位论文一对于第一类吸收式热粟,机组的能源消耗量是评价机组性能的个重要指标。在理想状态下,忽略系统与周围环境热交换等带给系统的热置,假设吸收式=k热累中工质的循环流量Dlg/s。溶液累消耗的机械能为克服输送溶液时管路沿’iiitS2-1)程阻力和重力的能量,其数值很小,可忽略不计。在循环过程中,式(主要验证单位质量流量情况下吸收式热乗的内部各个设备间的热平衡,蒸发器与发生器的热量与冷凝器和吸收器的热量相等。+=+-(21)9《9。9。如吸收式热累单体设备的单位热负荷及性能系数。根据图2所表示的各点位置,存在下列能量方程,可W计算出单体设备的热负荷和性能系数。1)蒸发器二—h-h(22q)〇yj2)发生器-=-?a午-23弓Vhhah()8()*yj3)冷凝器--h(24)i4)吸收器—=.-口-l+(25q。()^咕’础2)5)溶液热交换器-=-i2e口HVW()知(6)性能系数C〇p^^i±lsL-7(2)9s7)循环倍率=--^8a(2)溶液循环倍率即发生器中每产生化g水蒸汽所需要的漠化裡稀溶液的循环量。8)放气范围2-9=()9)平均浓度=全2-((10)V2式中:13 华北电力大学硕±学位论文一单位工质循环时蒸发器热负荷9,kW;。-单位工质循环时发生器热负荷,kW;-kW单位工质循环时冷凝器热负荷,;一单位工质循环时吸收器热负荷g,kW;。—溶液热交换器中交换的热负荷,kW;-i’-’/i,1点对应的烙值,kjkg;i-i-k-2点对应的烙值,jkg:-|—/’,?k,3点对应的洽值,jkg;3^—3点对应的洽值-k,kjg;—‘-,4点对应的烙值,kjkg;—1A-7点对应的洽值kj,k,,g;-i一’馬8点对应的洽值,kjkg;-%发生器浓溶液浓度,(;1-吸收器稀溶液浓度(2,呢。fl-循环倍率。2.3模拟计算2.3.1参数确定吸收式热累可按多种形式进行分类,最常用的分类为按制热目的进行划分,按制热目的不同一,吸收式热泉可W分为第类吸收式热累和第二类吸收式热累,且漠化裡吸收式热系为常用机组。在利用应用软件编制程序前,首先要确定漠化iw裡工质对热物性tw。1)饱和蒸巧压力.。互马’-X=r1各U310少31.465598.21g+0.0024804了(211)()^|式中:r—压力为公时,水的饱和温度,K;'一r时公温度为,水的饱和蒸汽压力,kPa。2)2-溶液的露点温度,回归系数如表1。=-^(212)0014 华北电力大学硕±学位论文2-表1饱和温度方程的回归系数打AnBn00770033140.877.--11.4日45犯28.巧7492--2.63906E40.16709---32.27609E68.82641E4式中:’-f压力为公时C,溶液的饱和湿度,;°—压力为公时c,水的饱和溢度,或称露点,;X—100千克漠化裡水溶液中含有漠化裡的千克数。-<x<65%方程(212)的适用范围为45%,在利用方程(12)时,需要根据'f公式(11)先把已知蒸汽压力P换算为露点温度。-3)溶液的洽值,回归系数如表22。。2。-A=BX叫CX(213)〇乏乏n乏n000表2-2漠化裡水溶液烙值计算方程的回归系数nK^--0121.1890.6714581.23744E3---116.78091.01548E27.74557E5-0766--.62.5175.41941E4194305E---.636.347巧E3.8巧14666.52880E114-2----.60914E42.80048E86.52880E11式中:i--/ikjkg漠化裡溶液洽值,;〇°-C。漠化裡溶液温度,-根据方程(213)可计算得到2、4、8点的洽值,并可根据公式计算7点烙值。4)饱和水或水蒸汽的洽值'''=-h-h+4.mxCtt(214)[p{,,)\'''=-hh+r(215)’1=4x-A.184+100(216)bo]15 华北电力大学硕±学位论文1-—r=-4.184X597.340.555<0.2389X1(K(217)〇[]1540=-y5.1463(218)+273.16V式中:°-cV足力为片时,饱和水蒸汽温度,;°-<过热蒸汽湿度(皮力为公时溶液的平衡温度),C;2—-A<时-,过热蒸汽洽,kJkl温度为;2g-iW温度为V时kg-1,饱和水洽,kJ;—,k-W温度为r时,饱和蒸汽烙,kJgl;-,/?温度为V时-,饱和水汽化潜热kJkl,g;°-1-C的定压平均比热容,*过热水蒸气V到《,kJ(kC)。p2g漠化裡水溶液汽态为纯水蒸汽。基于溶液在平衡态时汽液同温的特性和漠化钮水溶液沸点高于纯水沸点的原因,该水蒸汽存在极大的过热度。漠化裡水溶液表面上的汽态洽值V采用过热水蒸汽烙值公式来计算。2.3.2热力计算己知驱动热源温度,低温冷却水温度和循环冷却水温度,根据经验公式确定蒸发湿度f<和发生器溶液最高温度。,冷凝温度吸收器溶液最低温度2<口媪《。4,W及溶液热交换器浓溶液出度8根据滨化裡水溶液的性质及经验公式,可分析出漠化裡吸收式热泉内部循环-23aab各状态点的状态,并绘制出热力计算流程图,如图2所示。根据图应用Mtl。编制了计算机应用程序,其程序部分代码参见附录A手工计算费时费力,而在计算机上对某一工况的循环热力计算只需要几秒钟的时间,并且可W变工况条件进行重复计算。16 华北电力大学硕±学位论文己知化你1tw3teS?^AtAp(]护^l〇i^S()L—rtkat48totfjI1Ih3Ii,J方5^(n)1(opkppataf方程(14MWr)<_Ihi,,[j喔做7 ̄置?错IHIII71?方趕(mhit)f1hyf[J方程口 ̄6)<)^qgqaqkqoqex*NO,=1++>IqgqaqkqoJYES,,巧出COP、负[图2-2热力计算流程图2.4结果讨论研究过程中,要分析的四个参数为驱动热源温度、冷源水出曰温度、冷却水pwy进口温度、冷却水出口温度。1)驱动热源温度?%(TC的抽汽轮机低压级抽汽的各种参数变化较大,在研究中选取200汽温度作为参数变化范围。在此过程中,设除抽汽温度W外的各参数保持不变,在°C—过程中设热粟低温循环水出口温度为33,次网冷却水进、出曰温度分别为°’CW55C-、WC。从图23(a)可看出,随着驱动热源温度不断増高,系统迅速增加CW一趋势不再明湿,在达到某定值时变化的幅度不大,,上升,温度曲线趋于平缓。经分析可知,驱动热源温度上升时,对应的饱和温度增加,当冷凝压力处于一A(定的条件下,放气范围受热累机组发生器内漠化裡浓溶液浓度的影响,浓溶液浓度增加会引起放气范围的增大,并且使高温水蒸汽的产生量增加。虽然驱动热源的温度影响着机组的性能系数,使机组性能系数随驱动热°C0P源温度的增加而增大,但是当驱动热源达到240C时,机组的的曲线十分平缓,变化不明显,因此过高的驱动热源对机组也是不利的。在实际应用中,如果17 华北电力大学硕±学位论文驱动热源温度过高-3(b),还会应用减湿减皮器降低其温度。从图2中可W看出,驱动热源的温度主要对发生器和冷凝器的热负荷影响较大,先随驱动热源温度的升高显著降低,随后变得十分平缓,并趋于稳定。’,J!!!!!!!f.!!!!!!i|II■130;■■^^^0i^it^J巧j..疑f|-??^ 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̄w—————1.7.!..r2a.,..!.J!!f^,|*,]*i…:.….…三…一..…;LtI:1巧...…..i一...*..丰.t.—篇封:::;1巧^‘……——I…—1…I…——"…I+;:^:Iii;;s*11!;i;ip??U??-???;i.—::&1.5;;:;I^-1400S;………-,抑言卡:::::;辕r;;舌塑舌i:;?1-4:r::;:?:I.i:哀*;蛛iOQO;;;;呈:i妾重;案W,.—....—UU1.^5J:e;5f:i;g置ij1I言600.j:i.4:1400;C-!;;200:;!iiii!iiiI‘iII1iI12iQ['26巧巧巧30巧巧巧34巧泌巧27巧29巧巧巧巧34巧36冷滿水出口狂度化冷頒水出口祖肢t(a)(b)-图24冷源水出口温度对COf和设备热负荷的影响热粟系统的蒸发压力取决于蒸发器的出口温度。在研究中选取低温循环水出’ ̄口温度在3545C的范围内变化,假设除低温循环水出口温度W外的各参数保持’°°240C一55C不变次网冷却水进、出口温度为、75C。,并设驱动热源温度为,-4从图2(a)可W看出,系统性能系数CO戶随低温冷源水出口溢度的升高而不断增大,变化趋势十分明显,线性关系几乎成直线上升。在过程中低温循环水出口温度升离时,相应的蒸发压力会増大,放气范围A(随吸收器内浓溶液吸收水蒸汽能力增强而増大-4Cb,最终使CO户升高。从图2)中可W看出,冷源水出口温度同样对发生器和冷凝器的热负荷影响较大,先随随后变得十分平缓,18 华北电力大学硕±学位论文并趋于稳定。3)冷却水进口温度冷却水进/出口温度变化对热聚性能也会产生影响,选取冷却水进口温度参°‘°??C数在4565C范围内变化,出口温度为^C(出口温度参数变化范围为6080,’C°C进曰温度为55)。研究过程中,设低温循环水出曰温度为33、驱动热源温°240C2-度为。从图5(a)可W看出,机组COf随冷却水进口温度升高而快速下降,并且下降趋势十分明显。冷却水进口温度的升高引起吸收器稀溶液出口温度一A(也随之升高,在蒸发压力定的条件下减,高温水蒸气的产生量随放气范围2-小而减少,最终引起CW下降。从图5(b)可W看出,发生器和冷凝器的热负荷随冷却水进口温度的增加由平稳上升到陡然增大。4)冷却水出口温度在研究冷却水出口温度对机组性能系数产生的影响时,选取冷却水出口温度°’?参数在6979C范围内变化,进口温度为55C。其余假设条件与研究冷却水进口温度时相同2-。从图6(a)可W看出,机组CO戶与冷却水出水温度的关系和与冷却水进水温度的关系相似,冷却水出水温度导致机组COf快速下降。研究发现,,冷凝压力受冷却水出口温度的影响随出口温度的升高而增加,而在驱动一ACW蒸汽压力定的情况下,漠化裡浓溶液质量分数下降造成(减小,最终使-下降。从图26(b)可W看出,发化器和冷凝器的热负荷同样随冷却水进曰温度。的増加开始阶段平稳上升,在温度不断上升过程中增加趋势越来越明显"————一_—— ̄ ̄一'"_'^''''::?;;;;恶sifI;FT!jI||p.-?t抑、i….…………—冷嚴巧?i;1巧;;i;i;iit巧权巧;:;;!!!-…'………''…'…'……'-:LJkrl'.'l'……'…'…1"iii*4iIIi^II今夺?;?;*;...v…::1000iV?夺之:...…'.……1巧抑…-二'…'―含I;if.卡斗;II的{扇.‘U;-----i-1-644^030i:二..…'…1..:......皮ii4M;4ij{Ii1‘I劇…-.....…….-.…‘rTiv古………?……………??………?……………_"?4:巧.个...尤…T:;+);1尤±戈!Ii車i^i.....1….…i......:…......i......:.....L.....-i:重^1461!!i…—^.......……—..............…......+^:i:;1!MMMM;III1I,II;IIIJI445衝巧化49班S1宙SGW巧45464748495051度£3W巧口?冷却水进盛度rc冷却水进口忍度/〇(a)(b)-凶25冷却水进口温度对CO戶和设备热负荷的影响19 华北电力大学硕±学位论文— ̄ ̄_—— ̄ ̄ ̄ ̄—■— ̄'"';.\Ism\I\\\!Ii\\I\………………….…i畑:i"j.......i.…...…….i.......ii11114:…………?1I:t抑i!jrI!章1己6i*………::MO……::Oiii^實……….………...………g…击I側…….....—..…….........…I:fHfI[7![tI;;………………………….……,脚运+^I;IiI!I!……............-1々巧化-i^I^车iI二I;记..--.-...--..-*巧委丢某呈麥i言幸yj告;i;Mpi!;不p巧…■?…3■……■…■■■■■■?■…■……■…?……■………—1—W………………■…………―.....::ri:;:;;I;IiiIII??iIIiIiIIiIII5IiII0Ii1■220巧7071巧巧74巧767巧苗巧71巧巧M巧76巧巧巧7巧冷却氷出口泣巧rc巧却水化口巧度化(a)(b)-图26冷却水出口湿度对CW和设备热负荷的影响2.5本章小结机组的性能系数CW随着驱动热源温度和低温循环水出口湿度的增加而增。大,随着冷却水进/出口湿度的増加而迅速减小,旦趋势千分明显而对于吸收式热累内设备的热负荷,四种参数只对吸收器和发生器产生明显作用。吸收器和发生器热负荷随驱动热源及冷源水出曰温度的增加先下降的很快,后变得平缓,最终达到稳定状态。而随冷却水进/出曰温度的增加导致蒸发器和冷凝器热负荷先由稳定状态缓慢上升,后上升的速度和幅度非常快。为提高机组CW,必须。保证在溶液不结晶的前提下,合理选择运行参数在条件允许的前提下,尽量采用换热效率较高的溶液换热器。参数的变化会引起机组效率的变化,通过Matbb手段,模拟出热粟机组内部的循环过程,为吸收式热累的理论研究奠定基础。20 华北电力大学硕±学位论文第3章汽轮机芝汽余热采暖期方案对比分析建筑节能是我国节能减排工作任务中至关重要的部分,而北方城镇供热历来是我国建筑能耗最大的组成部分。热电联产集中供热是北方城镇供热的形式之一、,具有节能减少环境污染的特点,并可提高供热质量、提商用热效率、增加电力供应,是解决城市集中供热的有效途径。常规的供热方式是W汽轮机低压抽汽作为供热汽源。利用热系回收汽轮机乏汽潜热,使得汽轮机乏汽同样可W作为热电联产的供热汽源。根据供热形式的不同,热电联产集中供热可分为王种方式。3.1集中供热方式3丄1抽汽供热在曰常生活中最常使用的两种能源是热能与电能,热能与电能么间又存在转化关系,非常密切。二者联合生产是国家首要推行的节能技术。热电联供(CHP),指热电厂在生产电能供给用户的同时,采取科学的手段也向用户供给热能。在现代的技术水平条件下一,热电联产方式是对能源的种梯级利用方式,是经巧离效一一利用燃料的形式之。在热电联产过程中,电厂中使巧的般是大型高效的锅炉,燃料先送入锅炉燃烧,产生高温高压的蒸汽进入汽轮机做功,然后再作为供暖蒸汽输送给热用户。LfliW汽凝结水户<>受<A■一^1汽水换热器循环水粟長R‘循环水泉—3-图1抽汽供热亥统流程图-目前,常规的抽汽供热方式是我国供热的主要方式31,其系统流程如图所示-。抽汽供热W汽轮机低压抽汽作为供热的热源进入巧水换热器加热二次网的回水,其低温乏汽进入凝汽器进行冷却,循环水带走乏汽中大量汽化潜热到冷却塔中放散。随着我国经济的快速发展和城镇化进程的不断加快,现阶段热电联产21 华北电力大学硕±学位论文集中供热的方式也存在着机组排放大量低温余热、、热网输送能力不够热源和热网夏季利用率较低等问题W区域燃煤锅炉房为供热热源的集中供热方式广泛应用于东北、华北地区众多城市,燃煤锅炉房煤炭消耗量较大,对环境的污染也很大。随着国家不断进步,经济水平不断提商,对环境污染和能源消耗的控制力度也逐渐加强。北京在城八区部分基本已取消燃煤锅炉房供热一,W燃气或燃油锅炉房替代,苗然次成本增加较多,但污染物控制效果显著。今后的发展中,在华北的大城市中分散独立的燃煤锅炉房将被逐步取消。3丄2低真空供热对于大型汽轮机组一,电厂循环水在凝汽器进口处所允许的最高温度般在’°33C左右口温45C,而对应的出度不超过,此种温度水平恰好能够满足某些高效散热器(如地板箱射采暖)的温度要求。低真空运行低湿供热系统在保持机姐排汽压力不超过设计值的情况下,,破坏机组真空度,将巧轮机排汽的温度提高’40C左右的循将环水直接给采用地板福射采暖系统的热用户供热,其系统流程如图3-2所示。低真空供热仅适用于中小型机姐,且在主蒸汽输入量不变的情况PS1下,供热量增加必然导致发电量的减少。主蒸汽 ̄^1[巧轮机—(j^(^)Ji循^巧循环水—图3-2低真空供热系统流程图低真空供热降低燃料的燃烧,减少S02的排放,改善城市环境,有利于生L活质量的提高。热网的循环水采用化学处理过的软化水,相对J,水的硬度很低前循环水的状态,其品质有很大提高,,从而很少结垢。机组低真空运行循环水吸收汽轮机低温乏汽的汽化潜热直接供给热用户,减少了循环水的蒸发量,机组的循环水累可W作为其他机组的备用奈使用,使整个系统的稳定性増加。22 华北电力大学硕±学位论文3丄3热录供热热累的供热方式主要指应用吸收式热粟进行供热,应用循环水吸收式热粟是W回收电厂汽轮机乏汽的汽化潜热为目的,将低温余热提高品位进行供热。吸收式热系机姐集中设置在电厂内部,凝汽器出口的循环水进入吸收式热累的蒸发器进行低温热的释放,再返回凝汽器吸收汽轮机乏汽的汽化潜热,完成循环;同时,二次网回水进入吸收式热系的吸收器吸收循环水释放的低湿热,再进冷凝器被逐-。3。级加热升湿后,送入城市热网其系统流程如图3所示循环水吸收式热系供热,不仅能够回收电厂循环水余热,减少汽轮机抽汽量,降低汽-水换热过程中的不可逆损失。同时可!^^在不増设新热源、不増加污染物排放的情况下,利用电厂循环水余热供热,增加原热源的出力,来解决目前热电联产集中供热热源不足的问题。循环水吸收式供热系统在国内的应用案例不多,但循环水吸收式热累供热系统将是未来供热方式的主要趋势。清华大学W吸收式"热粟回收汽轮机低温余热为基础,提出基于吸收式换热的热电联产集中供热方"一式,使热柔供热系统在能源利用率方面更进步吸收式巧爱^?主S一^%发电L叫__nm—./〇〇)H\1循环水累LA-图33循环水吸收式热聚供热系统流程图吸收式热累技术不仅可1^1用于低湿余热的回收利用,也可^应用到其他行业中高温烟气的余热深度回收利用,,为低品位能源的利用创造了条件实现能源回。吸收式热泉技术对化常规的汽-收的梯级利用水换热设备有W下优点;1)该项技术可W提高低温余热的品位,实现余热深度利用。与传统余热利用方式相比,使能源利用率大幅度增加。2)对于工业上产生的烟气,应用吸收式热聚技术,使烟气冷凝热的回收利用成为可能。3)减少环境中NOx,S02等对环境危害较大污染物的排放。23 华北电力大学硕±学位论文3.2热累供热系统""循环水吸收式热累供热系统(简称热累供热系统)利用热粟技术回收汽,轮机乏汽余热并将其作为冬季供热的新增热源,既可W提高效率又可W提高经""PSI。济性,符合能源的温度对口、梯级利用原则吸收式热累供热系统采用吸收式热累回收余热,利用少量的汽轮机抽汽为驱。动热源,循环水作为低位热源,将低溢品位余热加W提质利用循坏水吸收式热-累余热回收方案如图34所示。主蒸汽^汽轮机抽字I热哀循环水循环水^\J-图34循环水吸收式热累余热回收方案图吸收式热索供热系统的热累机紀在运行过程中,无任何燃料燃烧,仅利用少量高温抽汽作为驱动热源。低温,回收乏汽中携带的低温潜热,不造成任何污染循环水在机组中释放热量后全部回到电厂的水系统中,没有蒸发消耗,节省大量。更重要的是,循环水,吸收式热聚供热系统实现了余热与供热管网的有机结合不用破坏汽轮机真空,安全有效。3.3理论计算模型为了更好的分析热系供热系统的节能性,针对热累供热系统建立理论的数学""模型,需要,在清华大学提出的基于吸收式换热的热电联产集中供热方式中一-对两部分做出改造,部分是电厂内水换热器更换成吸收式热,要将常规的汽一粟机组,另部分是将换热站内的板式换热器更换成吸收式热系机组。电厂内热累机组的作用为回收汽轮机低溫乏汽中的汽化潜热,换热站中热粟机组的作用为降低二次网的回水温度。在下面对热累供热系统进行分析时,忽略二次网部分,主要研究目标为电厂内部应用吸收式热泉代替传统的汽-水换热器所能取得的能效。在对汽轮机工况进斤分析时,首先建立了汽轮发电机组的数学理论计算模型,,发电,该模型1^整个热累供热系统为研究对象分析系统能量守恒功率的变24 华北电力大学硕±学位论文化及发电功率与供热量之间的关系。在建立数学模型之前,对系统做出W下基本假定;1)新蒸巧、排汽皮力和温度保持不变;2)汽轮化各级效率保持不变;3)汽轮发电机组机械效率和发电机效率保持不变;4)凝汽器散热损失忽略不计。为简化计算,单台汽轮机组为研究对象,计算应用吸收式热系回收单台巧P4-351轮机组的乏汽潜热,建立计算模型。1)发电功率D-+〇-D-。如的(。娘i、)P=.至3600式中:P-kW热电厂供热工况发电功率,;一0,kk-。新蒸汽流量,Jgl;—抽汽量kJ,k-l,g;―’kJ-1而新蒸汽比洽,kg;—A抽汽比烙-,kJMcg1,;一-A-,kJk1。雄汽比烙g;一帝机械效率,%;一发电机效率馬,%。2)抽汽供热负荷Dh-h{)-Q__d(32)s3600式中;一抽汽供热负荷(即循环水吸收式热柔驱动热源放出的热量),MW么;一,供热抽汽量-,kJkl化g;J,k-供热抽汽比烙,kgl;一-l、疏水比烙;Nc。,kg3)循环水供热负荷P也-=3-3化^()3600式中:—循环水供热负荷a(即吸收式热奈蒸发器从循环水吸收的热量),MW;25 华北电力大学硕±学位论文—’排汽量kJk-,1qg;-i.凝结水比烙,kJkg。4)热电比热电比是指机组供热负荷与发电功率的比值。计算公式为:二梦-R(34)巧由P式中;-W0机组供热负荷,M。5)机组热效率机组热效率是指机组发电量与供热量之和与新蒸汽携带的总热量比值。计算公式为;3+=時幻-巧(35)巧公&。〇-W循环水热累系统为研究对象,其系统热量平衡如團35所示,建立计算模型。电厂驱动抽汽电厂低温循环吸收巧热巧热用户IIL//1-幽35循环水吸收式热粟系统热M平衡图6)系统热平衡=-+?(36)0)&0式中:循环水供热负荷,丽;W抽汽供热热负荷,M;-供热负荷a,MW。7)全厂热效率热电厂全厂热效率即热电厂能源利用率,是热电厂产出的总热量和发电负荷之和与生产投入总热量的比值。计算公式为:3600Pj^-(37)PBQ"e,26 华北电力大学硕±学位论文式中:P—热电厂供热工况发电功率,kW;'i公一kj?k热电厂燃料消耗量,g;—1-。么燃料低位发热量,kjkg8)相对热负荷=签=心3-82()与a一式中:—相对热负荷MWe;一实际热负荷W谷,M;-设计热负荷,MWa;’一《室内设计温度,取为20C;,实际室外温度°C,;"一°<设计室外温度,〇。。3.4额定工况对比3.4.1基础数据-27通迂发电总厂汽轮机为N2001./535^35型中间再热冷凝式汽轮机,是由哈尔滨汽轮机厂有限公司生产的.0MW,高,中压缸通流改造后额定出力为200,为H缸,兰排汽结构,回热抽气共设4段,依次供给2台高加、1台除氧器和1台低加。通狂电厂汽轮机组回热原则性系统如图3-6所示。BLiL。口1IV?供热干<己---^’戸’厂甲1一-护图3-6通迁汽轮机組回热原则性热力系统27 华北电力大学硕±学位论文、汽轮机设升工况下的技术参数和性能(高、中低压通流改造后);‘主蒸汽压力/温度;12.75Mpa/535C’高压缸排巧压力/温度2.75Mpa/305.9C°再热蒸汽压力/温度2.024Mpa/535C汽轮机背庄:5a.2Kp最末级高加出口给水温度;241.5C主蒸汽流量:585t/.5h再热蒸汽流量:498.03t/h发电化端功率:200.00MW82—高压化效率;.338%(84.5%H阀全开)中压缸效率:91.7%低足缸效率.;864%-机组热耗率:8262.6KJ/(KWh)0-口工况下供热抽汽量通江发电总厂汽轮机为N20.7/535/535型汽轮机额定-为585.5t/h。,其额定工况参数如表31所示3-表1汽轮机组额定工况参数iI??'#1压力/MPa湿度rc流量Ah比洽/kjkg主蒸汽3.43435152巧05I段抽汽0.8292858.33025II段抽汽0128.2948784.1839ni段抽汽0062%60.890.75IV段抽汽00226222522..巧排汽0.0042巧.854.442%1.5凝结水—2429省54.9.441供热抽汽0.2941877528巧疏水01335.5如753.4.2假定方案1)设计变量选取(1)效率变量选取由于汽轮机运行过程中存在各种损失,其机械效率及发电效率达不到PW-。。百分么百参考文献%,汽轮机汁算效率参量选取见表32(2)排汽干度通常对于汽轮机在设计时甜汽干度不低于0.92,在W下热力过程计算中排汽28 华北电力大学硕±学位论文^:■.92。干度取0额定工况条件下,25MW抽汽机组机械效率取97%,发电机Wg效率取96%。表-32计算效率参量选取^额定功率AW机械效率/%发电机效率/%???750600095989396? ̄12000250009广9996972)方案假定通江电厂新蒸汽参数及排汽压力和温度不变为约束《件,在供热负荷和发电负荷不变两种工况下,选定两种计算方案进行热经济性分析。(1)方案I在供热负荷不变的条件下,回收循环水余热,即循环水吸收式热累供热系统供热负荷为52.17MW,进行抽汽供热和吸收式热累供热的对比。(2)方案凸在发电负荷不变的条件下,回收循环水余热,即循环水吸收式热聚供热系统发电功率为24.96MW,进行抽汽供热和吸收式热累供热的对比。W热电联产集中供热系统为基础,研究单台运行的机组,在供热负荷和发电功率分别保持不变情况下,观察随CW逐渐増加,发电功率、热电比及机组热效率的变化。新蒸汽参数和排汽参数固定,可得出供电量与发电功率成反比关系,而方案I与方案II的计算中更加精确的描述出二者之间的关系。3.4.3方案对比第一类吸收式热累靠髙温热源进行驱动,在热累机组运行过程中,新蒸汽作为驱动热源参与热粟系统工作,在整个过程中,驱动热源的能量并没有浪费,而是用于提高低温热源的品位,生成数量上大于高温热源与低温热源之和的中温热’源。额定设计条件下,汽轮机组的抽汽温度为240C,从上文中程序模拟的结果可W看出,随着驱动热源温度的升高循环水吸收式热累供热系数CW可W达到CGP的约1.65。综合其它参数对吸收式热累化组的影响,选取四个不同取值,对比两种方案的运行情况。1)方案I=&0’5^°COP-8-(1)当供热系数取1.5时,根据式(36)、(311),则,即回收低温乏汽的热量为驱动热源消耗热量的50%。机组额定抽汽量为75t化。在It化9th。方案中,供热抽汽量为50.13,汽轮机乏汽回收量为27.9/设计参数见附29 华北电力大学硕±学位论文 ̄.1。由式(18)(24)录B表B所示,可W计算出方案I与抽汽供热的各项经济指标-,其中包括发电功率、供热负荷、热电比和机组热效率,其对比结果如表33所示。-3C0P=表3方案I热电联产机组额定工况热经济性指标(i.5)循环水吸收式热化1Z指标/单位抽汽C系发电功率/MW24.9628.04/MW52.供热负荷.175217热电比2.091.86坑組热效率/%55.2757.48热累回收机组的性能系数为1.5时,在满足供热能力不变的前提下,发电功3.08MW率増加了,余热的利用率为35.29%。C0P(2)当供热系数取1.55时,即回收低温排汽的热量为驱动热源消耗热量的55%。机组额定抽汽量为75t化。在方案I中,供热抽汽量为48.39t化,汽轮- ̄((3-2机乏汽回收量为巧.79t/h。设计参数见附录B表B.2所示。由式37)1),可W计算出方案I与抽汽供热的各项经济指标,其中包括发电功率、供热负荷、-热电比和机组热效率,其对比结果如表34所示。热累回收机组的性能系数为1.55时,在满足供热能力不变的前提下,发电3.29MW。功率增加了,余热的利用率为36.76%-=表34方案I热电联产机组额定工况热经济性指标(CW1.55) ̄zmz循环水吸收式热指柄/单位抽汽K泉发电功率/MW24.9628.25/MW52:供热负荷.1752.172.热电比.09185机组热效率55.2757.阴CW(3)当供热系数取1.6时,即回收低温排汽的热量为驱动热源消耗热量的60%。机组额定抽汽量为^t/h。在方案I中,供热抽汽量为46.88t化,汽轮--3 ̄机乏汽回收量为1.49t/h。设计参数见附录B表B.3所示。由式(38)(314),、可W计算出方案I与抽汽供热的各项经济指标,其中包括发电功率、供热负荷热电比和机组热效率-5,其对比结果如表3所示。热聚回收机组的性能系数为1,.6时,在满足供热能力不变的前提下发电功3.62MW。率增加了,循环水的利用率为38.15%30 华北电力大学硕±学位论文3->=表5方案I热电联产化组额定工况热经济性指标(C饼1.6) ̄化壬—心/山循环水吸收式热指柄/单位抽汽巧累发电功率/MW24.9628.58供热负荷/MW52.1752.17热电比2.091.83机姐热效率/%55.2757.87C0P(4)当供热系数取1.65时,即回收低温排汽的热量为驱动热源消耗热量的60%。机组额定抽汽量为75t/h。在方案I中,供热抽汽量为33.08t/h,巧轮 ̄--机乏汽回收量为45.46t化。设计参数见附录B表B.4所示。由式(38)(314),可W计算出方案I与抽汽供热的各项经济指标,其中包括发电功率、供热负荷、热电比和机组热效率-。,其对比结果如表36所示3-6=1表方案I热电联产机组额定工况热经济性指标(COf.65) ̄循环水吸收式热指柄/单位抽汽K累发电功率/MW24.9628.61供热负荷/MW52.1752.17热电比2.091.82机組热效率/免55.2757.89热聚回收机组的性能系数为1.65时,在满足供热能力不变的前提下,发电功率增加了3.65MW,余热的利用率为39.39%。2)方案II(1)当供热系数C0P取1.5时,在方案II中,供热抽汽量为^1化,汽轮机乏汽回收量为41.98t/h。设计参数见附录B表B.5所示。 ̄3-8)3-由式((14),可W计算出方案II与抽巧供热的各项经济指标,其-中包括发电功率、供热负荷、热电比和机组热效率,其对比结果如表37所示。热聚回收机组的性能系数为1.5时,在保证发电功率不变的前提下,供热负荷増加了26.08MW,余热的利用率为77.11%。3-=表7方案n热电联产机组额定X况热经济性指标(CW1.5) ̄一循环水吸收式热化I/出户指柄/单位抽汽K累/MW24.9624发电功率.96供热负荷/MW52.1778.252.093热电比.14机組热效率A55.2773.%C0P(2)当供热系数取1.55时,在方案II中,供热抽汽量为,汽轮31 华北电力大学硕±学位论文 ̄-6。-机乏汽回收量为4.18t/h。设计参数见附录B表B.6所示由式(38)(314),、可,其中包括发电功率供热负荷、1^计算出方案11与抽汽供热的各项经济指标-热电比和机组热效率,其对比结果如表38所示。3-8=表方案II热电联产机組额定王况热经济性指标(C0f1.55)指标/单位in循环水吸收式热累发电功率/MW24.9624.96供热负荷/MW52.1780.86热电比2.093.24机姐热效率A55.2775.83.55时热粟回收机组的性能系数为1,在保证发电功率不变的前提下,供热〇负荷増加了28.69MW,余热利用率为84.83/〇。CGP(3)当供热系数取1.6时,在方案II中,供热抽汽量为75t/h,汽轮机 ̄50--乏汽回收量为.38t/h。设计参数见附录B表B.7所示。由公式(38)(314),可W计算出方案II与抽汽供热的各项经济指标,其中包括发电功率、供热负荷、热电比和机组热效率-,其对比结果如表39所示。3-=表9方案II热电联产机姐热额定工况经济性指标(CO戶1.6)指标/单位循环水吸收式热冢发电功率/MW24.9624.96供热负荷/MW52.1783.47热电比2.093.34机组热效率/%日5.2777.7热粟回收机组的性能系数为1.6时,在保证发电功率不变的前提下,供热负31.3MW荷增加了,循环水的利用率为%.54%。C0P(4)当供热系数取1.65时,在方案II中,供热抽汽量为75t/h,汽轮抓乏巧回收量为54.44t化,即将循环水余热全回收。设计参数见附录B表氏8所?。(3-8)-1示由式(34),可W计算出方案II与抽汽供热的各项经济指标,其中包括发电功率3-10、供热负荷、热电比和机组热效率,其对比结果如表所示。->=3101表方案II热电联产机组额定工况热经济性指标(C併.65) ̄指标/单位in循环水吸收式热^发电功率/MW24%24.962.178599供热负荷/MW5.热电比2.093.45机组热效率/%55.2779.5热粟回收机组的性能系数为1.65时,在保证发电功率不变的前提下,供热负荷增加了31.3MW。32 华北电力大学硕±学位论文3.4.4结果分析由图3-7可W看出的条件下部分循环水余热,使发,在供热负荷不变,回收电功率呈上升趋势。而在发电功率不变条件下,回收循环水的余热使供热负荷增加。方案II的热电比和机组热效率明显高于方案I,即保证满足当前使用的发电功率保持不变运行工况下的热电比和机组热效率明显高于供热负荷不变的运巧工况。并且热电比和机组热效率都随CW的増加呈上升趋势。1邮Ii方案3?-1I方案I卵-今方一I案nl友案n|;如'-…----一冷■??80巧-^""28-|7。|:■?輕.蝴27eo-置:j26.龄,对^""**25-?--‘--—…'…-??5024?4-0巧■1■I■I.I.I.I1?I■*■I.I.I.I■I.*■L30221.481.如1.巧1.541.巧1.581.如1.621.641.66.661.481.501.521.541.巧1.581.卵1.621.641供热系数COP供热系数COP(a)b()1孤5.0.I1.?+方案4.5|卢閑||"?■.?.I?方案山方案l11100-4.0*-—...-奋孤——?一…■-、?"户-30--J70^2.5么0-S縣运■*■■谢.-■1■■1.5'^01500-.51I?IIII■II.II■I■■■I.I■1■0?I.I.<■I...40’Q,1况1.巧1541.洗1胡1.班1说1641说1.如1.班1.54.巧1.战1朋1.班1.641.661供热《贸COP供顯数COP似州-图37额定工况供热系数与经济指标的关系33 华北电力大学硕±学位论文3.5变工况对比3.5.1基础数据机组变工况运行时,受环境温度、燃煤质量等诸多因素影响。因此,在对机组变工况进行研究时,全厂H台机组为研究对象,分析的数据W全厂数据为基础。1)延时负荷’--通迂热负荷延续小时数数据见表3-C。表111,室外设汁温度931相对负荷计算表相对热负荷-,见表311所示。表3-11相对负荷计算表 ̄ ̄ ̄室外温度rc相对热负荷延续小时数/h发电功率/MW-54..105172^66.044-3.10.55217170.拍3-2.10.58616166.9-2266521.10621.92.-791010655245.18..0—0.90690286312.-?011.90.724808.82-2—2.90.51729266.04-3—3.90.55217170.62-4—4.90.58616166.9-—55.90..6212%6592-6—6.90.18.65524579—-77.90.6902%79.72—-88.9072431280.82.?-9-9.91.00080.56^2)热电负荷在通迂电厂采集机组运行数据的过程中,,因湿度变化及燃煤输入量变化使一。得现场取得的数据存在定的误差在数据筛选过程中,假定机组输入燃料量不变,即选取燃煤量输入误差不大的数据,得出机组抽汽热负荷变化时的发电功率-曲线,如图38所示。34 华北电力大学硕:t学位论文88-:\se84-客1务犯-石■\叟80--\巧\76-.I....I.IIII170180190200210220230热负荷/MW-图38机组抽汽热负荷与发电功率的关系3)供暖期发电量发电功率和供热小时数相乘求和即为整个供暖期的发电量,其中发电功率为通狂电厂报单的统计结果,供热小时数参照天津热负荷延续小时数取,计算结果-如图39所示。12.1°\/\/r0-/\/^.6/\财./\J?0-^.4/0-.2-10-8-6-4-20246室外温度’/C图3-9环境溫度与供曠期发电功率的关系32.5.结果分析CGP在取1.6的条件下,对比实际延时负荷下,循环水热累供热与抽汽供热的全厂热效率和热电比。变热负荷时,抽汽供热和热粟供热的抽汽量按相对热负一tW荷发生变化。采用热系供热可W提高电厂供热能力,能满足扩建定供热区后的供热能力。暂且不计抽汽压力变化对发电功率造成的影响,可计算得到假定发电功率不变的情况下比-,如表312,这两种供热方式的热效率和热电所示。3-室外温度的不同,会引起全厂热效率的变化。由图10可W明显看出,采35 华北电力大学硕±学位论文-表312不同供热方式计算结果 ̄皋外沪巾op丽南热热粟供热/全厂热效率热电比全厂热效率热电比?4541..03.172.33.4881?43.161.42.6070.23.11?270.779.5323.13.37.92?71.11.13.4280.03.97?10.156.92.2065.12.66?00.965.12.7972.93.24-—172.33.131.9.48814.0-2?2.972.3381.14.03.48-3?3.96111.426070.23..-4?4.970.739.53.92.377-5?5.971.13.4280.03.97--266.9.92.6656.2065.1?-77.965172.9.24.2.793-?88.92.75272.1.20.753-?-99.970.03m77J3,48用热聚系统供热的全厂热效率要比抽汽供热提高约8%。主热巧化热a。a4LI汽供热II--..80f-4f.4f.*/i/76-\I\!/\';窜i\\/\I56It■I.I■I■I■I.I.I■-10-8-6-4-20246"帘外加度/C-図310环境温度与供暖期全厂热效率的关系-室外温度的不同,同样会引起热电比的变化。由图311可W明显看出,采用热累系统供热的热电比要比抽汽供热提高约60%。4..4|1A热浆化热.—?一抽巧化热—4-.0年卡,?f个--**■、;/\/\/3-.6;2-.0IIIIIIIII-10-8-6-4-20246"?枉外媪度/C凶3-11环境温度与供暖期全厂热电比的关系36 华北电力大学硕±学位论文机组在不同工况和不同条件下运行时所产生的热量及相应的指标是完全不同的,而环,其机组内部条件和外部条件对吸收式热累机组性能有非常直观影响境参数的变化会对整个系统产生直观作用。程序分析结合实际计算结果为通化电厂吸收式热聚的应用提供了理论依据。3.6本章小结抽汽供热和低真空供热是目前热电联产集中供热的主要方式,而循环水热累一步提高机组热效率和供热能力的潜力供热新技术具有进。在通江发电总厂汽轮200-工况和变工况参数的基机为N12.7/535/535型中间再热冷凝式巧轮机组额定础上,对循环水吸收式热累与汽轮机抽汽热电联产集中供热方式的性能指标进行了计算和对比分析。循环水吸收式热粟将低品位循环水余热加W提质利用,降低了机组冷源损失,,提高了机组热效率和供热负荷,在机组发电负荷不变的工况下供热能为显著增加。37 华北电力大学硕±学位论文第4章汽轮机乏汽余热非采暖期余热利用硏究汽机排汽余热属于低位品位热源,直接向环境释放造成巨大的能源浪费,对其排放环境也会造成负面影响。通过采用吸收式热索将大量的汽机排汽余热吸收用于供暖,节约了大量燃煤,间接减少了因燃煤而产生的CO和NO、so等污,、、染物的排放。同时减少循环水的蒸发损失,大大节约工业用水。对于汽机排汽余热的提取,本章采用吸收式热粟机组来实现,提取的余热在非采暖期用于加热凝结水。目前对吸收式热累供热的研究较多,而对在非采暖期加热凝结水的研究则是本文的创新部分。’一C左右非采暖期汽轮机的背压般高达5kPaW上,对应的循环水温度在30。在非采暖期由于供热已经结束’,要提取30C左右的循环水的余热,需要找到与热网水一样的温度合适、流量稳定、水质较好的热水。通狂发电总厂200MW机姐额定负荷200MW下,凝结水流量为432.621化,‘湿度为5C ̄4933.1.rC,水质良好。因此,凝结水适合作为热水从循环冷却水从提取余热。°一般只能将热水温度加热到C左右漠化钮吸收式热聚机组95,而凝结水进入除氧器的温度要为149.rC,因此吸收式热粟主要应用在低加系统中。根据热平衡图,吸收式热聚可从用来加热2号低加和1号低加的凝结水,即部分替代2号低加和1号低加;并采用等效热降的方法对改造后的方案进行经济性分析。4.1等效焰降法一等效热降是种新的热工理论。在60年代后期,它首先由库兹涅佐夫提出,并在70年代逐步完善、成熟,形成了完整的理论体系。、等效热降法是基于热力学的热功转换原理,考虑到设备质量热力系统结构和参数的特点,经过严密地理论推算,导出几个热力分析参量巧及Tlj等,用W一种方法研究热工转换及能量利用程度的,各种实际热力系统,在系统和参数确一一定后,这些参量也就随之确定,并可通过定公式计算,成为次性参数给出。对热力设备和系统进行分析时,就是用送些参数直接分析和计算。等效热降法既可用于整体热力系统的计算,也可用于热力系统的局部分析定量。它基于能量转化热平衡法。但是,它規弃了常规计算的缺点,不需要全盘重新计算就能查明系统变化的经济性,即用简捷的局部运算代替整个期内繁杂计一算。具体讲,它只研究与系统改变有关的那些部分,并用给出的次性参量进行38 华北电力大学硕±学位论文局部定量,确定变化的经济效果。送种方法经实践应用摄为简便。等效热降法主要用来分析蒸汽动力装置和热力系统。在火电厂的设计中,用^论证方案的技术经济性)1及局部变动,探讨效力系统和设备中各种因家的影响^[后的经济效益,是热力工程和热系统优化设计的有力工具。对于运行电厂,可用等效热降法分析技术改造,分析热系统节能技术改造,可为改造提供确切的技术依据。在热耗查定中,等效热降法对于诊断电厂能量损耗的场所和设备,查明能量损耗的大小,发现机组存在的缺陷和问题.指出节能改造的途径与措施,W及评定机组的完善程度和挖掘节能潜力等,都将发挥重要作用。除此[^|外,等效热降法还是管理电厂运行经济性的好办法,它为小指标的定量计算提供了简捷方法,为制订指标定额和管理措施,W及改进运行操作提供了依据。同时.W此对全厂实施定时效经济管理,也是提高运行营理水平和向管理要能源的重要途径。.等效热降法不仅适用于凝汽式机组同时也适用于供热机姐,用W制订供热机组的工况图,分析供热方案和供热系统变化等方面的技术经济问题。一一:局部运算的热工概念清晰等效热降法的特点是,与股效力学分析完全致,因此,容易掌握应用次,计算简捷而又准确,与真实热力系统相符,无;其论用手工计算或电算都很方便。分析问题时,这种方法能充分别剖析事物的本质和矛盾,分清问题的主次,从面促进问题的正确解决。*14.1.1等效烙降的概念为了说明什么是等效热降,首先分析新蒸汽的作功是很有助益的。对于纯凝汽式汽轮机,显然,1kg新蒸汽的作功就等于它的热降(即洽降)。-H=—1)hh,kJ/kg(4^n[]式中K—k化蒸汽进汽轮机的初烙[Jg];A"—汽轮机排汽洽[kJ化幻。对于有回热抽汽的汽轮机,化g新蒸巧作功H二------ ̄-(hhh…h)a。。jA化:啦jj-=-A-k42lJ/k()化")(1>乂)[g]=rl式中="y;rHK-Ka一一抽汽份额;—抽汽作功不足系数y39 华北电力大学硕±学位论文r任意钢汽级的编号,—Z抽汽级数。显然,这个作功不是1kg新蒸汽的简单热降,它比纯凝汽新蒸汽热降W=k小。但是,它与纯凝汽式汽轮机中的H又类似,它们都是1g新汽的。为了有别于纯凝汽热降H。实际作功,故称这个作功为等效热降等效的数量含意,从上式可知,它是指回热抽汽式汽轮机1kg新蒸汽的作功,等效于於kgr=l新蒸汽直达冷凝器的热降。等效热降的名字便由此而来。4丄2抽汽等效热降一一-下面研究图41这样个简单的热力系统,假设个纯热量q(即无工质带入系统)进入No.3加热器中,使No.3的抽汽减少1kg,这1kg蒸汽称为排挤抽汽。一口一这个被甜挤的抽汽中有部分作功到汽轮机的出,另部分作功到后面各抽汽口再被抽出用W加热给水。^Arrriir^..H01^^-4^1/1;。?1—云,做M2Nil4-图1机组回热系统这1kg排挤抽汽返回汽轮机及随后在各抽汽口上的分配,按照热平衡方程可计算如下。3I由于No.加热器抽汽减少kg:在仅有热量加入而无工质加入时,其疏水也=相应减少比g.因而使疏水在No.2加热器的放热量减少度个减少的;—《==-o ̄/!o.2加热量应由N.223式中7,段抽汽来林偿,其补偿量为9|即N22热器化g抽汽的放热量,是排挤No.3热器比g抽汽中分配到佩.2加热器中的份额。-?排挤抽汽继续向后流动的份额只有(lw)了。这部分蒸汽膨胀作功并凝结40 华北电力大学硕±学位论文后,产生相同数量的水返回No.l加热器。No.l加热器为了加热送部分水.因而抽汽量应增加:k—J化(43)[幻(1-r)_a分心,?13<h=r-TNo式中r.l加热器中比水的洽升[kJ化in];,gg ̄—=h-TNos.l热器中IkJ/kqxg抽汽的放热量[kg;],,— ̄是排挤NO.3加热k抽汽时巧3器Ig,分配到No.l加热器中的份额。2由于在No.l.加热器中増加了抽汽份额.3和No,并产生了作功不足,故N0加热器排挤化g抽汽返回汽轮机的作功等于;kJ-/k(44)=----[g]h-caHch;化jw啦K)w化j这个称为抽汽的等效烙降,用符号巧表示。抽汽等效烙降巧,在抽汽减少的情况下表示Ikg排挤抽汽作功的増加值;反之,抽汽量增加时,则表示作功的减少值。显然,它考虑了化该抽汽压力更低的所有抽汽量的变化。一抽汽效率一Tlj,如同般效率概念样,是作功与加入热量的之比。这里排挤1k汽,需要加入的热量为化而排挤1k。因而g抽g抽汽获得的功为巧,巧对qj一之比是个热效率的含意,故称之为抽汽效率nj。它反映任意抽汽能级j处热变一动的程度一,和该能级下(由于加入热量引起)的切作功变化,即Hj—V=-(45)j9j低压省煤器的热经济性可^借助于等效洽降法加(^^分析。本方法根据热力学第一定律,用热量平衡和质量平衡的基本方法,对热功转换过程及其变化规律推导出一个很有用的参量—等效洽降好6,用于分析蒸汽动力装置的设备和热力系统的经济性。等效洽降法用在热为系统计算时的最大特点是,在进汽参数不变一的情况下,当系统某部分发生变化对系统产生的影响大小不需要对整个系统进行重新许算,而只需要用等效洽降法计算变化的大小,从而可得到变化后系统的情况。采用低压省煤器来降低排烟温度时,在相同燃料量的条件下,并不能增加蒸发量,只能升高凝结水的温度,使得回热抽汽量变少,抽汽口后蒸汽流量增加,故做工能力得到提髙。最方便的是将所吸收的排烟热量作为外部纯热量引入系统而锅炉生产化g新蒸汽的能耗保持不变。在这个前提下,热系统所有排挤抽汽所増发的功率,都将使汽轮机的效率提高。所谓等效洽降法,是根据己选定的蒸汽初、终参数和回热41 华北电力大学硕±学位论文参数,并W机组的新蒸汽流量和燃料供热量均系定值为前提,在这样的条件下,热力系统任何影响热经济性的微小变化,只与机组的功率变化有关,不会使各级抽汽流量全部发生变化,而只对某几级的抽汽流量和热量进行定量计算,即可求一得整个热力系统变化的经济效果。假如有股纯热量引入级加热器,j级抽汽j1k1k减少g,这g的抽汽排斥返回汽轮机,它从级开始作功到凝汽器,凝结为j一W水后吸收各级抽汽的热量升温回到j级,完成个局部的回热循环,所作的功;为级的等效烙降。j4.2非采暖期热经济分析-2当化姐在非采暖期时.,吸收式热累作为低温加热器,如图4并入回热系统。中,提高机组的经济性抽巧进巧a ̄= ̄I[巧机—1>吸收式S^""?排巧1_I>()"结水V〉/T卿I—^循坏泉图4-2非采暖期吸收式热聚回收循环水的余热原理图假设吸收式热系的高温热源是第m级的抽汽,经过在吸收式热累的放热成为凝结水进入凝汽器的热井,回收率是1。排挤的是第j级抽汽。凝结水在吸收式热累中的吸热量QQ=议+q-eQ)(46)s,由于从第m级引出了抽汽,所W损失了部分功。-也战A1-A//=(47)1"/mD其中:g:m,,吸收式热聚消耗的第级抽汽量。由于排挤了第j级的抽汽,所W增加了部分功。将在吸收式热累得到的热量当作纯热量进入系统。42 华北电力大学硕±学位论文二-8哗V(4)畫,如图4-3,由于吸收式热累的疏水并入到第i级加热器的出口,其中疏水的一烙值为\,第i级加热器出曰的洽值是将疏水的热量分为两部分来研究,部分是纯热量和另一部分是带工质的热量。为保持系统工质的平衡,进入冷凝器的化学补给水相应减少qglkg。亟然使的加热器iVO到M?.中主凝结,,k。水减少g,而获得更多的做功-A+了巧,,+'’批>iS-(49)——么好=止3D*舰册22二MHP11CF2IIcn,,"....- ̄-..eIsf拍日了巧j1j'...聽氷13092H.瘡乂.j7.19TIIIJIII4-图3热粟加热凝结水系统图因为引入吸收式热聚所増加的作功量姐=地姐側-(410)装畳热经济性相对提高;幽C娜=H攜-(411)。其中H是为加入吸收式热累时,化g新蒸汽所做的功A6=占K/巧-2标准煤耗降低(41)4.3非采暧期汽机排汽余热利用方案’一aC左右非采暖期汽轮机的背压般高达5kPW上,对应的循环水温度在30。-在非采暖期由于供热己经结束,要提取30C左右的循环水的余热,需要找到与热网水一样的温度合适、流量稳定、水质较好的热水。43 华北电力大学硕生学位论文通压发电总厂200MW机组额定负荷200MW下,凝结水流量为432.62t/h,湿‘ ̄33.5C149.rC。度为,水质良好因此,凝结水适合作为热水从循环冷却水从提取余热。’一漠化裡吸收式热累机组般只能将热水温度加热到95C左右,而凝结水进入除氧器的温度要为149.rC,因此吸收式热累主要应用在低加系统中。根据热平衡图,吸收式热累可W用来加热2号低加和1号低加的凝结水,即部分替代2号低加和。1号低加下面将分析研究漠化钮吸收式热聚机组加热2号低加和1号低加的凝结水的经济性。4.3.1方案计算及经济性分析200MWTHA工况下低加部4-1机姐分参数见表。4-表1200MW机組低加部分参数表1号低化2号低加3号低加4号低加 ̄抽汽压力(MPa)0.040.14280.23360.519 ̄°对应压力下的饱和温度(C)75.8610988125.19153.巧— ̄—抽汽温度rC)86.4199.3246324.7 ̄-加热器水侧入口水温度C33.568.9103.4119.5 ̄’加热器水侧出口水温度C68.9103.4119.5149.1 ̄。加热器疏水温度C巧.9107.4122.5巧0.1t/h26.5221加热器进汽流量().712.219.22等效热降计資结果:==1号低加抽汽效率779.49%,2号低加抽汽效率;717.01%,3号低加抽汽效,,===20.06%.%,新蒸汽等效烙降1.8似化。率町;,4号低加抽汽效率72611112巧34b==机组基准发电煤锭率,328.4g/WFft,主蒸汽流量公576.8如//?。。°■4由于汽轮机组为水冷冷却方式.5C,则循环水出口,考虑凝汽器端差〇为,’°=33-29.54.529C。吸收C的结水温度温度为式热索将从循环水从提取余热,将凝加热。°由于吸收式热累最多能将热水加热到95C左右,这与其驱动蒸汽压力有较大关系。余热量提取的多少除了与蒸汽压力有关系还取决于凝结水和循环水的温差,蒸汽压力越大提取余热量就越大,温差越小提取余热量也就越大。巧知吸收式热粟引入热力系统的连接方式主要有:(1)>利用?/£抽汽作为排驱动热源加热瓜凝结水。1号低加,^1(2)利用2号低加JZ)抽汽作为好热源加热/iV疑结水。。巧驱动(3)利用抽汽作为驱动热源加热凝结水。44 华北电力大学硕±学位论文’由于低加凝结水入口温度,已经达到I〇3.4C,而抽汽压力只有0.2巧6MPa,循环水温度为巧。此时已经提取不出来余热量,因此没有必要采/用热累,同理利用?A低加抽汽作为驱动热源加热低加凝结水也是没有必要采用热聚。一一(4)利用高级抽汽作为驱动热源加热低级凝结水。))如采用*/£凝结水,或采用>?/公抽汽作为掛驱动热源加热/£抽汽作为片巧,^,,驱动热源加热凝结水。下面将对连接方式1、2、4进行计算。―()、?/公抽汽作为紐驱动热源加热凝结水^1由前面分析可知,利用本级抽汽驱动热累加热本级凝结水的计算公式为:/=x;)k新蒸巧多做功;MZJ/k7/〇g&i热累提取的余热量7:i级的抽汽效率;,公:主蒸汽流量0-2热粟性能参数计算见下表4:表4-2?/0抽汽驱动巧/加热JD凝结水热累巧能计算表,,J驱动蒸汽压力凝结水温度驱动蒸汽流量驱动蒸汽放热量’驱动热源(M化)(C)(t/h)(KW)— ̄.020475.863.11.02热水流量(t/h)热水吸热量(MW)M_33.840.5432.623.37循环热量人口溫度CC)出口温度(C)循环水流量(t/h)循环水 ̄2924231.951:35.===入下式1../h:&.35MW,01949%,D057648t,带AH===ni/DO1.35Xl〇〇〇)X〇.〇949/576.48/3.60.799^X(()===〇5niAH/(H+AH)0.799/(0.799+1233.81)0.0647/〇Ab=b*6=*=sni328.40.0647%0.212g/kWh部分替代,.21/kWh。主要原因在于可见好巧?TD,降低发电煤耗很少只有〇ig135MW。ia很少,只有.,即由于抽巧压力低,从循环水中提取的余热量少n也很低.。,只有949%,即由于抽汽压力低,排挤抽汽的做功效率低(二)、店)抽汽作为片P驱动热源加热JD凝结水,,,-热累性能参数计算见下表43:45 华北电力大学硕±学位论文4-3表■/0抽汽驱动好JZ)凝结水热泉性能计算表,巧加热,驱动蒸汽凝结水温驱动蒸汽流驱动蒸汽放(M化)度rC)量(t/h)热量KW)驱动热源压力( ̄ ̄0.1428109.881.81.21热水入口热水出口热水流量热水吸热量°r热水温度(C)温度C)(t/M(MW) ̄6921巧432.62.0’入口温度出口温度循环水流量循环水放热°循环水(0(t/h)量(MW) ̄2924138.480.81==〇=0.576.84.81MW,17〇1/〇,公t/h,带入下式&口2:o=Ai7=X.£)=0.81X1000X0.1701576.84^60855..0£/。()巧)^■〇=A////=0=口W+A.855/0.855+12巧.810.069/〇巾/()()==〇=A6么SXCT328.4.〇./&巧方X〇069/0227g巾好巧部分替代瓜2,降低发电煤耗为〇.227g/kWh,比邱部分替代瓜降低的,发电煤耗要高?/2,主要原因在于H高//提取的循环水马抽汽的抽汽效率,虽然巧余热量比战提取的余热量小。^一二由()和()的计算结果可见,利用更髙级的抽汽作为驱动热源加热本:尽管提取的余热量&要小级凝结水更加经济,其原因在于,但由于排挤的抽汽效率更商,总的做功能力是増加的。一一(H)、利用高级抽汽作为驱动热源加热低级凝结水设高一级抽汽效率为一,低级抽汽效率为;,吸收式热聚机组功率为0M,7,一余热提取量为化,高级驱动热量为0H。利用H级抽汽作为驱动热源,热索加热L级凝结水。热量0M输入L级加热器,=〇将排挤1^级加热器抽汽,做功能力増加为么11><;多利用了11〇。;同时由于,|^/7^_级抽汽热量作为驱动热源=X0H,做功能力减少为紐D。这样,总的做,Q7h/〇h功能力增加为:AH=AH-AH,2二Dxr—DxrQI!mnhQh〇iH=x-XCOPQhIIDIQhqIh=--邵有;AH/DxCOP父(413)Qh〇(切L巧Hyi46 华北电力大学硕±学位论文要使做功能力増加,则要求AH>0,即有:'-C0PX7>rC0P>rr(414)(]t)j^(jJ〇一级抽汽加热低一利用高级凝结水,当时,做功能力増加才为正。下面根据通江发电总厂200MW机组在THA工况时,来判定计算。1)A抽汽驱动好巧加热凝结水的CO==P为1.6679.49%,17.01%。,口邱,巧2〇〇-P===根据公式(49):CO1.667;17.〇1/〇,9.49/〇。则有,7h巧1=〇=<nH/nL17.01%/9.49/〇1.793,则有:COPnH/IIL上述结果表明:利用瓜,抽汽驱动紐^加热*/公,凝结水导致做功能力减少,因此这里利用高一级抽汽作为驱动热源加热低一级凝结水是不经济性的。2)3抽汽驱动好加热JD凝结水巧,==f巧的COP为1.667,n217.01%,n320.06%。-==〇=根据公式(49)则有;COP1.667,nH20.06/〇,nL17.01%。〇=/=20.06%^7.01/〇.1:C/相18,则有O戶>切成巧£")上述结果表明:利用抽汽驱动加热/公凝结水导致做功能力增加,,,一一tw因此这里利用高级抽汽作为驱动热源加热低级凝结水是经济性的。具体-4计算结果见表4。利用巧汽驱动片巧加热JZ)凝结水降低的发电煤耗为0.25g/kWh,而利用。?/凝结水降低的发电煤耗为027kWh。这里就出现了:马抽汽驱动好巧加热.2g/一利用高级抽汽驱动HP加热下一级凝结水比利用本级抽汽驱动HP加热本级凝结42一tl水经济性要好。主要原因在于更高级抽汽提取的循环水余热更多,并且更高一一8级的抽汽效率与下级的抽汽效率之比并不大.1。,只有1表4-4扣3抽汽驱动W巧加热JZ)凝结水热索性能计算表i驱动蒸汽压力凝结水温度驱动蒸汽流量驱动蒸汽放热量驱动热源(MPa)rC)(t/h)(KW) ̄ ̄ ̄0Z%1.267.:32519.1.81^7XAPM^7KtBPM(t/h)(Mf)化热水k(C)(C)6975432..62301循环水入口溫度rc)出口温度rc)循环水流量(t/h)47 华北电力大学硕±学位论文22129.71.II24I207|====1:.81屏,17.01%,20.06%,A576.8如/A,带入下式免化%-^=/XCO戶x()觀A(而巧H)=x-=1.811000/576.84/3.6x(l.667xl7.01%20.06%)0.937()()〇=A///i/==娜+A^f0.937/0.937+口33.810.076/〇()()A6=*==<5328.4X0.076%0.25g/kWh,,>3)4抽汽驱动排加热凝结水2WCOP为=〇=〇1671.。.6,%701/〇,巧26.11/〇巧的,-==〇=〇根据公式(49)则有:COP1.667..。,巧h2611/〇,71701/〇i=〇=>7/26.11/〇八7.01%1.54:(:0?/,则有化7"巧正巧甘上述结果表明:利用JD,抽汽驱动W巧加热万),凝结水导致做功能力増加,一一因此这里利用更高级抽汽作为驱动热源加热低级凝结水是经济性的。具体计-5算结果见表4。》W利用?/公,抽汽驱动故加热凝结水降低的发电煤耗为0.123g/kh,比利,用JD抽汽和?7。抽汽驱动抽汽驱动幻加热/公凝结水降低的发电煤耗小。这是,,。因为;JO抽汽的蒸汽品质较离,做功能力较强,其用于提取的余热量不足于抵,消做功能为的下降。表4-5JD4抽汽驱动分尸加热凝结水热累性能计算表,驱动蒸汽压力凝结水溫度驱动蒸汽流量驱动蒸汽放热量°0驱动热源(M化)(Ct/h)(KW) ̄ ̄0.519153.254.763.32热水温g热水出温?诘热水流量(t/h)热水吸脯(MW)热水(品— ̄69抓432.625.53循环胃人日温度rc)tH口温度rc)妍水流量(t/h) ̄ ̄2924380.822.21〇=MW===3126.32,17.0%,.11/〇,公576.84t/h带入下式:纪7口,24。AH=IDC〇PX-rXrQ?{i,i?)==1X-3(1.667X26.1.32x000/576.84/3.617.01%1%)0.464()()=A==〇///WfA/〇0.464/0.464+1:233.810.0376/〇么(()=X=〇=A6to328.4X0.0376/〇0.123《/歷么48 华北电力大学硕±学位论文4.3.2方案总结根据上述理论分析及具体计算结果,针对通迂发电总厂非采暖期汽机排汽余热的利用,可W采用漠化裡吸收式热累机组提取凝汽器循环冷却水的余热加热低加凝结水来实现。主要方案为:(1)本级抽汽驱动热累加热本级凝结水’方案A1;瓜级抽汽驱动巧加热瓜凝结水,将432.62t/h凝结水由巧.8C加1,J‘热到40.5C,提取232t/h循环水1.35MW的余热量,需要消耗J公的0.04MPa的蒸1汽3.11t/h。本方案降低发电煤館0.212g/kWh。凝结水‘C加方案A2:瓜级抽汽驱动扫加热瓜,将432.62t/h凝结水由69,,°C>,^3的热到73提取138.48t/h循环水0.81MW的余热量811,需要消耗屈的化142蒸汽1.21t/h。本方案降低发电煤耗0.227/kWh。g(2)高级抽汽驱动热粟加热低级凝结水方案°C加B1;级抽汽驱动好巧加热化凝结水,将432.62t/h凝结水由69’C热到75,提取207.72t/h循环水1.21MW的余热量,需要消耗的0.23;36M化的蒸汽2.67t/h。本方案降低发电煤耗0.25g/kWh。W°方案B2:瓜,级抽汽驱动巧加热凝结水,将432.62t化凝结水由69C加°瓜热到80C,提取380.82t/h循环水2.21MW的余热量,需要消耗,的0.519MPa的蒸汽3.32t/h。本方案降低发电煤耗0.12g/kWh。一因此,根据机组实际情况及经济性选用A1和B1方案,共可W降低发电煤耗0.46/kWh。g4.4本章小结根据通江发电总厂200MW汽轮发电机组非采暖期的参数特点,开展了汽机排汽非采暖期余热加热凝结水利用研究,通过分析比较给出具体建议。只要本级抽汽能够驱动热累机组提取循环冷却水余热,那么采用本级抽汽驱动热累加热本级凝结水是合算一,般抽汽压力越高越合算;高级抽汽驱动热累加热低级凝结水经济性不一定合算。根""方案据机组实际情况及经济性选用级抽汽驱动加热?/公凝结水巧1""和?/公级抽汽驱动好加热瓜方案。前者可降低发电煤耗0kWh,凝结水.21/,巧2g—Wh后者可降低发电煤耗化25/kWh.46/k。g,共可W降低发电煤耗0g49 华北电力大学硕±学位论文第5章总结与展望5.1结论根据通辽发电总厂200MW机组实际情况,开展了汽机排汽采暖期余热利用研究,通过各种优化比较计算给出具体解决方案。同时结合非采喔期的参数特点,开展了汽机排汽非采暖期余热加热凝结水利用研究,通过分析比较给出具体建议。(1)采暖期研究成果一类吸收式漠化裡热累机组提取汽轮机排汽余热親合热电联产供热利用第。-选用3台HP36-40/3355/W型热粟机组回收利用200MW机组循环水冷却水余热,-热奈机组满负荷运行时能提供107MW热负荷,提取循环水余热量42.80MW,个采暖季提取余热量66.%万GJ多供热面积83.45万平米,节水22.71万吨,总经,济收益603.2万元。’:加热到75C方案中热累机组将4200t化的热网回水由55T,热网加热器用于第二阶段尖峰加热,将4200t/h的热网回水由加热到满足供热需求的温度;利用’200MW机组0.245Ma、240.6C的采暖抽汽作为驱动蒸汽,来驱动热粟机組,回p’一收利用台200MW机组的循环水余热,驱动蒸汽进入热索后,最终成为85C的抬高汽机背压‘凝结水返回到2号低加入口,循环水进入热聚的温度为40C,在;°热累机组内循环水被提取余热,温度降低,循环水离开热奈的温度为33C。(2)非采暖期研究成果只要本级抽汽能够驱动热粟机组提取循环冷却水余热,那么采用本级抽汽驱一动热粟加热本级凝结水是合算,般抽汽压力越高越合算;高级抽汽驱动热裹加"一热低级凝结水经济性不定合算。根据机组实际情况及经济牲选用■/0级抽汽,"""驱动规加热瓜凝结水方案和瓜级抽汽驱动//戶加热*/0凝结水方窠。^1,2。2—前者可降低发电煤耗0.1g/kWh,后者可降低发电煤耗0.25g/kWh,共可W降低发电煤耗0.46g/kWh。50 华北电力大学硕±学位论文5.2研究展望根据本文计算所得,目前,采用热累系统传统回收模型方案中提高机組的热经而采用等供热量方案一和等发电量方案二方案对比中可知济性有限,改造工艺,能提高机组热经济性。后续工作应从W下方面入手:1)本文所涉及的吸收式热系机组只是用来制热,其实热系机组还可用来(一一制冷,机多用,因此,本文的另个研究方向将是把电广循环水余热利用与热累制冷技术相结合。口、换热设备热负荷的计算、各换)本文对热累机组内部各部件的计算模型热设备传热面积的计算等未加W考虑,机组内部结构也是今后研究的目标。,(3)余热回收要想实现机组热经济性的提高,吊要寻找更适合于该模型的火电机组且有待热累技术的进一步发展。(4)要研究更多的有机工质,计算余热回收模型热经济性,找到最适合的这两个模型的有机工质需要对已建立的物理模型巧数学模型进一步优化找到最优化;,的发电模型一步的研究和分析这就需要进行进。;(5)余热回收模型研究,目前只停留在理论分析阶段,还需要大量的实验数据加W研究分析。看其是否能够投入到实际应用中。(6)采用余热回收能提高机组热经济性,但是其经济性如何,能否应用于工程实例一,还需要进步的研究。51 华北电力大学硕±学位论文参考文献:[1]阁维平周月桂刘洪宪.洁.北,,等净煤发电技术[M]京中国电力出版,社,2008.2PANJieYANGDonCHENGonmineal-[]t.Thermalhdraulicanalsisof,g,gg,yya600MWsupercriticalCFBboilerwi化lowmassflux口].AppliedThermalEnn-gineerig2011:4148.,,巧)[3]GANJieqing,ZhaoHui,ABDALLAHSOFIANEBERROUK,etal.Impactofn-thedraglawformulationontheredictedbiaryarticlesereatio打atternsppggp--inaassolidflui化zedbed.Powertechnolo2011n:l38.g口]gy,,()[4]G.AXELSSON.Sustainableeo也ennalenergyutilization.Internationalg口]-RevewAEn1-iofliedSciencesandineerin200l2:2130.ppgg,,")[5]康艳兵,张建国,张扬.我国热电联产集中供热的发展现状、问题与建议-[].中国能觀20083010:813J.,()6..:天津大学6.[]黄翔超有机工质双循环螺杆膨胀机系统研究[D]天津,200[7]曹滨斌.螺杆膨胀机余热回收系统分析D.:007.[]天津天津大学,2[引姜云涛,付林,胡鹏,等.电厂及工业废热利用新途径[J].石油石化节20-能与减排111/4:2932.,(3,)[9]李岩..,付林,张化刚,等电厂循环水余热利用技术综述[J]建筑科学,20026-110:1014.,()0构.[1]陈,解国珍,刘蕾,等单效漠化裡吸收式制冷循环吸收特性与工况关-.201024045系的研究[J]制冷与空调:1.,),([11]刘德平..,姜任秋单效漠化裡吸收式制冷机的仿真计算[J]应用科技,2005322-65.:63,(1)[12]张伟,朱家玲.低温热源驱动漠化裡第二类吸收式热累的实验研究[J].2009-太阳能学报130:3844.,,()320[1]..13杨玉华,张帆漠化裡吸收式供热循环计算[J]山西建筑,,3922-110.():1084-cou[1]MICHELA.BER饥ER.Groundpledheatumpsystemsimulation^].pASHRAE-Transaction20011071:605616.,,()[15]YINJuanSHILinZHUMinShanHANLinZhon.PerfoamanceAnalysisof,,g,ganAbsortionHeatTransformerwi化DifferencetWorkinFluidCombinations.pg-AppliedEnergy200067:2812%.,,52 华北电力大学硕±学位论文[16]DongsooJunga,YoonhakLeea,ByungjinParka,Byoun^aKangb.Astudyon-theerformanceofmultistagecondensationheatums.Internationalpppurn-JoalofRefrieration200023g:5285巧.,,[17]朱家玲,刘国强,张伟,等.利用第二类吸收式热累回收地热余热的模拟-.太阳能学报2007287研究[J]:745750.,,()-e扣[1民.M.LAZZARIN.Theoreticlanalsisofanoenstem.虹tJ.R到aypcys口]g,y-1996V193;160167.,()。9]M.M.TLBI.E义巧gyanalysis:anabsorptionKfrigeratorusing"thiumbromideandwa化ras化6workinfl山dsedermalineerin.0.AliThEn200g口]ppgg,6-19630.[20]寅明生.漠化裡水溶液的几个主要物性参数计算方程[J].湛江海洋大学22-学报:,2002(035258.,)1[2]陈.热累技术及其应用[M]:化学工业出版社2005:东,北京,谢继红,-206216.[22]Li化吸收[].舒斌.,戚永义±恩,等,孙参数变化对式热粟性能的影响J-节能:.,2刖207)2227([23]王书中,由世俊孙贺江等.Fortran与Matlab混合编程实现漠化裡,,-水溶液的物性计算可视化[J].流体机械20043201)5961.:,,([24]E.MINCIUC,O.LECORRE,V.ATHANASOVICI,etal.Thermodynamicanalssof-machAitrienerationwi出absoronchUlingineedThermal.liygpd口]ppEnneerin-gig20032311:13911405.,,()rou-edmlE巧引BERNIE民.GndcolHeatPuSystemSimuationJ.ASHRAMA啤p[]Transac-tion20011071);605616.,,(巧6]KHALIA.JOUDI,AliH.Lafta,Simulationo位simpleabsorptionrefrigerationemerer-sstEnConvsionandManaement200142:15751605y.,gyg,,[27]郭民臣,樊雪,付立,等.环境温度对热电联产机组的影响及对策[J].-14热力发电203425:111.,,()[2引高岩,付林,燕达,等.利用电厂循环冷却水的暖通空调方案比选[J].20073-暖通空调17:5254.,,〇)巧9]肖常磊.电厂余热回收系统的优化匹配研究[D]:2008..北京清华大学,[30]MINSUNGKIMM的SOOKIMkKADONGCHUN任Transient化eraial,behaviorofawaterheatersystemdrivenbyaheatum.InternationalJournalppof-Refrieration200427:415421g.,,:巧1]韩吉才.吸牧式热聚技术在热电联供中的应用研究巧].青岛中国石油大学,2009.53 华北电力大学硕±学位论文2.巧]孙作亮付林张世钢.吸收式热聚回收烟气冷凝热的实验研究[J],,,等-:太阳能学报,2008,1291317.()[33]季杰,刘可亮,裴刚,等.W电厂循环水为热源利用热累区域供热的可行-.暖通空调200535:104107性分析[J].,,口)[34]AlikahhramanAlaeddinCelebi.Investiationoftheerformanceofaheat,,gpnwatw-umusiseaterasaheatsource[J].Eneries20092:697713.ppgg,,口)巧引张世钢世一.,付林,李等赤峰市基于吸收式换热的热电联产集中供热,1-示范工程[J].暖通空调2004011:7175.,,()口6]曹丽华,金建国,李勇,等.背压变化对汽轮发电机组电功率影响的计算-方法研究[J].汽轮机技术2006481:1113.,,()[37]赵斌,王子兵,武志飞,等.转炉饱和汽轮机选型计算与分析[J.汽轮机20-技术10521:1720.,,()[3别曹丽华金建国李勇.,,,等背压变化对汽轮发电机组电功率影响的计算-.3方法研究[J]汽轮机技术2006481:111.,,()巧9]赵斌.:,武攀飞,杨玉华等汽轮机乏汽潜热综合利用装置中国,,ZL20P012--1120306251.4.20308.[][40]顾正瞧.螺巧膨胀机在电厂热力循环中的应用及经济性分析[J].浙江电-1:11.力,20099,()王统彬:[41].纯低温余热发电方案设计及系统优化巧].北京华北电力大学,2008.[42]S.Jeong’B.h.kang.DynamicsimulationofanabsorptionheatpumpforrecoveringlowgradewasteheatJ.AliedThermalEnineerin1998[]ppgg,,1-V8.;l1254 华北电为大学硕±学位论文致谢一段落时间如白狗过隙,转眼间硕±阶段的学习即将吿,每每回忆,感慨颇一,人生的路途很长多,下段生活即将开始。两年多的时光,有苦有累、有喜有一惊,步步走来,明白了很多事,自己也慢慢变得成熟起来,懂得从容地面对,懂得淡定地接受,该之中,多少人的教诲激励着我,让我成长。感谢我的导师,胡H高教授,胡老师大爱无疆的教育方式,给我在科研路上树立了标杆,让我找到前进的方向。两年多来,胡老师严谨的态度让我敬佩,对论文提出了许多建设性的意见,对整篇论文字斟句酌,认真修改。感念吾师,祈望今后能有化会回报恩师;感谢马志勇老师、王置老师,多谢他们对我的指点,论文写作过程中,与通迂电厂联系采集数据等诸多事宜都是老师安排,让我的论文顺利完成。马老师和王老师严谨踏实的治学态度和平易近人的人格魅力让我感慨师恩伟大;感谢我的同学、朋友们在我学习和生活上所给予的帮助。我的学习和生活是快乐的,这些快乐源自于你们;感谢我的父母,给予了我家的温暖,让我安也于学习之中;感谢我的兄弟,给了我坚定地信也,在我迷茫无助的时候,在我需要帮助的时候,在我也情低落的时候,丝丝温暖,也系与我。路漫漫,人生短魯,祈望老师、父母、亲人安康。55 华北电力大学硕±学位论文附录AMatlab程序源代码clearallclc;;%出一驱动热源温度;%tc-低温冷媒水温度;-循环冷却水温度%tw;%化-蒸发温度;%tk-冷凝温度;%t2-吸收器溶液最低温度;t4-发生器溶液最高温度%;%巧-口温度溶液热交换器浓溶液出;%tc2-2点低温冷媒水温度;%tw3-3点循环冷却水温度;%tw2-2点循环冷却水温度;-%twl1点循环冷却水溫度;=YH%functionCOPthtwltc2(,,)〇=/〇化100;==thallzerosl20COPaUzerosl20(,);_(,);_fo=rn:120=+nth144;化=023;=twl50;w2三w+ttl13.54;=+tw3tw211.46;%tkt4W得到,2t,;,化=-2=3+5=+62=-3=2+25经验公式tc2tktwtw2.t4th1.5t8t;;;;胆;=-*^*+-+0+^31ot..0804t3.16pp.465W8.2l273.163142.305^^2731024(A(g()W%-t压力为P时饱和水的温度;%-温度为P时,水的饱和压力,mmHpg;%得到化、Pk、Pk、ta;A*=l-*-po〇31.465巧8.2logl0to+273.163142.305/to+273.16)+0.0024804(to(()(+rZ3.16化56 华北电力大学硕±学位论文k=A-*-+0*lok+27./k+27kpl〇(31.465巧8.2gl0(t3.16)3142305t3.16).0024804t((+273.16));a=o%%不考虑蒸发器到吸收器的压降pp;%;**-8o+27-+27+0-片31.46559.2lt3.163142.305/t3.1.0024804什273.16loag()(巧()gp;〇〇〇/〇/〇/〇%牛顿法求化;=x025;=ele-4;symsX;=tax;=t3tk;h=+003t31;5-+27.14631540/to3.1(;尸巧=**A1597--.340.555化0.2389l〇y;hsta尸化+100;—b=histarhstar+r;__=h1starhbistar_—;==b45c64;;smsyXAA=**-*-*lX化05455e-+2y@(.770033X+1.4002X2/22.63906e004X3/3.2760()-*+*-*八*A--*八-9e006XM/4140.877X8.557492/2+0.16709X3/384/4t)X.82641e004X*2X;xxm=mci1i1s1b[,y_,]g(y,,);AA=**-**2X化0--).770033X+1.45455e002X2/22.63906e004X3/3巧.2760y@((*A**A*A--0064/4+40X-X--*9eX1.8778.557492/2+0.167093/38t)X.82641e004XM/4*4X;x2=i2xism2bc[,y_乂]g(y,,);x=x-xdeltaii2il;;_%溶液的放弃范围=+xxi_v(xili2)/2;%溶液的平均浓度;=axx-xi2/i2il();%循环倍率;h二+7*-*A*2571.17715507.234(xil/100)23006.7518(xiyi00)2+28037.3668(xiA-****AAyM+-i00316./10.0.;2xW00+2.29xiy+)11075l0t2475l317i00)t2树)(()(^AA-*-**-^4e+-/-x+-(.960043.145e003xil1004.69e003il/1002t233.996e006+l()())(^*-*-006x1/1+41.46183ei00.89e006xi1/1002()());=h-hqolstar3;_=a-*h4+h3s-化7taraqg("_;k=h-q3別arh3;—=-*-*qa(al)h8+hlstarah2;_=-幸-c巧al4h()^;[化57 华北电力大学硕±学位论文+=%oa+kqgqqq;=k+COPa)/(qqqg;c〇pyn=c〇p,;)COP=alllnCOPlii_(,)(,);&yn=化,);=化。thaliy如曲—end'*|lotthallCOPallp(_,_,)°|-ie'xbbl(热源湿度C)-|ylabelC机组COP%)ItitleC关系曲线)gridon58 华北电力大学硕±学位论文附录B机组热力计算数据1)额定工况下不同方案对比(1)方案I表=B.1方案I额定工况参数(CW1.5)—_i1??参数流量/th比焰/kjkgII段抽汽59.312839排汽79.312361.5回收乏汽27.992361.5供热抽汽50.132839表B.2方案I额定工况参数(C口片1.巧)——’I??参数流量/th比洽/kJkgII57.572839段抽汽排汽81.0日2361.5回收乏汽29.792361.5供热抽汽48.392839B(表.3方案I额定工况参数饼片1.6) ̄—1i-比洽’参数流量Ah/kjkgII段抽汽56.06^排汽82.562:361.5回收乏汽31.52361.5供热抽汽46.882839表B.4方案I额定工况参数(仿片1.65)_-ii'??参数流量/th比洽/kJkgII段抽汽54.642^排汽83.98巧61.533.082:361回收乏汽.5供热抽汽45.46283959 华北电力大学硕±学位抢文(2)方案II表B.5方案II额定工况参数(仿片1.5)_-i’??参数流量/th比洽/kjkg^^I段抽汽排汽日4.442361.5回收乏汽41.982361.5供热抽汽752839表B.6方案II额定工况参数(仿片1.55)_-1i??参数流量/th比洽/kJkgII段抽汽n^排汽日4.442361.5回收乏汽46.182W1.5供热抽汽2839^fc表B.7方案II额定工况参数(C化l.6)--''??参数流量/th比洽AJkgII段抽汽n2^排汽54.442361.5回收乏汽50.382361.5供热抽汽752839表B.8方案II额定工况参数(C0片1.65)—-ii??参数流量/th比焰/kJkgII段抽汽75^排汽546..442315回收乏汽54.442361.5-供热抽汽75283960

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