运用_火用_分析法分析和优化钢铁企业中供热系统

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1、·52·钢铁技术2009年第5期·热力工程·运用(火用)分析法分析和优化钢铁企业中的供热系统丹宇(中冶赛迪公司动力设计部,重庆400013)【摘要】运用(火用)分析方法针对目前钢铁厂中常见的供热模式(汽机抽汽供热和锅炉产汽直接减温减压供热)对其进行了热经济性分析和比较，以探求一种高效节能的供热供汽方式。【关键词】火用分析供热系统热经济性1引言抽汽经调压减温后进入全厂蒸汽管网供热，管网参火用，是热力系统中的一个重要概念，它表示数为1.0MPa、184℃。进入冬季后，增加了采暖任在能量转换过程中，可用和有用能的部分，代表着务，增大了汽

2、轮机的抽汽调节流量，采暖用汽取自能源的“质”，其效率和损失大小反映了能源利用全厂管网，受采暖换热设备耐压及投资影响，送入过程中用能品质的优劣，是评价热经济性能的重要采暖换热站的蒸汽需进站前减压至0.5MPa。当采指标。暖供热负荷达最大时，锅炉产汽不进汽机，V1阀和[1]根据火用的定义，在热力过程中某一状态下V2阀关闭，蒸汽经V3阀进入旁路，再经减压减温后的比火用可以表示为：进入全厂蒸汽管网，采暖用汽仍取自全厂管网。e=h−T×s2.2分析和比较amb如前所述，该厂的锅炉产汽可由两路进入热网，其中：e-该状态下系统的比火用(kj/k

3、g)；h-即分为汽机抽汽供热和减温减压供热两种模式，简该状态下系统的比焓(kj/kg)；Tamb-环境温度(℃)；称模式a和模式b。由火用方法可知，这两种不同供s-该状态下系统的比熵[kj/(kg.℃)]。热模式发生火用损的主要热力过程见表1。目前国内绝大多数钢铁厂内配设有热电联产的自备电厂，电厂的一项主要功能就是向钢铁工艺表1两种不同供热模式中产生火用损提供供热汽源，北方地区还兼有冬季供暖的任务。的主要热力过程一般说来，自备电厂设有两路供热方式，一路为汽汽机抽汽供热模式减温减压供热模式机抽汽的供热方式；一路为直接将锅炉产汽经减温

4、编号(a)(b)减压后送入热网的供热方式。这两种供热模式在用1锅炉至汽机蒸汽管道输送过程蒸汽节流减压过程能的数量和供热热效率方面基本相当，但在能源品2蒸汽轮机做功过程蒸汽喷水减温过程3汽机抽汽调压过程质的利用和热经济性能方面有所不同。4汽机抽汽喷水减温过程2供热系统热经济性分析和比较根据火用分析理论，表1中各热力过程中的比2.1供热现状火用损公式如下：以我国北方某钢铁厂供热系统为例，系统流程管道输送过程：∆e=∆h+T∆s（1）amb图如图1所示，在夏季时，锅炉产生的中温中压汽机做功过程：∆e=T∆s（2）amb（3.82MPa、

5、450℃）蒸汽进入蒸汽轮机发电，汽调压减压过程：∆e=T∆s（3）机为单抽凝汽式，抽汽参数为1.27MPa，320℃，amb2009年第5期钢铁技术·53·喷水减温过程：网蒸汽供采暖换热站过程中的比火用损为6.8⎛T−T⎞⎛T⎞kj/kg。∆e=q⎜ab⎟⎜amb⎟(4）⎜T⎟⎜T⎟⎝a⎠⎝b⎠3供热系统的优化式中,∆e-热力过程的比火用损(kj/kg)；∆h-在以上计算和分析的基础上容易看出，当向采热力过程初末状态焓差(kj/kg)；∆s-热力过程初暖换热站供汽时，供热模式的热经济性好，用能质末状态熵产[kj/(kg.℃)]；q

6、-换热过程中的热流量高(模式a∆e＝27.75kj/kg＜模式b∆e＝ab量(kj/kg)；Tamb-环境温度(℃)；Ta-热介质的放60.73kj/kg)，但仔细分析发现，在锅炉产汽进入热平均温度(℃)；Tb-冷介质的吸热平均温度采暖换热站的过程中，模式a的热能要经历5项主(℃)。要的火用损过程，其过程数量不可谓不多，显然从系统的简化和用能的优化角度来看，这里面还有工作可作。优化供热模式，考虑采用双抽型蒸汽轮机，一级抽汽设定压力等级为0.98～1.27MPa，向全厂1.0MPa等级蒸汽管网供汽；二级抽汽设定压力等级0.49～0.

7、6MPa专向采暖换热站供汽，如图2所示。根据火用分析理论，在改进后的系统中，产汽图1某钢厂现有供热系统流程图从锅炉出口到采暖换热站的过程里只经历了2项主要的火用损过程，即蒸汽管道输送过程和蒸汽轮机根据(1)～(4)式计算a、b模式供热过程的比做功过程，较之间系统比，这里减少了调压过程，火用损，计算结果见表2。没有了有温差换热；根据公式(1)(2)可计算出改进由表2可知，减温减压供热过程中的比火用损后采暖供汽过程中的总比火用损值为6.45kj/kg，值显然高于汽机抽汽供热，高出157％，即模式b分别占a、b供热模式比火用损的10.6

8、%、23.3％。在供热过程中浪费了大量的可用能。同样是供热，虽然，改进后的系统在汽机做功过程中火用损模式a利用了产汽和抽汽间的焓差来发电，其热经较模式a有所增加，但减少了喷水减温火用损和节济性和能源利用质量要优于模式b。流减压火用损两项，故总比火用