熵方法在火电厂清洁生产中的应用研究

【摘要】：随着我国进入“十二五规划”时期,节能减排的任务依然严峻,特别是全网机组以能耗最低、污染排放最少为主要目标的节能发电调度的提出,对于常规的火电机组来说,清洁生产的水平直接关系到火电厂的切身利益,中投顾问发布的《2010-2015年中国环保产业投资分析及前景预测报告》显示,我国能源资源以煤炭为主,在电源结构方面今后相当长的时间内将继续维持燃煤机组的基本格局。按照目前的排放控制水平,到2020年,我国火电排放的氮氧化物将达到1234万吨以上。由此可见,火电大气污染物排放对生态环境的影响将越来越严重,这一问题的解决迫在眉睫。 本论文按照上述背景,重点从火电厂节能生产和清洁生产两方面入手,综合运用熵分析法,建立火电厂三大热力系统的熵分析模型和全厂的清洁生产熵分析评价模型,并运用该模型对典型国产600MW超临界燃煤机组清洁生产水平进行了分析评价。以熵方法分析该厂节能生产和清洁生产的过程,进一步揭示了熵概念中所包含的工程应用信息。具体内容如下: 1、针对当前火电厂节能生产的热点问题,本文在总结前人研究成果的基础上,主要运用熵分析法,以火电厂熵增为依据,将机组分为锅炉热力系统、管道热力系统以及汽轮发电机组热力系统,运用熵方法建立了火电厂三大热力系统的熵分析模型。并对某厂典型600MW超临界机组六个实际运行工况进行了较为详细的分析,为该厂的运行及检修工作提供了参考性的建议。 2、本文基于修订后的中华人民共和国电力行业标准DL/T606.3-2006《火力发电厂能量平衡导则第3部分:热平衡》,首次建立了火电厂管道热力系统熵分析计算模型,并对火电厂管道热力系统各项损失进行较为细化的分析。 3、针对当前火电厂清洁生产的热点问题,根据国家发改委颁布的《火电行业清洁生产评价指标体系(试行)》和《火电厂大气污染物排放标准GB13223—2003》,对某厂600MW超临界机组不同工况下的气体排放物进行了计算分析,发现该厂在240MW工况下运行时,气体排放物NOx超出了国家允许的排放浓度,为该厂今后低负荷运行时,加强气体排放物的监测及控制提供了积极的参考性建议。 4、尝试用热力学熵理论与火电厂清洁生产相结合,首次引入节能系数、减排系数、节能减排比以及清洁生产系数等评价指标,建立了火电厂清洁生产熵分析评价模型,该模型综合考虑了火电厂能耗与排放两个方面。该评价指标无因次、物理意义清晰,同时实现了量与质的统一,通过该模型可以全面评价火电厂清洁生产水平,并兼顾节能与减排两个方面,为火电厂开展“节能生产”及“清洁生产”工作指明方向。 最后,提出了本课题进一步深入研究的建议:建立火电厂在线监测和优化运行的清洁生产熵分析模型,并可以在该模型的基础上对机组设备的运行现状给予综合评价,并对火力发电厂进行基于熵分析法的节能诊断。同时,可以将绿色环境指标、热经济性指标与运行中可控可调的方式结合起来,进行多目标优化,绘制火电厂清洁生产特性曲线,为节能调度提供依据,提高经济运行水平。 本文的研究工作紧密结合工程实际,计算研究工作大致反映了火电厂能量不可逆损失的真实情况,计算研究结果对火电厂工程实际应用具有一定的指导意义和参考价值。 【关键词】：熵方法 火电厂 节能生产 清洁生产评价
【学位授予单位】：上海电力学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：X383;TM621
【目录】：

• 摘要5-8
• ABSTRACT8-16
• 第一章 绪论16-28
• 1.1 课题研究背景及意义16-19
• 1.2 国内外火电厂清洁生产研究现状19-26
• 1.2.1 国内外火电厂清洁生产评价研究现状19-22
• 1.2.2 国内外火电厂节能生产评价研究现状22-25
• 1.2.3 研究现状分析25-26
• 1.3 本文主要研究内容26-28
• 第二章 熵方法分析火电厂热力系统的研究28-60
• 2.1 理论基础28-33
• 2.1.1 熵概念及热力学定律29
• 2.1.2 熵方程的一般关系式29-31
• 2.1.3 不可逆损失计算31-33
• 2.2 参考环境33-34
• 2.3 600MW 火电机组三大热力系统简介34-39
• 2.3.1 锅炉热力系统34-36
• 2.3.2 汽轮发电机组热力系统36-39
• 2.3.3 管道热力系统39
• 2.4 锅炉热力系统熵分析39-55
• 2.4.1 锅炉各项热损失的熵增40-44
• 2.4.2 锅炉内换热过程的熵增44-49
• 2.4.3 计算结果及指标分析49-55
• 2.5 汽轮发电机组热力系统熵分析55-58
• 2.5.1 汽轮机本体的熵分析计算57
• 2.5.2 加热器的熵分析计算57
• 2.5.3 凝汽器的熵分析计算57
• 2.5.4 其它设备的熵分析计算57-58
• 2.6 本章小结58-60
• 第三章 火电厂管道热力系统熵分析模型的建立60-72
• 3.1 火电厂管道热效率的反平衡算法60-64
• 3.1.1 管道总的热损失60-61
• 3.1.2 新蒸汽管道散热损失61
• 3.1.3 带热量工质泄漏热损失61-62
• 3.1.4 再热蒸汽管道散热损失62
• 3.1.5 给水管道热损失62-63
• 3.1.6 厂用辅助蒸汽系统热损失63
• 3.1.7 锅炉连续排污热损失63-64
• 3.2 火电厂管道热力系统熵产及其影响因素64-71
• 3.2.1 新蒸汽管道熵分析计算65
• 3.2.2 带热量工质泄漏熵分析计算65-66
• 3.2.3 再热管道熵分析计算66
• 3.2.4 给水管道熵分析计算66-67
• 3.2.5 厂用辅助蒸汽系统熵分析计算67
• 3.2.6 锅炉连续排污熵分析计算67-68
• 3.2.7 计算结果及指标分析68-71
• 3.3 本章小结71-72
• 第四章 火电厂清洁生产熵分析评价模型的建立及应用72-95
• 4.1 火电厂清洁生产与熵理论72-82
• 4.1.1 火电厂清洁生产指标74-79
• 4.1.2 热量法、熵方法的计算结果比较分析79-81
• 4.1.3 基于熵的火电厂清洁生产分析评价方法的提出81-82
• 4.2 火电厂清洁生产熵分析评价模型的建立及应用82-93
• 4.2.1 火电厂局部熵增系数的提出82-83
• 4.2.2 火电厂排放物熵增计算模型的建立83-86
• 4.2.3 火电厂清洁生产熵分析评价模型的建立86-88
• 4.2.4 实例分析88-93
• 4.3 本章小结93-95
• 第五章 结论与展望95-98
• 5.1 结论95-96
• 5.2 展望96-98
• 参考文献98-103
• 致谢103-104
• 攻读学位期间取得的研究成果104

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