火电厂回热加热器_火用_分析.pdf

华北电力学院学报JOU RNALOFN ORTHC HINAI NST IT UTEOFELECTRICPOWE R增刊1992火电厂回热加热器烟分析洪钧达姚树新(华北电力学院动力系)(河北电力勘测设计院)摘要本文根据多流体 的传热模型,利用温度烟效率的概念对火电厂回热加热器进行了烟分析,给出了 流体传热过程温度拥 效率的计算方法,利用此方法可以独立地进行拥分析而不必事先做能量分析。关键词:热力学平均温度,温度烟效率,烟效率中图分类号:TK2 12月U舀众所周知,为了正确分析节能潜力,热力学第二定律的烟分析要优于热力学第一定律的能量分析。在火力发电厂原则性热力系 统的计算中,传统上要进行烟 分析必须先进行能量分 析,无法单独 进行拥分析。本 文运 用拥效率概念,直接对原则性热力系统中的各个回热加热器建立拥 平衡方程。为了便于对回热加 热器的传热过程进行分析,作者提出多流体传热过程的假想传热模 型,在此 基础上 根据流体的可测参数温度T、压力p查阅有关图表,较方便 地进行回热加热器佣 分析,求出各回热加热器 的炳效率和抽汽量。本文采用的解题 思路和假想传热 模型是作者自已提出的,目前文献资料中尚未见到,其计算的最后 误差较小,在工程误 差允许范围之内。1多流体传热过程的假想模型电厂的 回热加热器经常是多种流体之间相 互传热,例如在表面式加热器的热流体侧有抽汽、疏水、轴封漏汽等,在混合式加热 器的入口处有抽汽、疏水、补充水等。在回热加热器中总是存在着多种流体的混合过程,可以认为混 合过程是 没有端差的传热 过程,我们假想 几种流体具有假想分界面,流体之间通过假想的分界面有热量传递而无质量交换,总的传热结果使它们在出口处具有相 同 的状态,从而混为一体。设 一回热加热器有多种流体1、2、3.K进入,且厉;rZ 犷3rK,它们收稿日期:19 91年9月。;华北电力学院堂一望二一一一一一一一_之间的传热 模型如图1所示,图中箭头 表示热量传递的方 向。由于温度拥效 率与路径无关,可把 热力学平均 温度 最低的流体看作冷流体,其它 流体作为热流体,化为多股热流体对一 股冷流体的放热,如图2所示。传热过程则简飞Zf厂于卜决Zc乙、一、/产尸一J 户卜公K图1多流体传热过程示意图图2多流体传热过程简化2回热加热器的佣分析对如图3所示的简单的传热模型,冷热流体均为稳定流动,若不计压力损失,用符合C表示流体的状态参数,则根据文献仁1,它 的温度拥效率和拥效率分别为广O“亡二二三c告设瓷几 勺,=刀e丁.刀t(2)式中rc、全、分别为冷热流体传热过 程的热图3简单换热模型力学平均温度,单位K;T。为环境温度,单位K;勺,为简单传热模型的热效 率,等于冷流体吸热 量与热流体放热量之比。利用拥效率建立的拥方程为m。(e扩一e刃)X刀。二m。(二“一e二凡)根据多流体的传热模型,回热加热器内流体的传热过 程,可视为两种或两种以上 流体之间的相 互传热,可以把其中任何一种流体看作冷流体,其余流体看作热流体,热流体中每种流体分别传热给冷流体。对混合式 回热加热器,它 的热效 率通常为出口流体的总焙与入口流体的总焙的比值。为保持与烟分析中热效率的含义一致,认为所有进 入混合 式加热器 的流体为热流体,从入口状态放热至水的三 相点状态;出口流体为冷流体,从水的三相点状态吸热至出口状态,热流体中的每种流体分别传热给冷流体。为了简化计算的需要,有时将热流体分为几个阶段分别对冷流体放热,其分段的中间状态可以是实际传热过程中的某个状态,也可以是实际 过程外的假想状态。在求取冷热 流体热力学平均温度时,关键 的一点是对回热加 热器中的传热过程进行分解,把实际回热加热器分解为几个简单的传热模型。对每个简单的传热型,根据冷热火电厂回热加热器烟分析4 5流体进出口状态 可确定冷热流体传热的热力学平均 温度,进而确定 温度拥效率 和拥 效率,并利用佣效率建立烟平衡方程式。表面式 回热加热器可分解为热流体侧的抽汽、上级疏水、轴封来汽等分 别传热给冷流体侧的给水或凝 结水,当有内置式疏水冷却段 时,蒸汽放热过程分为蒸汽 从入口状态放热至饱和水状 态,再 从饱和 水状态放热至 出口状态。每个传热 过程组成 一个简单的传热模型,如图4所示。图中右下标sw表示 加热器进口蒸汽压力下的饱 和水,右下 标w表示 给水 或凝结水,右下标q、。、h分别表 示抽汽、_匕级 疏水、热流 体。各模型中的流量是为满足每个模型的能量平 衡而假想的。户“c毖扣飞wCc霖r了sC岁而称“心少劫一一习r r了Wc群m;csw图4双面式回热加热器的分解拥 平衡方 程为摊:(代,一 e。)刀备十,n。(氏u,一弓“);孑舒+m:(e二一e艾“)刀二=m。(e丫一e:)(3)混合式回热加热器一可分解为热流体侧的抽汽、上级 疏水、凝结水 分别传热给冷流体侧的给水,从入口状态放热至水的三相点状态。其中抽汽的放热过程为抽汽从入口状态放热到相 应压 力下的饱和状态,再从饱 和状态放热至水 三相点状态。给水从三相点状态吸热到出口状态,每个传热过程组成一个简单的传热模型,如图5所示。图中符 号C。表示水的三相 点状态 参数,角标cw、了w分别表示 凝结 水和给水。达达图5混合式回热加热器的分解烟 平衡方程为班、(e妾”一。:梦)刀二+m。(e;。一e。)刀盆2+,n:(e;一e。)刀乙+川c,(e二几一eo)刀二=m,砂(e罗二一e。)乏(4)对于外置 式蒸汽冷却器,抽汽的进 出口均为过热蒸汽状态,可将抽汽放热过程分解为从入口状态放热到相应压力下的饱和水状态,再从饱和 水状态放热到出口状态;如图6所示46华北电力学阮芋狠m卜夕,川弓c多矛矛产产 乙口“七一 侧 毛.图6外置式蒸汽冷却器的分解拥平 衡方程为机q(e吞月一e。:口)刀二+mq(e:。一弓“)刀舒二琳必(e梦一e妞)3热力学平均温度和拥效率计算如果忽略回热加热器中的流动 阻力,抽汽的放热过程可认为是定压 过程,抽汽放热到其相应压力下饱 和水状态的热力学平均温度为更q_杠乡一hs。s二n一s:。图7给出了已知 过热蒸汽的压力p和温度T求早。的曲线。当抽汽为饱 和蒸 汽或湿蒸汽时,r。显然为相应压力下的饱和温度。在图4、图5、图6所分解的简单传热模型 中,除了蒸汽放热到饱和 水状态的过程外,冷流体侧和 其余热流体侧 流体的状态改变均为液态水的变化。水在传热过程中的热力学平均温度,可近似取其进出口温度的算术平均温度,简单传热模型的温度 烟效率勺。:和拥效 率爪可按式(1)、(2)计算。4回热加热器抽汽量的计算之例1求如图4所示的表面式回热加热器的抽汽量m。,已知参数见表1,环境状态为p=0.1032Mpa,艺=20,刃。=9 8%,不计阻力损失。图7过热蒸汽放热至饱和水的热力学平均温度曲线火电厂回热加热器佣分析表了表面式回热加热器抽汽盘计算的己知参数一-吟,c.心.洲公C留价卜P(MPa)才()几(k J/kg)s(k J/kgK)e(kJ/kg)2.42 2233 0.030 726。7311 02.82.42222 22.2 69532.53 83211.97m(kg/h)m。水。注由上乙级回热加热器计算求得。注给水量由计算中给定。3.268 42 29.02699 02.6123 0.8 9注1408 9.342.42 2216 92 19.82.0 401124.7mq+14 089.3416.6716 1.36 89.21.9341 25.234注3 760001 6.6 7221.269522.5 162 17,5注37600 0解:各流体的热力学平均温度为r、:=505.5 1 K.甲;:二468.3 K至:二4 8 2.5K犷却=464.43K各简单传热模型的温度拥效率 和拥效率分 别为叨l r二87r%吧冬=98.5%坑:=9 3.9%哨二8弘2%淞,二96.5%祝二92%由式(3)得m。=巡哗赴群牛弊丝琪华华荟又氏一已s。)n二一+又e:,一已下)X刀犷代入数字计算得m。=3 9 91 0kg/l i例2求如图5所示的混合 式回热加热器的抽汽量。已知参数见 表2,刀。二98%,不计阻力损失,环境状态为p二O.IO32MPa,t二2。表2混合式 回热加热器抽汽t计算的已知参数一一一-一一-一一-一一-一一-c吞.c:,c:”c乏七罗 岁P(MPa)t()h(k J/kg)s(k J/k8K)e(kJ/kg)0.584364.83 1907.6 096 5.890.584158.086 67.41.9238106.02水(kg/h)机。批q注上一 级回热加热器计算求得。注由除氧器质量平衡批。=机加一机一m。解:各流体的热力学平均温度为2.4 22 2169.37192.041 23.97注551 73.150.9814 4.546101.78 988.34注320827一m。0.58 4158.086 7 01.93106,97376 0 00求得.更。,=4 44.4K尹。:=352.2 Kr;=357.8 Krc妙二3 4 5.4 K更,=35 2.zK各简单传热模型的温度拥效率和拥效率为佣华北电力学院学报,约=49.2 9%刀共=100%术;=92.8%竿二110.8%刀:=4 8.3%爪=9 8%杭=90.9%不.=108.6%在水 的三 相点状 态,饱 和水拥e 0=2.8 6kJ/k g,由式(4)得一.川。=mr妙(e岁:二一e。)一琳:(e二,一eQ)术一琳e。(民飞二。),二竺(。二一二e、。),:,+(e:,一eo琢,将。口=320 82 7一。代入得?。一巡业浅撰!晨督器裳端320 8 27(e几一eo)刀二,:2一(e里乙一eo)代入数字 经计算得f 1 l。二8 318 kg/h5结论(1)本文所提 出的回热加 热器的拥分析说明可以跃过热力学第一定律分析步骤,直接 运 用热力学第二定律对 火力发 电厂回热系统进行拥分析的定量计算,在方法 上有所创新。(幻回热加热器 的溯效 率计算,在已知 可 测参数T、p的基础上即可进行,求出各加热器 的炯效率和抽 汽量(或 抽汽系数),此法简化了传统的娜分析法。对表面式回热加热器较 准确,对 混合式回热加 热器有 一定误差,尚需进一步引入压力拥效 率加以修正。参考文献宋之平,王加漩编著.节能原理.水利电力出版社,198 5郑体宽主编.热力发电厂.水利电力 出版社,198匕EXERGYANALYSISOFS TE AMP OWERPLA NTREGEN ERATORSHongJu nd s;Ya oS huxinAb吕tr.CtTh isPaPerPr ovid esanexergyan alysisof一ste a也,powe rPlan trege ner atorbythehe attr ansfe rmodelofthemultif euidandth euseofth eeoncePtofte-mPcratu r eex ergy.Amethodtoeac ulat et址t e mP心ratu reex ergyef fieie加yofhe attr:,ns介roffluid15Pr ose八ted.WiththePo r oPo,edmethodth eabov ean-aysiseonbee ondt ldedwithoutenerg ybale n c ee ale ul ationinadvane e.