熱力發(fā)電廠-2

1、第一章第一章 熱力發(fā)電廠的熱經(jīng)濟(jì)性熱力發(fā)電廠的熱經(jīng)濟(jì)性3/15/20221分析熱經(jīng)濟(jì)性的意義及目的分析熱經(jīng)濟(jì)性的意義及目的 熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法提高發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的途徑提高發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的途徑主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：v熱量法（效率法、熱平衡法）熱量法（效率法、熱平衡法）v方法方法（可用能法、做功能力法）（可用能法、做功能力法）分析熱經(jīng)濟(jì)性的意義及目的 發(fā)電成本中，燃料費用所占發(fā)電成本中，燃料費用所占份額通常在份額通常在70左右，發(fā)左右，發(fā)電煤耗的大小、對電廠經(jīng)電煤耗的大小、對電廠經(jīng)濟(jì)效益起著決定性的作用。濟(jì)效益起著決定性的作用。 減少電廠能量轉(zhuǎn)換過程中的減少電廠

2、能量轉(zhuǎn)換過程中的各種能量損失、提高電廠各種能量損失、提高電廠熱經(jīng)濟(jì)性具有特別重要的熱經(jīng)濟(jì)性具有特別重要的意義。意義。3/15/20222通過分析比較熱力發(fā)電廠中通過分析比較熱力發(fā)電廠中不同熱力循環(huán)型式、不同循不同熱力循環(huán)型式、不同循環(huán)參數(shù)、不同熱力系統(tǒng)連接環(huán)參數(shù)、不同熱力系統(tǒng)連接方式的熱經(jīng)濟(jì)性，在熱力設(shè)方式的熱經(jīng)濟(jì)性，在熱力設(shè)備及熱力系統(tǒng)的制造、安裝、備及熱力系統(tǒng)的制造、安裝、設(shè)計、運(yùn)行和檢修等工作中設(shè)計、運(yùn)行和檢修等工作中采取有效措施，減少燃料消采取有效措施，減少燃料消耗，推進(jìn)節(jié)能工作。耗，推進(jìn)節(jié)能工作。意意 義義目目 的的3/15/202231.1 熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱力發(fā)電廠熱

3、經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱力發(fā)電廠能量轉(zhuǎn)化流程圖熱力發(fā)電廠能量轉(zhuǎn)化流程圖 發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性是通過能量轉(zhuǎn)換過程中能量的利發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性是通過能量轉(zhuǎn)換過程中能量的利用程度或損失的大小來衡量或評價的。用程度或損失的大小來衡量或評價的。 研究發(fā)電廠熱量轉(zhuǎn)換及利用過程中各項損失產(chǎn)生研究發(fā)電廠熱量轉(zhuǎn)換及利用過程中各項損失產(chǎn)生的部位、大小、原因及相互關(guān)系，以減少這些熱損失。的部位、大小、原因及相互關(guān)系，以減少這些熱損失。燃燃料料化化學(xué)學(xué)能能燃燒燃燒鍋爐鍋爐煙煙氣氣熱熱能能傳熱傳熱鍋爐鍋爐蒸蒸汽汽熱熱能能蒸汽沖轉(zhuǎn)蒸汽沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)汽輪機(jī)軸軸的的機(jī)機(jī)械械能能轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)電電能能3/15/202241.1 熱力

4、發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱量法熱量法 熱量熱量法（效率法、熱平衡法法（效率法、熱平衡法）以熱力學(xué)第一定律為理論基礎(chǔ)，以熱效率或熱損失率的大小以熱力學(xué)第一定律為理論基礎(chǔ)，以熱效率或熱損失率的大小來衡量電廠或熱力設(shè)備的熱經(jīng)濟(jì)性。來衡量電廠或熱力設(shè)備的熱經(jīng)濟(jì)性。熱力學(xué)第一定律：熱力學(xué)第一定律：意義：意義：反映熱力系統(tǒng)將輸入能量轉(zhuǎn)換成輸出有效能量的程度反映熱力系統(tǒng)將輸入能量轉(zhuǎn)換成輸出有效能量的程度實質(zhì)：實質(zhì)：能量的數(shù)量平衡能量的數(shù)量平衡能量守恒與轉(zhuǎn)換定律在熱現(xiàn)象中的應(yīng)用。能量守恒與轉(zhuǎn)換定律在熱現(xiàn)象中的應(yīng)用。在一個熱力系統(tǒng)內(nèi)，能量可以轉(zhuǎn)換，即可從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)樵谝粋€熱力系統(tǒng)內(nèi)

5、，能量可以轉(zhuǎn)換，即可從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式，但不能自行產(chǎn)生，也不能消失。另一種形式，但不能自行產(chǎn)生，也不能消失。3/15/202251001100%有有效效利利用用能能量量損損失失能能量量輸輸入入總總能能量量輸輸入入總總能能量量輸入總能量輸入總能量熱力設(shè)備熱力設(shè)備損失能量損失能量有效利用能量有效利用能量1.1 熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱量法熱量法熱效率：熱效率：3/15/202261.1 熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱量法熱量法凝汽式發(fā)電廠各種效率的分析及計算凝汽式發(fā)電廠各種效率的分析及計算 （一）鍋爐設(shè)備的熱損失（一）鍋爐設(shè)備的

6、熱損失（ Qb）與鍋爐效率（）與鍋爐效率（ ）鍋爐設(shè)備的熱損失：鍋爐設(shè)備的熱損失：排煙熱損失排煙熱損失（40%-50%）、化學(xué)不完全、化學(xué)不完全燃燒熱損失、機(jī)械不完全燃燒熱損失、散熱損失以及灰渣帶燃燒熱損失、機(jī)械不完全燃燒熱損失、散熱損失以及灰渣帶走的物理熱等。走的物理熱等。鍋爐效率：鍋爐效率：等于鍋爐的熱負(fù)荷與輸入燃料的熱量之比，等于鍋爐的熱負(fù)荷與輸入燃料的熱量之比， 對不計連續(xù)排污熱損失的非再熱式鍋爐對不計連續(xù)排污熱損失的非再熱式鍋爐v現(xiàn)代大型電站鍋爐的效率一般在現(xiàn)代大型電站鍋爐的效率一般在90909494。 bbbcpnet pQQQBQ,b3/15/202271.1 熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性

7、的評價方法熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱量法熱量法（二）管道熱損失（二）管道熱損失（ Qp）與管道效率）與管道效率 （ ）管道熱損失：管道熱損失：工質(zhì)通過汽水管道時的散熱損失及工質(zhì)排放和工質(zhì)通過汽水管道時的散熱損失及工質(zhì)排放和泄露造成的熱損失。泄露造成的熱損失。管道效率：管道效率：汽輪機(jī)設(shè)備的熱耗量與鍋爐熱負(fù)荷之比。汽輪機(jī)設(shè)備的熱耗量與鍋爐熱負(fù)荷之比。 表征了管道表征了管道的完善程度。的完善程度。 v 管道效率一般為管道效率一般為9999；若考慮工質(zhì)損失，則為；若考慮工質(zhì)損失，則為9697。 p0b=1-pbQQQQp3/15/202281.1 熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的

8、評價方法熱量法熱量法（三）汽輪機(jī)設(shè)備冷源損失（三）汽輪機(jī)設(shè)備冷源損失( (Qc) )及汽輪機(jī)絕對內(nèi)效率及汽輪機(jī)絕對內(nèi)效率( ( ) )冷源損失：冷源損失：汽輪機(jī)排汽在凝汽器內(nèi)的放熱量，即排汽焓與凝汽輪機(jī)排汽在凝汽器內(nèi)的放熱量，即排汽焓與凝結(jié)水焓之差。結(jié)水焓之差。固有冷源損失固有冷源損失 ：汽輪機(jī)排汽在凝汽器中的放熱量，是汽輪機(jī)排汽在凝汽器中的放熱量，是不可不可避免的冷源損失，大小決定于熱力循環(huán)的型式和參數(shù)。避免的冷源損失，大小決定于熱力循環(huán)的型式和參數(shù)。附加冷源損失：附加冷源損失：蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹做功時產(chǎn)生的損失，如蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹做功時產(chǎn)生的損失，如進(jìn)汽調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的節(jié)流損失、噴嘴損失、動葉

9、損失、葉高損失、進(jìn)汽調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的節(jié)流損失、噴嘴損失、動葉損失、葉高損失、漏汽損失、濕汽損失、葉輪摩擦損失及余速損失等。漏汽損失、濕汽損失、葉輪摩擦損失及余速損失等。i3/15/202291.1 熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱量法熱量法汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率：汽輪機(jī)的相對內(nèi)效率： 說明汽輪機(jī)內(nèi)部構(gòu)造的完善程度，等于說明汽輪機(jī)內(nèi)部構(gòu)造的完善程度，等于蒸汽在汽輪機(jī)中的實際做功與理想做功之比。蒸汽在汽輪機(jī)中的實際做功與理想做功之比。汽輪機(jī)的絕對內(nèi)效率：汽輪機(jī)的絕對內(nèi)效率：等于汽輪機(jī)的實際做功（也稱內(nèi)功）與等于汽輪機(jī)的實際做功（也稱內(nèi)功）與汽輪機(jī)設(shè)備的熱耗量之比。汽輪機(jī)設(shè)備的熱耗量

10、之比。0036001iciritPQQQ iriiaPp03600iatPQ（理想循環(huán)效率）（理想循環(huán)效率）3/15/2022101.1 熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱量法熱量法（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( )( ) 機(jī)械損失：機(jī)械損失：汽輪機(jī)汽輪機(jī)支持軸承、推力軸承與軸和推力盤之間的支持軸承、推力軸承與軸和推力盤之間的機(jī)械摩擦耗功，以及拖動主油泵、調(diào)速系統(tǒng)的耗功量。機(jī)械摩擦耗功，以及拖動主油泵、調(diào)速系統(tǒng)的耗功量。機(jī)械效率：機(jī)械效率：汽輪機(jī)輸出給發(fā)電機(jī)軸端的功率與汽輪機(jī)內(nèi)功率汽輪機(jī)輸出給發(fā)電機(jī)軸端的功率與汽輪機(jī)內(nèi)

11、功率之比。之比。 現(xiàn)代大型汽輪機(jī)的機(jī)械效率一般大于現(xiàn)代大型汽輪機(jī)的機(jī)械效率一般大于9999。 axmiPPm3/15/2022111.1 熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱量法熱量法（五五）發(fā)電機(jī)的能量損失）發(fā)電機(jī)的能量損失( (Qg) )與發(fā)電機(jī)效率（與發(fā)電機(jī)效率（ ）發(fā)電機(jī)的能量損失：發(fā)電機(jī)的能量損失：發(fā)電機(jī)軸與支持軸承摩擦耗功，以及發(fā)發(fā)電機(jī)軸與支持軸承摩擦耗功，以及發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻介質(zhì)的摩擦和銅損造成的功率消耗。電機(jī)內(nèi)冷卻介質(zhì)的摩擦和銅損造成的功率消耗。發(fā)電機(jī)效率：發(fā)電機(jī)效率：發(fā)電機(jī)輸出的電功率與軸端輸入功率之比，發(fā)電機(jī)輸出的電功率與軸端輸入功率之比，即：即： 現(xiàn)代大

12、型發(fā)電機(jī)效率，采用氫冷時為現(xiàn)代大型發(fā)電機(jī)效率，采用氫冷時為9899，采用空氣采用空氣冷時為冷時為97%-98%，采用雙水內(nèi)冷時采用雙水內(nèi)冷時為為96%-98.7%。13600gegaxaxQPPP g3/15/2022121.1 熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱量法熱量法（六）全廠總能量損失（六）全廠總能量損失（Qcp）與總效率（與總效率（ ）整個熱力發(fā)電廠能量損失：上述能量損失的總和上述能量損失的總和。發(fā)電總效率cp： 發(fā)電廠輸出的有效能量（電能）與輸入能量發(fā)電廠輸出的有效能量（電能）與輸入能量（燃料的化學(xué)能）之比（燃料的化學(xué)能）之比。 36003600eecpbp

13、trimgbpimgnet pcpPPBQQ ,cp3/15/202213GQgbQpQmmg3600PeQcWi icppQbQoQbBQnet,p1.1 熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱量法熱量法凝汽式電廠各個熱力設(shè)備的熱損失和熱效率凝汽式電廠各個熱力設(shè)備的熱損失和熱效率3/15/2022141.1 熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱量法熱量法Qb 9%Qp 0.0637% Qc58.60312%Qm 0.32334%Qg 0.48016%Qcp3600Pe31.53%超高壓凝汽式發(fā)電廠熱流簡圖超高壓凝汽式發(fā)電廠熱流簡圖3/15/20221

14、51.1 熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱量法熱量法項目項目電廠初參數(shù)電廠初參數(shù)中參數(shù)中參數(shù)高參數(shù)高參數(shù)超高參數(shù)超高參數(shù)超臨界參數(shù)超臨界參數(shù)鍋爐熱損失鍋爐熱損失111098管道熱損失管道熱損失110.50.5汽輪機(jī)冷源熱損失汽輪機(jī)冷源熱損失61.557.552.550.5汽輪機(jī)機(jī)械損失汽輪機(jī)機(jī)械損失10.50.50.5發(fā)電機(jī)損失發(fā)電機(jī)損失10.50.50.5總熱損失總熱損失75.569.56360全廠效率全廠效率24.530.53740火電廠的各項損失火電廠的各項損失3/15/202216例：某凝汽式電廠，鍋爐出口的過熱蒸汽參數(shù)為例：某凝汽式電廠，鍋爐出口的過熱蒸汽參

15、數(shù)為13MPa、540，鍋爐效率為，鍋爐效率為91%，汽輪機(jī)進(jìn)口蒸汽參，汽輪機(jī)進(jìn)口蒸汽參數(shù)為數(shù)為13MPa、535，排汽壓力為，排汽壓力為5kPa，汽輪機(jī)相對內(nèi)，汽輪機(jī)相對內(nèi)效率為效率為82%，機(jī)械效率為，機(jī)械效率為99%；發(fā)電機(jī)效率為；發(fā)電機(jī)效率為98.5%。計算各級損失及全廠總效率計算各級損失及全廠總效率。1.1 熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱量法熱量法3/15/202217方法方法（做功能力法）：（做功能力法）：基于基于熱力學(xué)第二定律，從能量的質(zhì)量（品位）來評價其熱力學(xué)第二定律，從能量的質(zhì)量（品位）來評價其效效果果，對揭示用能薄弱環(huán)節(jié)有重要的作用。，對揭示用能

16、薄弱環(huán)節(jié)有重要的作用。0100100ewe%有有效效利利用用的的可可用用能能供供給給的的可可用用能能1.1 熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法方法方法熱力發(fā)電廠的全部能量轉(zhuǎn)換過程是由一系列不可逆的過程熱力發(fā)電廠的全部能量轉(zhuǎn)換過程是由一系列不可逆的過程組成的，各過程的做功能力損失之和即為發(fā)電廠的損。組成的，各過程的做功能力損失之和即為發(fā)電廠的損。熱力學(xué)第二定律：熱力學(xué)第二定律：熱量不可能自發(fā)的從低溫物體傳到高溫?zé)崃坎豢赡茏园l(fā)的從低溫物體傳到高溫物體。物體。效率：效率：有效利用的可用能與供給的可用能之比。有效利用的可用能與供給的可用能之比。3/15/2022181.1 熱力發(fā)

17、電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法方法方法典型不可逆過程典型不可逆過程一定一定數(shù)量的功可以無條件的轉(zhuǎn)換為熱。數(shù)量的功可以無條件的轉(zhuǎn)換為熱。摩擦生熱、電流通過帶有電阻的器件摩擦生熱、電流通過帶有電阻的器件或線路時發(fā)生的熱或線路時發(fā)生的熱耗散。耗散。熱不能無條件的轉(zhuǎn)換為熱不能無條件的轉(zhuǎn)換為功。功。不同不同溫度的兩個物體接觸，熱一定溫度的兩個物體接觸，熱一定自發(fā)的從高溫物體傳向低溫自發(fā)的從高溫物體傳向低溫物體；物體；但熱從低溫物體傳回高溫物體，系但熱從低溫物體傳回高溫物體，系統(tǒng)恢復(fù)原狀，卻不會自動進(jìn)行。統(tǒng)恢復(fù)原狀，卻不會自動進(jìn)行。溫差傳熱溫差傳熱功熱轉(zhuǎn)換功熱轉(zhuǎn)換3/15/202219

18、1.1 熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法方法方法一一隔板將剛性絕熱容器分為兩部分，一隔板將剛性絕熱容器分為兩部分，一側(cè)充有氣體，另一側(cè)為真空。若抽掉側(cè)充有氣體，另一側(cè)為真空。若抽掉隔板，氣體必自動向真空一側(cè)膨脹，直隔板，氣體必自動向真空一側(cè)膨脹，直至充滿整個容器。至充滿整個容器。容器容器兩側(cè)分別裝有兩側(cè)分別裝有不同的不同的流體，若抽掉流體，若抽掉隔板，兩種流體必定自動相互擴(kuò)散隔板，兩種流體必定自動相互擴(kuò)散混合；混合；但混合物中各組分卻不會自動分離但混合物中各組分卻不會自動分離自由膨脹自由膨脹流體混合流體混合3/15/2022201.1 熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法方法方法 （一（一）火電廠典型）火電廠典型不可逆過程不可逆過程的損的損 溫差換熱、工質(zhì)節(jié)流、工質(zhì)膨脹（壓縮）溫差換熱、工質(zhì)節(jié)流、工質(zhì)膨脹（壓縮） 熱力發(fā)電廠典型不可逆過程熱力發(fā)電廠典型不可逆過程設(shè)備設(shè)備特點特點鍋爐、回?zé)峒訜崞?、凝汽器鍋爐、回?zé)峒訜崞?、凝汽器有溫差的換熱有溫差的換熱汽輪機(jī)汽輪機(jī)有摩阻的膨脹有摩阻的膨脹給水泵給水泵有摩阻的壓縮有摩阻的壓縮熱力管道熱力管道有摩阻的流動及散熱有摩阻的流動及散熱絕熱節(jié)流絕熱節(jié)流3/15/2022211.1 熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的評價方法熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)