冷水机组负荷率的负荷越大,汽耗率就越大吗

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纯冷凝机组供热改造后,由于未能达到认定供热机组条件,煤耗在线监测系统只能沿用改造前的纯冷凝机组计算模型,引起系统计算的发电煤耗明显高于机组实际煤耗,导致机组在节能发电调度的排序中落后于同类型机组。为了解决问题,分析了供热改造对煤耗、热耗率的影响,根据分析结果提出了一种补偿算法,对热耗率偏差进行补偿修正,并采用仿真软件进行模拟计算,比较、分析不同算法计算出的热耗率。在煤耗在线系统上进行修改实施,系统运行结果与机组实际状况相符,表明该算法使煤耗在线监测系统计算的煤耗能反映机组的纯冷凝状态实际煤耗水平。通过补偿算法,可对达不到热电比要求的小流量供热机组的煤耗计算方法进行修正,解决供热改造后煤耗的算法不适当导致调度排序不合理问题。
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本文通过对火力发电厂运行状况的分析,并结合多家电厂的实际运行参数,提出各种节能降耗的可靠措施。
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汽轮机初参数是影响机组热经济性的重要因素。以N300-16.7/537/537型汽轮机为例,采用热力学方法,阐述初参数变化时对机组经济性的影响,通过定量分析找出初参数变化时对热耗的影响,拟合初参数变化时下的热耗率变化曲线,为机组的实际运行提供帮助,也为机组的节能降耗提供参考。
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金月芽期刊网 2017一、汽轮发电机组的汽耗量和汽耗率
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1.汽轮发电机组的汽耗量D0在汽轮发电机组中,热能转变为电能的热平衡方程式为  汽轮机的实际内功wi=αjΔhj+αcΔhc,代入式(2-24),得D0αjΔhj+αcΔhcηmηg=3600Pe(2-25)再热前抽汽Δhj=h0-hj再热后抽汽Δhj=h0-hj+qrh将αc=1-αj代入式(2-25),并经整理可求得D0D0=3600Pe(h0-hc+qrh)(1-αjYj)ηmηg(2-26)抽汽在再热前Yj=(2-27)抽汽在再热后Yj=(2-28)Δhc=h0-hc+qrh式中 h0、hj、hc——新汽、抽汽、实际排汽比焓,kJ/...
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  (京能集团内蒙古岱海发电有限责任公司,内蒙古,乌兰察布,013750)
  【摘& 要】目前研究机组定/滑压运行方式,提高机组低负荷运行经济性,适应电网、市场、调峰的需求是当前急需探讨的问题。机组选择定/滑压运行方式是机组节能降耗和经济运行的途径之一。目前电网大,容量大, 电网负荷高峰/低谷越来越严重,机组定/滑压运行方式是当前急需探讨的问题。因此,如何选择机组滑压运行方式是电厂节能降耗的重要途径。
  【关键词】定/滑压;优化;汽轮机热效率;实践;经济效益
  机组滑压运行是指保持汽轮机调节汽门全开或部分全开,通过锅炉调整主蒸汽压力达到调整汽轮机输出功率,满足电网负荷需要的运行方式,滑压运行又称为变压运行。滑压运行在机组负荷变动的情况下,可以减小高温部件的温度变化范围,从而降低汽缸和转子的热应力、热变形,提高部件的使用寿命。汽轮机滑压运行时,主蒸汽压力随负荷变化而相应的变化,但主蒸汽温度保持不变;当负荷变化较大时,调节级的温度变化比定压运行时要小得多。这使得汽缸、转子等金属部件的热应力和热变形也小,不仅增加了机组的可靠性,也增加了机组的负荷变化率,以适应电力系统负荷变化的需要。
  一、机组滑压运行的重要意义
  1、机组低负荷时能保持较高的热效率。滑压运行与定压运行相比,在低负荷时有较高的热效率。滑压运行时主蒸汽压力随负荷的减小而下降,而主蒸汽温度不变,使进入汽轮机的容积流量也基本不变,汽流在叶片里的流动偏离设计工况小,在负荷变化相同时,滑压运行比定压运行热效率下降得也少。滑压运行时调节汽门全开或基本全开,使得低负荷时节流损失很小。又因滑压运行时蒸汽压力减小,使得对末级叶片的侵蚀也得到缓和。
  2、给水泵功耗减小。机组滑压运行时,当机组负荷降低时,给水流量和压力随之减小,给水泵消耗功率也随之减小,负荷越低,功率消耗越小。
  3、有利于机组变工况运行。滑压运行时,由于锅炉的汽温和汽轮机各级温度变化均较小,因此有利于机组的变工况运行。
  4、滑压运行时,主要减少炉煤量, 来降低主汽压力,降低负荷。给水压力随主汽压力降低而降低,给水压力降低给水泵耗电必然降低,特别是低负荷工况下省电优为明显,对汽动给水泵而言用汽量必然减少,这也是滑压运行时另一方面的重要经济效益。
  二、滑压运行提高汽轮机热效率的理论分析与实践
  以内蒙古岱海发电有限责任公司为例,一期两台600MW汽轮机由上海汽轮机厂制造,型号为N600-16.7/538/538,系亚临界、单轴、四缸四排汽、一次中间再热、双背压、反动式、凝汽式汽轮机。高压缸为单流布置,中压缸和低压缸为双流对称布置,高压部分由一个调节级和11个速度级组成,调节级又分成四个喷嘴组,每个喷嘴组对应一个高压调汽门,每两个调门共用一个高压关断阀,一般采用高压缸启动方式。总通流级数为57级。高、中压缸均为双层缸结构,低压缸为三层缸。N600汽轮机采用一次中间再热,其优点是提高机组的热效率,在同样的初参数条件下,再热机组一般比非再热机组的热效率提高4%左右,而且由于末级蒸汽温度较非再热机组大大降低,因此,对防止汽轮机组低压末级叶片水蚀特别有利。汽轮机在额定进汽参数、额定背压、回热系统正常投运时,能发出额定功率为600MW,其保证热耗为7862KJ/KWH。
  二期两台600MW 机组由上海汽轮机有限公司生产,其型号是N600-16.67/538/ 538,型式是亚临界、单轴、三缸四排汽、中间再热、反动式、直接空冷凝汽式汽轮机。该机组额定功率为600MW,最大连续功率为634MW,阀门全开工况功率为655 MW。整个汽轮机由一个合缸的高中压缸和两个双流低压缸组成,高中压缸和低压缸均采用双层缸结构。汽轮机整个通流部分共44级叶片,高压通流部分由1 级单列调节级(冲动式)和9 级压力级(反动式)所组成。中压缸全部采用反动式压力级,分成两部分,共为6 级。低压缸采用双流反动式压力级,共2&2&7 级。低压缸未级叶片的高度为665mm。最大保证工况热耗8064KJ/KWh。
  岱海电厂一期机组设计定&滑&定运行曲线如下:
  图1-1一期机组设计定&滑&定运行曲线
  滑压运行取得经济效益,是过热蒸汽的焓在6.0MPA以上随压力上升而有所下降。定压运行在低负荷下,大型锅炉很难维持其过热及再热汽温不降低。从一些计算和焓熵图可看到当温度保持一定(如538度),过热蒸汽的压力大于6.0MPA时,蒸汽的焓明显降低了,(见图1)这一点是滑压运行取得经济性的重要因素。滑压运行时,进入机组的蒸汽容积流量近似保持不变;
  滑压运行保证主蒸汽温度和再热蒸汽温度为额定值,而采用降低主蒸汽压力的方法,来改变机组的负荷。机组定滑压运行经济性是通过机组热耗试验来确定判断定滑压运行的经济效益。本文通过对我厂600MW机组在不同负荷下采用定&滑&定的运行方式进行经济性分析,同时也说明在其他工况不变情况下,低负荷时采用降压运行方式是很经济的。
  图1-2 过热蒸汽焓与压力关系
  1、定&滑&定运行工况下对比试验:
  试验以岱海电厂定&滑&定压运行为例,试验前根据厂家提供的滑压曲线,调门特性曲线和重叠度,调门开度与流量的对应关系曲线,制定了滑压试验方案。为我厂一期一号机通过滑压运行方式的经济性分析提供理论与实践依据:
  【1】理论分析:
  根据汽轮机原理,机组变工况运行时有以下关系:
  由于主蒸汽温度不变T1=T2,& 得:G1/G2=P1/P2。
  式中:G&蒸汽的重量流量,T/H,& P&蒸汽压力,MPA, T&蒸汽温度,℃
  G1、P1、T1是变工况后蒸汽的重量流量、压力、温度;G2、P2、T2是变工况前蒸汽的重量流量、压力、温度;
  由G=V/可知;
  式中:V&容积流量,M3/H;&比容,M3/kg&&& G1=V1/1 ;G2=V2/2
  代入 G1/G2=P1/P2 ;&& 得:V1/ V2= (P1/P2)*(1/2)
  比较不同压力下P、值(见表1&3)便可以看出变压运行容积流量的变化。
  表1&3:不同压力下P (MPa)、(M3/kg)比较值
  主蒸汽压力从18.0MPA下降至12.0MPA,而P*值从0.337上升到0.353,增加5%。主蒸汽压力下降,P*值上升,说明蒸汽容积流量上升。在蒸汽温度不变的情况下,进入汽轮机的容积流量将接近于设计的容积流量,汽轮机的热效率也将接近于设计工况的热效率,在实践中具体表现为:
  机组在变压运行中保持2个调节阀全开,减少了汽门的节流损失。
  低负荷滑压运行时蒸汽容积流量上升,蒸汽在各级的充满度好,并可减小摩擦鼓风损失。
  随着各级工作压力降低,饱和蒸汽温度下降,而蒸汽的过热度加大,汽轮机末级叶片排汽湿度降低,减少了蒸汽的湿气损失,同时也减少了蒸汽对叶片的冲蚀。
  【2】运行实验及数据分析
  实验条件:机组调节门开启为顺序阀方式,且阀门调节特性良好,无迟滞卡涩现象。试验时参考厂家提供的滑压曲线, 在机组满负荷的35% 以下及机组满负荷的90%左右&100%工况下,将机组参数调整到额定,进行定压运行试验, 在机组满负荷的35%&90%左右进行滑压运行试验;
  滑压试验时, 调整阀位为三阀点运行方式。我厂600MW负荷时,GV1和GV4开度全开或80% 以上, GV2开启55% 左右,GV3全关或略开启;300MW以下时,GV1和GV4开度为33% 以下,GV2开启0%或略开启,GV3全关。(注:1.我厂将GV1、GV4、 GV2和GV3调门开度限制在90%以下,即GV1和GV4全开为90%。2.当GV2开度大于31% 时,GV3才开始动作,稍开参与调节。)尽量使调门的节流损失为最小。阀点滑压运行特点在于保持调门开度基本不变,保持主汽额定温度不变,以锅炉调整煤量来调整压力,改变负荷。
  进行35%负荷到90%负荷210MW- 540MW左右滑压试验, 试验时关注调门开度和高压调门后就地压力,以调门开度为主,调门开启状态以调节门后压力判断,实验前联系热工将调门阀位整定到最灵敏位置,且调门反馈信号正确、灵敏可靠。
  机组滑压试验优化步骤:
  a)根据机组带负荷情况,选取几个基准负荷点。
  b)在每个基准负荷下,取主蒸汽压力填写数据。
  c)对数据进行整理。计算得出每一个负荷下不同主蒸汽压力对应的热耗值,从中选取最佳的运行方式。
  d)数据汇总,得出结论。
  由实验数据(见表1&1)分析可见:
  600MW时,最佳主汽压力就是额定主汽压力,而且汽机相对内效率较高。也可以看出在机组负荷540MW定压运行主汽压力16.5MPa的热耗数值7946.4 kJ/kw.h,比机组负荷540MW滑压运行热耗数值8092.4kJ/kw.h小,可见在540MW负荷下滑压运行热耗数值大于定压运行热耗值,说明540MW负荷时滑压运行不经济,在定压运行方式下,调门GV1、GV4开度大于90%,GV2和GV3开度23% 和0%,基本上调门节流损失已经很小了。
  表1&1:机组滑压运行优化试验数据表
  通过理论分析结合实践依据得出以下结论:
  1、定滑压运行曲线图:(见图16&8)
  图16&8定滑压运行曲线图
  (1)600MW-520MW:额定主汽压力(16.5MPa)定压运行
  (2)520MW-210MW:滑压运行(520MW/16.5Mpa-210MW/10.5Mpa)
  (3)负荷210MW以下为定压运行经济, 主汽压力(10.5&11.5MPa)
  2、优化后的定滑压运行曲线,产生三种效果:
  (1)降低机组热耗率;
  (2)在同一负荷下,滑压运行的高压缸排汽温度高于定压运行,故可改善低负荷下的再热蒸汽温度;
  (3)滑压运行,在低负荷时,锅炉的给水压力相应降低,可减少电动给水泵电耗和汽动给水泵汽耗。
  四、600MW机组在低负荷时降压运行方式的经济性分析:
  选择机组在不同负荷区域的定滑压运行方式,对经济性的提高具有重要的意义;同时研究机组低负荷降压运行方式对经济性的改善也是当前急需探讨的问题。
  机组滑压运行时,由于主汽温度维持额定基本不变,使高压缸排汽温度变化很小,这样使再热汽温也能维持额定值范围内,同时汽温变化很小能改善机组低负荷工况下的循环热效率,使循环热效率相对提高,使机组低负荷工况在滑压运行中经济效益得到提高。
  那么,在同负荷下,降低主蒸汽压力运行,对机组的性能和经济运行有何影响呢?通过岱海电厂3号机组在相同负荷下的性能试验说明,600MW机组在低负荷下采用降压运行方式后,各种摩擦损失、节流损失减小,高压缸效率得到提高;厂用电率明显下降,取得的良好的经济效益。
  1、低负荷下运行方式及经济性分析:
  我厂二期两台机组于日正式投入运行,长期以来,机组一直在50%负荷运行,为了探索低负荷下降压运行方式对机组经济性的影响,于开始采用低负荷降压运行方式,具体做法为:机组高调门GV1,GV2,GV4全开,GV3高调门被强制全关,机组做性能实验得:主汽压力10.5MPA,压力可变化范围为(10.5&3),总煤量158T/H。具体见表1&2。
  2、根据表1&2进行经济性分析:
  (1)厂用电明显下降。
  机组降压运行后厂用电率较降压前下降2.018%,厂用电量从51.688万 kw?h下降到49.67万 kw?h,每天可节约用电2.018万 kw?h,每月可节约厂用电量31.29万kw?h(按30天计)。厂用电率降低的主要原因为:由于给水泵给水压头明显下降(下降2.1 MPa),给水泵功耗减少,给水泵耗电率下降了0.78%。虽然汽耗减小,引起煤耗有所减小,考虑到全天煤质的不同,释放的热值不同,同时考虑到全天环境温度的变化,引起真空度的变化可以认定降压前后煤耗基本不变。
  (2)汽机做功能力提高。
  汽轮机排汽压力下降,则汽轮机做功能力增加,热耗率降低,汽轮机效率提高。
  (3)考虑到真空度的差异,发电煤耗和供电煤耗稍有减小。
  (4)在上述工况下,降压后蒸汽比容比降压前蒸汽比容增大,则降压后比降压前蒸汽容积流量的增大。在重量流量不变的情况下,降压运行后,蒸汽的容积流量增加了,蒸汽容积流量的增加使蒸汽通过调节汽门的节流损失减小,在调节级中的进汽损失减小,鼓风摩擦损失减小,通流部分摩擦损失减小,漏气损失减小,对末级叶片的冲蚀减小,高压缸相对效率提高。
  3、600MW机组在低负荷下降压运行方式的经济性分析总结:
  机组采用降压运行后,降低厂用电率2.018%,每月可节省厂用电量31.29万kw?h,每月可节省98.56 万元。同时调节汽门的节流损失减小,在调节级中的进汽损失减小,汽机做功能力提高,热耗率降低。因此,在其它工况不变的情况下,采用降低主汽压力的运行方式是很经济的。
  表1-2降压运行前后数据对比表
  注:全天按24小时计算
  参考文献:
  [1]《汽轮机原理》中国电力出版社
  [2]《上海汽轮机厂600MW汽轮机说明书》&& 上海汽轮机厂
  作者简介:
  孙捷(1981- ),男,本科,工程师,从事发电厂运行工作。
  孙玉龙(1986-),男,本科,助理工程师,从事发电厂运行工作。
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作者:安全管理网 来源:安全管理网 点击:
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& 在汽轮机的生产运行中经常会出现的情况是汽轮机汽耗量大等状况。对于汽轮机汽耗的研究,我国还有很大的提升空间。本文通过对某厂28000m3/ h空分装置驱动空压机及空气增压机的汽轮机型号为NK S50 /7 1 /0 , 单缸冷凝式,定额功率是33946KW,转速为5665r/min,进汽压力为3.5MPa,温度是400摄氏度,流量是153.54t/h,正常功率为30610KW,转速为5547r/min,进汽流量为135.86t/h。的汽轮机进行分析研究,总结出汽轮机汽耗因素和相关建议。
& & 随着社会经济的发展,汽轮机得到广泛的运用。但在过去的今年里,在汽轮机上仍存在着汽轮机的汽耗量大的现象。从经济与环保的角度来说,发电厂等工厂在汽轮机的应用过程中,对其汽耗量的控制有待提高。需要我国的科研人员加大对汽轮机的研究,不断改进汽轮机技术,使其汽耗量能够减少,同时起到保护环境的作用。本文分析了其产生的原因,并提出了相关的建议,具有一定的理论意义和实践意义。
& & 1.汽轮机汽耗产生的原因
& & 1.1. 蒸汽压力
& & 考虑汽轮机的经济效用,如果汽轮机其他的运行条件保持不变,蒸汽压力降低,其做工地能力减小。为了维持汽轮机正常的转速运转,蒸汽的流量就会增加。考虑其安全性,其蒸汽压力降低,就会引起调节级焓降减少, 反动度增加,同时末级焓降会增加,相应的反动度会降低等。如果蒸汽压力降低较多,就会使汽轮机中的的叶片应力以及转子所承受的压力过大,这样就容易造成汽轮机的汽耗加大,同时使汽轮机的隔板以及动叶处于超负荷状态,超过轴承的承载能力。
& & 1.2.蒸汽温度
& & 蒸汽的温度设置在一定的温度,这样才能使蒸汽机的汽耗量保持在正常水平。当蒸汽温度升高时,就会造成单位质量的工质循环净功增大,只有不断的提高循环热效率,降低汽耗,才对整个装置有利。当蒸汽压力不变时,其温度降低,含有的焓的量就会减少,蒸汽做的功减少,这样就容易造成汽轮机汽耗的增加,同时蒸汽温度的降低还会对末几级的叶片造成冲蚀的作用,威胁到汽轮机的安全运行。蒸汽的温度又是受多方面影响的,必须要做出相应的调节措施,使蒸汽温度保持在一定的范围内。
& & 1.3.凝汽器真空度
& & 汽轮机内的凝汽器真空度升高,就会使排汽压力降低,同时排汽温度降低。这样蒸汽中的热能能够被循环水带走的热量就会减少,热能损失的较少。凝汽器的真空度越高,蒸汽中的热能变为的机械能的越多,这样汽轮机的汽耗量就会减少。如果凝汽器的真空度降低,那么排汽压力就会升高,排汽的温度也会升高,蒸汽中的热能被循环水带走的就会越多。如果要保持汽轮机的定额负荷,就要不断增加汽轮机中蒸汽的流量,这样就在某种程度上汽轮机汽耗量加大,同时对汽轮机的安全性也有一定的影响。
& & 1.4.空压机负荷
& & 综合分析某厂的空压机装置,发现当加大空压机的气量后,蒸汽压在维持其他条件不变的情况下,容易使蒸汽流量增加。主要是由下面两方面的原因:一是做功方面,二是转速方面。在做功方面,空压机加量后,会带动气体量增加,其出口的压力也会增加,对气体所做的功也会增加。而这些都是由汽轮机驱动的,就会造成汽轮机汽耗量增大。在转速上,空压机加量后,汽轮机的转速降低,为了维持正常的转速,汽轮机的汽耗量就会加大,空压机的负荷也会加大。
& & 2.对汽轮机汽耗的相关建议
& & 2.1.改进循环水和真空系统
& & 对于汽轮机要进行真空系统注水的方式寻找汽轮机的漏洞,以消除真空系统中的漏电,对凝汽器进行一定的疏通,使其保持通畅。并且不断增加循环泵的台数,结合不同的季节,提高汽轮机的循环系统,提高其循环利用率。通过加强水塔循环水的排污频率,调差分析周边的实际环境状况,并进行相应的化验检查,分析其结果,选择新的药剂配方和药剂量。对于循环水系统中水的供给,选择水源充足的深井水,使水源能够保证水循环系统的正常运行。
& & 2.2.对通流中的部门间隙进行合理调整
& & 在汽轮机机组人员进行维修检查时,发现机组的各级轴封和隔板汽封之间都有一定程度的磨损状况,其中较为严重的是低压轴封和高压速度级、低压速度级隔板的汽封等部位磨损的较为严重。同时许多的高压速度级与低压速度级的转子叶片上也有较深的磨痕。同时各级动静间隙值夜比标准值偏大,为了减低汽轮机的汽耗量,就要对这之间的间隙进行相应的维修与调整,使其能够达到汽轮机汽耗的标准值,减低其汽耗量和汽耗率。
& & 2.3.保持气流通道的流畅
& & 在原则上,汽轮机中的蒸汽六道的流动方向是在不断扩大的,但这样会很容易造成末级的两个低压级叶片在气缸壁的倾角过大,超过标准值。蒸汽的体积会增大,流线的渐扩读也会增大。在现有的汽轮机中,如果汽轮机的汽流在轮轴内失速,就会给汽轮机造成很大的损失。在现代的汽轮机的汽缸内,常常会将导叶倾斜和扭曲,这样流线会想轮轴方向转动,反动度会增大,降低带动叶间隙的损失,降低汽轮机的汽耗量。
& & 2.4.减少排汽损失
& & 一般的汽轮机中会安装多级叶片,一般来说前一级的排汽损失会全部作用于后一级的进汽量,到汽轮机的最后一级才会有排汽能量的损失。并且其中的一部分还会用于扩压汽,进行回收利用。迄今为止,我们采用的是利用较长的末级叶片以此来减少排汽的损失,以此来降低汽轮机的汽耗量。一般低压末级的叶片的排汽速度回设置在290m/s。而现在的汽轮机的末级排汽速度的最佳选择是210~240m/s,这样可以减少0.8%的热耗量,降低汽轮机汽耗量。
& & 综上所述汽轮机汽耗主要介绍了由于蒸汽的压力、温度以及凝汽器的真空度,空压机的负荷量引起的汽轮机汽耗量大的原因,此外还有蒸汽的品质、循环水的温度、热井液位和膨胀空气量等对汽轮机的影响,通过深入的分析,提出了相应的解决措施,并将其应用于实践中,使得汽轮机的汽耗量明显减少,汽轮机的汽耗率得到很大的提高,在实际运行中具有一定的经济效益。
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燃气灶的额定热效率到底是高的好还是低一点好?例如4.2KW的和3.8KW的相比哪个燃烧更好?更节能?
  燃气灶的热效率越高越好。  灶具铭牌上面标注的4.2KW是指灶具的热负荷也就是燃气在燃烧过程中产生的热量,它与炉头的大小,气源流量的大小有关,气流量越大在燃烧充分的状态下,产生的热量更多,其单位为KW。而热效率是指炊具对热量的有效吸收率。
热负荷越高,相对来说单位时间内消耗的燃气量越大,并不是有多大的热负荷,就能全部利用多少,真正燃气的利用率要看热效率的高低。国标中热效率台式灶具为55%,嵌入式灶具为50%,现在市场的灶具热效率在55%-70%之间。灶具铭牌上并不标注热效率,只能通过厂家的宣传来了解。
对灶具的热效率无法判断时,在不影响正常使用的情况下,3.8KW的比4.2KW的灶具更节能。
采纳率:90%
说的不是热效率,煮饭什么的可以小一点。按正规设计制造的两个灶眼的热效率是基本一致的,一个小点配置是合理的,可用于不同的需要,如炒菜就大点好,是热负荷。一般来说双眼灶,一个大点,与热负荷的大小关系不大。使用时还可以调节火焰大小(调节开关),尽量不要让火焰冲出锅子外侧,这样能基本达到设计的热效率。(燃气灶一般热效率达到55%就很不错了)
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