【摘要】在等效熱降理論的基礎(chǔ)上，提出2個新的分析參量抽汽熱流與抽汽熱流系數(shù)，使得實際循環(huán)內(nèi)功和循環(huán)吸熱量的計算公式具有同一形式，且公式的物理意義明確，并由此導(dǎo)得熱力系統(tǒng)定量分析的通用模型。其分析方法及導(dǎo)出的通用模型，可方便地應(yīng)用于熱力系統(tǒng)的節(jié)能潛力判斷與優(yōu)化分析。
　　【關(guān)鍵詞】火電廠；熱力系統(tǒng)；定量分析；通用模型
　　1．引言
　　火電廠熱力系統(tǒng)定量分析對火電廠的工程改計、運行管理和技術(shù)改造，都是一項重要的技術(shù)工作。過去通常采用常規(guī)熱平衡方法進行計算，其缺點是計算過程繁雜，對熱力系統(tǒng)的局部定量分析需要進行全面計算。近年來發(fā)展和運用的等效熱降法克服了常規(guī)熱平衡方法的一些缺點，使得熱力系統(tǒng)的整體計算和局部定量分析都大為簡化，但對再熱機組的定雖分析尚不夠完善。等效熱降分析中，由于采用了抽汽等斂熱降和抽汽效率2個參量，使得實際循環(huán)內(nèi)功的計算非常簡便，但對實際循環(huán)吸熱量的計算仍缺少有效的手段。為此本文作者提出2個新的分析：參抽汽熱流與抽汽熱流系數(shù)，使得實際循環(huán)內(nèi)功和循環(huán)吸熱量的計算公式具有同一形式。公式的物理意義明確，并由此導(dǎo)得熱力系統(tǒng)定分析的通用模型。
　　2．熱系統(tǒng)等效熱降分析方法
　　火電廠熱力系統(tǒng)，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、參數(shù)繁多，運行過程中導(dǎo)致能損的變動因素也很多。定量分析熱力系統(tǒng)中各種變動聞素對火電廠熱經(jīng)濟性的影響，需要借助于熱平衡計算。根據(jù)熱力循環(huán)效率的定義可知，快速準確地計算符種變動素對實際循環(huán)內(nèi)功和循環(huán)吸熱量的影響值，△H，和△Q，是熱力系統(tǒng)定分析的關(guān)鍵。
　　等效熱降法是在常規(guī)熱衡基礎(chǔ)上發(fā)展起來的熱力系統(tǒng)定量分析方法，用它對熱力系統(tǒng)進行定量分析較為便捷。等效熱降法之所以簡化分析計算，是因為它維持循環(huán)總工質(zhì)量不變的前提下，導(dǎo)出了2個分析參量——抽汽等效熱降H，和抽汽效率Q。其數(shù)學(xué)模型如下：
　　
　　3．新的分析參量
　　再熱機組的局部定量分析，由于再熱冷段及其前的局部變動會引起再熱蒸汽吸熱量的變化，而現(xiàn)有的分析方法（變熱量分析）在計算其變化值（△Qn）時，仍較繁雜。為此，本文作者提出2個新的分析參量，以求簡化。
　　為了簡化再熱機組的定分析，并使得H和Q、△H和△Q附通用數(shù)學(xué)模型具有統(tǒng)一的形式，我們參照抽汽等放熱降和抽汽效率的概念，提出2個新的分析參量抽汽熱流和抽汽熱流系數(shù)。在物理意義是：抽汽熱流（Qny）表示j級抽汽流對回?zé)嵛鼰崃康挠绊懗潭龋怀槠麩崃飨禂?shù)（§）表示回?zé)嵯到y(tǒng)中，j級排擠1kg抽汽時，該抽汽放熱流轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H循環(huán)吸熱量的份額。根據(jù)以上定義，仿照H1和q1的公式推導(dǎo)得出：
　　
　　4．熱力系統(tǒng)定量分析的通用模型
　　4．1整體定量分析模型
　　根據(jù)再熱機組等效熱降分析，新蒸氣的等效熱降，即單位工質(zhì)的實際循環(huán)內(nèi)功為：
　　
　　4．2局部定量分析模型
　　火力發(fā)電廠熱經(jīng)濟性計算是設(shè)計熱力系統(tǒng)，分析、指導(dǎo)已運行電廠的安全經(jīng)濟性的重要手段。現(xiàn)在常用的計算方法有熱平衡法、等效熱降法、循環(huán)函數(shù)法和分析法等，上述方法已成為火電廠熱力系統(tǒng)熱經(jīng)濟性計算的有力工具。但是，這些方法對不同型式的熱力系統(tǒng)進行計算時缺乏通用性。通過對不同型式非再熱機組熱力系統(tǒng)的分析與計算，找出熱力系統(tǒng)經(jīng)濟性計算中不同型式換熱器的內(nèi)在計算規(guī)律，建立熱力系統(tǒng)通用計算模型，簡化計算步驟，優(yōu)化電算程序，提高運算速度和通用性，對火電廠進行熱力系統(tǒng)熱經(jīng)濟性計算、機組在線監(jiān)測和機組熱力系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計都有重要實用價值。
　　火電廠熱力系統(tǒng)局部定量分析類目繁多，歸結(jié)起來可分為3大類：第1類是：質(zhì)熱量進出熱力系統(tǒng)，如工質(zhì)熱付損失、外部熱源利用等；第2類是回?zé)嵩O(shè)備進、出口參數(shù)變化或系統(tǒng)連接方式的局部變動，如加熱器端差變化、疏水連接系統(tǒng)的切換等；第3類是循環(huán)的蒸氣參數(shù)變化，如汽輪機進汽參數(shù)和排汽參數(shù)的變化。
　　為使分析過程簡化，并易于應(yīng)用。
　　4．3同質(zhì)熱量進出熱力系統(tǒng)
　　同質(zhì)熱量進出熱力系統(tǒng)，一般不會引起同熱設(shè)備進出口值的變化，因而相應(yīng)能級上的抽汽流變化易于確定。對于純熱量進出熱力系統(tǒng)，可根據(jù)分析參量的定義，得到簡單的計算公式。在維持循環(huán)總質(zhì)量不變的前提下，工質(zhì)進出熱力系統(tǒng)定其自成一虛擬的閉臺路，分析時，只要沿著虛擬路線考察熱堵的變化和使用能級的變化，即可方便地求得△H和△Q。在分析中可將回質(zhì)帶的熱量人為地定作：部分是純熱量；另一部分是1kg頂替lkg，即沿著虛擬回路作質(zhì)數(shù)量的頂替或補充，這樣就避免了計算抽汽流量變化的復(fù)雜過程，使得△H和△Q的計算既簡單義直接。譬如，向加熱器引入一股外來蒸氣，則其定量分析式為：
　　
　　5．應(yīng)用模型進行優(yōu)化設(shè)計和變工況計算
　　由于該模型是通用模型，參數(shù)用數(shù)據(jù)矩陣的形式，因此可以通過修改參數(shù)矩陣表進行優(yōu)化設(shè)計和變工況計算。當(dāng)矩陣的某項發(fā)生改變時，對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型及其有關(guān)參數(shù)也發(fā)生相應(yīng)的改變。這對機組熱力系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計和變工況計算帶來了很大方便。
　　優(yōu)化設(shè)計在設(shè)計熱力系統(tǒng)時，往往需要修改換熱器的熱力參數(shù)、換熱器型式和組臺方式來分析比較其經(jīng)濟性以確定最佳熱力參數(shù)和系統(tǒng)組態(tài)。在常用算法中，一般某個結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生變化，整個系統(tǒng)的計算方法也要全部改變，計算相當(dāng)復(fù)雜。應(yīng)用本模型設(shè)計的通用熱力系統(tǒng)設(shè)計程序，設(shè)計人員只需要改變參數(shù)矩陣的有關(guān)數(shù)據(jù)，計算機就自動設(shè)計出相應(yīng)的熱力系統(tǒng)，并對其進行相應(yīng)的熱經(jīng)濟分析。
　　變工況計算在變工況計算中，由于系統(tǒng)熱力參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)都有可能發(fā)生變化，常用算法都需要有一確定的熱力系統(tǒng)模型。而在變工況運行時，模型往往發(fā)生了改變，因此還要修改算法才能滿足實際計算要求，這就增加了計算的復(fù)雜性，而且缺乏通用性。用本模型設(shè)計的熱力系統(tǒng)變工況計算程序，只需輸入數(shù)據(jù)矩陣中的有關(guān)參數(shù)，系統(tǒng)就會自動根據(jù)實際運行工況進行變工況計算，這也為設(shè)計通用在線監(jiān)測系統(tǒng)帶來了方便。
　　6．結(jié)論
　　利用本模型編制的熱經(jīng)濟性分析程序可以適用不同非再熱機組的熱力系統(tǒng)，應(yīng)用所建的模型編制的通用熱經(jīng)濟性分析程序?qū)ι鲜?00Mw機組設(shè)計工況進行了分析計算，利用本文模型和其它方法計算機組換熱器抽汽份額的計算結(jié)果與熱平衡法、循環(huán)函數(shù)法的計算結(jié)果比較可知，本文提出通用計算模型的計算結(jié)果與其它常用方法的計算結(jié)果是一致的，但本方法更為簡捷，通用性更強。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
　　1）本文提出的火電廠熱力系統(tǒng)通用定量分析模型可適用不同型式非再熱機組的熱力系統(tǒng)，具有簡捷、通用性，有利于采用計算機對不同型式的熱力系統(tǒng)進行熱經(jīng)濟性計算。
　　2）利用本文模型可以編制適用于不同型式非再熱機組的熱力系統(tǒng)熱經(jīng)濟性計算通用程序。
　　3）利用本文模型使得熱力系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計和變工況計算更為通用、簡捷，通過改變數(shù)據(jù)矩陣中的有關(guān)數(shù)據(jù)，不需修改算法就可以直接分析變工況和設(shè)計工況下的熱經(jīng)濟指標。
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