邹 娅，李捍东

(贵州大学电气工程学院，贵州 贵阳 550025)

0 引言

能源是发展生产力和提高人类生活水平的重要物质基础，在人类社会发展进程中，能源总是占着举足轻重的位置。火电厂是我们电力的主要来源，但也是耗能大户以及污染物排放的重要源头。因此，对火电厂热力系统的技术、经济和环境特性进行综合分析与评价具有极为重要的理论和现实意义。

1 热经济学结构理论建模

1.1 机组热力系统

以国产600MW亚临界压力火电机组的热力系统为例，锅炉为东方锅炉厂生产的DG2028/17.35--Ⅱ2型，600MW亚临界中间一次再热自然循环汽包炉，为单炉膛、平衡通风、固态排渣，全钢架结构，露天布置π型炉，汽轮机型号为N600-16.7/538/538，有8级不调整抽汽，回热系统为“三高、四低、一除氧”，采用疏水逐级自流。

1.2 燃料及产品的数学表达式

热经济学结构理论是采用物理和生产结构图，通过对系统的分析建立产品成本的计算模型方程组，计算产品成本分布，并对结果进行分析，从而对热力系统经济运行状况做出合理评价。

表1 系统主要组件的经济学数学模型

为了计算火用效率，首先要弄清楚各组元的燃料和产品。各个组件火用流都包括输入火用流和输出火用流两种。燃料为系统提供的火用，产品为组元得到的火用。

1.3 物理及生产结构图的构建

首先，根据热力系统中各组元不同的功能特性，将热力系统图绘制成物理结构图，如图1所示，然后利用物理结构图上的功能单元，按照成产过程绘制成产结构图，如图2所示。

图1 600MW亚临界机组物理结构图

生产结构除了包含真实的单元外，还包含两种虚拟的单元，一种单元是用于汇合火用流的，即有多股火用流输入，一股火用流输出，称为汇合单元;另一种单元是用于分流火用流的，即有一股火用流输入，多股火用流输出，称为分流单元。

图2 600MW亚临界机组生产结构图

2 火用成本计算结果

将锅炉燃料单位火用成本取为1。

由表2结果发现，沿着热力循环进行的方向，各组件产品的单位火用成本逐级递增。对于给水加热器组，产品单位火用成本从高加到低加逐级增加，在末级八号低加达到最大值。其中，凝汽器的产品单位火用成本最高。分析结果直接反映各个组元对系统的热经济性能的影响程度，应该提高八号低加和凝汽器的火用效率，但是凝汽器火用效率低不是由于设备本身的问题，是由于放出的热量未加以利用造成的，所以暂不需作改变。

表2

表的最后一列代表了差价，能说明子系统的火用损费用和非能量费用的大小程度。由于未考虑非能量的费用，因此差价就只表示了火用损的程度，结果发现锅炉的火用损程度也比较大。

3 设计分析结论

1)可通过安装低温省煤器，提高给水温度，减小烟气与工质之间的平均传热温差，达到提高锅炉火用效率，提高全厂的热经济性的目的。

2)可通过增大加热器的换热面积，保证换热面的清洁度，减小换热端差，从而提高八号低加火用效率，达到提高全厂的热经济性的目的。

3)虽然凝汽器是系统中最薄弱的环节，但这是由于凝汽器放出热量未加以利用造成的，并不是设备本身的原因，所以暂不作改变。

4)可增大机组容量，提高锅炉的火用效率、汽轮机的火用效率、回热加热器组、除氧器等的火用效率。

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