600MW电站锅炉(火用)效率分析.pdf

中国工程热物理学会 工程热力学与能源利用 学术会议论文 编号：091051 600MW 电站锅炉火用效率分析 崔亚明 董长青 杨勇平 康鹏 张俊姣 生物质发电成套设备国家工程实验室，华北电力大学 北京 102206 联系电话010Email:cqdong1@163.com 摘要 本文使用ASPEN PLUS 软件对某600MW 电站燃煤锅炉在不同负荷、不同煤种情况下进行了模 拟。在此基础上，运用热力学第二定律分析方法，重点讨论了负荷变化和煤种变化对锅炉总体火用效率 的影响，结果表明:锅炉总体火用效率随负荷的降低而降低；煤种成分中固定碳含量对锅炉总体火用效率影 响最显著，然后依次是挥发分含量、水分含量和灰分含量。 关键词：热力学第二定律 ASPEN PLUS 火用效率 0 引言 改革开放以来,我国经济取得了很大成就,但是在能源资源严重紧缺的条件下取得的。 我国能源浪费惊人，能源利用率只有 33%，比国际先进水平低 10 个百分点左右。我国 有13 亿人口，人均能源资源远低于世界平均水平，高能耗发展模式不仅能源资源条件无 法承受，而且所造成的环境恶化和生态危机也是我们无法承受的[1] 。因此，做好耗能设 备的节能工作显然是非常重要的。 节能离不开对能量系统的热力学分析。沿袭了上百年的热力学第一定律方法是从能 量的“数量”方面进行分析研究的一种重要方法，可以揭示能量传递和转换过程中的数 量关系，这种方法也称“能量平衡法”，“热平衡法”或“能分析法”，也有称之为“焓分 析法”的。以热力学第二定律为依据，结合热力学第一定律和第二定律的一种分析方法 ——火用分析方法是近年来能量系统热力学分析的一种新方法。火用分析法从20 世纪50 年 代朗特“Z.Rant ”建议命名“火用exergy ”开始虽仅仅只有半个世纪的历史，但由于火用具 有能的量纲和质的属性，使能量的“量”和“质”达到完美的统一，从而使火用分析法比 能分析法更科学、更深入[2] ，火用分析的方法也得到了广泛的应用。 Ivar S.Ertesvag [3] 研究了环境条件变化对大气中气体和一些气体燃料的化学火用产生 的影响，其中包括了大气压力、温度、绝对湿度、相对湿度、以及二氧化碳含量的变化 等因素。Noam Lior [4] 等人对燃烧过程进行基于热力学第二定律的分析，研究了以时间和 空间为变量的火用和过程中的不可逆性。Ylimaz [5] 等人发表了一篇详细介绍关于利用热力 学第二定律对换热器进行火用分析从而进行优化设计的论文，他们指出换热器系统的优化 基金项目：国家重点基础研究发展计划（2009CB219801 ），国家高技术研究发展计划（2008AA05Z302 ）， 教育部重点项目（108033，107119），华北电力大学校博士基金（200822015 ） 设计需要以热力学第二定律为基础的分析来协助，并给出了热量传递过程完善程度的标 准。洪慧[6] 等人在ASPEN PLUS 模拟的基础上对给水加热型联合循环系统进行了深入的 研究，揭示出引起循环系统火用损失的内部现象，并提出了进一步改进的建设性方案。 随着科学技术的发展，火用分析法开始应用于电站锅炉，它从能量的量与质两个方面 分析能量的利用情况[7] 。与热平衡分析法相比，火用分析法可以更完善、更具体地衡量电 站锅炉的热力学完善程度。 [8] 杨勇平 分析了锅炉系统各项损失与过量空气系数、热风温度及煤粉细度的关系， 并绘制了曲线图。陈莉[9] 在分析负荷、主汽温度、主汽压力、给水温度、冷风温度对排 [10] 烟温度和锅炉热效率影响的同时，也给出了对锅炉火用效率的影响。苗鑫华 对锅炉各受 热面的火用损分布进行了分析。 Helen Magnusson [11] 说明了使用ASPEN PLUS 对电站锅炉及其它系统的模拟方法。 本文在使用ASPEN PLUS