热力发电厂动力循环和热经济性分析

2012-12-19华北电力大学

河南科技 2012年23期

关键词：蒸汽压全厂发电厂

华北电力大学王默

国电兴业有限公司刘浩

中国电能成套设备有限公司王宁

在我国，能源的需求日益增长，开发新能源的可能性比较小，提升能源的利用率才是最根本的方式。据此，本文，笔者在热力发电厂的技术引进了动力循环系统，用该系统可以有效地改善先阶段我国能源的使用情况。

一、热力发电厂动力循环系统

热力发电厂动力循环系统是根据能源在燃烧使用时的梯级原理，首先将煤炭和天然气等在锅炉中充分燃烧，第一次产生热能进行发电，再将发电后产生的余热用于发电厂的动力循环装置中，再次发出相应的电能。使用这种动力循环系统相比以往的发电系统有很大的优势。主要表现在：能源使用上相比过去大大降低，而且可以将资源再次利用；增加了电力的供应，在原有的基础上电能的输出有了本质的提升；循环系统的建造可以节省发电厂的用地面积，在最小的范围内，完成发电的任务；集中收集尾气，将尾气的热量再次利用，有效地保护了环境，减少了有害气体的排放量；发电的效率和质量有所提高；有利于企业对发电厂的综合治理，在很大程度上减低了事故发生的概率，保障了生产的安全。

二、热力发电厂动力循环的热经济性

在了解动力循环系统的原理后，需要对该系统的相关参数进行深入的研究。

1.锅炉效率。在锅炉中燃烧存在一个公式：输入燃料热量=锅炉热负荷+锅炉热损失。在燃烧后会产生热能的损失，排烟损失、未完全燃烧损失、排污损失。而使用动力循环系统可以有效地降低烟雾造成的污染，改善不完全燃烧的现象，以及减少了热量的逐渐耗损，不但如此，还可以收集热量进行二次发电，这些都很大程度地提高了经济性，减少了因排污治理所产生的二次费用。

2.管道效率。管道的能量平衡关系为锅炉热负荷=汽轮机热耗量+管道热损失。在气体在传输的过程中，会因为管道的不平整或是有裂缝出现气体的排除，这些也都会对发电效率产生一定的影响，使用循环系统，就可以很大程度上收集浪费的气体，使其再次得到充分的利用。考虑到汽轮机也会有热消耗量，把气体在回收时的热量和热耗量加在一起，对整个机组产生更大的能量。这样减少了在收集尾气上的经济消耗，还能提高效率，将浪费的资源再次转化为经济效益。

3.全厂能量效率。全厂能量平衡关系为全厂热耗量=发电机输出功率+全厂能量损失。在整个系统中还要考虑整体的热能损失，其中也包括发电机输出功率的损失、机械磨损造成的热能损失，将这些都考虑在内，使用循环系统都能在很大程度上增加能源的使用率，从根本上降低了全厂的经济成本，提升了热经济性。在这里着重提出几个参数指标，就这些指标的变化对动力循环的热经济性的影响进行讨论。

（1）初始温对热经济性的影响。在整个锅炉系统中，提高初温对热经济性有很大的影响。当初始温度升高时，锅炉内部的湿度就会随温度的升高而降低，气体的排放就降低，热经济性就提高。另外一方面，当初始温度升高时，气体的密度就会升高，使得气体的损失就会有所减小，这样也会使热经济性得到一定的提升。所以初始温度提高一定会使热经济性有所提升。为了改善这样的现象，可以加大对材料上的投入，对于金属材料上的选择更加准确，确保初始温度升高的情况下，不会对硬件设施造成不可逆的损坏。

（2）初始压对热经济性的影响。在发电循环中，压力指标会是实时监控，这项指标也是反映发电效率高低的最主要因素之一。当初始压力增大时，锅炉内的气体体积急剧减小，密度也会变大，导致气体的损失加大，这就会使热经济性降低。当初始压力增大时，锅炉内的湿度就会降低，湿度损失就会加大，煤炭在燃烧时就不能充分得到利用，直接导致热经济性降低。此外，当炉内压强超过标准大气压1.2倍时，锅炉内的煤炭也得不到充分燃烧，更加加剧了热经济性的降低。为了提升热经济性，在加大初始压力的情况下，还必须使用蒸汽系统进行再次加热，有条件的情况下，可以在加大初始压力的基础上增大锅炉单机的总容量。相比较之下，加大单机容量会使得成本有很大的增加，但是综合整体而言，就之前的设计中还要考虑系统的维护以及安全方面，初期加大成本可以在后面的发电中减少维修成本和安全维护的成本，总体来说，加大容量产生的效益要高于传统的燃烧方式。

（3）蒸汽压对热经济性的影响。以上两点对热经济性的影响都比较有局限性，影响最大的因素还是蒸汽。降低蒸汽压对热经济性会产生很大影响。首先，从有利的一面考虑，在蒸汽压降低的情况下，锅炉的温度会有所提升，在相应的计算后得出，系统的功率也会随温度的升高而升高，这样就可以提高循环系统的热经济性。但是另一方面，降低蒸汽压也会带来一些不利的影响，锅炉内部的压强降低，湿度损失会升高，直接影响的还有锅炉中散热片的使用寿命，多余的热量不能通过散热片及时的排除并收集再利用，这就会大大降低热经济性。所以，在正常的压力作用下，降低蒸汽压会对热经济性产生有利的影响。