热力循环（精选八篇）
热力循环 篇1
在人类科技发展史上, 工程热力学的热力循环技术以其显著的作用影响着人类文明和社会经济的发展。各种正向循环和逆向循环技术被广泛应用于人类社会经济活动中, 其中具代表性的有“朗肯正向动力循环”和“卡诺逆向制冷循环”。但是, 现在普及应用的热力循环技术均以正向循环或逆向循环运行方式, 大量的消耗着不可再生能源, 对地球资源、环境保护的负面影响日趋严重, 所以对可再生清洁能源的开发刻不容缓。广州市南安机电装饰工程有限公司研制的一种可使用太阳能制冷 (热) 和发电的热力循环技术———“气压—热力膨胀式循环方法及其装置”技术, 可使用低品位热能量 (如太阳能、环境水、气温热能量) 作动力, 驱动冷媒工质循环运行, 运行中可同时获得制冷、供热和输出机械能效果;可应用于太阳能制冷 (热) 空调机、太阳能发电机和太阳能动力牵引等制造行业。循环装置主要由低温液发生器、低温换热器、集热器、热功交换机、冷凝器等部件连接而成闭合的热力循环系统, 选择适于热源温度的组对工质, 使系统内冷媒工质在易获得热源温度下循环运行。
热力管网、热力站抢修预案 篇2
（试用本）
2015.10 1
供热管网热力站事故应急抢修预案
（试用）
公司运营保障部承担广大热用户供热服务，承担管网热力站等设施的维护、保养、应急抢修等工作，2015计划供热面积100--150万平方米。为确保供热生产安全、正常，防止意外事故发生时的事故扩大化，及时将事故范围控制的初级阶段，特制定本预案。
一、指导思想
根据******《安全生产管理制度》及《2015-2016采暖季供热运行方案》等有关规定及供热负荷实际情况，为确保供热运行期内设备及管网生产运行安全，防止人身伤亡和意外事故范围的扩大，及时恢复供热，根据“预防为主、自救为主、统一指挥、分工负责”的原则制定本预案。
二、组织机构
运营保障部事故抢修救援指挥部，其成员如下： 总 指 挥： 副总指挥：
成 员：技术专责、各运营班长、安装维保企业
三、物资保障
1、设备及物资配置：
车辆：全部抢修车辆由指挥部统一调度。
设施： 潜水泵2台 单相汽油发电机1台 四芯电缆200米 铁锨2把 洋镐2把 电焊机1套 氧气乙炔1套 医用氧气瓶1套 有害气体检测仪1套 鼓风机1个 抢修挡板和路锥安全警示标志若干 物资：常规阀门、法兰、螺栓、垫子等材料若干。
2、资金保障：
为应对其它意外状况，备应急储备金2000元。
四、事故应急预案
（一）大型事故抢修救援预案：
一次网或热力站，故障影响供热面积≧3万平方米或公称直径≧200mm的管道故障发生时，立即启动此预案。
事故总负责人： 执行负责人：
配合负责人： 各运营班长、技术专责
抢修人员： 管工2名、焊工1名、电工1名及安装维保单位
当此类大型事故发生时，立即启动抢修救援流程：
1、当出现事故时，第一现场人应沉着冷静，首先迅速切断故障点相关阀门，若出现电气及电气设备故障，应立即关闭总闸缩小事故范围并立即上报运保部部长，运保部长上报总工程师。同时报告公司当班值长。
当出现人身伤害时，根据“以人为本”的原则，先进行互救、自救，紧急处理缩小事故范围，同时向总指挥汇报，并保护现场，若需急救时直接拨打“120”急救电话。
当出现火灾事故时，先用灭火器扑救，如火势严重，人员应紧急撤离火场，迅速拨打“119”火警电话。
2、运行班长接到通知后迅速确定故障点并立即上报事故抢修救援临时指挥部正副总指挥及分公司调度室，由运保部值班长上报公司调度室。副总指挥接到事故报告后，立即安排技术专责、维修人员、抢修车辆工具等。
3、正(副)总指挥在30分钟内到现场，维修人员、技术专责自接到正（副）总指挥通知后30分钟内到达现场。若属重大事故应立即上报公司迅速制定抢修方案，在最短时间内恢复。若非重大故障有运保部部长和技术专责组织在2小时之内提出抢修恢复方案交总指挥审批，同意后交维人员实施，技术专责到故障现场进行技术指导。
4、维修队在接到正（副）总指挥通知出现事故后，组织人力、物力根据抢修方案实施抢修，同时将事故情况告知电话值班员；一次网一般故障在36小时之内恢复，热力站一般故障在8小时之内恢复。
5、抢修过程中，运保部根据事故及抢修情况起草通知，告知用户故障原因及恢复供暖时间，通知交总指挥审批。审批同意后，分不同情况、不同方式告知用户。
若管道公称直径≧400mm的或管道公称直径＜400mm的且抢修时间超过24小时的，须在事故出现8小时之内报公司领导由公
司综合管理部联系电视台，采用电视公示方式通知用户，并由运保部采用单元楼梯口张贴告示方式通知用户。
若管道公称直径＜400mm且故障抢修时间不超过24小时的须在事故出现4小时之内由运保部采用单元楼梯口张贴告示的方式通知用户。
6、抢修完毕后上报正（副）总指挥，正（副）总指挥决定是否可恢复供热，同时报告公司当班值长后，依据命令再进行供热操作。运营值班长通知运营电话值班员。恢复供热后，通知综合室技术专责组织进行事故分析，运保部技术专责组织成员进行事故分析。
（二）中型事故抢修救援预案
一次网及热力站故障影响供热面积＜3万平方米且管道公称直径＜200mm的管道故障发生时，立即启动此预案。
事故总负责人：
执行负责人：技术专责、运营班长 配合负责人：维修人员及安装维保单位
抢修人员： 管工一名、焊工一名、电工一名、其他2名 当此类事故发生时，立即启动如下抢修救援流程：
1、当出现事故时，第一现场人应沉着冷静，首先迅速切断故障点相关阀门，若出现电气及电气设备故障，应立即关闭总闸缩小事故范围并立即上报运营部部长。
当出现人身伤害时，根据“以人为本”的原则，先进行互救、自救，紧急处理缩小事故范围，同时向总指挥汇报，并保护现场，若需急救时直接拨打“120”急救电话。
当出现火灾事故时，先用灭火器扑救，如火势严重，人员应紧急撤离火场，迅速拨打“119”火警电话。
2、运营班长接到通知后，迅速确定故障点，并立即上报事故抢修救援指挥部副总指挥，运营班长上报公司当班值长。副总指挥自接到片区事故报告后，立即通知技术专责、维修人员。
3、正(副)总指挥在20分钟内到现场，维修人员、运保部技术专责自接到正（副）总指挥通知后20分钟内到达现场，技术专责组织在1小时之内提出抢修恢复方案交总指挥审批，同意后交技术专责在故障现场进行技术指导，运营部长组织维修人力、物力根据抢修方案实施抢修。
4、各运营班长在接到正（副）总指挥通知出现事故后，组织人力、物力根据抢修方案实施抢修，同时将事故情况告知电话值班员；一次网一般故障在36小时之内恢复，热力站一般故障在8小时之内恢复。
5、抢修过程中，片区长根据事故及抢修情况起草通知，告知用户故障原因及恢复供暖时间，通知交总指挥审批。审批同意后，分不同情况、不同方式告知用户。
此类事故预计抢修时间超过24小时的，须在事故出现8小时之内交由公司综合管理部，联系电视台采用电视公示方式通知用户，并由运营班长采用单元楼梯口张贴告示方式通知用户。
此类事故预计抢修时间不超过24小时的，须在事故出现4小时之内由运营班长采用单元楼梯口张贴告示方式通知用户。
6、事故抢修完毕后上报正（副）总指挥，正（副）总指挥决定恢复供热，同时汇报公司当班值长，依据命令再进行供热操作。恢复供热后，保障部技术专责组织进行事故分析，运营值班长通知运营电话值班员。
（三）小型事故抢修救援预案：
二次网及用户系统发生故障时，立即启动此预案。事故总负责人：
执行负责人：保障部技术专责 配合负责人： 运营班长
抢修人员：管道工、维修支援人员
当此类事故发生时，立即启动如下抢修救援流程：
1、当出现事故时，第一现场人应沉着冷静，首先迅速切断故障点相关阀门，若出现电气及电气设备故障，应立即关闭总闸缩小事故范围并立即上报片区长。
当出现人身伤害时，根据“以人为本”的原则，先进行互救、自救，紧急处理缩小事故范围，同时向总指挥汇报，并保护现场，若需急救时直接拨打“120”急救电话。
当出现火灾事故时，先用灭火器扑救，如火势严重，人员应紧急撤离火场，迅速拨打“119”火警电话。
2、片区长接到通知后，迅速确定故障点并立即上报事故抢修
救援临时指挥部副总指挥。副总指挥自接到片区事故报告后，立即通知综合室保障部技术专责、维修人员。
3、(副)总指挥在30分钟内到现场。技术专责自接到（副）总指挥通知后20分钟内到达现场；技术专责在1小时之内提出抢修恢复方案交副指挥审批，同意后交运营值班长实施，并在故障现场进行技术指导。
4、运营值班长组织人力、物力根据抢修方案实施抢修。二次网一般故障在12-24小时之内恢复，用户室内及入口井的一般故障在4小时之内帮助解决。维修人员在接到副总指挥出现事故的通知后，组织人力物力支援片区实施抢修。
5、抢修过程中，运营值班长根据事故及抢修情况起草通知，告知用户故障原因及恢复供暖时间，通知交副指挥审批。审批同意后，运营值班长须在事故出现4小时之内采用单元楼梯口张贴告示方式通知用户。
6、抢修完毕后运营值班长上报副总指挥，副总指挥决定是否恢复供热，同时汇报公司当班值长，依据命令再进行供热操作。恢复供热后，保障部技术专责组织进行事故分析，运营值班长通知运营电话值班员。
（四）因特殊原因造成故障的处理预案：
当出现客观停水、停电或热源故障时，立即启动此预案。
事故总负责人：用户保障部部长陈静平
执行负责人： 事故当班值班长、保障部技术专责
此类故障发生后，由当班值班长起草通知交总指挥审批后，以不同的方式告知用户。
1、因热源不可抗拒原因中断供热的，以电视公告方式告知用户，由运营保障部在8小时之内办理。
2、大面积停电、停水超过24小时以上的以单元楼梯口张贴告示方式通知用户，由片区在8小时之内办理。
3、大面积停电、停水不超过24小时以上的以单元楼梯口张贴告示方式通知用户，由片区在4小时之内办理。
4、小面积停电、停水，运营保障部长在4小时之内在单元楼梯口张贴告示通知用户，或在2小时之内电话告知各小区物业。
五、注意事项
1、各运营班长和维修人员应在平常保证抢修设备处于良好状态，防止抢修过程中设备出现故障影响恢复供热。在抢修过程中做好现场的围护、保护措施，防止安全事故发生。
2、自事故发生到恢复供热，指挥部成员应做好记录，保证资料完整。
(第一年运行新建管网、热力站由安装承建单位进行维保。)
热力发电循环水系统工艺优化 篇3
河北环能股份有限公司6MW汽轮发电机冷却水来自于高炉鼓风机循环水系统 (1#循环水泵站) , 负荷较大, 循环水系统能力小, 夏季水温高, 机组真空差, 常需降负荷运行。12MW汽轮发电机循环水系统 (2#循环水泵站) 设计裕量大, 约有1000m3/h的富余量, 夏季水温较低, 运行状况良好。
从往年3月份运行情况看, 1#循环水泵站供水温度为29℃, 2#循环水泵站供水温度仅为20℃。根据上述情况, 通过研究, 本着优化系统工艺, 充分利用设备能力, 平衡系统间负荷分配, 改善1#发电机循环水系统冷却效果差的现状, 减少该系统的负荷压力, 保证鼓风机和汽轮发电机的经济运行的原则, 提出了利用2#循环水泵站给6MW汽轮发电机凝汽器单列供水的方案。
1 循环水系统改造方案
6MW汽轮发电机配双流程表面式凝汽器, 冷却面积为560m2, 用水量为1410m3/h, 单列用水量为705m3/h。利用2#循环水泵站剩余能力, 为6MW汽轮发电机凝汽器单列供水, 这样可以有效地降低1#泵站循环水系统所带负荷, 大大减少回水所带热量, 使回水温度降低。
1.1 具体改造措施 (见图1、图2)
在厂房外2#循环水泵站供12MW汽轮发电机给、回水母管上各引一路DN400管道, 向6MW汽轮发电机凝汽器东列供水, 保留原6MW汽轮发电机循环水管道, 在原给、回水管道两阀门间接入, 与原管道形成并联。正常情况下由2#循环水泵站系统供水, 2#循环水泵站系统检修时, 仍由原1#循环水泵站系统供水。
1.2 效果理论预测
如采用上述措施, 1#循环水泵站系统可以减少约16t/h的蒸汽负荷, 大大减少系统带回的热量, 可以有效地降低其循环水温度, 改善机组的运行真空, 有利于鼓风机、汽轮发电机的经济运行。
热平衡方程:qmn (hn-hn′) =qmwΔtc
式中:qmn—进入凝汽器的排汽量, kg/h;
hn—进入凝汽器的排汽焓, kJ/kg;
hn′—凝结水的焓, kJ/kg;
qmw—经过凝汽器的冷却水量, kg/h;
Δt—凝汽器冷却水进出口温差, ℃;
c—冷却水的比热容, c=4.1868kJ/ (kg·℃) 。
每千克排汽在凝汽器中的放热量 (hn-hn′) 一般变化很小, 在近似计算中可确定为2177.14kJ/kg。
可得, Δt=qmn (hn-hn′) / (qmwc) =520qmn/qmw。
1#循环水泵站系统:
改造前:Δt1=520× (32+48) / (2900+1410) =9.65℃;
改造后:Δt1′=520× (16+48) / (2900+1410) =7.72℃。
2#循环水泵站系统:
改造前:Δt2=520×56/3300=8.82℃;
改造后:Δt2′=520× (56+16) /3300=11.50℃ (12MW汽轮发电机凝汽器实际进水量为3300m3/h) 。
由上计算可知, 改造后1#循环水泵站系统水温可降低1.78℃, 2#循环水泵站系统水温升高2.68℃。
按照往年规律, 8月份循环水温较3月份高8℃左右, 可推测改造后夏季1#循环水泵站系统水温为35℃左右, 2#循环水泵站系统水温为30℃左右。
2 改造系统运行效果
通过技术论证, 该项目有利于优化工艺、稳定运行、节约资源, 纳入节能技术改造范围。因现场设备较多, 管线复杂, 经过多次现场勘察、方案对比, 确定了最佳的路径, 并制定了详细的施工方案、质量监督标准、入系切改方案、切换投运方案等措施, 利用高炉休风、热力系统检修的机会进行了入系切改, 经过15天的管道施工、管道试压、切换投运等紧张工作, 新改造系统于2007年6月20日正式投入使用。
系统切换前后两汽轮发电机组运行参数的比较见表1、表2。
从表1、表2统计结果可以看出:
(1) 6MW汽轮发电机的运行状况得到明显改善:排汽缸温度降低2.2℃, 真空提高0.002MPa, 发电单耗降低0.06kg/kWh, 节能降耗效果明显, 汽轮发电机效率得到了提高;1#泵站循环水系统供水温度降低1.3℃, 有利于改善1#汽轮发电机和汽轮鼓风机运行真空, 保证机组的安全、经济运行, 达到预期改造的目的。
(2) 12MW汽轮发电机的运行状况未受影响:2#循环水泵站系统供水温度升高2.3℃, 排汽缸温度升高0.5℃, 真空降低0.001MPa, 发电单耗降低0.019kg/kWh, 提高了12MW汽轮发电机运行的经济性。
(3) 凝汽器冷却进水温度过低会引起端差过大和凝结水过冷却, 不利于汽轮发电机组的安全运行和经济运行。一般冷却进水温度应为20～25℃, 改造后进水温度有利于12MW汽轮发电机的运行。
3 结语
热力循环 篇4
关键词：水泥余热发电,工艺设计,热力循环,系统
随着我国工业的快速发展, 充分有效的利用各种资源成了行业发展的趋势。在水泥工业的发展过程中, 我国取得较大的进步, 这不仅表现在技术工艺上, 同时也表现在产量上。长期以来, 我国水泥工业的总产量一直占据世界第一的地位, 水泥工业的生产规模在一步步的扩大。但是, 作为一个较为传统的、能耗较高的行业, 其资源没有得到更加充分的利用, 开发的程度仍然不够, 特别是对水泥在生产过程中所产生的余热上, 在这方面还没有很好的进行开发利用。作为重要的能源, 水泥工业生产中的余热大有循环利用和可持续发展的作用。而我国的相关部门也做了相关的探索和研究, 这主要体现在利用水泥余热进行发电, 在这个过程中, 我们主要经历了几个不同的阶段。
最初主要是通过恢复中空干法水泥窑的高温废气进行余热发电。但水泥窑的熟料热耗虽然很高, 发电机组的运行效率却很低。后来又转向于新型干法窑上, 通过补燃技术进行辅助, 从而进行发电。而近年来的发电工艺技术主要投向于从纯PC窑低温废气的余热发电技术上, 在这个过程中不再需要补燃, 这样一来就相对的回收了更多的电能。与此同时, 这一过程也更加的节能和环保。
1 对水泥余热发电工艺的设计和探索
一般而言, 水泥余热发电的系统主要由烟气系统和热力系统两部分组成。其中烟气系统包括窑头炉 (AQC炉) 以及窑尾炉 (SP炉) , 在熟料的冷却机废气出口和窑头的点收尘器之间, 我们安装设置窑头炉, 而在窑尾高温风机和烧成窑尾这二者的中间安装窑尾炉, 他们一般均采用上进侧出的废气流程, 循环方式为自然循环。
对于水泥余热发电工艺的设计, 我们一般从它的流程上进行分析和探索, 就目前的生产流程来看就是要准确的分析每一个环节, 根据其不同的特点开展下一步的规划和工艺设计。在这个过程中, 熟料冷却机的出口一般产生出废气, 而一旁的引风机恰好对其进行抽动吸引, 在这个引力之下, 废气可以从AQC炉的顶部进入中间的炉膛, 这样一来就可以完成一个自下而上的循环流动, 进而进行一个逆向的热量交换。而要实现整个工艺的循环我们就要开展以下的几种设计:
1) 对通过逆向热量交换的工质进行分解和利用, 因为完成逆向热量交换的工质一般会产生两个蒸汽, 他们的参数一般不同, 根据参数的不同可以分为主蒸汽以及补充蒸汽。对这两种蒸汽进行利用, 一方面要让主蒸汽进入相应的主蒸汽母管补充蒸汽补入汽轮机的中间;
2) 对于来自烧成窑尾预热器中的废气, 一般要在送风机的抽动和吸引之下, 从SP炉的顶部经过, 从而进入中间的炉膛, 进行逆向热量的交换, 工质吸取热量后产主蒸汽, 进入主蒸汽母管。而出自于SP炉的废气送入原料磨中, 然后对生料进行后续的烘干工作, 汽轮机主进汽可以从主蒸汽母管中获得, 做完功的乏汽则要进入凝汽器, 之后我们对其进行冷却。对于凝结水, 一般由凝结泵送入处于真空状态的除氧器, 经过除氧的加热产生主给水, 主给水经给水泵就要送入AQC炉省煤器再次进行加热。待加热至到饱和得状态后就要分三路进入AQC炉高以及低压汽包和SP炉高压汽包中间。而进入SP炉汽包的饱和水经各级蒸发器再次与过热器被加热成过热的主蒸汽, 这样一来就完成了整个工艺的一个基本循环, 这样的设计也较为科学合理, 也更加的有效。
2 水泥余热发电的热力循环系统
经过长时间的发展, 我国水泥余热发电热力循环系统一般包括四个方面, 这4个方面经过长时间的发展也各自形成了四种不同的模式, 下面我们就对其进行相关的分析:
1) 单压系统。这一系统总体而言就有比较多的优点和长处, 主要表现在系统的构成上, 它一般比较的简单, 所以运作起来也就比较容易, 效率比较高。这一系统通常是是水泥余热发电中普遍采用的热力系统。不过, 这一系统也存在不足的地方, 单压系统AQC锅炉的省煤器水量一般是AQC锅炉和SP锅炉两者的总给水量, 所以一旦冷却机的废气温度较高时, 就不能降低AQC锅炉废气排出的温度, 从而导致冷却机废气的总能下降;
2) 闪蒸系统。这一系统主要由单压系统发展而来, 通常主要应用热力学上的闪蒸机理, 它根据废气余热品质的不同而生产一定压力的主蒸汽和热水, 主蒸汽进入汽轮机高压进汽口, 闪蒸系统提高了发电功率, 但其运行调整不方便, 设备投资和站用电率也较高, 系统散热和电耗较多;
3) 双压系统。主要是通过设置AQC双压锅炉得以实现。通常余热锅炉生产出压力较高的蒸汽后, 烟气的温度会降低, 余热的品质下降, 根据低温烟气的品位, 再生产低压蒸汽。总之, 双压系统提高了余热资源的利用率, 但是它的投资成本高;
4) 复合循环系统复合循环热力系统。这一系统主要是适用于热耗相对较低的生产线。因为在SP锅炉产生饱和蒸汽或低过热度的过热蒸汽, 这样就将SP锅炉主汽传送到AQC锅炉的联合过热器进行过热。在这一过程中, 较高温度的废气用于过热和蒸发器, 而相对较低温度的废气就用于加热给水或者是用于闪蒸, 从而实现了对废气的高效利用。
总之。水泥的余热发电工程是一个复杂的系统工程, 有着较好的盈利能力和一定的抗风险能力, 生产过程中不会产生任何新的环境污染, 能够有效减少对厂区及周边地区的环境污染, 具有良好的环境效益。我国在相关领域已经积累了一定的建设和运行经验, 但是在如何提高余热利用水平, 提高纯低温余热发电量, 还需要进一步的探索。水泥余热发电工程作为一个利废、节能并具有良好社会经济效益的项目, 具有广阔的发展前景。
参考文献
[1]宋智晨.中国余热发电市场调研报告2010[R].中投顾问, 2010.
[2]张富.水泥工业纯低温余热电站的技术与装备[J].水泥技术, 2004 (3) .
[3]霍光云.余热回收[M].天津科学技术出版社, 1985 (5) .
热力发电厂循环水系统优化设计探讨 篇5
循环水系统是火力发电厂的重要组成部分, 循环水系统及其设备运行的安全、经济、可靠性将对整个电厂的安全、经济运行起着至关重要的影响。
2 大型火力发电机组循环水系统现状
目前国内投运的600MW火力发电机组相配套的循环水系统, 根据冷却水源的状况不同大致可分为开式和闭式两种形式。比较突出的优点体现在以下几方面:
(1) 采用技术先进的设备, 提高了运行可靠性。循环水泵采用国际先进技术水平的进口设备, 型式:立轴、固定转速、固定叶片、单级混流泵, 由立式感应电动机驱动。设备具有长周期运行能力, 不需要定期轮换、检修, 而且大大降低了检修与运行维护费用。
(2) 由于没有设置备用循环水泵, 从而简化了系统, 减少了占地面积, 大幅度降低了循环水系统的一次性投资。
(3) 循环水泵出口门采用了能够快速关闭的液动蝶阀, 在循环水泵故障时, 能够快速关闭出口门, 有效地阻止循环水泵倒转的时间和速度, 提高了系统运行的安全、可靠性。
(4) 采用扩大单元制循环水系统, 使运行方式更加灵活, 能够有效地提高系统运行的经济性。例如:国华沧电一期工程2х600MW机组循环水系统采用的就是比较典型的扩大单元制循环水系统, 即:单机单管配双泵, 在两台机组的两条循环水母管之间加一条串联两个电动蝶阀的联络管。该系统在夏季采用单元制运行方式, 即将联络管电动蝶阀关闭, 每台机组由各自的两台循环水泵单独供水;春、秋季节及寒冬季节根据水温和凝汽器真空情况, 采用扩大单元制运行方式, 即开启联络管道的电动蝶阀, 两台机组由三台循环水泵供水, 停止一台循环水泵做备用。这样的运行方式, 在两台机组同时运行时可节约1台循环水泵电机的能耗。
(5) 采用循环水串联通过的双倍压凝汽器。优点是减少循环水量, 降低平均排汽压力, 提高机组经济性。
上述循环水系统尽管采用了比较先进的设备, 系统的优化设计方面和从前比也有了较大的进步, 整体组成比较简单, 运行经济性、可靠性方面也有了较大的改进。但是在实际运行中发现, 该系统还是存在一些需要解决的难题, 和国外先进的技术相比还存在一些需要改进的地方, 常见的问题有以下几方面:
1) 循环水泵出口蝶阀液压系统控制电磁阀一旦失电, 将会造成循环水泵出口液压蝶阀误关, 严重的后果会直接造成汽轮机循环水中断, 机组低真空保护低动作停机;
2) 循环水泵出口液压蝶阀控制油站的升压油泵停止运行, 将会导致控制油压下降, 循环水泵出口门关闭, 同样会造成循环水中断停机事故;
3) 对于扩大单元制的循环水系统, 当两台机组3台循环水泵运行时, 如果发生任意一台运行的循环水泵事故跳闸, 有可能会导致两台机组同时低真空保护动作跳闸, 造成全厂对外停电的重大事故;
4) 对于同一台机组来说, 也同样存在着一台循环水泵跳闸出口蝶阀不能够立即关闭, 发生循环水泵倒转, 可能会引起机组减负荷或低真空保护动作停机的事故。
5) 循环水泵在启动前, 需要向系统注满水方可启动, 启动时间相对较长。
3 循环水系统优化设计方案探讨
(1) 循环水系统采用单元制, 使系统简化, 有利于在循环水系统设备故障时, 防止事故扩大;
(2) 每台机组配备2台50%容量的循环水泵, 不设置备用的循环水泵, 节省一次性投资费用;
(3) 泵出口设置能够快速关闭的液动蝶阀, 以防止故障停止的循环水泵长时间快速倒转问题;
(4) 根据实际情况, 采取单台循环水泵对应单独的循环水供水管道, 防止事故泵影响运行泵, 使事故扩大;
(5) 循环水系统向公用系统供水分别由两条出口压力供水管供到供水母管, 供水阀门采用能够快速关闭的蝶阀 (蝶阀的动作与循环水泵电机开关联动) 并串联逆止阀, 防止任意一台循环水泵跳闸时, 公用冷却水系统的水倒流, 造成公用系统事故;
(6) 循环水泵电机采用变频率电机, 在环境温度较高季节采用高速运行;当环境温度较低时, 采用低速运行方式, 可节约相当可观的常用电能。例如:国华绥中发电有限责任公司引进的俄罗斯800MW机组, 所采用的开式运行循环水系统。每台机组配备两台双速循环水泵, 运行方式如下表:
(7) 对于开式循环水系统, 由于循环水泵出口压力较低, 停泵时倒转的时间较短, 最高倒转速度比闭式泵低。所以, 开式循环水系统的循环水泵应该具有允许倒转的功能可不设出口蝶阀。这种系统设计方案, 一方面可节省部分投资费用, 另外还可以节省大量的检修及运行维护费用。
(8) 在开式循环水的排水口安装合适功率的水轮发电机组, 2台600MW机组配备的4台循环水泵排水口可安装2台约600KW的水轮发电机组。利用循环水排水能头发电, 即可带来可观的节能降损效益。例如:国华绥中发电有限责任公司2台800MW机组在循环水排水口安装2台800KW的水轮发电机组, 在两台机组运行时, 水轮发电机出力经常保持在600k W以上, 不但具有明显的节能效果, 更重要的是能够有效地降低循环水排水能头和水温, 起到减少对环境的噪声污染和温度对海洋环境的副作用。
4 结束语
热力发电厂动力循环和热经济性分析 篇6
一、热力发电厂动力循环系统
热力发电厂动力循环系统是根据能源在燃烧使用时的梯级原理, 首先将煤炭和天然气等在锅炉中充分燃烧, 第一次产生热能进行发电, 再将发电后产生的余热用于发电厂的动力循环装置中, 再次发出相应的电能。使用这种动力循环系统相比以往的发电系统有很大的优势。主要表现在:能源使用上相比过去大大降低, 而且可以将资源再次利用;增加了电力的供应, 在原有的基础上电能的输出有了本质的提升;循环系统的建造可以节省发电厂的用地面积, 在最小的范围内, 完成发电的任务;集中收集尾气, 将尾气的热量再次利用, 有效地保护了环境, 减少了有害气体的排放量;发电的效率和质量有所提高;有利于企业对发电厂的综合治理, 在很大程度上减低了事故发生的概率, 保障了生产的安全。
二、热力发电厂动力循环的热经济性
在了解动力循环系统的原理后, 需要对该系统的相关参数进行深入的研究。
1. 锅炉效率。
在锅炉中燃烧存在一个公式:输入燃料热量=锅炉热负荷+锅炉热损失。在燃烧后会产生热能的损失, 排烟损失、未完全燃烧损失、排污损失。而使用动力循环系统可以有效地降低烟雾造成的污染, 改善不完全燃烧的现象, 以及减少了热量的逐渐耗损, 不但如此, 还可以收集热量进行二次发电, 这些都很大程度地提高了经济性, 减少了因排污治理所产生的二次费用。
2. 管道效率。
管道的能量平衡关系为锅炉热负荷=汽轮机热耗量+管道热损失。在气体在传输的过程中, 会因为管道的不平整或是有裂缝出现气体的排除, 这些也都会对发电效率产生一定的影响, 使用循环系统, 就可以很大程度上收集浪费的气体, 使其再次得到充分的利用。考虑到汽轮机也会有热消耗量, 把气体在回收时的热量和热耗量加在一起, 对整个机组产生更大的能量。这样减少了在收集尾气上的经济消耗, 还能提高效率, 将浪费的资源再次转化为经济效益。
3. 全厂能量效率。
全厂能量平衡关系为全厂热耗量=发电机输出功率+全厂能量损失。在整个系统中还要考虑整体的热能损失, 其中也包括发电机输出功率的损失、机械磨损造成的热能损失, 将这些都考虑在内, 使用循环系统都能在很大程度上增加能源的使用率, 从根本上降低了全厂的经济成本, 提升了热经济性。在这里着重提出几个参数指标, 就这些指标的变化对动力循环的热经济性的影响进行讨论。
(1) 初始温对热经济性的影响。在整个锅炉系统中, 提高初温对热经济性有很大的影响。当初始温度升高时, 锅炉内部的湿度就会随温度的升高而降低, 气体的排放就降低, 热经济性就提高。另外一方面, 当初始温度升高时, 气体的密度就会升高, 使得气体的损失就会有所减小, 这样也会使热经济性得到一定的提升。所以初始温度提高一定会使热经济性有所提升。为了改善这样的现象, 可以加大对材料上的投入, 对于金属材料上的选择更加准确, 确保初始温度升高的情况下, 不会对硬件设施造成不可逆的损坏。
(2) 初始压对热经济性的影响。在发电循环中, 压力指标会是实时监控, 这项指标也是反映发电效率高低的最主要因素之一。当初始压力增大时, 锅炉内的气体体积急剧减小, 密度也会变大, 导致气体的损失加大, 这就会使热经济性降低。当初始压力增大时, 锅炉内的湿度就会降低, 湿度损失就会加大, 煤炭在燃烧时就不能充分得到利用, 直接导致热经济性降低。此外, 当炉内压强超过标准大气压1.2倍时, 锅炉内的煤炭也得不到充分燃烧, 更加加剧了热经济性的降低。为了提升热经济性, 在加大初始压力的情况下, 还必须使用蒸汽系统进行再次加热, 有条件的情况下, 可以在加大初始压力的基础上增大锅炉单机的总容量。相比较之下, 加大单机容量会使得成本有很大的增加, 但是综合整体而言, 就之前的设计中还要考虑系统的维护以及安全方面, 初期加大成本可以在后面的发电中减少维修成本和安全维护的成本, 总体来说, 加大容量产生的效益要高于传统的燃烧方式。
(3) 蒸汽压对热经济性的影响。以上两点对热经济性的影响都比较有局限性, 影响最大的因素还是蒸汽。降低蒸汽压对热经济性会产生很大影响。首先, 从有利的一面考虑, 在蒸汽压降低的情况下, 锅炉的温度会有所提升, 在相应的计算后得出, 系统的功率也会随温度的升高而升高, 这样就可以提高循环系统的热经济性。但是另一方面, 降低蒸汽压也会带来一些不利的影响, 锅炉内部的压强降低, 湿度损失会升高, 直接影响的还有锅炉中散热片的使用寿命, 多余的热量不能通过散热片及时的排除并收集再利用, 这就会大大降低热经济性。所以, 在正常的压力作用下, 降低蒸汽压会对热经济性产生有利的影响。
三、结论
热力循环 篇7
由于近年来国际上对可再生能源和节能减排的重视, 推动了中低温余热回收技术的发展, 而KCS11作为低温余热发电的主要方式之一, 具有极大的研究意义和应用前景[1,2,3,4]。
KCS11最初由Kalina博士提出, 适合于低于200℃的低温热源发电[5]。为了进一步改善KCS11的热力性能, 文献[6]中讲述了另一种氨水低温发电方式, 即改进型KCS11。为了定量对比改进前后KCS11的发电性能, 并为选取最佳初参数提供科学依据, 对2种KCS11进行相同条件下的分析。
1 研究内容
基本KCS11如图1所示。锅炉1流出的氨水过热蒸汽进入透平膨胀做功, 乏汽经过两级放热后被冷凝至饱和状态, 饱和氨水经泵升压后先进入回热器2预热, 然后分成2支:一支进入锅炉2吸热, 另一支进入回热器1继续与透平乏汽换热。2支氨水在混合器混合后进入锅炉1吸热, 完成一个循环。
改进KCS11如图2所示。与基本KCS11相比, 透平乏汽经过回热器1放热后进入气液分离器, 底部分离出的饱和液体被分成2支, 一支经过泵1升压和锅炉4吸热后进入混合器1混合成工作溶液;另一支与顶部分离出的饱和蒸汽在混合器3中混合后进入回热器2放热, 其余与之原理相同。
本文定义送入泵1的流量与分离器母液总流量之比为分离器母液分流比。当分离器母液分流比等于0时, 改进KCS11即为基本KCS11。
文中研究内容是要对2种KCS11进行数值模拟, 分析其热力学性能, 为提高能量利用率, 获得可靠的科学依据。
2 研究方法
为了对改进前后KCS11性能进行定量对比分析, 利用EES软件为工具, 热源与工质氨水的物性可从软件中直接调用。选定温度为473.15K, 压力为1.062bar, 质量分数组成为67.96%的N2, 7.517%的O2, 9.02%的CO2和15.51%的H2O, 流率为30kg/s的工业烟气为热源, 规定环境温度为293.15K, 环境压力为1.01325bar, 透平等熵效率为0.85, 泵等熵效率为0.8, 锅炉最小温差为2℃, 排烟温度为77℃, 工作温度为0.825, 透平进口压力为35bar, 透平出口压力为8.4bar, 回热器效能为0.5~0.8, 改进KCS11分离器母液分流比为0.65, 在完全相同条件下对2种KCS11进行热力计算, 计算过程中不考虑器部件压力损失。
根据能量守恒和质量守恒定律建立不同部件的数学模型, 如表1所示。其中, 锅炉、冷凝器和回热器统一为换热器。式 (1) ~式 (10) 中, m、x、h、η、W、E分别为质量流率、氨质量浓度、焓值、效率、功和火用。下标c、h、in、out、s分别表示冷流体、热流体、进口、出口和等熵。
3 研究结果
2种KCS11的运算结果如表2所示。由表中数据得知:改进KCS11的热效率为18.94%, 比基本KCS11高1.18%, 增幅为6.64%;火用效率为21.28%, 比基本KCS11高1.33%, 增幅为6.67%。由此可知, 改进后KCS11的热力性能得到有效改善, 并且, 通过优化初参数, 改进KCS11热力性能还会有更大的提高。改进KCS11和基本KCS11各状态点的主要参数分别如表3、表4所示。
为进一步了解KCS11的热力性能, 本文分析了工作浓度和透平进口压力对2种KCS11性能的影响, 以及分离器母液分流比对改进KCS11性能的影响, 为选取最佳初参数提供了科学依据。
工作浓度变化对基本KCS11和改进KCS11系统性能的影响如图3所示。其他参数不变, 随着工作浓度的增加, 2种KCS11的热效率均降低, 火用效率出现微幅波动。这是因为氨水为非共沸二元混合工质, 据EES软件物性参数显示, 浓度增加, 透平输出功波动式微增, 泵耗功也为波动式微增, 故循环净输出功出现微幅波动, 引起火用效率微幅波动。另外, 因为氨水随浓度增大比热增大, 锅炉总吸热量增大, 所示循环热效率降低。由此可知, 选取偏小的工作浓度可以使循环热效率和火用效率偏高, 但是因为热源温度限制, 低浓度会使透平进口处过热度低和出口处工质干度偏低, 引起汽蚀, 所以应在合理范围内选择较小的工作浓度。
透平进口压力对基本KCS11和改进KCS11系统性能的影响如图4所示。其他参数不变, 随着透平进口压力的增加, 循环的平均吸热温度增加, 循环热效率增大, 透平的输出功增大, 循环净发电量和火用效率增大。
分离器母液分流比对改进KCS11性能的影响如图5所示。其他参数不变, 随着该分流比增加, 循环热效率增大, 火用效率出现微幅波动。这是因为分流比增大, 流向冷凝器和泵2的氨水流量减小, 排向冷源的热量减少, 但浓度增大使泵2耗功微幅波动, 引起循环净发电量和火用效率微幅波动。由此可知, 选取偏大的分流比可以使循环热效率和火用效率偏高, 但是因为冷源温度限制, 大分流比使得冷凝器内氨水浓度偏高, 冷凝困难。所以应在合理范围内选择较大的分离器母液分流比。
4 结论
1) 与基本KCS11相比, 改进KCS11具有更高的循环热效率和火用效率, 能量利用性能更佳。
2) 为获得更佳的基本KCS11和改进KCS11热力性能, 应在合理范围内选择较小的氨水工作浓度和较大的透平进口压力。
3) 在合理范围内, 分离器母液分流比越大, 改进KCS11循环性能越好。
参考文献
热力循环 篇8
关键词：低温热发电,有机朗肯循环,蒸发温度,膨胀比
引言
有机朗肯循环就是在传统朗肯循环中采用有机循环工质(ORC)(如R113、R123等)代替水作为循环工质,拖动涡轮机做功[1]。采用有机循环可以实现使用废热、太阳能和地热能等低品位热源发电,没有CO、CO2和NOx等污染物排放,具有环境友好的特点[2]。
ORC由于其低沸点,在低温条件下可以获得较高的蒸汽压力,推动涡轮机做功,适用于低温热源做功发电[3]。与水蒸气朗肯循环相比,ORC的主要优点在于它具有在中低温度中运行的良好特性[4],并且ORC要求的热源温度较低,100℃左右的热源就可以维持其正常运行[5]。因此,有机朗肯循环引起了各国学者越来越多的关注。
1 系统热力分析
有机朗肯循环低温热发电系统主要由余热锅炉、汽轮机、冷凝器和泵4个热力设备组成[6]。循环的流程图如图1所示。
有机工质经过泵升压后,被送到余热锅炉中,吸收余热的热量产生高温高压蒸汽,然后进入汽轮机中膨胀做功,通过发电机输出电能,汽轮机排气进入冷凝器冷凝成液体,向环境中放出热量,然后进入供给泵升压。
为了方便计算,对模型做如下假设:系统处于稳定流动状态,余热锅炉、冷凝器等设备与环境不进行换热,余热锅炉、冷凝器及连接管道的压力损失可以忽略不计,冷凝器出口工质为饱和液体。
1)过程1-2。
工质接收的外功为:
式中:WP,ideal—泵的理想耗功;ηP—泵等熵效率,
2)过程2-3。
工质吸收的热量为:
3)过程3-4。
在汽轮机膨胀过程中,工质对外所做的功量为:
汽轮机输出有效功:
W=WTηm (4)
式中:WT,ideal—汽轮机的理想耗功;ηT—汽轮机等熵效率,
4)过程4-1。
冷凝过程中工质放出的热量为:
5)朗肯循环的热效率。
6)系统总不可逆损失。
式中:TL—冷源温度,TL=T1-ΔTL;TH—高温热源平均温度,TH=T4+ΔTH。
2 不同工况下ORC系统性能分析
在建立系统热力模型的基础上,以R600、R601、R245fa、RC318为例,研究这两个参数对系统性能变化的影响。其中,R600、R601为烷类工质,R245fa、RC318为HFC类工质。为了对比分析4种候选工质在低温朗肯循环中的性能,有必要设定相同的循环工况。在图1显示的循环中,设定冷凝温度t1=25℃,余热锅炉传热温差为5℃,冷凝器传热温差为4℃,环境温度为15℃;汽轮机的等熵效率和机械效率分别为85%和98%,泵等熵效率为80%。
2.1 蒸发温度影响
汽轮机蒸发温度和系统热效率的关系如图2所示。
由图2可见,随着系统蒸发温度的升高,系统热效率逐渐升高。以R600为例,当蒸发温度在50℃时,热效率为7.139%,而当蒸发温度增加到75℃时,热效率增加到12.324%。这是因为提高汽轮机蒸发温度增加了汽轮机做功的焓降,使系统热效率的明显提高。总体来说,在4种工质中,R601的热效率高于其他工质。
汽轮机蒸发温度和系统净功量之间的关系如图3所示。
从图3可知,系统的净功量随着汽轮机蒸发温度的升高而增加,这是由于汽轮机的焓降随着蒸发温度的升高而增大,因而系统净功量增大。R600和R601的系统净功量高于其他两种工质,这显示出了烷类工质在做功方面的优越性。4种工质中,R601的系统净功量最大,RC318的系统净功量最小。
在同等条件下,汽轮机蒸发温度对系统的总不可逆损失的影响如图4所示。
从图4中可以看出,随着工质蒸发温度的升高,系统的总不可逆损失也随之增加。如RC318,当蒸发温度为60℃时,系统的总不可逆损失为7.0422kJ/kg,当蒸发温度升高到90℃时,系统的总不可逆损失为12.8421kJ/kg。在4种工质中,R601和R600的系统总不可逆损失较高,而RC318的系统总不可逆损失最小。
2.2 膨胀比影响
合适的膨胀比对汽轮机是一个重要的参数[7]。定义汽轮机膨胀比为p3/p4,即为汽轮机进口压力与出口压力的比值。根据V.Maizza等研究,膨胀机的膨胀比有效且较为合适的值为3.5[8]。这是由于理论上,汽轮机膨胀比越高,单位质量工质做功能力越强,系统效率越高。但是如果膨胀比过大,会导致工质质量流量减小,减小汽轮机的机械能输出。
汽轮机膨胀比对系统的热效率的影响如图5所示。
从图5可以看出,随着工质膨胀比的升高,系统的热效率增加。如R245fa,当进口温度为70℃时,系统的热效率为9.626%,当进口温度升高到90℃时,系统的热效率为12.381%。这是由于膨胀比的增加使汽轮机焓降随着增加,因此,提高了系统的热效率。从图5上可以很明显的看出,在同一膨胀比下,R600的热效率高于其他3种工质,而其余3种工质的热效率相差不大。
膨胀比和系统净输出功量之间的关系如图6所示。
从图6可知,就总体趋势而言,随着膨胀比的升高,系统的净输出功量升高。当膨胀比较低时,净功量增加的较快,当膨胀比逐渐升高,净功增加的速度也逐渐减慢。就不同的工质而言,R600和R601的净功大于其他两种工质,且净功增加的速度也较快,烷类工质的净功输出量大于HFC类工质,这显示了烷类工质在低温朗肯循环系统的优势。
膨胀比和系统总不可逆损失之间的关系如图7所示。
从图7可知,就总体趋势而言,随着膨胀比的升高,系统的总不可逆损失逐渐降低。且随着膨胀比升高,系统总不可逆损失的减小速度越慢。就不同的工质而言,R600和R601的系统不可逆损失大于其他两种工质,说明它们可以利用的能量比其它两种工质少。4种工质中,R601的系统总不可逆损失最大,RC318的系统总不可损失最小。
3 结论
为了选取用于实验研究的太阳能低温朗肯循环系统工质,本文选取R600、R245fa、R601、RC318共4种有机工质作为候选工质,对其应用于基于太阳能的低温热发电朗肯循环系统的性能进行分析比较,结果表明:
1)随着系统蒸发温度的升高,系统热效率、系统净功量和总不可逆损失逐渐升高,烷类物质的热效率、净功量和系统总不可逆损失明显大于HFC类物质。
2)随着工质膨胀比的升高,系统的热效率和净功量增加,系统总不可逆损失减小,烷类物质的热效率、系统净功量和系统总不可逆损失大于HFC类物质。
3)烷类物质在做功方面相对与HFC类物质更有优势,但是其产生的不可逆损失同样较高,因此,在选择太阳能低温有机朗肯循环系统合适的工质时,应充分考虑两方面的因素。
参考文献
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