中国石油大学北京热能与动力工程专业毕业论文

题目 660MW 超临界直接空冷燃煤电厂性能分析学院名称 机械与储运工程学院专业名称 热能与动力工程学生姓名学号指导教师 赵洪滨教授 单位代码：11414学 号：2012011050起止时间： 2015 年 3 月 1 日 至 2016 年 6 月 19日摘 要- I -摘 要火力发电是我国主要的供电模式，我国是一个富煤的国家，丰富的煤资源决定了火力发电以燃煤为主的格局。但常规燃煤电站存在着较多的问题，如能源利用率低、能耗高等问题。因此深入了解火电系统的能耗分布规律，准确量化热能利用过程中能量损失大小，对火电系统的节能降耗与优化运行具有重要意义。本文以 660MW 燃煤机组为研究对象，利用能量分析法和热力学第二定律中的熵增理论进行分析，通过建立整个热力系统的工作流程图和性能计算模型，并结合相关数据处理及可靠性分析方法，获得了不同工况下火电系统热力性能的变化规律与经济指标数值范围。通过分析可知，汽轮机中压缸效率最高，效率约为97%，高压缸和低压缸效率随着负荷的增加而增加。锅炉效率约为 93%，其随着负荷的增大而增大。发电煤耗在高负荷下约为 292.67gkW-1h-1，机组热效率在高负荷下为 41%左右。通过火电系统的整体热力性能计算及可靠性分析，为火电机组热力系统的高效运行与节能优化提供了一定的指导依据。关键词：火力发电；节能降耗；熵增理论；可靠性分析；热力性能摘 要- II -Performance Analysis of 660MW Supercritical Direct Air Cooled Power Plant ABSTRACTThermal power generation is the main power supply mode in China, there is prolific coal in china, abundant coal resources determine the pattern of thermal power generation with coal based. But there are many problems in conventional coal-fired power station. Such as low energy utilization, high energy consumption and so on. So, deeply understand the energy consumption distribution of thermal power system and accurate quantification energy loss during heat energy utilization, which has important significance for saving energy and reducing consumption and optimizing operation of thermal power system. This paper takes the 660MW coal fired unit as the research object, it was analyzed by using the method of energy analysis and the second law of thermodynamics in the theory of entropy, the working flow chart and performance calculation model of the whole thermodynamic system are established, and then, combined with relevant data processing and reliability analysis method, from that, we obtained the variation law of the thermal performance of thermal power system under different working conditions and the numerical range of economic index. Through analysis, turbine cylinder efficiency is the highest, the efficiency is about 97%, the efficiency of high pressure cylinder and low pressure cylinder increases with the increase of load. Boiler efficiency is about 93%, it increases with the increase of load. The coal consumption of power generation under high load is about 292.67gkW-1h-1, unit thermal efficiency under high load is about 41%, through calculation and reliability analysis of thermal performance of thermal power system, It provides some guidance for the efficient operation and energy saving optimization of the thermal system of the thermal power plant. Key Words: Thermal Power; Energy Consumption; Entropy Theory; Reliability ABSTRACT- III -Analysis; Thermal Performance目 录- IV -目 录摘 要 .IABSTRACT.II引 言 .1第 1 章 绪 论 .21.1 课题研究背景、目的和意义 .21.2 空冷系统概述 .31.2.1 概念 .31.2.2 直接空冷系统简介 .31.2.3 直接空冷凝汽器结构简介 .41.2.4 传统水冷系统简介 .61.2.5 直接空冷机组系统与传统水冷机组系统对比 .61.3 直接空冷机组国内外发展现状 .81.3.1 国外空冷技术发展概况 .81.3.2 我国直接空冷机组的发展历程 .91.4 本文研究的主要内容 .10第 2 章 超临界燃煤电厂系统模型建立 .122.1 电站热力系统流程 .122.2 建立数学模型 .132.2.1 汽轮机系统性能计算模型 .13目 录- V -2.2.2 锅炉系统性能计算模型 .192.2.3 电站热力系统性能指标计算模型 .272.3 本章小结 .29第 3 章 数据处理与可靠性分析 .303.1 基于最小二乘法的输入数据预处理 .303.1.1 上下限修正 .313.1.2 最小二乘法线性拟合 .323.2 基于熵增理论的中间过程参数修正 .363.3 火电系统热力计算书对输出数据可靠性的验证 .393.4 本章小结 .41第 4 章 超临界燃煤电厂热力性能计算结果分析 .434.1 汽轮机系统计算结果分析 .434.1.1 回热系统各加热器端差分析 .434.1.2 各蒸汽流量及各级抽汽量分析 .444.1.3 汽轮机各缸效率结果分析 .464.2 锅炉系统计算结果分析 .474.2.1 气体排放特性分析 .474.2.2 排污率和补水率结果分析 .484.2.3 锅炉各项热损失及热效率变化分析 .494.3 电站热力系统经济指标结果分析 .534.3.1 机组汽耗分析 .53目 录- VI -4.3.2 煤消耗量和发电煤耗分析 .534.3.3 电厂热耗分析 .554.3.4 机组热效率分析 .554.4 本章小结 .56第 5 章 结 论 .57参 考 文 献 .58致 谢 .59中 国 石 油 大 学 （ 北 京 ） 学 士 学 位 论 文- 1 -引 言本文主要研究 660MW 超临界直接空冷燃煤电厂锅炉和汽轮机的性能，根据现场采集的数据进行运算分析并得出相应的结果，然后提出合理的优化建议以提高电厂的发电效率和降低电厂的投入成本。主要研究方法以能量分析法和热力学第二定律中的熵增理论为基础。文中对具有不同额定功率的发电机组进行对比分析，对不同电厂的经济运行提供理论方面的指导。 当前对于电厂性能方面的研究文献较多，其中有不少提高性能的方法和总结说明，在本文中主要利用 FORTRAN 编程语言对机组的各个性能进行数值模拟计算并提出合理的建议，在大多数相关文献中只是针对影响其性能的因素而做出的理论方面的说明，本文主要对发电机组的性能做出优化，并现场进行指导。第 1章 绪 论- 2 -第 1章 绪 论1.1 课题研究背景、目的和意义能源和世界的发展密不可分，能源是一切动力的来源，然而随着社会的发展，能源紧缺问题越来越得到社会的关注，节能已然成为迫在眉睫的问题。在我国煤碳资源在一次性能源中占有比例接近 77%，在一次能源消费中占有 70%左右的比例成分，发电消耗原煤占我国能源消费量的 50%左右 1。改革开放以来，我国电力行业得到了快速发展，发电量和装机容量逐年增多。我国发电形式多样，有火电、核电、风电、太阳能发电等，火电是我国主要的发电模式，虽然近些年其他发电形式的比重在增加，但火电无论是发电量还是总装机容量都占有很大的比例，其中火力发电量占总发电量的比例超过 80%，装机容量占总装机总容量的 73%左右，由此可见火电消耗能源较多，是使用能源的大户。本文中主要研究火力发电厂机组的各项性能，通过大量的数据分析，找到其效率低下的问题所在，然后通过更改机组参数，设定理想的运行参数，从而达到提高机组效率的目的。电厂主要有锅炉、蒸汽轮机（燃气轮机）、发电机这三大设备。因此，研究这三大设备的性能将对提高火力发电厂的整体效率有较大的帮助。另一方面讲，提高电厂的效率的方法还有整体煤气化联合循环（LGCC）、增压流化床联合循环（PFBC）及超超临界技术（ USC）这三种方式。从技术难度和现实性看，超超临界技术较易实现 2。火电目前在我国并将在未来很长一段时间内处于主流发电形式，其主要受制于我国的能源分布状况，众所周知，我国能源的特点是“富煤、贫油、少气” 1。煤炭是主要的一次能源，因此，丰富的煤炭资源为火力发电提供了能源基础。但火力发电也存在着较多的弊端，如环境污染、浪费水资源、投资成本高等。最大的问题是对大气环