《等效焓降理论》PPT课件.ppt

第二部分热力系统节能分析理论,东南大学动力工程系 王培红,内容概述（理论教学部分）,第四讲、等效焓降的理论基础第五讲、等效焓降应用的基本法则第六讲、再热机组等效焓降第七讲、热力系统的定量分析第八讲、热力系统设备的定量分析,第四讲、等效焓降的理论基础,4.1 概述4.2 等效焓降的概念4.3 抽汽等效焓降及其效率4.4 新汽等效焓降4.5 等效焓降的条件4.6 等效焓降的计算举例,4.1 概述,等效焓降的理论及其发展等效焓降于60年代由苏联学者提出，70年代得到发展等效焓降的理论基础基于热力学第一定律和热力系统的结构特征，经严格数学推导提出抽汽及新汽等效焓降Hj与H0、抽汽效率j新的热工参数从抽汽作功能力的变化出发实现热力系统局部变化的定量分析等效焓降分析的应用等效焓降既可以完成整体计算也可以实现局部定量分析源于传统的热平衡方法但又优于简捷热平衡计算计算简明而且迅速，不需要大量的重复计算，可以手工计算结果翔实。可以对影响经济性变化的各种局部因素进行独立分析应用广泛。可以论证方案的优劣、指导节能改造、诊断能量损耗主要用于汽轮机（特别是凝汽式汽轮机）热力系统的分析计算,4.2 等效焓降的概念,分析图示汽轮机单位进汽的作功对于纯凝机组：H=h0-hc对于回热机组：H=h0-hc-1(h1-hc)-2(h2-hc)-Z(hZ-hc)=(h0-hc)1-1Y1-2Y2-ZYZ式中：Yr=(hr-hc)/(h0-hc)是r级抽汽的作功不足系数表明单位进汽在回热机组作功等效于(1-rYr)新汽的纯凝作功,4.2 等效焓降的概念,抽汽的等效焓降设一股纯热量(无工质的)q进入某加热器则该加热器的抽汽将减少1kg或引起该加热器产生单位斥汽单位斥汽在汽轮机中的实际作功称为该级抽汽的等效焓降关于qj引起单位斥汽的证明原加热器的热平衡Ajj=jj+Bjj(1)设加入qj后，该级抽汽变化量为jAjj=(j+j)j+Bjj+j(2)整理，将（1）带入（2)式j1（产生单位斥汽）,4.3 抽汽等效焓降及其效率,热力系统如图所示,4.3 抽汽等效焓降及其效率,1抽汽的等效焓降及其效率设在1加热器加入纯热量q1该热量产生单位斥汽进入汽轮机计算该斥汽在机内的实际作功量H1=h1-hc该作功量是纯热量产生的效果1H1/q1上述H1为1抽汽的等效焓降上述1为1抽汽的效率,4.3 抽汽等效焓降及其效率,2抽汽的等效焓降及其效率设在2加热器加入纯热量q2，该热量产生单位斥汽进入汽轮机计算该斥汽在机内的实际作功量，即抽汽等效焓降H2H2=h2-hc-2-1(h1-hc)；2抽汽少1kg，凝水增加1kg，1多吸热1由2-1q1补偿即2-1=1/1H2=h2-hc-(1/1)*H12抽汽效率2H2/q2,4.3 抽汽等效焓降及其效率,3抽汽的等效焓降及其效率设在3加热器加入纯热量q3，该热量产生单位斥汽进入汽轮机计算该斥汽在机内的实际作功量，即抽汽等效焓降H3H3=h3-hc-3-2(h2-hc)-3-1(h1-hc)；#3斥汽1疏水减1，2少放热2由3-2q2补偿即2-1=2/2#1凝水增1-3-2，多吸热(1-3-2)1由3-1q1补偿解得3-13等效焓降H3=h3-hc-(2/2)*H2-(1/1)*H13抽汽效率3H3/q3,4.3 抽汽等效焓降及其效率,抽汽等效焓降的分析计算公式汇总H1=h1-hcH2=h2-hc-1/1*H1H3=h3-hc-2/2*H2-1/1*H1等效焓降的意义Hj是j级单位斥汽在汽轮机内的实际作功量Hj在数值上与（1-j-r*Yr)斥汽在纯凝机组中的作功等效抽汽等效焓降的计算通式Hj=hj-hc-(Ar/qr)*Hr式中下标r是编号小于j的各级（即低压各级）加热器的序号；Arr(当j与r无疏水联系时)；Arr(当j与r有疏水联系时),4.3 抽汽等效焓降及其效率,抽汽等效焓降计算H1=h1-hcH2=h2-hc-tt1/qq1*H1H3=h3-hc-rr2/qq2*H2-tt1/qq1*H1H4=h4-hc-rr3/qq3*H3-rr2/qq2*H2-tt1/qq1*H1H5=h5-hc-tt4/qq4*H4-tt3/qq3*H3-tt2/qq2*H2-tt1/qq1*H1H6=h6-hc-rr5/qq5*H5-tt4/qq4*H4-tt3/qq3*H3-tt2/qq2*H2-tt1/qq1*H1H7=h7-hc-rr6/qq6*H6-rr5/qq5*H5-tt4/qq4*H4-tt3/qq3*H3-tt2/qq2*H2-tt1/qq1*H1,4.3 抽汽等效焓降及其效率,抽汽等效焓降的简化计算有疏水联系相邻加热器间抽汽等效焓降的关系Hj-1=hj-1-hc-(Ar/qr)*Hr(1)Hj=hj-hc-j-1/j-1*Hj-1-(Ar/qr)*Hr(2)由(2)式-(1)式，得Hj=hj-hj-1-j-1/j-1*Hj-1+Hj-1=hj-hj-1+(1-j-1/j-1)Hj-1混合式加热器之间抽汽等效焓降的关系Hm=hm-hc-(Ar/qr)*Hr(3)Hj=hj-hc-(Ar/qr)*Hr(4)由(4)式-(3)式，得Hj=hj-hm+Hm-r/r*Hr式中：是从m到j-1之间各级加热器r/r*Hr的和,4.3 抽汽等效焓降及其效率,抽汽等效焓降计算H1=h1-hcH2=h2-hc-tt1/qq1*H1H3=h3-h2+(1-rr2/qq2)*H2H4=h4-h3+(1-rr3/qq3)*H3H5=h5-h2+H2-tt4/qq4*H4-tt3/qq3*H3-tt2/qq2*H2H6=h6-h5+(1-rr5/qq5)*H5H7=h7-hc+(1-rr6/qq6)*H6,4.4 新汽等效焓降,新汽的等效焓降根据定义，新汽的等效焓降即单位进汽的实际作功HM=h0-hc-r*(hr-hc)将r(Ar*r-Br*r)/r和Hr=hr-hc-(Ak/qk)*Hk代入HM=h0-hc-(k/qk)*Hk即可以将锅炉视为混合式加热器使用混合式加热器之间等效焓降的关系，有HM=h0-h5+H5-tt7/qq7*H7-tt6/qq6*H6-tt5/qq5*H5,4.4 新汽等效焓降的证明,HM=h0-hc-3*(h3-hc)-2*(h2-hc)-1*(h1-hc)3=3/q3;2=2/q2-32/q2;1=(1-3-2)1/q1h1-hc=H1;h2-hc=H2+1H1/q1;h3-hc=H3+2/q2H2+1/q1H1HM=h0-hc-3/q3H3+2/q2H2+1/q1H1-(2/q2-3/q32/q2)H2+1/q1H1-(1-3/q3-2/q2+3/q32/q2)1/q1H1HM=h0-hc-3/q3H3-3/q32/q2H2-3/q31/q1H1-2/q2H2+3/q32/q2H2-2/q21/q1H1+3/q32/q21/q1H1-1/q1H1+3/q31/q1H1+2/q21/q1H1-3/q32/q21/q1H1=h0-hc-(3/q3)H3-(2/q2)H2-(1/q1)H1,4.5 等效焓降的条件,假设主蒸汽流量保持不变蒸汽在汽轮机中的膨胀汽态线保持不变主蒸汽、再热蒸汽以及排汽参数保持不变则新汽和抽汽的等效焓降为常数抽汽等效焓降表示该级抽汽的实际作功能力，具有火用意义抽汽效率为常数抽汽效率表示某级加入热量产生斥汽后在汽机中的作功效果抽汽效率是等效焓降分析实现局部定量计算的核心,第五讲、等效焓降应用的基本法则,5.1 概述5.2 纯热量进出热系统5.3 汽工质带热量进出汽侧5.4 水工质带热量进出水侧5.5 水工质带热量进出疏水侧5.6 补水点变化对作功的影响5.7 辅助成分产生的作功损失,5.1 概述,汽轮机热力系统经济性的变化热力系统发生工质和热量的损失或者利用影响经济性设备及管道散热损失、排污、工质泄漏损失、化学取样等热力系统连接方式变化造成加热器热平衡条件的变化辅助受热面及设备的使用，如SC、DC、DP，事故疏水等热经济性变化的计算内部工质和热量的改变如轴封漏气、除氧器余汽、给水泵焓升等热量利用内部热量利用增加作功H，i=(H+H)/Q外部工质和热量的改变如外来蒸汽、排污扩容蒸汽、发电机冷却热量利用热力学分析需要考虑H和Q，i=(H+H)/(Q+Q)本书按余热利用计，只讨论H，即i=(H+H)/Q,5.2 纯热量进出热系统,外部纯热量进入系统（外部热量视作余热利用）H=q*j；H=H+Hi=(i-i)/i=H/(H+H)例题P.35内部纯热量进入系统H=b*j；H=H+Hi=(i-i)/i=H/(H+H)例题P.36纯热量离开系统则表现为作功和效率的增量为负值(下降),5.3 汽工质带热量进出汽侧,蒸汽工质带热量进入蒸汽侧图示系统中f份额（焓为hf）的蒸汽工质带热量进入j级抽汽侧蒸汽工质的热量f hf被分解为纯热量f(hf-hj)和纯工质fhj纯热量作功：H1=f(hf-hj)j纯工质作功：由于焓值相等，相当于f工质代替j工质进入汽轮机作功为流量平衡计，补水需要减少f，则其上游各加热器出水流量不变由于其上游（rj）各级加热器热平衡条件不变，则机内f不分流H2=f(hj-hc),5.3 汽工质带热量进出汽侧,蒸汽工质带热量离开蒸汽侧图示系统中f份额（焓为hj）的蒸汽工质带热量进入j级抽汽侧蒸汽工质的热量f hj被分解纯工质fhj纯工质作功：由于焓值相等，相当于f工质代替j工质进入汽轮机作功为流量平衡计，补水需要增加f，则其上游各加热器出水流量不变由于其上游（rj）各级加热器热平衡条件不变，则机内f不分流H2=f(hj-hc),5.4 水工质带热量进出水侧,水工质带热量进入出水侧图示系统中f份额（焓为hf）的水工质带热量进入j级出水侧蒸汽工质的热量f hf被分解为纯热量f(hf-hwj)和纯工质fhwj纯热量作功：H1=f(hf-hwj)j+1纯工质作功：由于焓值相等，相当于f工质从j出口进入热力系统为流量平衡计，补水减少f，则其上游各加热器出水流量减少f由于其上游（rj）各级加热器少吸热fr，其所对于作功为H2H2=frr,5.4 水工质带热量进出水侧,水工质带热量离开出水侧图示系统中f份额（焓为hf）的水工质带热量离开j级出水侧蒸汽工质的热量f hf被分解为纯工质fhwj纯工质作功：由于焓值相等，相当于f工质从j出口离开热力系统为流量平衡计，补水增加f，则其上游各加热器出水流量增加f由于其上游（rj）各级加热器多吸热fr，其所对于作功为H2H2=frr,5.5 水工质带热量进出疏水侧,水工质带热量进入疏水侧图示系统中f份额（焓为hf）的水工质带热量进入j级疏水侧蒸汽工质的热量f hf被分解为纯热量f(hf-hdj)和纯工质fhdj纯热量作功：H1=f(hf-hdj)j-1纯工质作功：由于焓值相等，相当于f工质从j疏水测进入热力系统为流量平衡计，补水减少f其上游（mrj）各加热器疏水流量减少f，作功为frr其上游（1rm）各级加热器出水增加f，作功为frrH2=frr+frr,5.5 水工质带热量进出疏水侧,水工质带热量离开疏水侧图示系统中f份额（焓为hf）的水工质带热量离开j级疏水侧蒸汽工质的热量f hf被分解为纯工质fhdj纯工质作功：由于焓值相等，相当于f工质从j疏水测离开热力系统为流量平衡计，补水增加f其上游（mrj）各加热器疏水流量增加f，作功为frr其上游（1rm）各级加热器出水减少f，作功为frrH2=frr+frr,5.6 补水点变化对作功的影响,补水地点变化引起的作功计算差异假设原计算采用凝汽器补水，现改为除氧器补水补水进入除氧器，多吸热，并引起作功减少H1H1=bs(hwj-1-hhs)j凝汽器减补水bs，引起作功增加H2上游(rm)出水减少bs，作功减少bsrrH2=bsrr合计作功增加HH2-H1,5.6 补水点变化对作功的影响,关于等效焓降计算公式的多样性例如，蒸汽工质带热量离开新蒸汽侧（汽轮机进口）计算方案一：按照纯热量作功和纯工质作功分别计算H=f*(h0-hc)计算方案二：从水侧分析如下凝汽器处补水造成全部加热器出水减少，作功减少frr进一步在锅炉吸热(h0-hfw)，其损失的作功量为f(h0-hfw)i合计为H=frrf(h0-hfw)i上述公式一致性的照明H=h0-hc-rrh0-hc=H+rr=Q*i+rr=(h0-hfw)i+rr上式两边同时乘以f，证明计算方案一与计算方案二相等,5.7 辅助成分产生的作功损失,汽轮机净等效焓降H的计算H=HM-热量系统辅助成分造成的作功损失给水泵损失功b=b(1-m+1)m为除氧器的编号轴封汽损失功f=fr(hfr-hc)-(hfr-hr)*r-(hr-hc)式中fr是进入第r级加热器的轴封汽份额汽轮机效率及其相对变化的计算iH/QiH/(H+H)当H(作功增加)时iH/(H-H)当H(作功减少)时,第六讲、再热机组等效焓降,6.1 概述6.2 再热机组变热量等效焓降再热机组变热量等效焓降变热量等效焓降指标计算6.3 再热机组等效焓降法则再热冷段纯热量进出系统分析再热冷段蒸汽工质带热量进出汽侧再热冷段蒸汽工质带热量进出水侧再热冷段蒸汽工质带热量进出疏水侧,6.1 概述,再热机组的等效焓降分析由于再热器的存在，汽轮机和锅炉的汽水与热量联系更加紧密新蒸汽和高压缸通流蒸汽及抽汽未经再热器吸热称为再热冷段再热机组等效焓降分析的特点再热冷段各加热器加入纯热量qr后，循环吸热量无法维持不变再热冷段各加热器加入纯热量qr后不仅影响功量还影响吸热量,6.1 概述,再热机组等效焓降计算方法方案一(定热量分析)维持等效焓降的原始计算条件，通过修正，维持吸热量不变核心是扣除等效焓降中由于再热吸热量变化所产生的作功量方案二(变热量分析)顺其自然，恢复对应纯热量作用后吸热量和作功量的真实性分别计算纯热量产生的功量和吸热量变化后，综合两种影响再热机组等效焓降两种方法所得的整体效率计算或局部定量计算结果完全一致但定热量等效焓降概念抽象、计算量大、外置分析困难本课程介绍变热量等效焓降,6.2 再热机组变热量等效焓降,再热机组变热量等效焓降抽汽等效焓降：纯热量作用下产生的实际作功量Hj=h0-hc-(Ar/qr)*Hr对于再热热段各级抽汽Hj=h0-hc+-(Ar/qr)*Hr对于再热冷段各级抽汽j=Hj/qj再热吸热增量：纯热量作用下产生的实际吸热增量Qrhj=0Qrhj=rhj*rhc1；rh(c+1)1rhc/qrhcrh(c+2)=(1rh(c+1)/qrh(c+1)(1rhc/qrhc)rhj=(1r/qr)jrrhc(rhc指高压缸排汽编号)j=Qrhj/qj 表示j级纯热量引起再热吸热增量的转换系数,6.2 再热机组变热量等效焓降,变热量等效焓降指标计算作功增量：根据加热器局部热量变化计算作功增量H表示作功增加；H表示作功减少吸热增量：根据加热器局部热量变化计算作功增量Q表示吸热增加；Q表示吸热减少效率相对变化若HQ:则H=H+H；Q=Q+Q；i=(i-i)/i=(H-Qi)/(H+H)若HQ：i=(H+Qi)/(H+H)若HQ：i=(-H-Qi)/(H-H)若HQ：i=(-H+Qi)/(H-H),6.3 再热机组等效焓降法则,再热机组纯热量进出系统分析纯热量进入系统H=q*jQ=q*j对于再热热段，j0i=(H-Qi)/(H+H)纯热量离开系统H=q*jQ=q*ji=(H-Qi)/(H-H),6.3 再热机组等效焓降法则,再热冷段蒸汽工质带热量进出汽侧蒸汽工质带热量进入系统H=f(hf-hj)j+(hj-hc)Q=f(hf-hj)j+（再热冷段）；Q0（再热热段）i=(H-Qi)/(H+H)蒸汽工质带热量离开系统H=f*(hj-hc)Q=（再热冷段）；Q0（再热热段）i=(H-Qi)/(H-H),6.3 再热机组等效焓降法则,再热冷段蒸汽工质带热量进出水侧水工质带热量进入系统H=f(hf-hwj)j+1rrQ=f(hf-hwj)j+1rr；r0(热段)i=(H-Qi)/(H+H)水工质带热量离开系统H=f*rrQ=f*rr；r0（再热热段）i=(H-Qi)/(H-H),6.3 再热机组等效焓降法则,再热冷段蒸汽工质带热量进出疏水侧水工质带热量进入系统H=ff(hf-hdj)j-1 rr+rrQ=ff(hf-hdj)j-1 rr+rr；r0(热段)i=(H-Qi)/(H+H)水工质带热量离开系统H=f*rr+rrQ=f*rr+rr；r0（再热热段）i=(H-Qi)/(H-H),第七讲、热力系统的定量分析,7.1 概述7.2 轴封蒸汽利用系统7.3 厂用蒸汽系统7.4 喷水减温系统7.5 排污利用系统7.6 疏水及凝水回收系统,7.1 概述,热力系统的组成回热系统、并联高加系统、排污利用系统轴封蒸汽利用系统、厂用蒸汽系统、减温喷水系统热力系统等效焓降分析上述系统的参数和连接关系变化对经济性影响很大热力系统分析的目的发现各系统对经济性影响的基本规律探讨各系统对经济性影响的热力学本质分析各系统对经济性影响的因素和数量指导各热力系统的正确运行和倒换,7.2 轴封漏汽利用系统,轴封漏汽利用系统轴封漏汽利用系统指门杆、轴封等处漏气及其利用系统门杆和轴封的漏气不仅损失了工质，还损失了热量为减少损失，通常将上述漏气回收利用于回热系统调速汽门的门杆漏气回收于NO.m；轴封A处漏气回收于NO.j轴封B处漏气回收于NO.1；轴封C处漏气回收于轴封冷却器SG,7.2 轴封漏汽利用系统,轴封漏气利用系统的定量计算轴封漏气离开系统f=f*(hf-hc)；Q10 热段轴封漏气f=f*(hf-hc+)；Q1 冷段轴封漏气轴封漏气回收利用于系统Hf=f*(hf-hj)*j(hj-hc)回收于热段Hf=f*(hf-hj)*j(hj-hc+)回收于冷段Q20 回收于热段Q2f*(hf-hj)*j 回收于冷段轴封系统的能量回收率=Hf/f用于评价轴封利用系统能量回收效果轴封利用系统对经济性的影响H=f-Hf；QQ1-Q2i=(-H+Qi)/(H-H),7.2 轴封漏汽利用系统,轴封漏气利用系统的分析轴封漏气损失功f=f*(hf-hc)；热段轴封漏气f=f*(hf-hc+)；冷段轴封漏气轴封漏气利用回收功Hf=f*(hf-hj)*j(hj-hc)回收于热段Hf=f*(hf-hj)*j(hj-hc+)回收于冷段提高轴封漏气利用系统的能量回收率减少轴封漏气量f冷段漏气回收于再热冷段，可以减少损失功HfHff*(hf-hj)(1-j)而且应当尽量提高回收的能级(1-j)热段漏气回收于再热热段，可以减少损失功HfHff*(hf-hj)(1-j)应当尽量按照焓值接近的原则回收利用,7.3 厂用蒸汽系统,厂用蒸汽的使用提供加热重油、蒸汽吹灰和蒸汽驱动设备用汽提供厂区采暖和生活用汽厂用蒸汽对经济性的影响其对效率的影响表现为蒸汽离开和凝水回收两方面的综合效果图示厂用蒸汽从NO.j处引出有ch中份额从NO.x出口回收,7.3 厂用蒸汽系统,厂用蒸汽的定量计算（再热冷段离开和回收的情况）H=ch(hj-hc)-(hwhs-hwx)x+1+rr)i=H/(H-H)厂用蒸汽系统分析提高用汽设备的效率，减少厂用蒸汽份额改进工艺，降低厂用蒸汽的参数，避免使用减温减压的新蒸汽按质用能，分级供汽提高凝结水的回收率按照温度（焓值）接近的原则将凝水回收于较高的能级,7.4 喷水减温系统,过热器减温喷水系统减温喷水具有结构简单、调温幅度大和惰性小等特点，应用广泛过热器减温喷水系统的连接和运行方式直接改变热力循环的状态对过热器减温喷水系统进行定量分析有利于系统设计和运行改进过热器减温喷水的来源包括高加出口(a)和给水泵出口(b)两种对于常见的再热机组，其中NO.8和NO.7属于再热冷段定量分析分别讨论再热机组和非再热机组的过热器减温喷水系统,7.4 喷水减温系统,过热器减温喷水系统的定量分析（非再热机组）减温喷水来自高加出口（a）减温喷水不影响热力循环若忽略锅炉内部微小变化则不影响机组效率减温喷水来自给水泵出口（b）H=ps88+77+(6-b)6Q=(1-ps)(h0-hfw)+ps(h0-hps)=(h0-hfw)+ps(hfw-hps)Q=Q-Q=ps8+7+(6-b)i=(H-Qi)/(H+H)此值为负，表示效率降低,7.4 喷水减温系统,过热器减温喷水系统的定量分析（再热机组）减温喷水来自高加出口（a）减温喷水不影响热力循环若忽略锅炉内部微小变化则不影响机组效率减温喷水来自给水泵出口（b）H=ps88+77+(6-b)6Qsu=Q-Q=ps8+7+(6-b)Qrhps88+77Q QsuQrh i=(H-Qi)/(H+H)此值为负，表示效率降低,7.4 喷水减温系统,再热器减温喷水系统减温喷水具有结构简单、调温幅度大和惰性小等特点，应用广泛过热器减温喷水系统的连接和运行方式直接改变热力循环的状态再热器减温喷水吸收再热热后进入中低压缸作功，属于中压循环因再热器减温喷水对经济性影响大故再热器减温喷水作事故喷水对再热器减温喷水系统进行定量分析有利于系统设计和运行改进再热器减温喷水的来源包括高加出口(a)和给水泵抽头(b)两种对于常见的再热机组，其中NO.8和NO.7属于再热冷段,7.4 喷水减温系统,再热器减温喷水系统的定量分析喷水引自高加出口(a)H=ps(h0-hrh)旁路高压缸少作功Q=(1-ps)(h0-hfw)+(rh-ps)(hrh-hrh)ps(hrh-hfw)=Q-ps(h0-hrh)Q=Q-Q=ps(h0-hrh)i=(H-Qi)/(H-H)此值为正，表示效率降低,7.4 喷水减温系统,再热器减温喷水系统的定量分析喷水引自给泵抽头(b)H1=ps(h0-hrh)旁路高压缸少作功H2=ps88+77+(6-b)6 加热器吸热少多作功Qsu=ps(h0-hrh)ps8+7+(6-b)Qrh=ps88+77 HH1H2；Q=QsuQrhi=(H-Qi)/(H-H)此值为正，表示效率降低,7.5 排污利用系统,排污利用系统为保障给水品质，汽包锅炉均配有排污利用系统排污扩容器是排污利用系统的核心设备排污水在扩容器中蒸发产生饱和蒸汽和高浓度饱和水扩容蒸汽回收至NO.m加热器污水回收纯热量后排放定量计算（非再热机组）无回收利用系统的损失pw*rr(r=1z)补水沿程吸热Qpw*(hbl-hfw)过热热增量i(Qi-)/(H-)有回收利用系统的损失H=-f(hf-hm)m+(hm-hc)Qpw*(hbl-hfw)i(Qi-H)/(H-H),7.5 排污利用系统,定量计算（再热机组）无回收利用系统的损失pw*rr(r=1z)补水沿程吸热Qpw*(hbl-hfw)-rr 过热热与再热热i(Qi-)/(H-)有回收利用系统的损失H=-f(hf-hm)m+(hm-hc)Qpw*(hbl-hfw)-rri(Qi-H)/(H-H)排污利用系统的分析减少排污流量，可以减少损失采用多级扩容回收，可以增加回收功排放污水纯热量利用，可以增加回收功,7.6 疏水及凝水回收系统,疏水排放系统正常工况下高加疏水排放至除氧器，但低负荷时往往切换至低加为了减少工质和热量损失，将各种凝结水或回水回收至热力系统回收方式和形式有多种多样，通过疏水泵打入除氧器、低加入口等高加越级疏水的定量分析高加疏水进入除氧器：H1=B(mm+rr)高加疏水进入低加时：H2=B(hdm+1-hdm-1)m-1+rr)切换系统的作功损失：HH1-H2,7.6 疏水及凝水回收系统,疏水回收I的定量分析疏水进入除氧器：H1=B1(hhs-hwm+1)m+rr)效率相对增加：=H/(H+H)疏水回收II的定量分析疏水进入除氧器：H1=B1(hhs-hwm-3)m-2+rr)效率相对增加：=H/(H+H),第八讲、热力系统设备的定量分析,8.1 概述8.2 加热器的端差分析8.3 加热器抽汽压降分析8.4 加热器散热损失分析8.5 切除高加分析8.6 疏水冷却器8.7 蒸汽冷却器8.8 凝汽器过冷度,8.1 概述,热力系统设备加热器是热力系统重要组成设备有F和C两种基本型式依管侧压力的高低，F型加热器分为高加组和低加组F型加热器存在端差、抽汽管道压降和疏水排放热量等损失C型加热器存在工作压力选择和运行方式(定压或滑压)问题为改善F型加热器的经济性，需要分析SC、DC和DP热力系统设备分析的目的研究影响热力设备能量利用效率的各种因素确定各种因素对经济性影响的数量大小为合理设计与运行系统提供依据,8.2 加热器的端差分析,加热器的端差定义端差：jtsjtwj j0存在端差出水温度降低加热不足运行中加热器端差增大的原因加热器壳侧不凝结气体增加加热器管侧表面脏污和沉积疏水异常受热面减少或过负荷工作端差对经济性的影响端差的存在和增大表现为给水吸热在相邻加热器间转移高压级抽汽增加替代低压级抽汽放热造成回热作功比下降影响回热的效果不同的系统连接方式端差的影响不同本课程提供典型的五种连接类型模型,8.2 加热器的端差分析,类型1：出水份额为1；下游加热器无DC设j级加热器端差增大，出水温度和焓下降，造成加热不足j对于NO.j+1吸热增加，斥汽作功减少：H1=(j)j+1对于NO.j吸热增加，斥汽作功增加：H2=(j)j综合影响：H=(j)(j+1-j)；i=H/(H-H),8.2 加热器的端差分析,类型1：出水份额为1；下游加热器无DC；再热机组对于NO.j+1H1=(j)j+1；Q1=(j)j+1对于NO.jH2=(j)j；Q2=(j)j综合影响：H=(j)(j+1-j)；Q=(j)(j+1-j)i=(H-Qi)/(H-H),8.2 加热器的端差分析,类型2：出水份额为Aj；下游加热器无DC设j级加热器端差增大，出水温度和焓下降，造成加热不足j对于NO.j+1吸热增加，斥汽作功减少：H1=Aj(j)j+1对于NO.j吸热增加，斥汽作功增加：H2=Aj(j)j综合影响：H=Aj(j)(j+1-j)；i=H/(H-H),8.2 加热器的端差分析,类型2：出水份额为Aj；下游加热器无DC；再热机组对于NO.j+1H1=Aj(j)j+1；Q1=Aj(j)j+1对于NO.jH2=Aj(j)j；Q2=Aj(j)j综合影响：H=Aj(j)(j+1-j)；Q=Aj(j)(j+1-j)i=(H-Qi)/(H-H),8.2 加热器的端差分析,类型3：出水份额为Aj；下游加热器有DC对于NO.j+1给水吸热增加，斥汽作功减少：H1=Aj(j)j+1疏水放热增加，斥汽作功增加：H2=Bj1(j)j+1抽汽放热增加，斥汽作功增加：H3=j1(j)j+1对于NO.j给水吸热增加，斥汽作功增加：H4=Aj(j)j疏水放热减少，斥汽作功减少：H5=(Bj+j1)(j)j综合影响：H=Aj(j)(j+1-j)-Bj(j)(j+1-j)；i=H/(H-H),8.2 加热器的端差分析,类型3：出水份额为Aj；下游加热器有DC，再热机组对于NO.j+1H1_2_3=Aj(j)j+1-Bj(j)j+1Q1_2_3=Aj(j)j+1-Bj(j)j+1对于NO.jH4_5=Aj(j)j-Bj(j)jQ4_5=Aj(j)j-Bj(j)j综合影响：H=Aj(j)(j+1-j)-Bj(j)(j+1-j)；Q=Aj(j)(j+1-j)-Bj(j)(j+1-j)i=(H-Qi)/(H-H),8.2 加热器的端差分析,类型4：出水份额为Aj；下游加热器为C型加热器对于NO.j+1给水吸热增加，斥汽作功减少：H1=(j)j+1疏水放热增加，斥汽作功增加：H2=Bj1(j)j+1抽汽放热增加，斥汽作功增加：H3=j1(j)j+1对于NO.j给水吸热增加，斥汽作功增加：H4=(1-Bj-j1)(j)j综合影响：H=Aj(j)(j+1-j)；i=H/(H-H),8.2 加热器的端差分析,类型4：出水份额为Aj；下游为C型加热器，再热机组对于NO.j+1H1_2_3=(1-Bj-j1)(j)j+1Q1_2_3=(1-Bj-j1)(j)j+1对于NO.jH4=Aj(j)j；Q=Aj(j)j综合影响：H=Aj(j)(j+1-j)Q=Aj(j)(j+1-j)i=(H-Qi)/(H-H),8.2 加热器的端差分析,类型5：最后一个高压加热器对于锅炉锅炉给水吸热增加：Q1=(Z)对于NO.Z给水吸热减少，斥汽作功增加：H1=(Z)Z综合影响：i=(Q1i-H1)/(H+H1),8.2 加热器的端差分析,类型5：最后一个高压加热器；再热机组对于锅炉锅炉给水吸热增加：Qsu=(Z)对于NO.Z给水吸热减少，斥汽作功增加：H=(Z)Z给水吸热减少，斥汽吸热增加：Qrh=(Z)Z综合影响：QQsu+Qrhi=(Qi-H)/(H+H),8.3 加热器抽汽压降分析,分析方法一抽汽口压力升高，壳侧压力不变加热器出水温度和出水焓值不变抽汽焓值升高分析方法二抽汽口压力不变，壳侧压力升高加热器的出水焓和疏水焓值降低抽汽焓值不变,8.3 加热器抽汽压降分析,加热器抽汽压损定量计算一非再热机组抽汽在汽机内作功焓降减少：H1=jhj抽汽放热增加斥汽作功增加：H2=jhjj作功减少：H=H1-H2效率相对减少：i=H/(H-H)再热机组抽汽在汽机内作功焓降减少：H1=jhj抽汽放热增加斥汽作功增加：H2=jhjj作功减少：H=H1-H2再热吸热增加：Q=jhjj效率相对减少：i=(H+Qi)/(H-H),8.3 加热器抽汽压降分析,加热器抽汽压损定量计算二非再热机组j和j的影响(相邻加热器均无疏水冷却器)：NO.j+1给水吸热变化:H=Ajjj+1NO.j给水吸热变化：H=AjjjNO.j疏水放热变化：H=BjjjNO.j抽汽放热变化：H=jjjNO.j-1疏水放热变化：H=(Bj+j)jj-1综合影响：H=Ajj(j+1-j)-(Bj+j)j(j-j-1)再热机组作功减少：H=Ajj(j+1-j)-(Bj+j)j(j-j-1)吸热减少：Q=Ajj(j+1-j)-(Bj+j)j(j-j-1)效率相对减少：i=(H-Qi)/(H-H),8.4 加热器散热损失分析,散热损失分析加热器对周围环境的放热称为加热器的散热损失散热损失与加热器表面温度和保温条件等因素有关加热器的散热损失常用抽汽放热量的百分比表示加热器散热损失：qsr=jqjjj是热损失系数，j=1-h，h是加热器热利用系数加热器散热损失是显热损失，属于纯热量损失散热损失的定量分析散热损失的作功减少：H=qsrj=jqjjj散热损失的吸热减少：Q=qsrj=jqjjj效率变化：i=(H-Qi)/(H-H),8.5 切除高加分析,高压加热器的切除高加故障或设备配套不齐以及检修高加时需切除高加在国外，亦被用作调峰（获得超额功率）的一种手段无论何种原因，切除高加都将引起机组经济性的降低高加切除对经济性的影响可用等效焓降法估算切除最后一只高加的估算机组等效焓降增加：H=ZZ循环吸热量的增加：Q=Z(1+Z)效率降低：i=(Qi-H)/(H+H)机组电功率的增加：P=DfwZZmg/3600,8.5 切除高加分析,高加切除对经济性的影响可用等效焓降法估算连续切除几只高加（从j到Z）的估算机组等效焓降增加：H=rr循环吸热量的增加：Q=r(1+r)效率降低：i=(Qi-H)/(H+H)高加单级旁路渗漏的估算(b0是旁路渗漏份额)机组等效焓降增加：H=b0 jj循环吸热量的增加：Q=b0 jr效率降低：i=(Qi-H)/(H+H)高加整组旁路阀渗漏的估算(b0是旁路渗漏份额)H=b0 rrQ=b0 r(1+r)效率降低：i=(Qi-H)/(H+H),8.5 切除高加分析,加热器串汽运行加热器串汽（高压级蒸汽串向低压级）的原因及影响疏水器异常，导致加热器无水位运行，造成疏水带汽加热器排汽管道节流元件异常，导致排气带汽串向低压级串汽份额chq虽无直观明显的热量和工质损失但效率降低加热器串汽的定量分析蒸汽离开j级：H1=chq(hj-hc)；Q10热段H1=chq(hj-hc+)；Q1chq冷段回收于j-1级：H2=chq(hj-hj-1)j-1+(hj-1-hc)；Q20热段H2=chq(hj-hj-1)j-1+(hj-1-hc+)冷段Q2=chq(hj-hj-1)j-1+冷段H=H1-H2；Q=Q1-Q2效率降低：i=(H-Qi)/(H-H),8.6 疏水冷却器,疏水冷却器DC的热力过程疏水自流指由pj压力下的饱和水自流至pj-1压力加热器（左图）在hs图上表示为沿a-b的等焓节流过程，虽然焓不变但有熵增使用DC后疏水由pj压力饱和水a沿等压(饱和水)线冷却至a1降温后的疏水自流至pj-1压力加热器表现为沿a1-b1的等焓节流使用DC后的节流熵增s1明显小于无DC时的节流过程熵增s疏水冷却器DC的节能原理主因：由于水蒸气性质(等压线渐扩性)，使用DC减少了节流熵增辅因：由于疏水温度降低其在j-1级加热器中的放热过程温差减少,8.6 疏水冷却器,疏水冷却器DC的定量分析j的影响：NO.j疏水放热变化：H=BjjjNO.j抽汽放热变化：H=jjjNO.j-1疏水放热变化：H=(Bj+j)jj-1综合影响：H=(Bj+j)j(j-j-1)综合影响：Q=(Bj+j)j(j-j-1)经济性分析i=(H-Qi)/(H-H),8.7 蒸汽冷却器,蒸汽冷却器SC的热力过程饱和蒸汽与过热蒸汽抽汽在主凝结段的换热过程如左图所示相对于饱和蒸汽，抽汽过热度使换热温差加大，换热熵增增加再热机组的热段抽汽过热度大幅度提高，其对经济性影响更大蒸汽冷却器利用抽汽过热度加热给水提高能量利用率使用单相换热的SC可以利用抽汽过热度加热给水，提高出水温度此外SC还可减少主凝结段的换热温差，并因而减少换热过程熵增蒸汽冷却器的型式内置式SC、外置串联式SC、外置并联式SC,8.7 蒸汽冷却器,蒸汽冷却器SC的定量分析内置式SC（图1）利用抽汽过热度，提高出水温度j，相当于降低了端差H=jj+1-jj=j(j+1-j)；j是考虑SC压损造成壳侧压力降低饱和温度降低后出水焓升高Q=j(j+1-j)；对于再热热段，r0i=(H-Qi)/(H+H),8.7 蒸汽冷却器,蒸汽冷却器SC的定量分析外置串联式SC（图2）利用抽汽过热度，提高出水温度j，跨级用于加热NO.Z出水NO.j抽汽放热减少，斥汽作功减少：H1=jjNO.j的壳侧压力降低出水焓降低：H2=(j+1-j)则作功损失H=H1+H2给水在SC中吸热j，则过热吸热量减少：Q1=j再热吸热量减少：Q2=jj(j+1-j)则Q=Q1+Q2i=(Qi-H)/(H+H)过热度的利用效果j、跨级利用效果i-j等是主要影响因素,8.7 蒸汽冷却器,蒸汽冷却器SC的定量分析外置并联式SC（图3）分流给水x进入SC，提高出水温度，跨级用于加热NO.Z出水因给水分流，下游高加多作功：H1=x(j+2j+2+j+1j+1)SC中吸放热x(j+2+j+1+)H2=x(j+2+j+1+)jNO.j的壳侧压力降低出水焓降低：H3=(j+1-j)则作功损失H=H1-H2-H3给水在SC中吸热j，则过热吸热量减少：Q1=再热吸热量减少：Q2=x(j+2j+2+j+1j+1)-x(j+2+j+1+)j-(j+1-j)则Q=Q1+Q2i=(Qi-H)/(H+H),8.8 凝汽器过冷度,凝汽器过冷度过冷度是凝汽器凝水温度低于相应饱和温度的现象凝汽器空气漏入较多或抽气器工作异常是主要原因过冷度的定量分析过冷度增大对应的热井凝结水出水焓差值为cNO.1凝水吸热增加斥汽作功减少：H1=A1c1若NO.1疏水排向热井抽汽放热增加：q1=cH2=1c1H=H1+H2i=H/(H-H),