概論余熱發(fā)電系統(tǒng)熱力計(jì)算方法

1、概論余熱發(fā)電系統(tǒng)熱力計(jì)算方法 概論余熱發(fā)電系統(tǒng)熱力計(jì)算方法 摘要：本文介紹了預(yù)熱發(fā)電系統(tǒng)的熱力計(jì)算方法及其推導(dǎo)過程，可根據(jù)本文理解余熱發(fā)電系統(tǒng)熱力計(jì)算，有一定的參考價(jià)值。 關(guān)鍵詞：余熱發(fā)電；熱力計(jì)算 中圖分類號(hào)：O414.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 1 系統(tǒng)熱力計(jì)算方法和步驟及其劃元原那么 1.1 系統(tǒng)熱力計(jì)算方法 以熱平衡和工質(zhì)平衡理論為根底，以根本換熱計(jì)算單元為熱平衡范圍，在考慮掠過換熱器外部的廢氣與換熱器內(nèi)流過的工質(zhì)之間換熱效率的根底上，建立一系列包含熱平衡范圍內(nèi)各項(xiàng)熱收入與熱支出工程的熱平衡方程，以求解每個(gè)根本換熱計(jì)算單元在換熱過程中的某未知參數(shù)值。 1.2 系統(tǒng)劃元原那么 系統(tǒng)劃

2、元系指將余熱發(fā)電系統(tǒng)劃分為一系列可計(jì)算的根本換熱計(jì)算單元，單元內(nèi)的換熱過程可建立唯一熱平衡方程，以求解該單元在換熱過程中的某未知參數(shù)值。系統(tǒng)中的汽輪機(jī)做功、蒸汽冷凝、熱力除氧和高溫水閃蒸等均已是根本換熱計(jì)算單元；而余熱鍋爐內(nèi)的熱水器、省煤器、蒸發(fā)器、汽包和過熱器等那么需將其劃分為各種類型的根本換熱計(jì)算單元。這些根本換熱計(jì)算單元既可是上述獨(dú)立換熱單元，也可是獨(dú)立換熱單元的各種組合。所謂根本換熱單元系最大可計(jì)算單元，以此單元為熱平衡范圍而建立的熱平衡方程僅有一個(gè)因變量，或相鄰換熱單元的兩個(gè)熱平衡方程間有兩個(gè)相關(guān)聯(lián)的因變量，通過兩方程的聯(lián)立而求解出兩個(gè)因變量。 除省煤器出口廢氣溫度外，劃元一般以蒸發(fā)

3、器為分界點(diǎn)，這樣，可以根據(jù)的設(shè)計(jì)參數(shù)某壓力下的飽和蒸汽溫度、 節(jié)點(diǎn)溫差 TPP及接近點(diǎn)溫差TAP，按所給公式間接求出蒸發(fā)器出口廢氣溫度及蒸發(fā)器進(jìn)口未飽和水溫度，使二者變?yōu)闂l件，進(jìn)而求出該段蒸汽產(chǎn)量。 1.3 系統(tǒng)熱力計(jì)算步驟 1根據(jù)廢氣余熱資源條件，設(shè)計(jì)確定余熱發(fā)電系統(tǒng)主蒸汽參數(shù)及補(bǔ)汽參數(shù)； 2從余熱鍋爐出汽端開始，逆工質(zhì)流向?qū)⒂酂岚l(fā)電系統(tǒng)劃分為一系列根本換熱計(jì)算單元，逐一建立相應(yīng)的熱平衡方程； 3 按劃分的根本換熱計(jì)算單元順序建立各單元熱力參數(shù)表； 4按序逐元代入相應(yīng)熱平衡方程，計(jì)算求解相應(yīng)的未知數(shù)； 5逐元計(jì)算，直至求解出汽輪機(jī)進(jìn)口蒸汽參數(shù)； 6計(jì)算發(fā)電機(jī)發(fā)電能力，設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)裝機(jī)功率。 2

4、 符號(hào)說明 符號(hào)編碼說明 公式中有關(guān)量的符號(hào)編碼規(guī)那么為：1-2-3-45-67-8，其意義如下： 1為換熱器內(nèi)外流體物理性質(zhì)參數(shù)代碼： t溫度，； P壓力，MPa； C廢氣或工質(zhì)比熱容，kJ/或kJ/； h工質(zhì)比焓，kJ/kg； V廢氣流量，m3/h； G工質(zhì)流量，kg/h； Q廢氣或工質(zhì)熱量，kJ/h； th保熱系數(shù)，即掠過該段廢氣與換熱器內(nèi)工質(zhì)進(jìn)行熱交換的換熱效率，%。 文中有關(guān)氣體體積參數(shù)均為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的。 2 為流體名稱代碼： f廢氣； s蒸汽； w未飽和或飽和水。 3 為流體處于換熱器件端口代碼： i換熱器件進(jìn)口； o換熱器件出口。 45 為換熱器件名稱代碼： gr過熱器； qb汽

5、包； zf蒸發(fā)器； sm省煤器； rs熱水器； sz閃蒸器； cy除氧器； bl篦冷機(jī)； qj汽輪機(jī)。 67 為換熱器所處鍋爐名稱代碼： spSP 爐； aqAQC 爐； asASH 過熱器。 8 為流體所處換熱器壓力或廢氣溫度狀態(tài)代碼： h高壓； l低壓； z中溫。 例如：tfizfsph表示SP 爐高壓蒸發(fā)器進(jìn)口廢氣溫度；hsoqbaqh表示AQC 爐高壓汽包出口蒸汽比焓 ；Gwismspl表示SP 爐低壓省煤器進(jìn)口未飽和水流量。 而Vlfzf、Vlfsm、Vlfgr分別代表進(jìn)入蒸發(fā)器、省煤器、過熱器的中、低溫廢氣流量。 3 各根本換熱計(jì)算單元計(jì)算公式推導(dǎo) 3.1 蒸發(fā)器段熱力過程計(jì)算公式

6、 以圖1 上部蒸發(fā)器 zf 和汽包 qb 段為熱平衡邊界。 圖1 各換熱段熱平衡邊界范圍 建立如下熱平衡方程：用于蒸發(fā)蒸發(fā)器和汽包內(nèi)蒸汽的廢氣焓降=汽包出口主蒸汽熱焓+排污帶走熱焓-進(jìn)汽包高溫水顯熱。 即： 根據(jù)汽包工質(zhì)平衡有： 該段入口廢氣焓： 該段出口廢氣焓： tsoqb等于汽包主蒸汽設(shè)計(jì)壓力下的飽和蒸汽溫度，查水蒸氣焓熵圖或水蒸氣表確定；TPP一般取820。 該段進(jìn)汽包高溫水溫度： 由公式(1)(6)計(jì)算該段蒸汽產(chǎn)量： 3.2 省煤器段熱力過程計(jì)算公式 以圖1 中部省煤器 sm 段為熱平衡邊界。建立如下熱平衡方程：用于加熱省煤器內(nèi)熱水的廢氣焓降=流過省煤器熱水顯熱升。 即： 根據(jù)該段工質(zhì)

7、平衡有： 該段入口廢氣焓： 該段入口廢氣焓： 該段出口廢氣焓： 由公式(8)(11)計(jì)算該段出口廢氣比熱溫度積： 3.3 省煤器、蒸發(fā)器和過熱器段熱力過程計(jì)算公式 以圖1 下部省煤器 sm、蒸發(fā)器 zf 和過熱器 gr 段為熱平衡邊界。建立如下熱平衡方程：用于加熱這 3 個(gè)換熱器內(nèi)工質(zhì)的廢氣焓降=出過熱器高溫蒸汽熱焓-進(jìn)省煤器低溫水顯熱+排污帶走熱焓。 即： 根據(jù)該段工質(zhì)平衡有： 該段入口廢氣焓： 該段出口廢氣焓： 由公式(13)(16)計(jì)算該段蒸汽產(chǎn)量： 3.4 過熱器段熱力過程計(jì)算公式 以圖2 過熱器 gr 段為熱平衡邊界。 圖2 過熱器段熱平衡邊界范圍 建立如下熱平衡方程：用于加熱過熱器

8、內(nèi)蒸汽的廢氣焓降=流過過熱器蒸汽焓升。 即： 根據(jù)該段工質(zhì)平衡有： 該段入口廢氣焓： 該段出口廢氣焓： 由公式(18) (21)計(jì)算該段出口廢氣比熱溫度積： 3.5 蒸發(fā)器和過熱器段熱力過程計(jì)算公式 以圖3 蒸發(fā)器和過熱器 gr 段為熱平衡邊界。 圖3 蒸發(fā)器和過熱器段熱平衡邊界條件 建立如下熱平衡方程：用于蒸發(fā)和過熱該段工質(zhì)的廢氣焓降=過熱器出口主蒸汽熱焓+排污帶走熱焓-進(jìn)汽包高溫水顯熱。 即： 根據(jù)該段工質(zhì)平衡有： 該段入口廢氣焓： 該段出口廢氣焓： 由公式(23)(26)計(jì)算該段蒸汽產(chǎn)量： 3.6 熱水器段熱力過程計(jì)算公式 以圖4 熱水器 rs 段為熱平衡邊界。 圖4 熱水器段熱平衡邊界

9、范圍 建立如下熱平衡方程：用于加熱熱水器內(nèi)熱水的廢氣焓降=流過熱水器熱水顯熱升。 即： 根據(jù)該段工質(zhì)平衡有： 該段入口廢氣焓： 該段出口廢氣焓： 由公式(28)(31)計(jì)算該段出口廢氣比熱溫度積： 3.7 閃蒸器熱力過程計(jì)算公式 以圖5 閃蒸器 sz 為熱平衡邊界。 圖5 閃蒸器熱平衡邊界范圍 建立如下熱平衡方程： 進(jìn)閃蒸器高壓高溫水顯熱=出閃蒸器低壓低溫飽和水熱焓+出閃蒸器低壓低溫飽和蒸汽熱焓。 即： 根據(jù)工質(zhì)平衡有： 由公式(33)和(34)計(jì)算閃蒸器閃蒸出的蒸汽量： 3.8 熱力除氧器熱力過程計(jì)算公式 以圖6 熱力除氧器 cy 為熱平衡邊界。 圖6 熱力除氧器熱平衡邊界范圍 建立如下熱平衡方程：進(jìn)熱力除氧器未飽和水顯熱+進(jìn)熱力除氧器蒸汽熱焓=出熱力除氧器低壓低溫飽和水熱焓。 即： 根據(jù)工質(zhì)平衡有： 由公式(36)和(37)計(jì)算熱力除氧器耗用蒸汽量： 3.9 發(fā)