锅炉耦合系统提高电厂供电效率的研究

摘 要 社会发展带来用电量的剧增，煤炭又是主要的发电能源。如何提高电厂的供电效率，节省能源的消耗，是发电厂亟待解决的重要问题。本文对锅炉耦合系统进行研究，建立锅炉耦合系统的计算模型，对耦合系统的性能进行分析和计算，结果表明燃机与锅炉耦合系统能够有效地提高电池的供电效率，减少能耗，提高电厂的经济效益。

关键词 燃气轮机；锅炉；耦合系统；热效率

中图分类号TK22 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）106-0039-02

随着社会经济的飞速发展，社会各领域的用电量急剧增加，电厂的供电压力巨大。我国的供电能源主要来自于煤炭，电量需求的加大直接促进了媒体资源的消耗。煤炭资源的不断减少带来的发电成本的增加以及煤炭燃烧带来的大气污染，使得电厂在如何减少煤炭能源的消耗，提高供电效率方面加大了投入力度。本文提出的燃机和锅炉耦合系统为电厂降低能源消耗，提供供电效率开辟了一条新的技术发展方向，通过对耦合系统的性能分析计算，表明此耦合系统具有明显的节能效果，在提高电厂供电效率方面具有可行性。

1 燃机与锅炉耦合系统的计算模型

本文提出的燃机与锅炉耦合系统模型如下图1所示：

图1 锅炉耦合系统计算模型图

在此耦合系统的锅炉机组中，采用航空发动机的风扇作为系统的风机，用一个高温换热器代替原有的燃烧室，将航空发动机中的压气机直接移植到系统的涡轮上，形成的一个新型的单独耦合系统。此系统的输出功不仅要对压气机和风机发挥驱动功能，还对发电机的电能输出起到带动的作用。空气进入到系统的压气机进行压缩，压缩完成后进入炉膛，在高温换热器中受热后的空气在高温高压的作用下驱动涡轮，涡轮做功对压气机进行驱动，同时还对风机进行驱动。在本系统汇总，燃机调节输出功量是通过调节空气进行压气机的流量来实现的，空气流量通过空气进口的导叶结构进行调节控制，风机的输入功率根据燃机输出功量的变化而变化，经过一系列系统结构的层层关联调节，实现耦合系统的调节。

2 耦合系统的性能计算

首先，空气在压气机中进行压缩需要有一定的能量损耗，我们需要对压缩能耗量进行计算。根据涡轮膨胀效率和膨胀比，计算得出涡轮的输出功量。为降低锅炉系统中低压空气的热损失，需要安装空气预热器对经过的空气进行预热。根据热平衡定律，已知压气机出口的空气温度，风机的出口空气温度，预热器排出口烟气温度，可以计算出系统的排烟温度。假设没有耦合，计算锅炉燃煤输入的放热总量Q的关系式为：

对于没有耦合系统的火力发电机，除排烟热损失外，其它的热损失用来表示，用表示管道效率，则此发电机的发电热效率的计算关系式为：

与普通火力发电机比较，耦合系统的燃机具有一定的电耗节省能力，耦合系统的发电热效率关系式为：

根据上式，如果保证耦合系统比原系统在排烟温度上没有升高，则相应的耦合系统在供电效率上就有所提高。

3 耦合系统试验分析

对某一耦合系统的机组性能进行试验分析，目标机组的参数如下表所示：

对系统运行情况进行计算和分析，随着燃机工作温度的不断提高，燃机的效率也随之不断提高。燃机的效率随着增压比的不断增加，都与一个与之相对应的最大值。参见图2，当锅炉的排烟温度在130℃时，锅炉耦合系统的热效率增加，燃机的输出功率转换为电力可以直接上网。对于800℃以上的入口温度，耦合系统的供电对煤炭资源的消耗大大降低，也就是大大提高了供电效率。

图2 燃机输出功率与供电率

4 结论

本文对锅炉耦合系统的性能进行分析计算，并经过目标样机的运行结果分析，锅炉耦合系统对于提高电厂的供电效率，降低煤炭资源的消耗，是切实可行的。本系统对供电效率的提高效果明显，对提高电厂的经济效益有积极的促进作用。

参考文献

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