熱力發(fā)電廠課件-葉濤第一章課件第一節(jié)

1、第一節(jié)第一節(jié) 熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價(jià)方法熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價(jià)方法v一、評價(jià)熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的主要方法一、評價(jià)熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的主要方法v二、熱量法二、熱量法v三、熵方法三、熵方法v四、火用方法四、火用方法v要求熟念掌握熱量法用于電廠熱經(jīng)濟(jì)性定量計(jì)算方要求熟念掌握熱量法用于電廠熱經(jīng)濟(jì)性定量計(jì)算方法。法。v要求深刻理解燃料化學(xué)能的要求深刻理解燃料化學(xué)能的做功能力做功能力在火電廠中被在火電廠中被利用的程度，靈活應(yīng)用它們來評價(jià)電廠的熱經(jīng)濟(jì)性。利用的程度，靈活應(yīng)用它們來評價(jià)電廠的熱經(jīng)濟(jì)性。一、評價(jià)熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的主要方法一、評價(jià)熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的主要方法v熱量法是以燃料化學(xué)能從數(shù)量上被利

2、用的程度來評價(jià)電廠的熱經(jīng)濟(jì)性，一般用于電廠熱經(jīng)濟(jì)性定量分析。v熵方法、火用方法是以燃料化學(xué)能的做功能力被利用的程度來評價(jià)電廠的熱經(jīng)濟(jì)性，一般用于電廠熱經(jīng)濟(jì)性定性分析。v兩種不同的觀點(diǎn)：能量的數(shù)量利用和能量的質(zhì)量利用熱量法（熱效率法）：以熱力學(xué)第一定律為基礎(chǔ)；做功能力法（或稱火用方法）與熵方法：以熱力學(xué)第一、二定律為基礎(chǔ)。v（一）熱量法（一）熱量法v 熱量法進(jìn)行熱經(jīng)濟(jì)性分析時(shí)是通過熱量的利用程度（如熱效率）或損失大?。ㄈ鐭崃繐p失、熱量損失率）來評價(jià)電廠和熱力設(shè)備的熱經(jīng)濟(jì)性的。v 在熱量轉(zhuǎn)換及傳遞過程中，熱平衡式為： 供給熱量=有效利用熱量+損失熱量 1熱效率（熱量利用率）熱效率（熱量利用率）v

3、%1001%100）輸入總能量損失能量（輸入總能量有效利用能量圖11 凝汽式發(fā)電廠熱力系統(tǒng)圖v（一）鍋爐設(shè)備的損失與鍋爐效率（一）鍋爐設(shè)備的損失與鍋爐效率v鍋爐設(shè)備中的熱損失主要包括有排煙熱損失，散熱損失，未完全燃燒熱損失，排污熱損失等。其中排煙熱損失占總損失的40%50%。v鍋爐效率b表示鍋爐設(shè)備的熱負(fù)荷與輸入燃料的熱量之比。其表達(dá)式為v v鍋爐熱損失率為v cpbnetfwbbnetbcpbbQQBQhhDBQQQQ1)(bcpbcpbcpcpbbQQQQQQQ11v（二）管道熱損失與管道效率（二）管道熱損失與管道效率v在工質(zhì)流過主蒸汽管道時(shí)，會(huì)有一部分熱損失。管道效率用汽輪機(jī)的熱耗量Q0

4、與鍋爐設(shè)備熱負(fù)荷Qb之比（主蒸汽管道出、進(jìn)口熱量之比）表示，其表達(dá)式為v v管道熱損失率v bpbpQQQQ10)1 ()1 (0pbbcpbcpbbpcpppQQQQQQQQQQv（三）汽輪機(jī)的冷源損失與汽輪機(jī)絕對內(nèi)效率（三）汽輪機(jī)的冷源損失與汽輪機(jī)絕對內(nèi)效率v汽輪機(jī)的絕對內(nèi)效率汽輪機(jī)的絕對內(nèi)效率i表示汽輪機(jī)實(shí)際內(nèi)功率與汽表示汽輪機(jī)實(shí)際內(nèi)功率與汽輪機(jī)熱耗量之比（即單位時(shí)間所做的實(shí)際內(nèi)功與耗輪機(jī)熱耗量之比（即單位時(shí)間所做的實(shí)際內(nèi)功與耗用的熱量之比），其表達(dá)式為用的熱量之比），其表達(dá)式為v汽輪機(jī)冷源熱損失率汽輪機(jī)冷源熱損失率triaaicoiiWWWWQQQW001)1 ()1 (0000ipb

5、ibcpbcpbbccpccQWQQQQQQQQQQQQv以圖以圖1-1為例，以汽輪機(jī)的汽水參數(shù)所表示的為例，以汽輪機(jī)的汽水參數(shù)所表示的Q0、Wi、q0、wi及及i如下所述。如下所述。v1. 汽輪機(jī)汽耗為汽輪機(jī)汽耗為D0時(shí)的實(shí)際內(nèi)功時(shí)的實(shí)際內(nèi)功v汽輪機(jī)實(shí)際做功汽輪機(jī)實(shí)際做功 Wi有三種表示法：有三種表示法：v（1） Wi以汽輪機(jī)凝汽流和各級(jí)回?zé)崞鞯膬?nèi)功之以汽輪機(jī)凝汽流和各級(jí)回?zé)崞鞯膬?nèi)功之和表示，則實(shí)際內(nèi)功為和表示，則實(shí)際內(nèi)功為ccZjjrhccrhzzihDhDqhhDqhhDhhDhhDW100202101)()()()(v（2）Wi以輸入、輸出汽輪機(jī)的能量之差來表示，以輸入、輸出汽輪機(jī)

6、的能量之差來表示，則實(shí)際內(nèi)功為則實(shí)際內(nèi)功為v其中其中v汽輪機(jī)組的實(shí)際比內(nèi)功表達(dá)式為：汽輪機(jī)組的實(shí)際比內(nèi)功表達(dá)式為：ccZjjrhrhihDhDqDhDW100cZjczDDDDDDD1210cZjrhDDDDDD3210ZccjjZccjjrhrhihhhhqhw110.v（3）用反平衡法求Wi、wi v2. 汽輪機(jī)汽耗為汽輪機(jī)汽耗為D0kg時(shí)機(jī)組熱耗（循環(huán)吸熱量）時(shí)機(jī)組熱耗（循環(huán)吸熱量）v1kg新蒸汽的熱耗（比熱耗）ciQQW0ciqqw0fwfwrhrhhDqDhDQ000000()/rhrhfwfwrhrhqhqhhhqkJ kgrhrhfwfwqDhhDQDD)(,0000v3. 凝汽

7、式汽輪機(jī)的絕對內(nèi)效率凝汽式汽輪機(jī)的絕對內(nèi)效率i v用比內(nèi)功和比熱量來表示用比內(nèi)功和比熱量來表示)()(0110010rhccZjjccZjjrhrhfwcczjjiiqhhDhDhDhDqDhhDhDhDQW)()(011010rhccZjjccZjjrhrhfwcczjjiiqhhhhhqhhhhqwv(四）汽輪機(jī)的機(jī)械損失四）汽輪機(jī)的機(jī)械損失Qm及機(jī)械效率及機(jī)械效率mv汽輪機(jī)輸出給發(fā)電機(jī)軸端的功率與汽輪機(jī)內(nèi)功率之比稱之為機(jī)械效率m，其表達(dá)式為v汽輪機(jī)機(jī)械熱損失率為imiaxmWQWP13600)1 (mipbcpmmQQv（五）發(fā)電機(jī)的能量損失及發(fā)電機(jī)效率（五）發(fā)電機(jī)的能量損失及發(fā)電機(jī)效率

8、v發(fā)電機(jī)的輸出功率發(fā)電機(jī)的輸出功率Pe與軸端輸入功率與軸端輸入功率Pax之比稱之為之比稱之為發(fā)電機(jī)效率發(fā)電機(jī)效率g，其表達(dá)式為，其表達(dá)式為v發(fā)電機(jī)能量損失率為發(fā)電機(jī)能量損失率為)1 (gmipbcpggQQaxgaxegPQPP36001v（六）全廠總能量損失及總效率（六）全廠總能量損失及總效率v對整個(gè)發(fā)電廠的生產(chǎn)過程而言，將上述各項(xiàng)損失綜對整個(gè)發(fā)電廠的生產(chǎn)過程而言，將上述各項(xiàng)損失綜合考慮以后，得出凝汽式發(fā)電廠的總效率合考慮以后，得出凝汽式發(fā)電廠的總效率cp的表達(dá)的表達(dá)式為式為v全廠總效率也表示發(fā)電廠輸出的有效能量（電能）全廠總效率也表示發(fā)電廠輸出的有效能量（電能）與輸入總能量（燃料的化學(xué)能）

9、之比，其表達(dá)式為與輸入總能量（燃料的化學(xué)能）之比，其表達(dá)式為v發(fā)電廠總能量損失率為發(fā)電廠總能量損失率為v gmipbcpcpenetecpQPBQP36003600cpjcpjcpQQvgmcpbjQQQQQQgmcpbecpQQQQQPQ 3600圖1-2 凝汽式電廠能量轉(zhuǎn)換過程的熱量利用和熱量損失v三、熵方法三、熵方法v熵方法以熱力學(xué)第二定律為理論基礎(chǔ)，著重研究各熵方法以熱力學(xué)第二定律為理論基礎(chǔ)，著重研究各種動(dòng)力過程中做功能力的變化。實(shí)際的動(dòng)力過程都種動(dòng)力過程中做功能力的變化。實(shí)際的動(dòng)力過程都是不可逆過程，必然引起系統(tǒng)的熵增（熵產(chǎn)），引是不可逆過程，必然引起系統(tǒng)的熵增（熵產(chǎn)），引起做功能力

10、的損失。熵產(chǎn)的大小表征熱力過程不可起做功能力的損失。熵產(chǎn)的大小表征熱力過程不可逆性的大小，可用來確定做功能力損失，并以此作逆性的大小，可用來確定做功能力損失，并以此作為評價(jià)電廠熱力設(shè)備熱經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)。為評價(jià)電廠熱力設(shè)備熱經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)。v在溫度為在溫度為T en的環(huán)境里，某一熱力過程或設(shè)備中的的環(huán)境里，某一熱力過程或設(shè)備中的熵產(chǎn)熵產(chǎn)s引起的做功能力損失引起的做功能力損失v考慮能量轉(zhuǎn)換過程中所有的不可逆過程考慮能量轉(zhuǎn)換過程中所有的不可逆過程 后，火電廠后，火電廠總的做功能力損失總的做功能力損失sTIencpcpIIv(一）典型不可逆過程的做功能力損失一）典型不可逆過程的做功能力損失v1. 有溫差換

11、熱過程的做功能力損失。有溫差換熱過程的做功能力損失。v結(jié)論：結(jié)論：T越大越大 I 越大；越大；vdq越大越大 I 也越大；也越大；v 越高越高 I 越小。越小。bbaasTsTdqbaababTTTdqTdqTdqsss)(.bbenbaenenTdqTTTTTTdqTTsTI圖1-3 有溫差換熱過程的T-S圖bTv2. 工質(zhì)節(jié)流過程的做功能力損失工質(zhì)節(jié)流過程的做功能力損失v熱力學(xué)第一定律可表示為熱力學(xué)第一定律可表示為v節(jié)流前后工質(zhì)焓不變節(jié)流前后工質(zhì)焓不變 ，則，則v節(jié)流過程的熵產(chǎn)節(jié)流過程的熵產(chǎn)Spv做功能力損失做功能力損失 vdpdhdqdpTvds0110ssdpTvsp)(0110ssT

12、dpTvTsTIenenpenp圖14 工質(zhì)絕熱節(jié)流過程Ts圖v3. 工質(zhì)膨脹做功（或工質(zhì)膨脹做功（或壓縮）過程的做功能壓縮）過程的做功能力損失。力損失。v蒸汽在汽輪機(jī)中不可蒸汽在汽輪機(jī)中不可逆熱膨脹，水在水泵逆熱膨脹，水在水泵中被不可逆絕熱壓縮中被不可逆絕熱壓縮等都屬于有摩阻的絕等都屬于有摩阻的絕熱過程，膨脹時(shí)其做熱過程，膨脹時(shí)其做功能力損失功能力損失 )(85ssTsTIentuent圖15 工質(zhì)膨脹做功過程Ts圖(二）凝汽式發(fā)電廠各種損失及全廠總效率cpv1. 鍋爐的做功能力損失鍋爐的做功能力損失v鍋爐設(shè)備的做功能力損失由三部分組成：（鍋爐設(shè)備的做功能力損失由三部分組成：（1）鍋）鍋爐的

13、散熱引起的做功能力損失爐的散熱引起的做功能力損失 ，見圖，見圖1-6中面積中面積6-7-3-6-6面積；（面積；（2）化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芤鸬模┗瘜W(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芤鸬淖龉δ芰p失做功能力損失 ,見圖見圖1-6中中3-8-8-3-3的面積；的面積；（3）工質(zhì)溫差傳熱引起的做功能力損失）工質(zhì)溫差傳熱引起的做功能力損失 ,見圖見圖1-6中中8-O- O-8-8。bIbIbI圖純凝汽式發(fā)電廠熱力系統(tǒng)圖圖純凝汽式發(fā)電廠做功能力損失分布圖v（1） 鍋爐的散熱損失鍋爐的散熱損失qv鍋爐散熱引起的做功能力損失鍋爐散熱引起的做功能力損失v（2） 化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芤鸬撵禺a(chǎn)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芤鸬撵禺a(chǎn)v化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊?/p>

14、能引起的做功能力損失化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芤鸬淖龉δ芰p失v（3） 工質(zhì)溫差傳熱引起的熵產(chǎn)工質(zhì)溫差傳熱引起的熵產(chǎn)v工質(zhì)溫差傳熱引起的做功能力損失工質(zhì)溫差傳熱引起的做功能力損失)1 (bqq)1 (bbqI3830011ssThhTqsggbgenbenbTqTsTI011II80030111ssTqsssgb)(80111IIIssTsTIenbenb111bs11bsv鍋爐中總的做功能力損失鍋爐中總的做功能力損失為為)()()1 (8038111111ssTssTqIIIIenenbbbbbv2. 主蒸汽管道的做功能力損失主蒸汽管道的做功能力損失v蒸汽流過主蒸汽管道時(shí)，既有沿程壓力損失，又有沿程

15、散熱損失，因壓蒸汽流過主蒸汽管道時(shí)，既有沿程壓力損失，又有沿程散熱損失，因壓損而引起的做功能力損失見圖中面積損而引起的做功能力損失見圖中面積0-1-1-0-0,其表達(dá)式為其表達(dá)式為penenpsTssTI)(01v3. 汽輪機(jī)內(nèi)部做功能力損失汽輪機(jī)內(nèi)部做功能力損失v汽輪機(jī)中由于蒸汽膨脹過程有摩阻使熵增加而產(chǎn)生的做功能汽輪機(jī)中由于蒸汽膨脹過程有摩阻使熵增加而產(chǎn)生的做功能力損失見圖中面積力損失見圖中面積1-2-2-1-1，其表達(dá)式為：，其表達(dá)式為：tenentsTssTI)(12v4. 凝汽器中的做功能力損失凝汽器中的做功能力損失cenenccsTssTTI)(32v5. 汽輪機(jī)的機(jī)械磨擦損失產(chǎn)生

16、的做功能力損失汽輪機(jī)的機(jī)械磨擦損失產(chǎn)生的做功能力損失menmmsThhI)1)(21v6. 發(fā)電機(jī)的做功能力損失發(fā)電機(jī)的做功能力損失 genmggsThhI)1)(21（v7.凝汽式發(fā)電廠的做功能力損失及全廠效率凝汽式發(fā)電廠的做功能力損失及全廠效率v每生產(chǎn)每生產(chǎn)1kg蒸汽凝汽式發(fā)電廠做功能力損失蒸汽凝汽式發(fā)電廠做功能力損失gmctpbcpIIIIIIIgmctpbecpeIIIIIIPIPq36003600全廠效率全廠效率qIcpcp1圖17 凝汽式發(fā)電廠的能流圖v四、火用方法四、火用方法v由火用平衡式可求得熱力設(shè)備的火用損通式為由火用平衡式可求得熱力設(shè)備的火用損通式為sTweeeeenout

17、qin)()(其中 )1 (00gencqTTqqe實(shí)際電廠的總火用損為gmpuctpbeeeeeeee電廠生產(chǎn)1kg蒸汽所消耗燃料的火用值為：qemax全廠火用效率ejecpee11maxv這三種熱經(jīng)濟(jì)性分析法所計(jì)算出的全廠熱效率是相這三種熱經(jīng)濟(jì)性分析法所計(jì)算出的全廠熱效率是相同的，但對損失的分布三種分析法得出的兩種完全同的，但對損失的分布三種分析法得出的兩種完全不同的結(jié)果。不同的結(jié)果。熱量法熱量法認(rèn)為，發(fā)電廠中，凝汽器中的認(rèn)為，發(fā)電廠中，凝汽器中的熱損失最大，而鍋爐的熱損失卻很小。熱損失最大，而鍋爐的熱損失卻很小。熵方法、火熵方法、火用方法用方法認(rèn)為，發(fā)電廠中，鍋爐的做功能力損失最大，認(rèn)為，發(fā)電廠中，鍋爐的做功能力損失最大，而凝汽器中做功能力損失卻很小，因?yàn)殄仩t的傳熱而凝汽器中做功能力損失卻很小，因?yàn)殄仩t的傳熱溫差很大而引起的做功能力損失很大的緣故。凝汽溫差很大而引起的做功能力損失很大的