现行电力系统热经济性状态方程..doc

现行电力系统热经济性状态方程 张春发 张素香 崔映红 杨文滨 张德成 华北电力大学动力系， 河北保定071003) 摘要 本文用系统工程观点，定义了热力发电厂热经济性系统状态方程。指出，状态方程的结构与系统的结构一一对应，系统的热经济性取决于系统的结构及系统所处热力学状态。该方程的出现为电厂热经济性的计算、分折与综台提供了新的基础和研究方法。 关键词 热力系统；热经济性 状态方程 1前 言 系统工程是近几十年迅速发展起来的新兴学科。按照系统工程 观点，系统是为了实现某种目的而由若干部分组成的一个复杂整体。电厂热力系统是一个复杂的人工系统，因此可以用系统工程方法研究电厂热力系统。系统工程中，研究系统的一个重要方法是建立系统的状态方程 ，热力系统无储能部件震荡且为典型的能量耗散系统(熵增系统)，扰动时间相对稳态时间较短，系统状态变化可视为由一系列不同稳定状态构成，这样热力系统状态方程就变成不含时间变量的代数方程。 2 典型热力系统状态方程的建立 图1中所示典型热力系统有二级高压加热器、三级低压加热器、一级除氧器。加热器级的划分如图中虚线所示。一般以本级加热器出口给水为界，对于疏水向出口水汇集的面式加热器(No.6)以汇集后的给水出口为界。为了讨论水从疏水管路进出系统虚构了疏水Ddf1 从第一级加热器出系统为用户提供热量，Ddf3从第三级加热器进系统，为通用目的，可设Ddfl不等于Ddf3。为了讨论汽从抽汽管路出系统、回水进入加热器给水系统，虚构了热用户用汽Df5从No.5加热器出系统，回水Dwf4 在No.4加热器进入加热器主给水管路。Dwf2是过热器喷水减温用水，从给水泵出口引出。Dsg3 、Dsg6 、Dsg6是轴封汽分别进入No.3、No.6加热器和轴封加热器。Df4是连续排污扩容器蒸汽进No.4加热器。 为叙述方便，记第i级抽汽量为Di，抽汽比焓为hi ，第i号加热器出口水比焓为hwi,疏水比焓为hdi，其它各处汽、水比焓下标原则上与图中所示流量的下标对应。此外，为推导结果简洁还定义了以下术语。抽汽放热量：对于疏水自流面式加热器，对于汇集式加热器 。疏水放热量：对于疏水自流面式加热器 ： 及汇集式加热器 ；给水比焓升 ：。 给水泵焓升(指泵出口水和进口水的比焓差)。 再定义小流量汽水从抽汽管路或疏水管路进入(离开）时的比焓hx与其相关加热器的抽汽比焓hi，之差为。小流量水流从主给水管路或主凝结水管路进入(离开)时的比焓hx与其相关加热器进口给水(即i+1级加热器出口给水)比焓hw（i+1）之差为，为lkg小汽水进入(离开)该级加热器时所携带的纯热量。本系统的轴封汽Dsg6 并未汇入主加热器，而是单独进入归属于第六级加热器的轴封加热器，其疏水汇集到热水井，因此轴封加热器进入所在级携带的纯热量为： ，若轴封加热器疏水进入凝汽器，则轴封汽利用在第六段的纯热量为：，综合上述各点， 由严格的数学推导，系统的状态方程可写为： 3通用型电厂热力系统状态方程构成规则 以下讨论电厂热力系统状态方程的构成规则。 3.1 [A]的构成原则 [A]为n阶下三角矩阵， n为主加热器级数，[A]中元素aij( i为行、j为列)：当ij 时，aij=0：当i=j时，aij=qi ，当ij时，有两种情况：如果i号加热器接受j号加热器疏水，则为否则为。 3．2 [D]、 [Qf]、[Qτ]的构成原则 对于主系统，若辅助汽水流量均为零，同时也不考虑给水泵等输入的机械功和加热器的散热损失，则有[D]=[Di],[Qf]=0,[Qτ]==Dfw[]即方程变为： 【A_[D ：[Df 】。该方程在一些文献中已有论述，本文不再赘述。有一点需要说明，如果以／ H 代替方程中的^， 则该方程也适用于加热器散热的情况；对于实际系统：辅助蒸汽(D， ，^， )从i段抽汽管路进(出)系统，则[D 的对应行加(减)D，]对应行加(减)D， ， 一^；)；小水流(D ^ )从i级加热器的疏水管路进(出)系统，则[D 的对应行加(减)Dd：i， ，]对应行加(减)D (^ 一h )：小水流fD ， ，h ， )从i级加热器前的主给水(或主凝结水)管路进出系统时，在[D／ 7-i】中，从i+1级加热器至最后一级加热器对应行， 即i+1?m各行中的D 均减(加)D ，】中对应行加(减)D (^ ， 一h “+1))：纯热量q或机械功 进(出)系统时， 0，]中对应行加(减)q或 3．3 以Do为基准的状态方程 在电厂热力系统计算中多以主蒸汽流量(主汽门前流量)Do为基准 这时可根据锅炉质量平衡通过简单的计算求出Dy 代入方程中即可 4 热经济指标方程 4．1 功率方程 Ⅳ=Do( +O-一h )一[D 】 】一[D ；离