600MW火电机组热力系统的火用分析

河北工程大学毕业设计（论文）绪论1.1课题研究的背景新中国成立以来，中国政府一直把电力工业作为国民经济的先行工业，经过大规模济建设，已形成一套比较完整并具有相当规模的电力工业体系。新中国的电力工业几乎是在中国空白的基础上发展起来的。1949年，全国发电装机容量只有1850MW，发电量为43亿kWh，位居世界第25位和第21位，人均用电量只有9kWh。经过近30年的建设，到1978年全国发电装机容量达到57，120MW，发电量达到2566亿kWh，分别比1949年增长了29．9倍和58．7倍，年均增长12．8％和15．1％。随着中国电力建设规模不断扩大，电力结构也在不断增加，发电机组容量不断扩调整，从1956年4月国产第l台6MW火电机组投产发电以来，国产发电设备不断加入电力工业行列，发电设备品种不断增加，发电机组容量不断扩大。现在，300MW及以上机组已成为运行中的主力机组，单机容量为600MW和800MW的发电机组已相继并网发电；单机50MW及以下的纯凝汽式小火电机组已得到有效控制和关停。然而，从总体上看，我国的电力工业无论在技术装备方面还是运行水平方面都与世界先进国家存在着一定的差距。据国家电力公司1997年统计数据，国内机组的平均供电煤耗为408g／kWh，而同期国际先进机组的平均供电煤耗为324g／kWh，差距高达84g／kWh。这一严峻的现实要求我们要不断在新机组的技术改造和节能挖潜方面下大力气。本文由此针对机组热力系统利用热力学第二定律进行剖析，旨在找出国内相应机组热力系统与设备的薄弱环节，用以指导火电厂节能改造和提高我国火电机组设计、制造、安装、调试和运行水平。加强这方面的进一步研究，具有重要的现实意义。1.2课题研究的现状长期以来人们都在探求能量系统的分析方法，随着人们节能意识的提高，这种探求显得更为迫切。这是分析诞生的历史背景。在理论探讨上，人们对能的本性认识也经历着一个由浅入深的过程。这两方面的结合便是产生新方法的基础。但是前一个因素是不能忽视的，在一个能源价格相对于设备一次投资十分低廉的时期和国度里，人们觉得似乎不值得耗费精力去精雕细刻地研究提高能源利用效率的问题。所以尽管分析的历史渊源可以追溯得很远，但真正得到重视与发展还是近几十年里的事。特别是70年代初发生的全球性能源危机，激发了人们的节能意识，当今在全球范围内分析研究的蜂起，正反映了这一需求。根据热力学原理对各种能量系统进行分析，以明察系统各部位的能量损失，求取各种性能指标，对所研究的系统进行客观评价，就是能量系统的热力学分析。以能量平衡为基础的叫做能分析，而以平衡为基础的叫做分析。前者是传统的分析方法，而后者是近些年才发展起来的方法。两种分析方法的共同点：①通过输入输出，有效利用和损失的平衡，求解系统的总损失，进而确定损失的分布。②通过计算出的效率(有效利用的百分数)评价系统的完善程度。两种分析方法的区别：能分析法只是从不同质的能量在数量上的守恒来计算损失，因而只计算外部损失而忽视内部损失，其评价指标也只是计算被利用部分能的数量和输入能的数量而忽略了其质量的变化，即忽略了过程的不可逆性所带来的损失。目前，美国已经将方法用于热力系统的热经济分析当中，而我国火电机组热力系统的分析方法实际上都是依据热力学第一定律，还建立在能量“量”的守恒上。基于热力学第一定律的分析方法存在的缺点是不能揭示内部不可逆性大小，不能反映能质蜕变的情况，不能分析不可逆性对经济性造成的影响。一些学者虽然致力于基于热力学第二定律的分析研究，但这些优化方法的研究水平较之发达国家还有一定的差距，多是理论指导且只强调某个因素，缺乏应用实践。因此这些方法在实际应用中受到很大的限制。为了热力系统的经济性、安全性以及更准确可靠地评价系统的经济效益，此方面的研究有待进一步优化和完善。国内分析方法的实用化仍是亟待解决的问题。1.3研究内容及目的针对大型火电机组的热力系统划分成若干子系统，根据平衡方程分析损失分布规律及原因，并且对热力系统进行局部优化。本论文的主要工作是利用分析方法对大型火电机组的热力系统进行分析与优化，包括：(1)针对大型火电机组的热力系统的具体情况进行分析，弄清系统内的物流与流状况，根据需要将系统划分为若干子系统；(2)在此基础之上，列出系统的平衡方程；(3)计算系统效率，热力学完善度、设备的损率等技术指标；(4)分析热力系统损分布规律及原因。对各项计算指标做出科学解释；(5)分析结果及结论。热力学分析基础理论2.1分析方法如果说热力学第一定律所涉及的是关于能在“量"的方面的本性，说明的是能在量上的守恒性，那么热力学第二定律所涉及的就是能在“质"的方面的本性。所谓能的质就是能的品位，或能的可用性，当任何一种形式的能量被转移或转化为另一种形式的能量时，其“质"常发生变化。热力学第二定律指出了能量转换的方向性，即其品位只可能降低或不变，绝不可能提高。根据这一定律，能具有丧失其可用性的特征，或者说，能在质上具有贬值的特性。不同能量的可转换性不同，反映了其可利用性不相同，也就是它们的质不同，当能量已无法转换成其他形式的能量时，它就失去了利用价值。根据能量可转换性的不同，可以将其分为三类：第一类，可以不受限制地完全转换的能量，如电能、机械能、位能、动能。从本质上来说，它们是完全有序运动的能量，在数量上与质量上是统一的。第二类，具有部分转换能力的能量，如热能、物质的内能、焓等。它们在转换成机械能或电磁能等其他形态的能量时，在给定的环境基准下，在极限情况下，也只能部分转换，它们的数量与质量是不统一的。第三类，受自然环境所限，完全没有转换能力的能量，如处于环境状态下的大气、海洋、岩石等所具有的内能和焓，它们只有数量而无质量。的定义和概念是逐步发展起来的，最初的概念是用一般人很难确切把握的热力学术语来表述：是从平衡态中“拉出”一个系统时所需要的最小功，或表述为将此系统再“放回”平衡态时所能得到的最大功。1956年朗特(Z．Rant)对能概念进行了系统的分析，提出了能(En)=(E)+妩(A)的公式，进而明确了是能量中可以无限转换的部分，而妩则是不可转换的部分，而且取希腊字“ergo”(意为功或力)加上前缀“ex”(意为从其中)确定了的名称为“exergie"(英文为exergy)，统一了全世界对此势参数的名称，在我国相应译为。它的严格定义是：物质或物流在以给定环境为基准时的理论作功能力的量度。从本世纪50年代开始，随着节能工作发展的需要，首先在欧洲、苏联，继而在美国、日本以及其他国家陆续接受了朗特关于的定义，继而形成了在西方国家称之为“热力学第二定律分析法”即“分析法”的热力学分析方法。热力学参数“”既是第二定律分析法的产物，又是第二定律分析法的有力工具。主要借助来进行节能分析的方法叫分析法，属于第二定律分析法的范畴，其含义包括分析、熵分析和能级分析法。作为一种评价能量价值的物理量，从“量”与“质"的结合上评价了能量的价值，解决了热力学和能源科学中长期以来还没有任何一个参数可单独评价能量价值的问题，改变了人们对能的性质、能的损失和能的转换效率等传统的看法，提供了热工分析的科学依据，它还深刻地揭示了能量在转换过程中变质退化的本质，为合理用能指明了方向。分析方法依据能量中的平衡关系，列出平衡方程并求解，这点与能平衡计算一样，通过分析，揭示出能量中的转换、传递、利用和损失的情况，确定出该系统或装置的利用效率。分析方法要比能分析方法更科学、更深入也更全面，因为能效率的分子分母常常是不同质的对比，不能准确地表征能量的利用程度，这样有时给人以假象，给出错误信息，使人们产生错觉，而效率和分析法正好能解决上述缺陷。它在揭露损失原因、部位以及指出改进方向等方面，的确能发挥出独特的作用。分析方法既可以作系统分析，又可以作优化综合，它可以很方便地进行系统优化，与经济因素结合后可以作设备全寿期成本统计，这些都是方法的优越性。随着节能工作的深入，分析方法在能源管理、热能动力、制冷技术、石油化工、冶金等许多领域得到了广泛的应用。2.2分析理论分析是以系统的平衡原理为基础，在实际过程中是不守恒的，即输入系统的与由系统输出的是不相等的。为了建立平衡方程，就要引入损失的概念，只有在计算出系统的各项损失后，才能揭示出系统的各能量项之间的平衡关系，然后确定过程的损失和效率，找出损失或损耗的原因以及能量利用上的薄弱环节，从而为节能降耗，提高能量利用率指明正确的方向。分析法的主要内容有如下几部分：(1)确定出入系统的各种物流量、热流量和功流量，及各种物流的状态参数；(2)流计算；(3)由平衡方程确定过程的损失；(4)确定热力学第二定律效率、损率和损系数及单位耗。2.2.1损失在一切实际的不可逆过程中，不可避免的发生能的贬值变质，的总量将有所减少，由于这种退化是无法逆转的，所以称之为损失。把能量在传递过程中由于不可逆性引起的消失现象称为耗散，或称内部损失。内部损失与外部损失的共同特点是损失掉的最终都变为妩，这种妩或是以环境无效热或是以环境无效功的形式为环境所吸收，它的产生必然减少了系统的有效耗，从而降低系统的效率。但是，内部损失与外部损失两者之间也存在差别：(1)内部损失完全是由系统内部过程的不可逆性引起的，其大小主要是取决于过程的不可逆程度。一般来说，环境的变化不会直接影响系统内部进行的过程，但内部损失的大小与环境变化相联系，只是环境所起的作用要比系统内过程本身的不可逆性影响要小得多。外部损失主要是由于系统对环境的物质和能量的排放，因而外部损失的值主要取决于排放物和环境的状况。(2)一切实际过程都是不可逆过程，因而内部损失是不可避免的，只能设法减少，即减少过程的不可逆性。从能量系统的优化观点来看，不是消除内部损失，而是要把它控制在某一最佳值。外部损失，对于“孤立"系统或接近于“孤立"的能量系统来说，它是可以接近甚至等于零的，工程上应尽量减少它。(3)从能质的观点看，内部损失通常是高质能，如因摩擦而耗散的机械、因流阻而耗散的动能等。而外部损失常是由温度、压力较低的排放物带走的低质能。因此，从技术经济观点来看，减少内部损失的价值比外部损失大。当然，对于一个能量系统来说，内部损失与外部损失并非是彼此孤立、毫无联系的。2.2.2平衡在能量传递过程中，过程物系的减少量恒等于过程物系的妩增量，这就是关于过程进行平衡原理。对于一个热力系统的平衡可以用下面的方程式表达：输入系统的=输出系统的+损失+系统的变化对于稳定流动系统(如图21)，系统的变化为0，运用热力学第一定律和热力学第二定律的平衡方程，对于图所示的单股流体稳流系统，忽略流体进出系统的宏观动位能变化，可建立稳定流动系统的平衡方程，如下:（21）式中:____过程吸收热量时带入的;____开口系对外做出的有用功;____分别为系统进口、出口的及系统的损失。 图21稳定流动系统的流图2.2.3分析评价指标分析的对象可能是一个用能过程，一台用能设备，也可以是一个含有若干台、若类设备的生产系统。对于不同的对象，有一些反映不同对象特征的指标。在分析当中，为了确切比较不同工作条件各个过程或各种设备中的利用程度和不可逆程度，只知道损失这一绝对量不够，所以必须引入评价系统完善性的指标——目的效率，设备的目的效率反映系统或设备的热力学完善程度的真实情况；但是效率不能反映任意子系统对整个系统性能的影响，所以又引入设备的损率和损系数，它们能较充分的表征各加热器损在总损中占的比重，又能反映这些损在系统各环节上的分布，可用单位耗指标比较各加热器的用能水平随，从而可判别设备的“薄弱环节"，据此指出节能潜力之所在。我们可以用以下性能指标来评定加热器设备的用能合理性。设备的目的效率目的效率是指达到目的所得到的与付出代价所消耗的的比值。（22）式中：____到目的所得到的；____付出代价所消耗的；设备过程的损率定义：设备过程的损率是该设备的损失与系统的总损之比，即（23）式中：____设备的损失；____系统的总损。(3)设备过程的损系数定义：设备过程的损系数是该设备的损失与系统总消费的比值，即（24）式中：____系统总消费。(4)煤耗增量损失与煤耗关系：每一环节损系数都会引起燃料的过量消耗。（25）2.3值的计算方法在电厂热力系统的分析中，主要涉及到开口系统焓的计算。开口系统的焓即为稳定物质流的，可定义为：稳定物质流从任一给定状态流经开口系统以可逆的方式转变到环境状态，并且只与环境交换热量时，所能作出的最大有用功，称为，计算公式为（26）式中：____分别为环境状态的焓、温度和熵。2.4燃料的计算煤的燃料烟计算式为：（27）式中：____燃料的低位发热量；____燃料工质的所含水分的成分；____环境温度下水的汽化潜热。（28）式中：____锅炉热效率，取热力平衡试验平均值93．76％；、____主蒸汽、再热蒸汽流量；____给水、过热器减温水流量；____消耗的燃料总量；____过热蒸汽、给水焓；____再热器出口、入口焓；____过热蒸汽喷水减温焓。（29）热力系统分析3.1能量系统的参数及燃料的计算3.1.1能量系统的参数本毕业设计所选参数为汽轮机在调门全开，机组连续运行的全开工况，此工况下的发电机有功功率为662.916MW。基准状态为：温度25℃，压力101KPa的环境，基准状态下水的焓值为=104.865，熵值。表3-1600MW火电机组连续运行的全开工况发电机端功率662.916MW汽机总进汽量2026t/h主蒸汽压力17MPa主蒸汽温度540℃汽机进口压力16.7MPa汽机进口蒸汽温度537℃高压缸排汽压力4.006MPa高压缸排汽温度326.6℃再热蒸汽流量1676.628t/h夏季工况凝汽器背压11.8KPa给水温度281.6℃进入凝汽器流量1255.636t/h冷却水温49℃排汽焓2355.9kj/kg3.1.2燃料的计算本毕业设计选用的燃料为标准煤，其收到基低位发热量为，其所含水分的成分为，在环境温度下水的汽化潜热为。％（℃）（℃）（℃）（℃）（℃）将以上参数代入式（28），得由式（27），得由式（29），得3.2电厂热力系统的单元划分复杂系统的分析可用单元法。此法由系统计算顺序表和各种过程的单独计算步骤组成。单元法提供了一种分析计算技术，可以给出所期望的结果精度，详细探寻组成能量系统的所有环节的损大小，找出提高系统热经济完善性的改进方向。为此，可以将一个独立的能量系统分成若干个组成单元，然后对各个单元逐一进行损计算。对于火电厂中的主系统，我们可以将其划分为三部分，即锅炉系统、主蒸汽管道系统和汽轮机装置系统。表3-2分析单元单元号过程设备1一般燃烧过程加热炉、燃烧室2燃烧、化学能转变为热能加热炉、燃烧室3燃烧、热由燃气（烟气）传给工质锅炉、加热器4蒸汽流或燃气流的摩擦风道或管道5液体流动的摩擦损失管道6蒸汽或燃气流的热损失风道或管道7液体流动的热损失管道8蒸汽或燃气流的散热和摩擦损失风道或管道9液体流动的散热和摩擦损失管道10泵送液体液体泵11蒸汽膨胀做功透平续表3-2单元号过程设备12饱和蒸汽冷凝为液体冷凝器13不同工质之间的传热热交换器14同种工质之间的传热热交换器15温度不同的工质的混合管道系统3.2.1电厂系统各状态点参数的计算1）状态点3的焓值和熵值分别为：2）状态点4的熵值为：3）状态点5的熵值为：4）状态点6的熵值为：表3-3系统工况汇总位置温度t（℃）压力p（MPa）焓h（kj/kg）熵s（kj/(kgK)）（kj/h）1100029343.3176.526.090540173398.76.40723.09353716.73393.5646.408263.024326.64.0063031.426.4816062.2455374.0063527.87.19342.336490.01182355.97.367040.217490.0118205.150.69080.0178’’281.6171239.6763.044810.683.2.2系统各部分损失计算根据平衡方程计算各部分的损失。对某一热力系统，基本的平衡方程为：（31）式中：____进入热力系统的；____流出热力系统的；____热力系统的损失。电厂系统各部分损失图见附录图3-1。(1)燃烧过程中因热损失引起的损失由于锅炉效率为％，所以锅炉的热量损失为，并看作是直接损失，因为它使燃料中的可用功减少了该数值。这一损失在温熵图上以矩形代表。由化学能转变为热能引起的损失燃料燃烧过程中化学能的剩余部分将转变为热能。在燃料中以面积代表。在蒸气中以面积和面积代表。此时有两个原因会引起损失。其一是，有用的化学能转变为热能是一个不可逆过程。此面积值为因此损失为将参数带入上式，得在温熵图上此损失由面积代表。(2)烟气和蒸汽之间传热引起的损失这是通过燃烧加热蒸汽过程中损失的第二个来源。此过程的总损失可由下式来确定：其中在温熵图上分别以线段的长度代表。将参数带入上式，得但亦可由下式直接算出：将参数值代入上式，得此损失在温熵图上以矩形的面积表示。由化学能转变为热能及由非平衡传热而引起的总损失为。(3)由锅炉到透平的管路中蒸汽流动引起的损失此过程的损失有两个来源。即由于摩擦引起的蒸汽流的节流以及蒸汽与周围介质之间的非平衡热交换。总损失等于过程开始和终了时的值之差。工况0下蒸汽的做功能力由面积代表，其值为：工况3下蒸汽的做功能力由面积代表，其值为：过程的损失为 将参数的各数值代入上述各式，得实际上此系统是由蒸汽和作为冷源的周围介质组成的。系统的总熵增为则蒸汽的损失为这与前面所得到的结果相同。(4)蒸汽在透平中不可逆膨胀引起的损失这一损失可有基本方程确定将参数数值代入上述各式计算，得在温熵图上这一损失由面积和面积代表。(5)由于冷凝器中非平衡传热引起的损失这一损失可由基本方程确定，此时熵的变化为损失为将参数数值代入上式，得在温熵图上此损失由面积代表。蒸汽在透平中所做的有用功将参数数值代入上述各式，得这些计算将在单元3-1至3-7中反映出来。计算结果以的标准形式列于表3-4中。表3-4计算汇总表简单蒸汽电站[单位：]损失工况或部件的变化传热有用功化学变化传热摩擦机械的不完善性放热总计总损失（％）16.5炉子0.410.410.411026.09锅炉3.06.091.431.237803.09管路0.07-0.010.010.060.07333.02透平0.780.7340.0440.04442.24再热器0.8352.33续表3-4透平2.121.470.0870.087460.21冷凝器0.20.20.2570.0173.841003.2.3系统单元划分平衡方法：A.单元3-1过程：燃烧（过程单元1-2）部件：蒸汽发生器的炉子部分基准温度=298K燃烧温度=1273K燃烧放热=炉子效率=93.76％1点的值= 由于炉子的不完全性引起的损失燃料燃烧过程中化学能的剩余部分燃烧损失（化学能转变为热能）B.单元3-2过程：传热（过程单元）部件：蒸汽发生器的锅炉部分蒸汽终态蒸汽初态基准状态2点的值=主蒸汽流量=点的值=传热引起的损失0点的值=C.单元3-3过程：摩擦，传热（过程单元0-3）部件：管路，锅炉—透平蒸汽初态蒸汽终态基准状态由于摩擦和传热引起的损失为点3的值为=D.单元3-4过程：膨胀做功（过程单元3-4）部件：蒸汽透平蒸汽初态蒸汽终态基准状态该过程的总变化为高压缸有用功由于不可逆引起的损失4点的值=E.单元3-5过程：传热（工程单元4-5）部件：再热器（锅炉中）蒸汽初态蒸汽终态基准状态再热蒸汽流量=传热引起的损失为5点的值=F.单元3-6过程：膨胀做功（过程单元5-6）部件：蒸汽透平蒸汽初态蒸汽终态基准状态该过程的总变化中低压缸做的有用功由于不可逆引起的损失6点的值=G.单元3-7过程：冷凝和放热（过程单元6-7）部件：冷凝器蒸汽初态蒸汽终态基准状态冷凝器中总变化为如果没有回收任何热量来做功，总损失为7点的值=能分析方法：燃烧过程的热损失=蒸汽管路中的热损失=转变为有用功的热量=冷凝器中放热量=热平衡的这些结果与平衡法的结果相比较的结果表明：分析方法给出了有关系统真实损失的更清楚的说明。3.3性能指标计算(1)设备的目的效率锅炉：由锅炉产生的蒸汽的，即收益锅炉付出代价所消耗的由式（22），得蒸汽透平：由透平产生的有用功，即收益透平产生有用功付出代价所消耗的由式（22），得冷凝器：由冷凝器出来的，即收益进入冷凝器的，即代价 由式（22），得管道：由主蒸汽管路流出的蒸汽，即收益进入主蒸汽管路的蒸汽，即代价由式（22），得（2）设备过程的损率锅炉：锅炉中的总损失=由式（23），得锅炉的损率管路：管路中的总损率=由式（23），得管路的损率蒸汽透平：透平中的总损失=由式（23），得蒸汽透平的损率冷凝器：冷凝器中的总损失=由式（23），得冷凝器的损率（3）设备过程的损系数由式（24），得各设备过程的损系数锅炉：管路：蒸汽透平：冷凝器：（4）煤耗增量系统的总损系数由式（25），得各部分的煤耗增量锅炉：管路：蒸汽透平：冷凝器：表3-5分析结果单元效率损率损系数煤耗增量U（g/j）锅炉0.47540.88540.524643.254管路0.97570.01820.010770.888蒸汽透平0.7310.034120.020151.661冷凝器0.08090.052080.030772.537全厂0.41370.5862948.34热力系统系统效率3.4性能计算结果分析从表3-5中可以看出各损失的大小、效率的高低，以及损率、损系数、煤耗增量的大小。从各设备的损数值可明显看出损失较大的设备；目的效率的数值反映设备的热力学完善程度；将表3-5中的数据用柱形图表示。参见附录。从损失、效率、损率、损系数和煤耗增量图可以得出以下结论：(1)热力系统中损失最大的是锅炉，其次是蒸汽透平，损失最小的设备是管路；(2)系统中各设备损率的高低反映各个设各的损失在系统总损失中所占的比重。由图3-6可以看出锅炉的损率最大，但锅炉热效率在93％左右，说明锅炉能量损失不大，但其品味却大大降低了，可见在锅炉中存在着很大的热力学不可逆性；而常规分析法中能量损失最大的凝汽器，在分析中，其损率并不大，也就是说在凝汽器中虽然有大量的能量损失，但所损失能量的品味很低，在整个系统中并不是关键问题．这是用常规的第一定律分析方法所无法发现的。(3)由图3-3可以看出各设备的损系数，它可以反映出损在系统各个环节上的分布，因而可以明确指出节能潜力之所在。这样我们就可以针对薄弱环节采取相应的措施进行改进。由图3-3看出热力系统中锅炉的损系数最大，是系统最薄弱环节。第四章热力系统优化分析4.1提高电厂循环热效率提高电厂循环热效率的一些基本方法，包括：提高新汽的初温、初压；采用蒸汽再热循环系统；采用多级抽汽回热循环；采用热电联产循环系统。在现在代化电厂中，系统可划分为很多单元，比如对整个汽轮机装置系统的划分，由于回热的采用，又将回热系统划分成单元，任何一个单元由于某些因素而引起的微弱变化，都会影响到其它单元，这种引起某单元变化的因素叫做“扰动”，也就是说，某单元局部参量的微小变化(即扰动)，会引起整个系统的“反弹’’，但是它不会引起系统所有参数的“反弹”。就汽轮机装置系统而言，系统产生的任何变化，都可归结为扰动后本级或邻近级抽汽量的变化，从而引起汽轮机装置系统及各单元的损变化。因此，在对电厂热力系统进行经济性分析时，仅计算出某一工况下各单元的损失分布还是不够的，还应计算出当某局部参量变化时整个热力系统效率变化情况。而优化理论基础，又要涉及新的指标，比如抽气回热系统中的抽汽有效降，新蒸汽有效降，再热机组新蒸汽有效降，在对系统优化分析时要对以上指标进行分析研究；另外还包括对喷水减温系统的结构优化，这些都是优化理论要研究的。4.2优化理论基础4.2.1抽气有效降对于抽汽回热系统，某级回热抽汽减少或某小流量进入某加热器“排挤’’抽汽量，诸如此类原因使某级加热器抽汽产生变化(一般是抽汽量减少)，如果认为此变化很小而不致引起加热器及热力系统参数的变化，那么便可基于等效焓降理论引入放热效率来求取某段抽汽量变化时对整个系统效率的影响．为便于分析，我们定义抽汽的有效降，在抽汽减少的情况下表示1kg排挤抽汽作功的增加值；在抽汽量增加时，则表示作功的减少值：用符号，来表示。而排挤1kg抽汽所获得的作功与需加入的抽汽之比称为抽汽效率，即：(41)4.2.2抽气的的计算通式从靠近凝汽器侧开始，研究各级抽汽有效降，的计算公式的规律是从排挤1kg抽汽的焓降中减去某些固定成分，可归纳为下列通式：(42)式中：取以或者，，视加热器换热型式而定。如果j为汇集式加热器，则均以代之；如果j为疏水放流式加热器，则顺着凝结水或给水来流方向从j以上直到(包括)汇集式加热器用代替，而顺着凝结水或给水来流方向在汇集式加热器以上无论是汇集式或疏水放流式加热器，则一律以代替；r____加热器j后更低压力抽汽口脚码；____汽轮机流动效率。4.2.3新蒸汽有效降根据抽汽有效降推演，并考虑辅助成分的作功损耗，可以得到新蒸汽的净有效降：(43)式中：____系统全部辅助成份的作功损失，是指除了回热加热以外的一切附加成份，包括门杆漏汽、轴封漏汽、给水泵功损、加热器的损失等的代数和。4.2.4再热机组新蒸汽有效降新蒸汽有效降按前述基础理论推演方法，采用变量抽汽效率可导出新蒸汽有效降为：(44)装置效率为：式中：____循环升量，；____1kg蒸汽在再热器中吸收的量，；____再热热段的蒸汽，；____再热冷段的蒸汽，；____变量抽汽效率，；____变量抽汽有效降，再热热段以后由于排挤抽汽不影响再热器的蒸汽份额，也不影响再热器的升，变热量抽汽有效降的计算与非再热机组一样，其通式为：(45)对再热冷段及其以上抽汽，根据定义，每产生1kg排挤抽汽，但有加入的作功，而且还包含排挤抽汽引起的再热器升的作功，该蒸汽返回汽轮机的实际作功为：(46)4.2.4的应用和的求法火电厂的热力设备和系统，无论是发生量和工质的损失，还是工质和量利用于系统，都将影响装置的经济性，通常工质损失的同时总伴随着有量的损失。热力设备和管道的散热、排污及汽水渗漏和取样等就是属于工质和量损失；工质和量利用于系统，包括来自循环内部的工质和量，以及循环外部工质和量，比如轴封漏汽、抽气器排汽、除氧器余汽利用以及给水泵内的升等均属于内部量和工质的利用，而外来蒸汽或热水、排污扩容蒸汽、锅炉排烟余热利用都属于外部量和工质利用于系统。热力系统中各种热经济性问题，可以归纳为两大类：一是纯量变动或出入系统；另一类是带有工质的量进出系统。两类热经济性问题有本质区别，它们对经济性的影响和效果以及分析计算的方法都将有很大不同。在研究计算时，按纯量和带工质的量进出系统分别予以讨论，给出新蒸汽有效降的增量和循环升增量的计算方法。和得出后，就可求得装置效率的相对变化：(47)4.2.5计算条件引入效率方法之后与等效焓降计算条件相同。从等效焓降的推演过程可知，等效焓降的计算是以新蒸汽流量保持不变为前提条件的。这样就避免了热力系统一般计算方法的缺点，即热力系统中影响经济性的任何变化，其最终结果都将导致各抽汽量和总汽耗量的变化，因而需全部从头开始计算，方能求出经济性的变化结果。如果把新蒸汽流量固定不变，则热力系统中任何变化，只是改变汽轮机的功率和该变动以后的抽汽份额，各级抽汽流量不致全部变动。因此，有可能就局部变化进行分析。这样就简化了计算，使局部定量分析成为可能。此外，在计算时，认为新蒸汽参数、再热汽参数、终参数以及各抽汽参数均为已知，且保持不变，即汽轮机膨胀过程线的变化暂时不予考虑。这些都是建立和推导公式的前提条件。另外，为了局部定量分析方便，把加入循环升也保持不变。在这些前提下，求得的全部抽汽有效降和抽汽效率，是一些完全确定的数值和物理含意相当的参量。它们以一次性参数给出，不必经常计算，成为分析热力系统的重要参数。应当指出，实际工程计算中，大量应用的是，尤其是在局部定量计算当中。因为热力系统中任意地方发生量的增减变化，它所引起作功变化就等于该量与所处能级抽汽效率的乘积。还应当明确的认识，所得的作功变化，已毫不遗漏地考虑了该能级以下所有加热器的抽汽量、疏水量等的全部变化。这是因为中反应了这些变化的缘故。所以是计算的核心，是能使局部定量计算简便、准确的根本所在。总结前面对简单循环电厂系统的经济性进行了分析，并且包含了热平衡分析。这两种分析方法的结论不尽相同，这是由于这两种分析方法中“损失”的含义有原则的区别。两种分析方法分别绘制了流图和能流图，见附录。从热平衡法分析得到的能流图可以看出，从量的角度看，冷凝器中损失的能量最多，而分析方法从量与质的统一角度来看，冷凝器中损失的能量不小，但因与环境温度接近，几乎不存在转换为功的潜力，因此，从热变功的角度认为冷凝器几乎没有改进的余地，而分析方法的分析结果表明，损失最大的部位在锅炉，而且明确的指出损失主要是由于锅炉中燃烧即化学反应和较大温差传热的不可逆性造成的，为了提高效率，应该尽可能改善燃烧及传热条件，一便较少不可逆损失。分析法为合理利用能源，提供了可靠的依据。要综合考虑热平衡法和分析方法二者得出的