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1、 华北电力大学(北京)硕士学位论文1000MW燃煤机组的热经济学分析与优化姓名：金雅萱申请学位级别：硕士专业：土木工程；供热、供燃气、通风及空调工程指导教师：程伟良201103 关键 词： 热 力 系 统 ；火 用分 析 ；热 经 济 学；成 本 分 析 瓵 甌 瑃 ， 北 【 乜 力 大学帧 赫 讧 论文为 了 确定 用能系 统中整个装置 或 个别 设 备 能量 损 失的 大小 、 分布 、 性 质以及探求 提高 能量 利 用率的 方向和显 著 措 施， 其 方法 之一 就是对 系统进 行 “能量 分析 汀 盎 鹩 梅 治 。 为 了 达到对 所研 究系 统进 行 公 正地 评 价 ， 这两
2、 种方法分别 从 不同 的 方向给 出 系统的 各种性 能指 标 。 “热 效率 或 “能效率 是“ 能换 和传 递过 程 进 行 分析 研 究。 表 年 美 国耗 能部 门的 能效率和火 用效率的 比 较 当 热 力 学分析 可以作 为 获 取 经 济利 益的 手段时 ， 它 与 经 济就再也无 法 分开 了 。 所以， 在热 力 学分析 方面 ， 无论是能量 分析 法 还 是火 用分析 法 ， 都 会 向着 这个重 要方面 发 展一 一 热 经 济学， 有时 也被 称为 火 用经 济学。 它 将 热 力 学分析 与 系 统工程 相结 合， 将 热 力 学分析 与 经 济因 素 相融 合，
3、在热 力 学参数 与 经济学参量 之间 寻找 一 个最为 恰 当 的 平衡 点 ， 并 将 系统中的 火 用流 价 格化 ， 来 追求 经 济效益的 最佳 效果 ， 从 而 探讨能量 利 用的 合理性 、 系 统参数 的 优 化 、 方案 的 可行 性 以及系 统运 行 的 经 济性 【 。 有效利用 的 火 用 与 系 统量纲 的 量可， 直 接 用涉 及的 环 境不 能正确地 指 出系 统太 用 成 本 以 及成 本 形 成 别 有待于在工 程实践 二 北 电 力人 学巧 ： 卜 学化 论 文 北 保 痜 人 学 硕 学 位 论文很 长时 间 以 来 ， 热 力 学 中 需 要 一 个 参
4、数， 这个 参数能 够 单独 的 对 能 量 价值 问 题 给 出 评 价 ， 使 人 们能 够 从本 质 上， 更 深 层次 的 认识 能 量 的 运 动过 程 、能 量 的 优化 利用 。 火用 作为一 种 评 价 能 量 价 值 的 参数， 将能 量 的 “数量 ”和“质量 骋 黄 鹄 矗 娴孛 枋 隽 四 芰 康 摹 凹壑 ， 它的 出 现 打破 了 人 们传 统 的对 能 的 性 质 、损失及转换效 率 等 方 面 的 看 法 ， 为在 以 后 的 发 展 中 按 质 用 能 提 每 对 外 所 作最大 有 用 功称 为内 能 火用 ， 用 臣 ， 表 示 ， 即巳 煲 唬 式中 ：
5、 觇 ， 一 一 燃 料 的 低 位 发热 量 ； 概 念； 其 基 本 研究 对 象 是 用 能系统或 设 备； 其 最 终目的是 给 出 分 析 对 象 的热力 学 完善 性 的评 价，这里 所指的评 价，它 不仅 包括 系统总体 热经济性 的定 量结论 ，也包括 各个 设 备和环 节 上 的火用 损 失 大 小 以 及 影 响因素 等 【 】 。故，火用 分析 方法在对 能量系统提出 科学 地 评 价的同 时 ，为 我 们 指明了 提升系统热经济完善 性 的努力 方向，为 系统的全面 优 化 和整 体 技 术 改 造 提供有 力 的资 料。对 于一 个 用 能系统，火用 平衡 是 火用
6、分 析 的基 础。任何热力系统，其 实际过 程都会 引 起火用 的损 失 和火无 的增加 。因而 ，系统的火用 的一 般 关系式如 下：输入 系统的火用 一 涑鱿 低 车幕鹩 火用 损 失 系统火用 的变化其 中火用 损 失 是 工质 在设 备内 部经历 不可 逆过 程的内 部火用 损 失 ，以 及 由 于泄漏、散 热等 造 成的外 部火用 损 失 的总和。 输 入火 用 的 比 值，即 丸 ， 猳 ，火 用 损 率也分 为 外 部火 用 损 率 和 外 部火 用 损 率，分 别表 示 为 ：玎鏬 图 子 系 统 的 黑 箱 模型 把 分 析对 象 假 设 成 用 “透明的 边界 包 围 起
7、来 的 体 系 就 是 白 箱 模型 ，这样就可 以 对 系 统 的 各个用 能 环 节 逐 个进 行 剖析， 并 对 各个过程的 耗 散 能 量 进 行 计 算 。其 中 边界 用 虚线表 示 ，输入 和 输出 的 火 用 流 用 带 箭 头 的 火 用 流 线表 示 ，在火 用 流 上 标 圆圈来 表 示 外 部火 用 损 ； 用 火 用 流 线的 串并 联 来 表 示 子系 统 内 、 外 每 个过程的 彼此 关 系 ；并 在对 应 位 置标 示 出 火 用 流 符 号和 火 用 损 符 号，“白 箱 模型 ”的 构 成 如 图 所示 。： 火用 分 析 的 一 般 步 骤 如 下【 】
8、 ：出 科 学 解释； 的各种 运 行参数 ， 以 保证 系 统 的最 经 济运 行。 图 热力 系 统 单元 的 划 分 图 对 热 力 系 统 加 热 器 分 别 列出热 平 衡方 程 ：吒 鹂 口 毛 趌 岛 弓勺 勺口 勺吃 巧 裕 吃巧巧 【 縚【 彳 】 】编 号 火用 基 态的 确 定 尤 绕鳌 尤菻图 热力 系 统 各部分 火 用 效 率 砣 癏 舭 器 舭 瓻 氧雅骨机小 汽机 鱉 加 热糕 认 热器除图 热力 系 统 各部分 火 用 损 失 系 数 综 合分析 火 用 损 失 、 火 用 效 率 、 火 用 损 率 、 火 用 损 系 数 以 及煤耗 增 量 分布 图， 可
9、得 出以 下 结论 ： 。 保 徽 绷 搜 禠学 位论 文出 节 能潜力之所 在 ，这 样就可 以 针对薄 弱 环节 采取 相应 的 措 施进行改 进。 由 图薹 成 本 理 论传 统 的 火电 厂 发电 成 本 的 组 成 元 素 有 燃 料 费 、材 料 费 、水 费 、员 工工资以 及福利 费 、设备 的 折旧 费 、修 理 费 、管 理 费 用和财 务费 用。这 些成 本 可以归 结 为 两 类 ： 一 类 是能 量 费 用成 本 ， 另 一 类 是非 能 量 费 用成 本 。能 量 费 用成本 是系统 所 消 耗 燃 料的 总 费 用， 除此之外 的 所 有 费 用称之为 非 能 量
10、 费 用成 本 。用传 统 方 法 分 析热 力 系统 产品 成 本 时， 一 般 是指 基 于热 力 学 第 一 定 律 得出 的 燃 料 费 用， 用系统 所 消 耗 的 标煤数 量 来 表 示成 本 ； 而 热 经济 学 成 本 分 析是基 于火用成 本 理 论， 用系统 所 消 耗 的 燃 料 火用数 量 来 表 示成 本 ， 其 表 示形 式 比 如 火 用 成 本和单 位 火 用 成 本； 在 现 实 应 用 中，成 本可 以用 标 煤或现 金来 表 示，只热 经 济学 在 对成 本形成 过 程和能 量 生产过 程的 分 析 方 面 能 够 提供更为 系热 经 济学 分 析 方 法
11、 对 机 组热 力 系 统 进 行 成 本分 析 。 矩阵模式 热经 济学 的基本思 想是：将 能 量系 统 划 分成 多个 子 系 统 或 个 体单元， 用 一 些物理火 用 流来 连 接各 个 子 系 统 ， 引 入事 件矩阵把各 股 火 用 流与子 系 统 之间联 系 起 来 ， 进而 根据 事 件矩阵得 出 各 子 系 统 的 成 本平 衡方程， 再 辅以 必 要 的 补充 方程， 得 出 系 统 中 各 股 火 用 流的 火 用 成本， 最 后得 到 系 统 最 终 产 品的 成本。该 方法 通 过 矩阵工 具的 运用 ， 对 于参 数 较多的 复杂系 统 ， 提供了简 洁 的 计 算过 程， 并为 方便 对 整 个 系 统 进行 热经 济 学 研 究 ， 通 常把热力 系 统 划 分为 彼 此独立火 用 成本理论 是在对 成本寻根究 底的 过 程中 产 生的， 它 是建 立在这 样 一 个 思 录 卣驛：根 据 建 立 的模 型图 ， 可以写 出它的事 件 矩阵 彳 ， 如 下 ： 韭 仿 曼曼曼曼曼
