第三講_影響發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性因素及提高熱經(jīng)濟(jì)性發(fā)展方向 (1)

1、 v 蒸汽參數(shù)對(duì)發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的影響 v 再熱循環(huán)對(duì)電廠經(jīng)濟(jì)性的影響v 給水回?zé)嵫h(huán)對(duì)電廠經(jīng)濟(jì)性的影響 v 蒸汽參數(shù)對(duì)電廠熱經(jīng)濟(jì)的影響 v 蒸汽參數(shù)與機(jī)組容量的關(guān)系 v 給水回?zé)峒訜岬臒峤?jīng)濟(jì)性 v 影響給水回?zé)徇^程熱經(jīng)濟(jì)性的基本參數(shù) v 蒸汽初壓力對(duì)相對(duì)內(nèi)效率的影響 v 再熱壓力對(duì)實(shí)際效率的影響 v 回?zé)岢槠艛D理論 v 回?zé)峒訜岱峙?1提高蒸汽初參數(shù)以提高循環(huán)吸熱過程的平均溫度 2采用蒸汽中間再過熱以提高循環(huán)吸熱過程的平均溫度 3降低蒸汽終參數(shù)以降低循環(huán)的平均放熱溫度 4采用給水回?zé)?5有熱負(fù)荷地區(qū)建設(shè)熱電廠，采用熱電聯(lián)合生產(chǎn) 6采用燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán) v 蒸汽初參數(shù)指新蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)自動(dòng)主汽

2、門前的蒸汽壓力 和溫度 。0p0tv 蒸汽終參數(shù)指凝汽式汽輪機(jī)的排汽壓力 和排汽溫度 。cpctv 由于蒸汽參數(shù)主要影響 和 ，本節(jié)重點(diǎn)分析蒸汽參數(shù)對(duì) 和 的影響。 提示：itritritri（一）蒸汽初參數(shù)對(duì)理想循環(huán)熱效率的影響 1.提高蒸汽初溫 分析：蒸汽初壓力和終壓力不變，蒸汽初溫度上升，高溫段吸熱量增加，平均吸熱溫度增加，循環(huán)效率增加。 結(jié)論：結(jié)論：提高蒸汽初溫，循環(huán)效率提高。 （一）蒸汽初參數(shù)對(duì)理想循環(huán)熱效率的影響 2.提高蒸汽初壓 分析：分析：（1）蒸汽初溫度和終壓力不變，蒸汽初壓力上升，汽化溫度上升，高溫吸熱量增加，平均吸熱溫度增加，循環(huán)效率增加。 結(jié)論：結(jié)論：在極限初壓力內(nèi)，提

3、高蒸汽初壓，循環(huán)效率提高。 （2）當(dāng)蒸汽初壓力提高到某一極限數(shù)值后，繼續(xù)提高初壓力，汽化過程縮短，高溫吸熱量減少，低溫吸熱量比例增加，平均吸熱溫度降低，循環(huán)熱效率開始下降。 （一）蒸汽初參數(shù)對(duì)理想循環(huán)熱效率的影響 3.同時(shí)提高蒸汽初溫和初壓 分析：分析：蒸汽初溫度越高，對(duì)提高蒸汽初壓力越有利。 結(jié)論：結(jié)論：在工程實(shí)用范圍內(nèi)，提高蒸汽初參數(shù)，循環(huán)效率提高。 （二）蒸汽初參數(shù)對(duì)相對(duì)內(nèi)效率 的影響 1.提高蒸汽初溫 分析：分析：（1）汽輪機(jī)的容量、蒸汽初壓力和排汽壓力一定時(shí)，提高蒸汽初溫度，蒸汽的比體積增大，容積流量增加，汽輪機(jī)葉片的高度增加，漏汽損失減少；（2）由于蒸汽初溫度的提高，減少了汽輪機(jī)末

4、幾級(jí)葉片中蒸汽的濕度，汽輪機(jī)濕汽損失減少。 結(jié)論：結(jié)論：提高蒸汽初溫，汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率提高。 ri提示：漏汽損失與汽輪機(jī)間隙相對(duì)值(/L)成正比。 （二）蒸汽初參數(shù)對(duì)相對(duì)內(nèi)效率 的影響 2.提高蒸汽初壓 分析分析（1）汽輪機(jī)的容量、蒸汽初溫度和終壓力一定時(shí)，提高蒸汽初壓力，蒸汽的比體積變小，容積流量減少，汽輪機(jī)葉片的高度減少，漏汽損失增加；（2）蒸汽初壓提高，末幾級(jí)葉片中蒸汽的濕度增大，汽輪機(jī)濕汽損失增加。 結(jié)論：結(jié)論：提高蒸汽初壓，汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率下降。 ri（二）蒸汽初參數(shù)對(duì)相對(duì)內(nèi)效率 的影響 3.同時(shí)提高蒸汽初溫和初壓 分析分析如果同時(shí)改變蒸汽初溫和初壓，由于初壓力的影響大于初溫度的影響

5、，汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率下降。提示：提示：容量大的汽輪機(jī)其相對(duì)內(nèi)效率下降慢些。這主要是因?yàn)槠湔羝莘e流量較大，汽輪機(jī)各高壓級(jí)葉片的高度和汽輪機(jī)的部分進(jìn)汽度大，而小容量的汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率下降得快。 結(jié)論：結(jié)論：提高蒸汽初參數(shù)，汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率下降，但大容量機(jī)組下降較慢。 ri3.同時(shí)提高蒸汽初溫和初壓 分析分析如果同時(shí)改變蒸汽初溫和初壓，由于初壓力的影響大于初溫度的影響，汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率下降。提示：提示：容量大的汽輪機(jī)其相對(duì)內(nèi)效率下降慢些。這主要是因?yàn)槠湔羝莘e流量較大，汽輪機(jī)各高壓級(jí)葉片的高度和汽輪機(jī)的部分進(jìn)汽度大，而小容量的汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率下降得快。 結(jié)論：結(jié)論：提高蒸汽初參數(shù)，汽輪機(jī)的相對(duì)

6、內(nèi)效率下降，但大容量機(jī)組下降較慢。 （三）蒸汽初參數(shù)對(duì)絕對(duì)內(nèi)效率 的影響i1.初溫提高的限制 分析分析提高蒸汽初溫對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性的影響總是有利的。但如果溫度過高，將使鋼材的高溫持久強(qiáng)度迅速下降，蠕變加快，鋼材變脆，嚴(yán)重影響部件的工作壽命，甚至引起破壞性事故。 結(jié)論：結(jié)論：提高蒸汽初溫度會(huì)受到耐高溫鋼材的性能及價(jià)格的限制。 （四）提高蒸汽初參數(shù)的技術(shù)限制鋼材類別 碳鋼 珠光體鋼 奧氏體鋼 溫度極限 450 570 600 鋼材價(jià)比 11.83.713162初壓提高的限制 分析分析隨著初壓力的提高，蒸汽膨脹終點(diǎn)的濕度增大，濕汽損失將增大，汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率將下降。而且，由于水珠的流動(dòng)方向偏離汽流的設(shè)計(jì)

7、流向，使葉柵受到?jīng)_蝕。蒸汽濕度愈大，相對(duì)內(nèi)效率的降低和葉柵的沖蝕也愈甚。 結(jié)論：結(jié)論：蒸汽初壓力的提高受汽輪機(jī)末級(jí)蒸汽濕度的限制。 （四）提高蒸汽初參數(shù)的技術(shù)限制3.同時(shí)提高蒸汽初溫和初壓 選擇步驟： 1.根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選擇鋼材，確定t0； 2.根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較及環(huán)境溫度，確定tc，再查表得到Pc； 3.選擇P0 （1）根據(jù)最大末級(jí)允許蒸汽濕度x，在h-S圖上確定排汽點(diǎn)C； （2）初選一P0，根據(jù)ri的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和h0、hna求出hc，并作出熱力過程線； （3）過C點(diǎn)作熱力過程的平行線，與t0等溫線相交于O點(diǎn)，從而確定P0。 （五）蒸汽初參數(shù)的選擇 （一）蒸汽終參數(shù)對(duì)循環(huán)效率的影響 分析分析分

8、析：在蒸汽初壓和初溫不變時(shí)，降低排汽壓力，相應(yīng)的排汽溫度也下降。此時(shí)，工質(zhì)放熱過程的平均溫度也下降，循環(huán)熱效率提高。 結(jié)論：結(jié)論：降低蒸汽終參數(shù)，循環(huán)熱效率提高。 （二）降低蒸汽終參數(shù)的限制1.理論極限 分析分析 凝汽器的工作壓力是靠冷卻水不斷帶走排汽的放熱量而維持，因此排汽溫度不可能低于冷卻水的進(jìn)水溫度t1。 結(jié)論：結(jié)論：降低排汽壓力首先受到凝汽器冷卻水進(jìn)水溫度的限制。 2.技術(shù)極限 汽輪機(jī)排汽溫度由下式?jīng)Q定： 121ccccttttttt冷卻水在凝汽器中的溫升t，即冷卻水出口水溫與進(jìn)口水溫差取決于冷卻水量或循環(huán)倍率，一般合理的溫升為611。另外，降低排汽壓力還要受到凝汽器傳熱端差t的限制，

9、它與凝汽器面積、管材、冷卻水量等有關(guān)，一般為510。 3.凝汽器運(yùn)行的最佳真空 發(fā)電廠運(yùn)行中適當(dāng)增加凝汽器的冷卻水量，可以降低排汽壓力，但增加了對(duì)循環(huán)水泵的耗功電量，只有在降低排氣壓力，汽輪機(jī)出力增加與循環(huán)水泵耗電增量之差為最大值時(shí)，凝汽器真空才是最佳真空。 為什么蒸汽初壓力和初溫度的提高和蒸汽終參數(shù)的降低會(huì)受到限制？ 1.為什么蒸汽初壓力和初溫度的提高和蒸汽終參數(shù)的降低會(huì)受到限制？ 2.何謂凝汽器的最佳真空？如何確定凝汽器的最佳真空？ 思考題：習(xí)題： 將汽輪機(jī)高壓缸中作了部分功的蒸汽引至再熱器，提高溫度后再返回汽輪機(jī)中、低壓缸繼續(xù)作功的過程稱為蒸汽中間再熱，其裝置循環(huán)稱為再熱循環(huán)。采用高參數(shù)

10、大容量再熱機(jī)組，已成為現(xiàn)代化火力發(fā)電廠的主要標(biāo)志之一。 什么是再熱循環(huán)？4123再再 熱熱 器器baST124365abc （一）蒸汽中間再熱對(duì)理想循環(huán)熱效率的影響 實(shí)例：采用一次中間再熱，可以提高發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性47左右。按無再熱時(shí)廠效率35計(jì)算，600MW機(jī)組采用中間再熱后廠效率相對(duì)提高0.110.2，年節(jié)約標(biāo)煤12.823.3萬噸。 1.中間再熱能減少汽輪機(jī)排汽的終濕度，有利于初壓力的提高。2.再熱參數(shù)選擇合適時(shí)，中間再熱可以提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。ST124365abc 理想再熱循環(huán)熱效率： 變換后得： rhadtrhtrhtqqqq11rhttadtttrhtrhtqq11分析：分析：（1

11、）如 ，則 提高。（2）如再熱后的蒸汽溫度越高， 越多， 越大。（3）如再熱后的蒸汽壓力越高， 增加， 越大，同時(shí)， 減少， 下降，故存在一個(gè)使再熱循環(huán)熱效率達(dá)到最大值的最佳再熱壓力。rhtadttrhtrhqrhqrhtadtrht結(jié)論：結(jié)論： （1）中間再熱提高熱經(jīng)濟(jì)性的必要條件：再熱附加循環(huán)效率大于基本循環(huán)效率。 （2）再熱后的蒸汽溫度越高，中間再熱熱經(jīng)濟(jì)性越高。 （3）存在最佳再熱壓力。 （二）蒸汽中間再熱對(duì)汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率的影響 分析：分析：采用蒸汽中間再熱，汽輪末級(jí)蒸汽濕度下降，濕汽損失減少。 結(jié)論：結(jié)論：采用蒸汽中間再熱，汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率提高。 根據(jù)以上分析，適當(dāng)選擇蒸汽中間再熱

12、參數(shù)，蒸汽中間再熱能提高電廠實(shí)際循環(huán)熱效率。 （三）蒸汽中間再熱對(duì)汽輪機(jī)絕對(duì)內(nèi)效率的影響 三、再熱壓損對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響 特點(diǎn)：特點(diǎn)：再熱后蒸汽溫度較高，但再熱管道中壓力損失大、運(yùn)行調(diào)節(jié)要求較高。 蒸汽管道的管徑越大，蒸汽流速度越低，再熱壓損就越小，機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性提高。但管道金屬消耗量和投資增加。 應(yīng)用：應(yīng)用：有煙氣中間再熱和蒸汽中間再熱兩種。一般采用煙氣再熱法。 四、蒸汽中間再熱方法 煙氣再熱煙氣再熱 2、蒸汽再熱、蒸汽再熱利用新汽或抽汽加熱再熱蒸利用新汽或抽汽加熱再熱蒸汽汽再熱后汽溫較低再熱后汽溫較低熱經(jīng)濟(jì)性提高熱經(jīng)濟(jì)性提高3%4%用途：再熱溫度調(diào)節(jié)（與煙氣再用途：再熱溫度調(diào)節(jié)（與煙氣再熱

13、同時(shí)使用）核電站熱同時(shí)使用）核電站蒸汽再熱蒸汽再熱 從汽輪機(jī)的某些中間級(jí)抽出從汽輪機(jī)的某些中間級(jí)抽出部分蒸汽加熱鍋爐給水以提高部分蒸汽加熱鍋爐給水以提高給水溫度，稱給水回?zé)峒訜?，給水溫度，稱給水回?zé)峒訜?，具有給水回?zé)峒訜岬臒崃ρh(huán)具有給水回?zé)峒訜岬臒崃ρh(huán)稱為回?zé)嵫h(huán)。稱為回?zé)嵫h(huán)?，F(xiàn)代大中型機(jī)現(xiàn)代大中型機(jī)組采用給水回?zé)幔涔?jié)煤量可組采用給水回?zé)?，其?jié)煤量可達(dá)達(dá)1020，所以給水回，所以給水回?zé)嵩诨鹆Πl(fā)電廠中得到普遍應(yīng)熱在火力發(fā)電廠中得到普遍應(yīng)用。用。 什么是給水回?zé)嵫h(huán)？ 分析：（分析：（1）給水回?zé)峒訜崽岣吡斯べ|(zhì)的平均）給水回?zé)峒訜崽岣吡斯べ|(zhì)的平均吸熱溫度，循環(huán)效率提高；（吸熱溫度，循環(huán)效

14、率提高；（2）給水回?zé)峒樱┙o水回?zé)峒訜釡p少了汽輪機(jī)末幾級(jí)的蒸汽流量，從而減少熱減少了汽輪機(jī)末幾級(jí)的蒸汽流量，從而減少了汽輪機(jī)的濕汽損失，汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率提高；了汽輪機(jī)的濕汽損失，汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率提高；（3）給水回?zé)峒訜嵩龃罅撕钠?，即增加了）給水回?zé)峒訜嵩龃罅撕钠浚丛黾恿似啓C(jī)高壓缸的通流量，有利于減少其通流部汽輪機(jī)高壓缸的通流量，有利于減少其通流部分的各種損失，汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率提高。分的各種損失，汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率提高。 （一）回?zé)嵫h(huán)的絕對(duì)內(nèi)效率 結(jié)論：采用給水回?zé)峒訜?，循環(huán)的絕對(duì)內(nèi)效率提高。結(jié)論：采用給水回?zé)峒訜?，循環(huán)的絕對(duì)內(nèi)效率提高。 實(shí)例：某實(shí)例：某600MW機(jī)組凝結(jié)水溫度機(jī)組凝結(jié)

15、水溫度34.3，給水溫度，給水溫度278.6，給水回?zé)峒訜岷箦仩t內(nèi)，給水回?zé)峒訜岷箦仩t內(nèi)加熱起點(diǎn)溫度提高加熱起點(diǎn)溫度提高244.3，平均吸熱溫度大幅提高。，平均吸熱溫度大幅提高。 1.回?zé)峒訜嵋饬x回?zé)峒訜嵋饬x 1kg0D0h1jcjhjDcDjcch單級(jí)回?zé)嵫h(huán)的汽流分配單級(jí)回?zé)嵫h(huán)的汽流分配00()()jjrcchhAhh2. 回?zé)嵫h(huán)的絕對(duì)內(nèi)效率回?zé)嵫h(huán)的絕對(duì)內(nèi)效率 irrijjccjjccriAAhhhhhhhh110000 說明：回?zé)嵫h(huán)抽汽量的多少受給水溫度的限制，給水溫度越高，給水溫升越大，抽汽量也越多。而給水溫度取決于最佳給水溫度，由回?zé)峒訜岱峙錄Q定。 實(shí)例：回?zé)岢槠客ǔＵ紮C(jī)組

16、汽耗量的30左右，600MW機(jī)組回?zé)岢槠考s占機(jī)組汽耗量的41。分析：分析：（1）因?yàn)?0，故 。（2）抽汽量Dj增加，hj減小，則 增大， 增大。 結(jié)論：采用給水回?zé)峒訜?，循環(huán)熱經(jīng)濟(jì)性提高。且抽汽量越多，抽汽壓力越低，回?zé)嵫h(huán)熱經(jīng)濟(jì)性越高。 推論：排擠抽汽，特別是排擠低壓抽汽，回?zé)嵫h(huán)熱經(jīng)濟(jì)下降。又稱“排擠理論”。rAriirAri （一）回?zé)峒?jí)數(shù)（一）回?zé)峒?jí)數(shù)Z對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性的影響對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性的影響 結(jié)論：回?zé)嵫h(huán)級(jí)數(shù)越多，熱經(jīng)濟(jì)性越高。 分析：如保持第1級(jí)抽汽壓力不變，則單級(jí)與兩級(jí)回?zé)岬慕o水加熱溫升相同，總的抽汽量幾乎不變（不同壓力下水的汽化潛熱相近），而兩級(jí)回?zé)嵩黾恿说蛪撼槠?，熱?jīng)濟(jì)性提高

17、。 結(jié)論：存在最佳給水溫度，并由回?zé)峒訜岱峙涞淖詈笠患?jí)抽汽壓力決定。 分析：（1）最后一級(jí)加熱器出水溫度即鍋爐給水溫度。（2）對(duì)多級(jí)回?zé)峒訜幔?dāng)最后一級(jí)加熱器抽汽壓力增加，則給水溫度提高，回?zé)岢槠吭黾?，回?zé)嵫h(huán)熱經(jīng)濟(jì)性提高。同時(shí)，由于抽汽壓力增大，抽汽焓提高，回?zé)嵫h(huán)熱經(jīng)濟(jì)性下降。（二）最佳給水溫度 方法：將 對(duì)給水溫升求極大值，得到三種假設(shè)條件下回?zé)岱峙涞娜齻€(gè)最優(yōu)解：等溫升分配、等焓降分配和幾何級(jí)數(shù)分配。 提示：（1）對(duì)多級(jí)回?zé)幔枰_定汽輪機(jī)各抽汽口的開口位置。（2）開口位置取決于各級(jí)抽汽壓力，各級(jí)抽汽壓力又取決于各級(jí)加熱器出口的給水溫度。（3）各級(jí)加熱器出口的給水溫度取決于各級(jí)回?zé)崞鞯?/p>

18、溫升t。（三）回?zé)峒訜岱峙?每一級(jí)加熱器的給水焓升為 所謂等焓升分配法就是將給水的總焓升平均地分配到各級(jí)加熱器中，即回?zé)岬拿恳患?jí)的給水焓升都相等。 等焓升分配法 1Zhhhcobh式中的Z+1是將省煤器也作為一級(jí)加熱器來考慮的。 若已知鍋爐給水焓 Zhhhcfw 結(jié)論：再熱削弱了回?zé)峒訜岬男Ч?，但再熱后循環(huán)總的熱經(jīng)濟(jì)性仍是提高的。分析：（1）再熱后蒸汽作功焓降增加，功率不變時(shí)，汽機(jī)汽耗減少，給水量減少，各級(jí)抽汽量減少；（2）對(duì)有過熱度的抽汽級(jí)，抽汽過熱度增加，抽汽量減少。（三）再熱對(duì)回?zé)岬挠绊?發(fā)電廠為何要采用蒸汽中間再熱？再熱的參數(shù)如何選擇？與哪些因素有關(guān)？2為何采用蒸汽中間再熱對(duì)給水回?zé)岬?/p>

19、效果有所削弱？如何加以改善？習(xí)題：DiagramThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.TitleAdd your textThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc. Cycle DiagramTextTextTextTextTextCycle nameAdd Your TextDiagram ThemeGallery is a D

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