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发电厂是利用煤、煤气、天然气、生物质等作为燃料生产电能的工厂。它的基本生产过程是燃料在锅炉中燃烧释放出热量,将水加热成蒸汽,将燃料的化学能转换成蒸汽的热能,蒸汽在汽轮机喷嘴中加速将蒸汽的热能转化为动能,然后在动叶中将蒸汽的动能转换为机械能,推动汽轮机转子旋转,同时带动发电机转子旋转,将机械能转变为电能,完成发电生产过程。在发电厂生产过程中存在多个能量转换过程,在每一个能量转换过程中都存在着因能量没能有效利用而产生的能量损失,明确发电生产过程各个环节的能量损失,对诊断引起发电标准煤耗率升高的原因和部位,挖掘发电生产过程中的节能潜力具有重要的意义。
1.燃料化学能转换成蒸汽热能环节
由于燃料在锅炉中燃烧,存在锅炉排烟热损失,化学不完全燃烧热损失,机械不完全燃烧热损失、散热损失以及灰渣物理热损失,从而导致燃料中的化学能不能全部转换为蒸汽的热能。采用锅炉热效率来评价锅炉燃料中的化学能转换为蒸汽中的热能的有效程度,可以表示为ηb=Qb/Qr
式中ηb:锅炉热效率;
Qb:锅炉热负荷,kJ/h;
Qr:锅炉的输入热量,kJ/h。
锅炉的总输入热量可以表示为燃料以低位发热量带入的热量与外来热量之和,其中外来热量包括燃料物理显热,外来热源加热暖风器空气而带入锅炉系统内的热量,燃油雾化蒸汽带入锅炉的热量,当忽略外来热量时,锅炉的输入热量及燃料以低位发热量带来的热量。
当以反平衡表示锅炉热效率时,其可以表示为:
ηb=1-ΔQb/Qr=1-(q2+q3+q4+q5+q6)
式中ΔQb:锅炉损失的热量,kJ/h;
q2:排烟热损失与锅炉输入热量的比值;
q3:化学不完全燃烧热损失与锅炉输入热量的比值;
q4:机械不完全燃烧热损失与锅炉输入热量的比值;
q5:散热的热损失与锅炉输入热量的比值;
q6:灰渣物理热损失与锅炉输入热量的比值。
在燃料化学能转换成蒸汽热能环节中,燃料中大约有8%的化学能没有转换为蒸汽的热能而损失掉了,即锅炉热效率通常在92%左右。
2.工质输送环节
锅炉给水以及锅炉产生的蒸汽,在管道内输送过程中,由于存在着散热损失,辅助系统热损失以及带热量工质泄漏损失,从而导致锅炉产生的蒸汽所含有的热能不能全部输送给汽轮机。一般采用发电厂的管道热效率来评价锅炉产生的热能输送给汽轮机的程度,其可以表示为ηp=Q0/Qb
式中Q0:汽轮机的热耗量,kJ/h。
根据热力发电厂原理,其管道热力系统的各项损失得到的电厂管道热效率称为管道反平衡热效率。
系统的热损失可以分为三大类,一散热损失类,如主蒸汽管道热损失,再生加热器蒸汽管道热损失以及给水管道热损失等。二辅助系统损失类,如厂用蒸汽系统热损失,锅炉连续排污利用系统热损失等。三带热量工质泄漏损失类。如热力系统汽侧、水侧工质泄漏热损失等。管道反平衡热效率可以表示为ηp=1-ΔQp/Qb
其中ΔQp=Qp1+Qp2+Qp3+Qp4+Qp5+Qp6
式中ΔQp管道系统的热损失,kJ/h;
Qp1:主蒸汽管道散热损失,kJ/h;
Qp2:带热量工质泄漏热损失,kJ/h;
Qp3:再热蒸汽管道散热损失,kJ/h;
Qp4:给水管道散热损失,kJ/h;
Qp5:厂用辅助系统热损失,kJ/h;
Qp6:锅炉连续排污热损失,kJ/h。
在工质输送环节中,锅炉产生的热能中的0.5%~1%,由于管道热损失而损失掉了,即管道热效率通常为99%~99.5%。
(待续)