安庆电厂1000MW机组热力系统节能分析毕业论文.docx

安庆电厂1000MW机组热力系统节能分析毕业论文目 录第一章 绪 论11.1课题研究的背景11.2 国内外研究现状21.3 本文研究内容和目的2第二章 机组经济指标计算42.1 机组原则性热力系统特点42.2 热系统简捷计算的定义及方法52.3 THA工况下的各项参数整理说明62.3.1 原始热力计算数据的整理62.3.2按简捷热平衡计算法相关规定整理原始资料92.4 简捷计算法的各项经济指标计算92.4.1各级加热器抽汽系数计算（暂不考虑加热器散热损失）92.4.2系统的正平衡计算102.4.3系统的反平衡校核112.4.4 各项热经济性指标计算12第三章 等效焓降的理论基础及指标计算133.1等效焓降的基本概念133.2 抽汽的等效焓降143.3 等效焓降之间的关系143.3.1疏水放流式加热器与其后相邻加热器之间的等效焓降关系143.3.2汇集式加热器之间的等效焓降关系153.4新蒸汽等效焓降163.5等效焓降应用的基本法则163.5.1概述163.5.2内、外纯热量进出系统173.5.3携带工质的内、外热量出入热系统183.6再热机组的变热量等效焓降213.6.1变热量的等效焓降213.6.2本机组变热量等效焓降计算22第四章 热力系统的定量分析254.1概述254.2过热器喷水的定量分析254.2.1概述254.2.2 过热器喷水的定量分析264.3 再热器喷水的定量分析274.3.1概述274.3.2本机组再热器喷水减温计算274.4 系统的不明泄漏294.4.1除氧器内饱和水的泄漏294.4.2给水管道的泄漏294.4.3 主蒸汽管道的泄漏304.5 疏水旁路304.6 注入式给泵密封水系统凝结水漏入314.7 加热器端差和凝结水过冷度的定量分析314.7.1概述314.7.2 端差定量分析的具体计算324.7.3 凝结水过冷度定量分析364.8 散热损失的定量分析374.8.1概述374.8.2加热器散热损失的定量分析计算374.9加热器停运（汽侧切除）414.9.1 概述414.9.2 加热器停运定量分析414.10 高加旁路泄漏454.10.1概述454.10.2 高加旁路泄漏定量分析454.11总结46第五章 取消疏水泵的假设方案及其经济性分析比较475.1 概述475.2 疏水泵的定量分析475.3 结论分析48第六章 轴封回收利用系统的能量回收率评价496.1 概述496.2 轴封回收利用系统定量分析496.3 结果分析51第七章 结论52致谢53参考文献54附图155第一章 绪 论1.1课题研究的背景电力工业是促进我国社会迅速发展和维持国民经济健康发展的根本性产业和公共事业，它既可以提供大量优质清洁的能源，但同时又消耗着巨大的能源并产生大量污染物，因此电力行业一直是我国进行节能减排的重要领域之一。煤炭是我国的主要能源，我国是世界上生产和消费煤炭的主要国家之一，而电力行业又是我国消耗煤炭的主要用户。在我国电力行业的组成框架中，燃煤机组大概占据了75%，发电量则达到80%以上，并且在新增设装机中接近88.2%的机组为火电机组，从接下来的发展可知，以煤为主的一次能源组成结构不发生大的变化情况下，在相当长的时期内火电在电力结构中仍将占据重要的主导地位。但是随着资源的逐渐减少和环境对社会发展限制的凸显，我们对新型燃煤机组提出的愈来愈高的要求，既要不断节省能源、提高效率，还要着力减少二氧化碳及其他各种有害物质的排放，还要加强废物的回收利用及新型高效清洁能源的开发利用，不断实现节能减排，保护环境。其次，我国还颁布了电力发展中“上大压小”的新政策，把新开建的电力项目与关闭小型低效的火电机组相结合。在建设发展高参数、大容量、少排放、低耗能机组的同时，关停或改造一部分小型髙污低效的火电机组。上大为关小营造了良好市场环境，关小则给上大创造了许多容量空间，上大关小相辅相成，互相促进1。在这样的社会环境和政策形势下，发展更加高效、环保、节能、经济性高的高参数、大容量的火电机组超超临界临界火电机组显得更加迫切。1000机组是当代超超临界机组的主要代表，与常规小机组相比有着无法比及的优势。然而对于发展超临界机组，与发达国家相比我国已经晚了接近40年，现如今我们有充足的条件、也非常有必要站在较高的起点上，积极借鉴世界上先进的生产技术和成熟完善的生产经验，充分利用当代世界上材料行业的最新成果，同时切实结合我国超临界机组的发展建设，不断进行分析优化，充分发挥超临界机组的节能效果，使之创造出最大的效益。从大量国外超临界机组的运行资料可以看出，超临界机组具有非常好的经济性。因此随着我国国民经济的迅速发展，我们对电力的需求量也愈来愈大，1000MW的超临界机组逐渐变成我国电力生产的主要机组，但是与国外先进的生产水平相比，我国在超临界机组的设计和运行等许多方面还有很大差距，我们仍然需要对1000MW的超临界机组的热力系统进行完整系统的分析和优化，不断发展其节能的潜能，准确指出超临界机组的节能方向，使超临界机组的优越性充分发挥出来。1.2 国内外研究现状本次课题是对安庆电厂1000MW超超临界机组的热力系统进行节能分析，机组是采用了上汽的超超临界1000MW热力系统。课题对机组的热经济性分析，主要是采用对热力系统进行计算并分析，以寻找节能改进的措施，从而不断提高电厂的热效率。所以认真深入地去分析研究相关的节能理论和方法技术，深入系统的研究节能理论及热力系统分析的先进方法具有着非常重要而深远的意义2。对火电机组的经济性进行分析研究的一种重要而有效的手段就是对火电机组的热力系统进行定量分析。世界上最早对热力系统进行分析计算的方法是“常规热平衡法”(即简捷热平衡计算法)，是对热力系统进行分析计算的一种经典而常用的方法，这种方法具有计算简捷明了等优点，但同时由于计算过程非常繁琐、速度较慢，并且在对热力系统的局部变化进行经济性定量分析时需对热力系统进行全面计算，造成工作量非常大。于是在20世纪60年代末期，前苏联著名学者库兹涅佐夫率先提出“等效焓降法”（又称等效热降法），几年后传入我国，后经西安交通大学的林万超教授的进一步研究，该方法得到了新的扩展，从而得到创造和完善，使之成为一种新的热工理论分析方法。等效焓降法摒弃了常规热平衡计算的缺点与不足，不再需要对系统重新计算就可以查到系统变化的经济性，也就是用局部的计算来代替整体的计算，大大简化了机组热力系统的分析计算，从而逐渐成为对火电机组热力系统局部定量分析计算的主要方法。31.3 本文研究内容和目的本文主要是对安庆电厂的1000MW超超临界机组的热力系统进行节能分析。首先采用常规热平衡法（简捷热平衡法）分析计算其热经济性指标，如抽汽做功量、凝汽器做功量、循环吸热量及循环效率等，然后运用反平衡法进行计算以检验结果的准确性。另一方面采用等效焓降法再次对该热力系统的经济性指标进行计算，对两种计算方法进行前后比较，再次验证结果的准确性，从而分析机组局部运行异常的原因。然后，采用等效焓降法对机组在过、再热器喷水减温系统、系统不明泄漏（主要包括除氧器泄漏、给水管道泄漏、主蒸汽管道泄漏）、疏水旁路、注入式给泵密封水系统凝结水漏人、凝结水过冷度和加热器端差、加热器停运（汽侧切除）、散热损失、高加旁路泄漏等热力系统局部异常运行工况下的热经济性进行定量分析，分析轴封回收利用系统的能量回收率评价。分析计算结果，对损失较大的地方提出相关优化方案，并分析比较优化方案的经济性。经济社会的更好更快发展需要发电企业不断提高生产的经济性、提高能源利用率、减少能量损失及污染物排放量，充分响应节能减排的号召。本文的相关研究结果可以为火电长的节能降耗提供一份完整的经济技术指标，给电厂提供节能改造的参考方案，同时系统的全面分析还为机组经济高效的生产运行提供参考，可改善并提高电厂的生产管理水平。第二章 机组经济指标计算2.1 机组原则性热力系统特点本文主要是分析研究安庆电厂1000MW超超临界机组的热力系统。该机组的原则性热力系统见图2.3，制造厂提供的THA工况下热平衡图见附图1。此机组具有九级非调整式抽汽。此系统包含有3台高压加热器、一台除氧器和两台小汽机及5台低压加热器，其中No.9、No.8、No.7高压加热器分别由第九、八、七级抽汽供汽，除氧器和小汽机均是由第五级抽汽供汽，其余四台低压加热器分别由第一至四级抽汽供汽；以门杆、轴封漏汽为主的辅助蒸汽则向轴封加热器和凝汽器供汽。从该机组的热力系统图可知，No.9、No.8、No.7三台高压加热器均是3段式加热器（包括蒸汽冷却器、加热器、疏水冷却器）4，其中No.7加热器具有外置式蒸汽冷却器。由于流入高压加热器的抽汽是过热蒸汽，具有比较高的过热度，这将使进行热交换时的不可逆损失增加，而三段式加热器可利用蒸汽冷却器有效的克服过高的过热度带来的影响，这可以使抽汽量的利用按不同能级来分级利用，从而避免了直接降落在加热器本体上，这样布置可以使热交换时不可逆性得到降低，同时减少了不可逆损失的产生，提高了机组的热经济性。疏水的逐级自流是表面式加热器排除疏水的主要方式，也是其最简单、可靠的方式，高压加热器则主要采用逐级自流的方式排除疏水；但是，当疏水逐级回流时，将排挤低压抽汽，从而造成不可逆损失；另外，当疏水排至冷凝器时，还将会造成直接的冷源损失。这些都将降低装置的热经济性。于是，通常采用增设疏水冷却器，这可以使疏水自流至下级加热器前先经过换热器（即疏水冷却器），在那利用主凝结水对疏水进行适当的冷却，而后再流入下级加热器，这样可使疏水回流造成的不可逆损失减少，从而提高了装置的热经济性。除氧器是一台汇集式加热器，常常布置在系统的中间。由于汇集式加热器没有传热的端差，具有较好的经济性，可汇集各种参数不同的蒸汽同时起到除氧作用。No.5、 No.4、No.3、 No.2、 No.1号加热器为低压加热器，由低压抽汽供汽。其中No.5、 No.4两台低加是两段式加热器，疏水采用逐级自流的方式；No.3号加热器的疏水是利用疏水泵打到该加热器的出口，这样可以减少进入除氧器之前的吸热量，同时提高加热器出口处凝结水温度，减少疏水直接流入凝汽器造成的冷源损失，从而提高机组的热经济性，功能类似汇集式加热器；No.2加热器的疏水流入No.1号加热器的外置式疏水冷却器。另外设有轴封加热器用来回收并充分利用轴封漏汽，降低能损，进一步提高机组的经济性。在除氧器与7号高温加热器之间设置有汽动式给水泵，由两台小汽机来提供所需能量。2.2 热系统简捷计算的定义及方法火力发电厂的热力系统计算的核心是对回热式加热器的热平衡公式进行求解，计算解得各段抽汽份额，然后依据汽轮发电机组的功率进而求得汽机进汽量及机组的热经济性指标(即定功率计算)或是根据汽机进汽量来确定汽轮发电机组的功率(定流量计算）。回热机组的原则性热力系统的计算方法主要包括常规热平衡法和等效焓降法。机组热力系统的常规计算的主要目标就是确定热力系统中各个部分的蒸汽或水的流量及其他参数，如机组的功率、汽耗率、热耗率、热效率及煤耗率等。这是火力发电厂进行设计、运行及技术改造的一项非常基本的运算方法，也是热力工程的一件重要的技术工作。由于常规热平衡计算法的计算过程比较复杂繁琐、计算工作量较大，于是后期人们在对常规热平衡计算的过程进一步改进完善 形成了现在的简捷热平衡计算法，该方法首先对原始资料的整理进行了相应的改进，将原来热力系统中较为繁多的热力参数分别整理成3类：第1类用i表示给水流经加热器的焓升，对应不同加热器依次进行编号为1、2、3、i；第2类则是用qi表示蒸汽在加热器中放出的热量，同样对应不同加热器依次进行编号为q1、q2、q3、qi，其他热源在加热器中的放热量编号为qfj；第3类是用ri表示疏水在加热器中放出的热量，对应不同加热器依次进行编号为r1、r2、r3ri。此外，加热器被分成两类：其一是疏水放流式加热器，这类加热器属于表面式加热器，采用疏水自流式疏水排放方式；另外一种就是汇集式加热器，这种加热器又通常指混合式加热器或者设有疏水泵的表面式加热器，它的疏水汇集在加热器的出口或者进口。对原始数据进行整理时，加热器i、qi、ri的计算会由于加热器的不同而有所差别：对于疏水放流式加热器、计算公式（如图2.1）：j=hwjhw（j-1）qj=hjhsj j=hs（j+1）-hsj 对于汇集式加热器、计算公式（如图2.2）：j=hwjhw（j-1）qj=hjhwj-1 j=hs（j+1）hw（j-1） 综上可以看出，这样的计算规定和常规计算方法有着很大的不同，它将疏水和被加热的蒸汽在加热器中放出的热量过度地转移到了加热器的进口焓值上。如此处理既可以创造出使加热器进出口工质完全相等的条件，又不破坏加热器内的物质和热量平衡，这样就可以消除一个未知数H。因而使计算得以简化，避免了对方程联立求解的复杂过程，从而能够依据加热器编号由高到低依次得出抽汽份额j（加热器是依据从低压到高压依次编号为1、2、3i）2.3 THA工况下的各项参数整理说明根据附图1机组热力系统图来整理绘制出热力系统简图（图2.3）。明确各段抽汽漏汽来源及流向，其中轴封漏汽均经过均压箱处理后进行分配，16股蒸汽漏至轴封加热器，712股漏汽流至凝汽器，第12股蒸汽为小汽机排汽;第1股蒸汽来自再热前，其余均为再热后蒸汽流入;详细分布情况见下图2.3：2.3.1 原始热力计算数据的整理本次设计机组为安庆电厂1000MW超超临界机组，其在THA工况下各项参数整理如下： 2.3.1.1 汽轮机的型式和参数：1) 机组的型式：超超临界、一次再热、4缸4排汽、单周、凝汽式汽轮机；2) 机组的型号：N1000-28/600/620；3) 汽轮机的额定功率：Pe=1000MW；4) 主汽门前的主蒸汽的初参数：主蒸汽的压力P0=26.988MPa，主蒸汽的温度t0=600；5) 进汽门前的再热蒸汽的参数：再热冷段：Pzr=5.7 MPa，tzr=354.2 再热热段：Pzr =5.301 MPa，tzr =620 6) 汽机的排汽压力Pc= 4.89 kPa，排汽比焓hc= 2329.25 kJ/kg 。图2.3 安庆电厂1000MW机组原则性热力系统简图2.3.1.2.抽汽二次参数的整理61) 加热器内的工作压力Pj等于抽汽压力Prj减去压损，即Pj=Prj*（1-Pj），如：P1=Pr1*(1-P1)=0.0226*(1-4%)=0.021696 MPa；2) 在加热器压力下的饱和温度tbh是通过h-s图查该压力下的饱和态得到；3) 加热器的出口水温tw是加热器压力下饱和水温tbh减去加热器上端差ts，即tw=tbh-ts,，例如：tw1=tbh1-ts1=61.85-2.8=59.056；4) 加热器的出口水焓hw是根据加热器水侧压力和加热器出口的水温来查h-s图得到的5；5) 加热器的疏水温度ts是根据上级加热器出口的水温tw加上此级的下端差tx来求得的，即ts=tw + tx，例如：ts5= tw4+tx5 = 136.68+5.6=142.28 ；6) 加热器的疏水焓hs则是根据加热器内工作压力和疏水的温度在水态下来差h-s图来求得；具体计算数据整理见表2.22.3.1.3 机组的各级回热抽汽原始计算参数（如表2.1）表2.1 机组各级会热抽汽原始数据项目单位H1H2H3H4H5H6H7H8H9抽汽压力prjMPa0.02260.06390.22090.3710.5841.0652.2625.77.94抽汽管道压损pj%44444432.52.5抽汽焓hjkJ/kg2494.52640.12851.92958.23054.23212.43041.23063.33140.2加热器上端差ts2.82.82.82.82.800-1-1.7加热器下端差tx5.6005.65.605.65.65.6表2.2 抽汽二次参数项目单位H1H2H3H4H5H6H7H8H9加热器工作压力pjMPa0.02160.06130.2120.35610.56061.02242.19415.55757.7415加热器压力饱和温度tbh61.8586.52122.09139.48156.20180.84217.10270.597292.683加热器出口水温tw59.05683.723119.591136.686153.404180.849217.106271.597294.38加热器水侧压力MPa2.5792.5792.5792.5792.5791.022433.19733.19733.197加热器出口水焓hwkJ/kg249.29352.53503.66576.38648.11766.86941.611189.391299.43加热器疏水温度ts38.9086.52122.09125.19142.28192.53222.70277.19加热器疏水焓hskJ/kg162.87362.31512.61525.88599.033819.24957.021221.452.3.1.4 辅助蒸汽参数的整理辅助蒸汽的各项参数可根据原则性热力系统图计算得到，各项具体参数见表2.3表2.3 辅助蒸汽参数辅助序号单位123456辅助蒸汽份额fj0.00012050.000050890.00004150.00004150.00004150.0000415辅助蒸汽焓值hfjkJ/kg3063.33054.22331.72331.72326.82326.8来源再热前再热后再热后再热后再热后再热后辅助序号789101112辅助蒸汽份额fj0.00004150.0001710.0001680.0001680.0005460.0568909辅助蒸汽焓值hfjkJ/kg2331.72331.72326.82326.83063.32449.2来源再热后再热后再热后再热后再热后小汽机注：辅助蒸汽份额表示辅助蒸汽占主蒸汽的比例。2.3.2按简捷热平衡计算法相关规定整理原始资料1) 给水流经加热器时的焓升指加热器的出口水焓减去进口水焓（一般为上级加热器出口水焓），即j =hwj-hw(j-1)，例如：2=hw2-hw1= 352.53- 249.29= 103.24 kJ/kg；2) 蒸汽在加热器内的放热量qj根据加热器的不同进行分类：汇集式加热器qj=hj-hw（j-1），第3号加热器和第6号加热器（除氧器）为汇集式加热器；疏水放流式加热器 qj=hj-hsj；辅助蒸汽在加热器中放热量的求解过程同上；3) 疏水流经加热器的放热量的计算与蒸汽放热量的计算类似：汇集式加热器j=hs（j+1）-hw（j-1）；疏水放流式加热器j=hs（j+1）-hsj；具体计算参数见表2.4：表2.4 、q、参数的整理项目单位H1H2H3H4H5H6H7H8H9给水焓升jkJ/kg113.173103.243151.12772.71871.737118.749174.751247.777110.041蒸汽放热量qjkJ/kg2331.622277.782500.52432.312455.162564.282205.057(2611.9)2106.271918.74疏水放热量jkJ/kg199.4410173.35373.1470171.124137.786264.43002.4 简捷计算法的各项经济指标计算2.4.1各级加热器抽汽系数计算（暂不考虑加热器散热损失）9=9q9=0.0573509368=9-9*8q8=0.1104380047=7-9+8*7-bq7=0.0490749216=6-8+7+9*6q6=0.031836946H=1-9-8-7-6=0.7512991925=H*5q5=0.0219523614=H*4-5*4q4=0.021801181h1=H-5-4=0.6651711333=h1*3-4+5*3q3=0.0423745172=h1*2q2=0.0301496171=h1*1-r=16fr*qfrq1=0.03316n=h1-2-1-r=112fr=0.5473216912.4.2系统的正平衡计算再热蒸汽的份额：zr=1-9-8-f1-f2=0.831544561Kg再热蒸汽在再热器内的吸热量=hzr-h8=647.8 kJ/kg1Kg新蒸汽膨胀的内功：1) 各级抽汽作功：1*H1=1*h0+zr-h1=47.84056855 2*H2=2*h0+zr-h2=44.7088675 3*H3=3*h0+zr-h33=53.86224822 4*H4=4*h0+zr-h4=25.394015845*H5=5*h0+zr-h5=23.46268387 6*H6=6*h0+zr-h6=28.990723357*H7=7*h0+zr-h7=33.95003044 8*H8=8*h0-h8=45.48941404 9*H9=9*h0-h9=19.212563452) 蒸汽在凝汽器内做的功n*Hn=n*h0+zr-hc=981.7582829 3) 各辅助蒸汽作的功：f1*Hf1=f1*h0-hf1=0.04963395 f2*Hf2=f2*h0+zr-hf2=0.054391232f3*Hf3=f3*h0+zr-hf3=0.07433895f4*Hf4=f4*h0+zr-hf4=0.07433895f5*Hf5=f5*h0+zr-h5=0.0745423f6*Hf6=f6*h0+zr-h6=0.0745423f7*Hf7=f7*h0+zr-h7=0.07433895f8*Hf8=f8*h0+zr-h8=0.3063123f8*Hf8=f8*h0+zr-h8=0.3063123f10*Hf10=f10*h0+zr-h10=0.3063123f11Hf11=f11*h0+zr-h11=0.2248974f12Hf12=f12*h0+zr-h12=51.80481599汽轮机内功：Wi=r=19r*Hr+n*Hn+r=112fr*Hfr=1358.085074 kJ/kg循环吸热量：Q=h0+*zr-hw9-zr(h7-h7)=2694.467566 kJ/kg 实际的循环效率 =WiQ=0.50402724862.4.3系统的反平衡校核各个冷源损失：:1) 凝汽器内的冷源损失n*qn=1200.348652) 辅助蒸汽的冷源损失：f7*qf7+f8*qf8+f9*qf9+f10*qf10+f11*qf11+f12*qf12=134.39408633) 第1、2号低压加热器的疏水冷源损失：1+2*hs1-hwn=1.5927925924) 轴封加热器的疏水冷源损失：f1+f2+f3+f4+f5+f6*hsf-hwn=0.095036655) 广义的冷源损失Qn=n*qn+f7*qf7+f8*qf8+f9*qf9+f10*qf10+f11*qf11+f12*qf12+1+2*hs1-hwn+f1+f2+f3+f4+f5+f6*hsf-hwn=1336.430565 kJ/kg实际循环效率，=Q-QnQ=0.5040094072；误差校核=-， ，*100=0.003539767%1%表示反平衡与正平衡的计算结果基本上完全一致，这表明热系统的计算是正确的。2.4.4 各项热经济性指标计算1) 汽耗量 （电功率Nd=1105388 kw，jx*d=0.9898,g=0.93, gd =0.98） D=NdNip*jx*d=743.9188691 kg/s 2) 汽耗率d=D*3600Nd=2.678107929 kg/(kwh) 3) 热耗率 q=d*Q=7216.074952 kJ/(kw*h)4) 标准煤耗率 bb=q*103gd*g*29308=270.1505328 g/(kw*h)5) 全年的标准煤耗量（设年利用小时n=7000h） Bb=bb*Nd*n*10-6=1891053.73 t/a第三章 等效焓降的理论基础及指标计算hn3.1等效焓降的基本概念图3.1纯凝汽式汽轮机内蒸汽焓降对纯凝汽式的汽轮机(如图3.1)，1千克的新蒸汽做功等于该蒸汽的焓降(即热降)： H=h0-hn kJ/kg式子中： h0 表示蒸汽进入汽轮机的初焓(即入口焓) kJ/kg； hn表示汽轮机的排汽焓 kJ/kg；对具有回热抽汽的汽机，1千克新蒸汽做的功则表示为: H=h0-hn-1h1-hn-2h2-hn-zhz-hn =（ h0-hn）（1-r=1zryr）kJ/kg 式子中： yr=（hr-hc)/(h0-hc) 表示抽汽份额 y表示抽汽的作功不足系数； r表示任意抽汽级的编号； Z表示抽汽的级数。显然，上述功量与1千克蒸汽的简单焓降有所不同，此功量比纯凝汽式汽机内蒸汽的焓降要小。因此，为了区分，我们称上述功量为等效焓降(又称等效热降)，表示回热抽汽式汽机内1千克新蒸汽的做功量，又等效为r=1zryr千克蒸汽直接流至凝汽器的焓降。3.2 抽汽的等效焓降对于一个简单的热力系统，假设有一个纯热量q(即没有工质带入)进入某级加热器内，将会使该级加热器的抽汽减少，即排挤抽汽；被排挤的抽汽有一部分将做功到汽机的出口，另外一部分将做功到后面的各抽汽口后再被抽出用来加热给水。纯热量的加入使后面的加热器中增加了抽汽份额，并将会产生做功不足。则把该段加热器排挤的抽汽返回汽机内做的功称为抽汽的等效焓降，用Hj表示。也就是说，抽汽的等效焓降表示被排挤的1千克蒸汽返回到汽机后的做功量的多少。当抽汽减少时，它表示1千克排挤抽汽做功的增加量；当抽汽量增加时，则它表示做功的减少量。比较发现，抽汽的等效焓降考虑了比抽汽压力更加小的所有抽汽量的变动。因此抽汽的等效焓降又可用排挤1千克抽汽的焓降减去某些固定成分来表示7，其通式可写为Hj=hj-hn-r=1j-1ArHrqr kJ/kg式中 Ar一般取r或r，根据加热器型式而定； r表示加热器j后更低的压力抽汽口的下标。若j是汇集式加热器，那么Ar都可以用r来代替。若j是疏水放流式加热器，那么从j级以下直到汇集式加热器均用r来替换Ar，包括汇集式加热器，然而在汇集式加热器以下，不管是疏水放流式还是汇集式加热器，则都用r来替换Ar。抽汽效率j表示排挤1kg加热器抽汽而得到的功量Hj与加入的热量qj的比值。即：j=Hj/qj；它反映了任意的抽汽级j处发生热变化的程度3.3 等效焓降之间的关系我们从凝汽器开始来计算等效焓降，一般从低级到高级计算比较方便。但假若我们已经理解了等效焓降之间的关系，这将会使计算变得更加简捷，可以通过已知的等效焓降来求得更高级的抽汽的等效焓降。3.3.1疏水放流式加热器与其后相邻加热器之间的等效焓降关系疏水放流式加热器和它后面相邻的加热器之间的等效焓降关系，可以用下图3.2来分析。(a) (b)图3.2 相邻加热器的联接系统不管其后相邻的加热器的型式如何，疏水放流式加热器和其后面相邻的加热器之间的等效焓降关系通式可表示为Hj=（hj-hj-1）+（1-j-1qj-1）Hj-1 kJ/kg它的物理意义为排挤j段抽汽1千克时，从j到j-1的作功量为hj-hj-1 kJ/kg，这单位质量的排挤抽汽流至j-1处只剩下（1-j-1qj-1)千克继续往后面流动作功，然而该处1千克的排挤抽汽的等效焓降为Hj-1，所以（1-j-1qj-1)千克的蒸汽的作功为1-j-1qj-1Hj-1 kJ/kg，所以，第j等级的等效焓降则用（hj-hj-1）与（1-j-1qj-1）Hj-1相加之和表示。3.3.2汇集式加热器之间的等效焓降关系有No.j和No.m两个汇集式的加热器，如下图3.2它们之间关系式可表示为：Hj=（hj-hm）+Hm-r=mj-1rHrqr kJ/kg它的物理意义为当j级汇集式加热器的1千克排挤抽汽返回到汽轮机作功到更低的汇集式加热器m时，它仍然具有等效焓降Hm。然而从j级至m级的焓降为hj-hm，应该减掉j级到m级之间因为抽汽份额的增加而减少的作功r=mj-1rHrqrkJ/kg，这样才是排挤抽汽在j级到m级的做功。两者相加即为j级的等效焓降。值得注意的是，该式对j级和m级汇集加热器之间具有汇集加热器的系统同样适用。3.4新蒸汽等效焓降新蒸汽的等效焓降就是新蒸汽的实际做功，即可表示为 Hm=h0-hn-r=1zrHrqr kJ/kg由于当这样计算时，我们没有将轴封漏汽及其利用、加热器的散热、泵功能量消耗、抽汽器的耗汽等辅助成分的做功损失考虑在内，因此我们称此等效焓降为毛等效焓降。那么除去辅助成分的做功损失得到的等效焓降称为净等效焓降，可表示为：H=h0-hn-r=1zrHrqr- kJ/kg式中：表示轴封漏汽及其利用、抽汽耗功、加热器的散热及泵功能量消耗等各种辅助成分的做功损失之和。汽轮机的装置效率，也就是实际循环效率，可以用新蒸汽等效焓降H比上循环吸热量Q求得，即可表示为 i=HQ*100 %3.5等效焓降应用的基本法则3.5.1概述在火力发电厂的热力系统或设备中，不管是发生工质和热量的损失，还是热量和工质被应用在系统中，都会影响整个装置的经济性。一般情况下，我们讲工质损失产生的同时总会伴随有热量的损失，如管道和热力设备的散热损失，汽、水泄漏以及排污和取样即属于工质和热量损失。工质及热量被应用在热系统中，其中包括来源于循环内部的工质及热量，以及循环外部的工质和热量（简称为内部热量、外部热量）。但是值得注意的是，从热力学角度分析，对内外部热量的利用对装置的经济性的影响有着原则性的差别，不能一概而论。通常任何内部热量的利用都会使装置的效率得到提高；然而外部热量的利用，除了循环功增加外，循环吸热量也将增加，所以通常会使装置的效率降低。对于热系统中的各类热经济性的问题，我们可以将其分为两类：第一种指只有热量变化或者进出系统，没有工质的相应变化，我们称之为纯热量变动或进出系统，简称为“纯热量”；另外一种则指热量变动的同时还常常伴有工质的变动，成为带工质的热量变动或进出系统，简称“带工质的热量”。两类经济性问题有着质的差别，我们应分别考虑对待。3.5.2内、外纯热量进出系统1）外部热量利用在系统对于热力循环之外的任意热量，如电机的冷却热量、工艺的预热及排烟的热量，都属于没有工质变动的外部纯热量，他们流入系统属于纯外部热量的利用问题,如图3.3。当纯外部纯热量qw流入系统时，如果我们将这部分热量看作是余热利用进行处理，也就是说只考虑它的做功，而不考虑循环加进去的热量的增加。那么装置的经济性将会因为余热的利用而得以提高。对于纯热量qw流入系统，与等效焓降的性质完全相同，所以该热量的作功即为新蒸汽等效焓降的变化，可按照等效焓降的概念直接写出。由于热量利用在能级j上，故新蒸汽等效焓降的增量为H=qwj。因视外来热量为余热利用，则循环加入热量Q保持不变，而利用外部热量后的新蒸汽等效焓降为H=H+H，装置效率相对提高为i=HH+H*100 %注意:此公式应用在循环吸热量保持不变的前提下。2）内部热量进出系统对除氧器中排汽余热的回收利用、给水泵的焓升，及相关热力设备或管道的散热损失都属于无工质携带的内部热量。这类热量进入系统是指对内部纯热量的利用的问题，热量流出系统则反映纯热量的损失问题。所以，由这些热量损失引起的做功量的变动便可以利用等效焓降法来计算求得。如图3.4，b表示给水泵的焓升，这部分热量进入系统并被利用在j能级上，所以可利用等效焓降法求得新蒸汽的等效焓降的增加量H=b*j kJ/kg那么泵功的焓升热量的回收后的经济效果为：j=HH+H*100 %当涉及到内部的纯热量流出系统时，可以利用等效焓降法原理按照其所处的能级求出这部分热量引起的热经济性的降低和做功的损失，其计算过程和内部热量的利用基本一样，只是它们一个表示经济性的提高和做功的增加，另外一个表示经济性的降低及做功的减少。那么，其装置的经济性相对降低j=HH-H*100 %3.5.3携带工质的内、外热量出入热系统携带有工质的热量，不管是内部热量还是外部热量，热量进出系统的同时，携带着的相关工质也进出系统。所以，对这种问题的处理和纯热量的处理过程有些不同，使用等效焓降法计算时不可忽略系统工质的变动。1） 蒸汽携带热量流进系统如图3.4所示，份额为f且具有hf焓值的蒸汽从j级流进系统。外部的蒸汽被用于加热器、轴封漏汽被回收并利用在加热器中都属于这种情况，摒弃都是为了提高装置的经济性。为了确定工质携带着热量流入系统时引起装置经济性和做功的变动，一般把该热量分两方面来分别分析研究：一方面是指纯热量f（hf-hj）；另外一方面则是带工质的热量fhj。因为纯热量利用在抽汽效率为j的能量级上，所以可用等效焓降的概念进行处理，从而求得做功量为f（hf-hj）j。其余带工质的热量(fhj）恰好和该级的抽汽比焓(hj)相等,所以质量为f千克的来汽正好替代相同质量的抽汽，并且没有疏水的变化。为了使系统的工质始终保持平持平衡状态，必须随之减少同样质量的进入凝汽器的化学补充水，以来维持系统内工质的平衡。又因为主凝结水量和疏水的质量没有发生变化，所以，各级加热器的抽汽量将不会受到影响。那么被替换的抽汽重新返回到汽轮机中，直接流至凝汽器中，则做功为f（hf-hn）。综上可得，蒸汽携带的热量的全部作功等于两部分热量作功之和。即H=f(hf-hj)j+(hf-hn) kJ/kg装置的经济性的相对变化为 i=HH+H*100 %2） 热水携带热量流入系统不管是内部的热水还是外部热水流进系统，都有两种进入方式：第一种就是从疏水的管路流入，另外一种就是从主凝结水的管路进入系统。但是因为热水从不同的地点进入，其所形成的经济效果和使用的计算方法也不完全相同当热水从主凝结水的管路进入系统时，焓值为hf、份额是f的热水从j级加热器的主凝结水的管路流入，可将进入系统的热量分为两个部分来分析计算热水携带热量进入系统而造成做功和装置热经济性的变动：第一部分指纯热量流入f（hf-hwj），第二部分指带工质的热量fhwj。易于发现，纯热量流入系统时造成的做功变动的问题和等效焓降的概念是一致的。又因为该部分热量作用在抽汽效率为j+1的能级上，所以做功量为f（hf-hwj）j+1。另外一部分带工质的热量流入系统时，和混合点处的凝结水焓hwj恰好一致，所以质量为f千克的热水刚好能够替代相同质量的主凝结水。那么为了维持整个系统的工质平衡，需要相应的减少相同质量的化学补充水。从而使流过第1至第j级加热器的主凝结水减少相应质量，那么将获得做功fr=1jrr。综上可知，热水通过主凝结水的管路进入系统的全部做功等于两部分的热量之和：H=fhf-hwjj+1+r=1jrr kJ/kg装置的经济性的相对变化为：i=HH+H*100 %当热水通过疏水管道进入系统，焓值为hf、份额是f的热水从j级加热器的疏水管道流入系统时，同样可将进入系统的热量分为两个部分来分析计算热水流入系统而造成做功和装置热经济性的变动：第一部分是指纯热量f（hf-hsj），另一部分则是指带工质的热量fhsj。同样纯热量进入系统引起的作功变化的问题是和等效焓降的概念是一致的，作用在j-1加热器，功量为f（hf-hsj）j-1。带工质的热量为fhsj，沿着疏水管路逐级自流，在j-1级到m级加热器分别放出热量rr，所以作功为fmj-1rr。当该热水进入加热器m后，代替fkg的主凝结水，为维持系统的工质平衡，对应减少相同质量的进入凝汽器的化学补充水量，因此作功为fr=1m-1rr。总的作功为H=fhf-hsjj-1+r=1m-1rr kJ/kg 装置的经济性相对变化为i=HH+H*100 %3) 带工质的热量流出系统热力设备及其系统内存在的工质泄漏和为了保证外部需要而提供的带工质的热量，都是属于带工质的热量流出系统。其存在的形式既可以是热水（疏水或者给水），也可以是蒸汽。带工质的热量流出系统的定量分析计算公式是带工质的热量流入系统定量公式的一个简单特例，也就是说使系统的计算公式中的纯热量等于零就可以了。则其做功损失表示公式可以写成：H=fhf-hn kJ/kg装置的热经济性的相对降低为：i=HH-H*100 %此公式表示蒸汽流出系统造成f的工质损失，为了保持系统内工质的平衡，必然需要从凝汽器补充进相同数量的化学补充水，故流出系统的蒸汽是直接送达凝汽器的汽流，其所造成的损失为fhf-hn。值得注意的是上述公式均指是适用于从汽轮机本体流出系统的蒸汽。如果从系统的其他地方流出系统的蒸汽，其所产生的作功损失不能使用该公式，应依据系统的具体情况而定，查找蒸汽从汽轮机本体流出的源头，按照汽轮机本体源头的各项参数流出系统用上述公式来计算做功损失，然后再减去由蒸汽沿系统而发生的热量变迁引起的作功变化（功量变化可使用等效热降计算），这才应该是该蒸汽的作功损失。给水带热量流出系统的定量公式就是将热水携带热量进入主凝结水系统公式中的纯热量(hf-hwj)j+1视为零，那么其做功损失为H=fr=1jrr kJ/kg装置的热经济性相对降低为i=HH-H*100 %上述公式表示给水流出系统造成f千