2. 热力学基础与工质参数
垃圾焚烧发电的汽水系统，本质上是水在“液态—饱和—过热”之间不断转换、并携带能量做功的过程。要读懂系统图、判断运行状态、核算经济性，必须掌握四个基本状态参数：压力 p、温度 T、比焓 h、比熵 s。它们不是抽象符号，而是现场压力表、温度测点、DCS 画面和性能计算共同使用的“语言”。本节先厘清各参数在汽水系统中的物理含义，再重点讲清水蒸气焓熵图的识读方法。
一、四个状态参数在汽水系统中的角色
压力决定工质的饱和温度，是系统分级的依据。垃圾焚烧余热锅炉常见中温中压参数（如 3.82 MPa/450 ℃）或中温次高压参数（如 6.4 MPa/450 ℃）。以 3.82 MPa 为例，对应饱和温度约 248 ℃，给水在此压力下进入省煤器、汽包，汽包内汽水两相共存，压力一旦波动，饱和温度随之变化，直接影响蒸发受热面的传热温差。因此压力测点通常布置在汽包、过热器出口和主蒸汽管道上，是安全监视的第一参数。
温度反映工质的热能品位。过热蒸汽温度越高，做功能力越强，但受管材耐温限制。垃圾焚烧锅炉因烟气含氯、碱金属，过热器壁温控制更严，主蒸汽温度常取 450 ℃左右。温度还用于判断偏差：过热器出口温度与减温水调节量、烟气侧积灰程度密切相关，是运行调整的核心反馈量。
比焓 h（kJ/kg）表示单位质量工质所携带的总热量，是能量平衡计算的“通用货币”。锅炉吸热量、汽轮机做功量、减温水焓值、排污热损失，全部用焓差表达。例如主蒸汽焓与给水焓之差乘以流量，即为工质在锅炉内的有效吸热量，这是反平衡效率计算的基础。
比熵 s（kJ/(kg·K)）表征过程的不可逆程度。熵增越小，过程越接近理想；节流、传热温差、摩擦都会造成熵增。在焓熵图上，可逆绝热膨胀是一条垂直向下的直线，而实际汽轮机膨胀过程因内部损失向右下方倾斜，两者终点的焓差就是实际做功与理想做功的差别，这正是相对内效率的几何来源。
二、水蒸气焓熵图的识读方法
焓熵图（h-s 图）以比熵为横坐标、比焓为纵坐标，把压力、温度、干度、比容等参数绘制成一组曲线族。识读的关键是“先定位、再读值、后判过程”。
第一步，认识图上的线族。图中最醒目的是饱和曲线，呈倒 U 形：左侧上升段为饱和水线，右侧下降段为干饱和蒸汽线，顶点为临界点（约 22.1 MPa、374 ℃）。饱和曲线以内是湿蒸汽区，等压线在此与等温线重合，是一组向右上倾斜的直线；饱和曲线以外是过热区，等压线变为向上弯曲的曲线，等温线则趋于水平。此外还有等干度线（湿蒸汽区内的扇形线族）和等比容线。
第二步，用两个独立参数定位状态点。工程上最常用“p 与 T”或“p 与 h”定位。例如已知主蒸汽 3.82 MPa、450 ℃，先在过热区找到 3.82 MPa 等压线，再沿 450 ℃ 等温线相交，交点即主蒸汽状态点，向下读横坐标得 s，向左读纵坐标得 h。示例性查图结果约为 h≈3330 kJ/kg、s≈6.9 kJ/(kg·K)（具体数值以所用图表为准，此处仅作教学示意）。
第三步，沿过程线追踪状态变化。汽轮机膨胀沿 h-s 图向右下方进行，理想绝热膨胀为垂直线，实际过程因损失略向右偏；锅炉过热器吸热近似为等压升温，沿等压线向右上方移动；减温水喷入是两股工质混合，混合点落在主蒸汽点与减温水点连线的焓值加权位置上。把这些过程画在图上，就能直观看出各段焓降、温升和熵增。
三、参数在系统分析中的联动应用
把四个参数串起来，可以完成一次典型的汽水系统核算。以某垃圾焚烧锅炉为例（示例参数）：给水 105 ℃、6.0 MPa，主蒸汽 3.82 MPa、450 ℃、流量 30 t/h。查图或查表得给水焓约 440 kJ/kg、主蒸汽焓约 3330 kJ/kg，则工质有效吸热量约为 30×10³×(3330−440)≈8.67×10⁷ kJ/h，折合约 24 MW。若已知垃圾入炉热值和烟气放热量，即可反算锅炉效率，判断受热面是否积灰或减温水是否偏大。
再看熵的用途。汽轮机排汽进入凝汽器，湿蒸汽区等压线即等温线，排汽压力对应的饱和温度决定了冷端损失大小。排汽压力每降低一点，理想焓降增加，但受凝汽器真空和循环水温度限制。运行中若发现同一负荷下汽耗率上升，可在 h-s 图上比较实际膨胀终点与设计终点的干度和焓值，判断是通流部分结垢还是进汽参数偏离。
需要强调的是，焓熵图上的读数精度有限，工程计算应以水蒸气性质表或专业软件为准，图的作用在于建立“参数—过程—区域”的空间直觉。现场识读时，先确认状态点落在湿蒸汽区还是过热区，再判断过程方向是否符合物理规律：吸热过程熵必增，绝热膨胀焓必降，若图上出现相反趋势，多半是测点标定或参数录入有误。
掌握压力、温度、焓、熵四个参数及其在 h-s 图上的几何关系，就能把汽水系统从“一堆管道和阀门”读成“一条可计算的能量链”，为后续锅炉热力计算、汽轮机效率分析和系统优化打下基础。