过热汽温喷水调节的热力学分析
1 热耗率的计算
以我省邹县发电厂现在运行的、由美国惠勒能源公司(FWEC)设计制造的2 020 t/h亚临界、中间再热、自然循环、燃煤单汽包锅炉为例,该锅炉过热器一、二级喷水减温站布置在锅炉两侧运行平台上,设计喷水量为317.5 t/h,一级喷水量为总量的2/3,二级喷水量为总量的1/3,喷水系统设计流速不大于3 m/s.
各加热器中给水或凝结水的焓升、抽汽的放热量、疏水进出口焓差如表1.
给水泵出口水进入过热器喷水减温时,α1=α2=α3=0,(α1、α2、Aα分别为1#、2#、3#高加的抽汽份额).
此时,第一“加热单元”只有除氧器,故
2 热力学分析
该机组的热力系统简图如图1.
由于给水泵出口的水温比主循环的锅炉进水温度要低的多,没有使用3级高压加热抽汽,这样喷水循环的不可逆性大于主循环,要引起能量损失,每吨减温水引起的能量损失,用循环函数法计算得到qxk=62.24 kJ/kg,即每1 kg喷水减温的辅汽循环比主循环多耗的热量.600 MW机组满负荷时,设计减温水量为317.5 t/h,多耗热317.5X103@62.24kJ/kg组热耗率增加3.29 kJ/kW#h.因喷水减温每小时浪费约670 kg标准煤,每年则浪费5900 t标准煤.
过热蒸汽的喷水减温过程,是一有温差的热交换过程.有温差的换热过程是不可逆的,不可逆的引起作功能力损失,如图2.
1-2过程为过热蒸汽的放热过程,3-4(减温水取1#高压回热器出口)或5-6(减温水取自给水泵出口)过程为减温水的加热过程,将喷水减温装置视作一热力系,则系统的熵增vS系为vS1或vS2,作功能力损失为P=T0Xv系,T0为环境温度.
如图2,5-6过程的熵增vS2要比3-4过程熵增vS1大,即减温水的温度越低,作功能力损失越大.因此有温差的热交换过程应尽量减小换热过程的温差,以减小过程的不可逆性,提高换热效率.
3 结论
1) 有温差的热交换过程,吸热平均温度越高,不可逆损失越小.
2) 从能量的有效利用的角度来考虑,选用1#高压加热器出口的水(锅炉给水)作为减温水比用给水泵出口水经济.
3) 过热蒸汽喷水减温有节能潜力.
参考文献:
[1]郑体宽.热力发电厂[M].重庆:重庆大学出版社,1986.
[2]林明善.工程热力学[M].北京:清华大学出版社,1998.
作者简介:牛卫东(1970- ),女,河南南宫人,讲师,主要从事热力学研究.
收稿日期:1999 11 28
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