李崇祥主編-節(jié)能原理與技術(shù)-第6章

第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論要求:

1、了解新蒸汽等效熱降的計(jì)算

。2、掌握等效降和再熱機(jī)組等效熱降理論的應(yīng)用法則。

6.1凝汽機(jī)組等效熱降理論6.1.1抽汽等效熱降的概念

火電機(jī)組經(jīng)濟(jì)性診斷：(1)確定主、輔機(jī)及熱力系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行方式的經(jīng)濟(jì)性；(2)定性分析運(yùn)行方式、運(yùn)行參數(shù)是否合理；(3)定量分析運(yùn)行參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值及偏離標(biāo)準(zhǔn)值的影響大小。抽汽等效熱降：在№j加熱器處加入熱量qj而排擠1kg加熱器抽汽返回汽輪機(jī)后的真實(shí)作功大小。

抽汽等效熱降Hj的計(jì)算公式為：抽氣效率：做功大小與加入熱量之比。即：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論加熱器分類疏水放流式加熱器

匯集式加熱器混合式加熱器

帶疏水泵的面式加熱器匯集式加熱器疏水放流式加熱器對疏水放流式加熱：對匯集式加熱器：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論6.1.2新蒸汽等效熱降定義：1kg新蒸汽的實(shí)際作功。其計(jì)算公式為：

毛等效熱降：沒有考慮軸封蒸汽的滲漏及利用，加熱器的散熱、抽氣器耗氣及泵功能消耗等的作功損耗，所得到的等效熱降。凈等效熱降：扣除附加成分的作功損失的等效熱降。其計(jì)算公式為：汽輪機(jī)的裝置效率(就是實(shí)際循環(huán)效率)為：

6.1.3等效熱降應(yīng)用法則1、純熱量進(jìn)出系統(tǒng)的定量診斷法則(1)內(nèi)部熱量利用----熱力系統(tǒng)內(nèi)部熱量的進(jìn)出。其裝置效率為：

第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論(2)外部熱量利用----外部熱量進(jìn)出熱力系統(tǒng)。其裝置效率為：

2、外部熱量進(jìn)入系統(tǒng)

圖示為1kg工質(zhì)的局部熱力系統(tǒng)，當(dāng)有外部純熱量qw進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，與等效熱降的概念完全相同。因此，新蒸汽等效熱降的增量為：如果外部熱量利用按余熱方法處理，其裝置效率為：利用外部熱量后的新蒸汽等效熱降變?yōu)椋阂虼?，裝置效率相對地提高為：外部熱量進(jìn)入系統(tǒng)第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論可以由等效熱降原理直接求得。因此，新蒸汽等效熱降的增量為：故泵功焓升熱量回收使裝置熱經(jīng)濟(jì)性的變化：3、內(nèi)部熱量出入系統(tǒng)圖示為給水泵功τb示意圖。給水泵焓升示意圖4、帶工質(zhì)的熱量進(jìn)出系統(tǒng)的定量診斷法則：

(1)蒸汽攜帶熱量進(jìn)系統(tǒng)：圖示是蒸汽攜帶熱量進(jìn)系統(tǒng)。①純熱量部分:純熱量+帶工質(zhì)的熱量第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論②帶工質(zhì)的熱量部分：其做功的變化為：因此蒸汽攜帶熱量的全部作功為:

根據(jù)等效熱降理論，純熱做功的變化為：(2)蒸汽攜帶熱量出系統(tǒng)：圖6.6所示，系統(tǒng)中有αf的工質(zhì)出系統(tǒng)，凝汽器必須有αf的化學(xué)補(bǔ)水進(jìn)入系統(tǒng)，而蒸汽出系統(tǒng)和水的進(jìn)系統(tǒng)均不影響回?zé)嵯到y(tǒng)的抽水和疏水，故新蒸汽作功的變化為：圖6.7所示為蒸汽攜帶熱量從加熱器汽側(cè)出系統(tǒng)，也可分解為純熱量+帶工質(zhì)的熱量兩部分。由等效熱降概念，純熱量出部分做功損失為：而帶工質(zhì)的熱量部分的作功損失為：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論因此，蒸汽攜帶熱量從加熱器側(cè)出系統(tǒng)的全部做功就是兩部分熱量做功的代數(shù)和：(3)熱水?dāng)y帶熱量進(jìn)系統(tǒng)①熱水從主凝結(jié)水管路進(jìn)入系統(tǒng)(圖6.8所示)純熱量部分做功為：帶工質(zhì)的熱量部分做功為：因此，熱水從主凝結(jié)水管路進(jìn)入系統(tǒng)的全部做功變化應(yīng)是兩部分熱量做功的代數(shù)和：熱水?dāng)y帶熱量進(jìn)入凝結(jié)水管路側(cè)第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論①熱水從疏水管路進(jìn)入系統(tǒng)如圖所示，分成純熱量+帶工質(zhì)的熱量。熱水?dāng)y帶熱量從加熱器疏水管進(jìn)系統(tǒng)帶工質(zhì)的熱量又分在加熱器到做功：和化學(xué)補(bǔ)給水減少而獲得的做功：熱水從疏水管路進(jìn)入系統(tǒng)的全部做功，就是這兩部分熱量的三個(gè)做功的代數(shù)和：③熱水從加熱器汽側(cè)進(jìn)入系統(tǒng)分析方法有兩種：一種是仿照熱水從疏水管路進(jìn)入系統(tǒng)處理，

純熱量做功為：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論可得出其對做功的影響：熱水?dāng)y帶熱量從加熱器側(cè)進(jìn)系統(tǒng)另一種是將其當(dāng)成蒸汽進(jìn)入系統(tǒng)處理，可得出其對做功的影響：(4)熱水?dāng)y帶熱量出系統(tǒng)給水或疏水。因給水出系統(tǒng)損失工質(zhì)αf，必須從凝汽器補(bǔ)入相同數(shù)量的化學(xué)補(bǔ)充水。因此，做功損失為：而疏水系統(tǒng)，必須從凝汽器補(bǔ)入αf的化學(xué)補(bǔ)充水，因此，做功失損為：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論5、補(bǔ)水地點(diǎn)對診斷計(jì)算公式的影響補(bǔ)水方式系統(tǒng)圖補(bǔ)水由冷凝器補(bǔ)水改為從除氧器補(bǔ)水。做功的影響值為：6、新蒸汽凈等效熱降的計(jì)算新蒸汽凈等效熱降就是新蒸汽毛等效熱降HM扣除熱系統(tǒng)全部輔助成分的做功損失,即：

6.2再熱機(jī)組熱力系統(tǒng)節(jié)能理論

圖6.12所示為再熱機(jī)組熱力系統(tǒng)示意圖，其高壓缸的排氣，在流經(jīng)再熱器之前稱為再熱冷段，經(jīng)再熱器升溫后稱為再熱熱段。第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論再熱冷段及其以上的抽氣等效熱降，返回汽輪機(jī)的實(shí)際做功為：～再熱機(jī)組熱力系統(tǒng)示意圖6.2.1再熱機(jī)組等效熱降理論基礎(chǔ)再熱熱段的抽氣等效熱降的計(jì)算公式與凝汽機(jī)組一樣：再熱機(jī)組抽氣效率為抽氣等效熱降與1kg抽氣加熱器所需的熱量之比，即：新蒸汽的等效熱降為：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論在再熱機(jī)組的熱力系統(tǒng)計(jì)算中，除用計(jì)算做功變化外，還可推導(dǎo)出再熱冷段以上排擠1kg抽氣流經(jīng)再熱器份額的通式為：在再熱機(jī)組熱力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性診斷中，除了考慮新蒸汽做功變化外，還要考慮循環(huán)吸熱量的變化。公式為：6.2.2再熱機(jī)組熱力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性診斷模型經(jīng)濟(jì)性的相對變化：

其他經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算公式為：

①熱耗率的變化：②汽耗率的變化：①煤耗率的變化：②年煤耗量的變化：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論1、純熱進(jìn)出系統(tǒng)的定量診斷法則6.2.3再熱機(jī)組等效熱降理論的應(yīng)用法則純熱量進(jìn)入№j再熱前抽汽加熱器，按再熱機(jī)組等效熱降概念，新蒸汽等效熱降的增量為：同時(shí)循環(huán)的吸熱量則增加：純熱量進(jìn)入№j再熱前抽汽加熱器使裝置熱經(jīng)濟(jì)性的變化為：2、帶工質(zhì)的熱量進(jìn)出系統(tǒng)的定量診斷法(1)蒸汽攜帶熱量進(jìn)出系統(tǒng)圖示為具有焓有hf、份額為αf的蒸汽，從再熱前抽汽的加熱器進(jìn)入系統(tǒng)。熱量=純熱量+帶工質(zhì)的熱量。第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論蒸汽攜帶熱量的全部做功：吸熱量的增加為：裝置經(jīng)濟(jì)性的相對變化為：(2)熱水?dāng)y帶熱量進(jìn)入系統(tǒng)與蒸汽機(jī)組一樣，其方式有三種：①從給水管路進(jìn)入(圖a)；②從加熱器疏水管路進(jìn)入(圖b)；③從加熱器汽側(cè)進(jìn)入(圖c)①從給水管路進(jìn)入全部做功變化

：熱水?dāng)y帶熱量進(jìn)入系統(tǒng)裝置經(jīng)濟(jì)性的相對變化：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論②從加熱器疏水管路進(jìn)入全部做功變化：循環(huán)吸熱量增加：裝置熱經(jīng)濟(jì)性的相對變化：③從加熱器汽側(cè)進(jìn)入有兩種分析方法：一是仿照熱水進(jìn)入疏水管路進(jìn)行處理；另一是將其當(dāng)成蒸汽進(jìn)入系統(tǒng)處理?？傻贸銎渥龉Φ挠绊懀貉h(huán)吸熱量增加：裝置熱經(jīng)濟(jì)性的相對變化：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論(3)熱水?dāng)y帶熱量出系統(tǒng)熱水?dāng)y帶熱量出系統(tǒng)可以是給水或疏水。帶工質(zhì)的熱水出系統(tǒng)的定量分析診斷計(jì)算公式，是帶工質(zhì)的熱量入系統(tǒng)的定量公式的一個(gè)特例。6.3供熱機(jī)組等效熱降理論

本講以具有再熱的雙抽機(jī)組的熱力系統(tǒng)為例進(jìn)行學(xué)習(xí)，如圖6.16所示。該機(jī)組的新蒸汽等效熱降(即循環(huán)功)為：由于熱力系統(tǒng)的某種變化而引起1kg新蒸汽等效熱降的改變?yōu)椋?kg新蒸汽的循環(huán)吸熱量變化為△q，因此，可以得出供熱機(jī)組新蒸汽等效熱降的真實(shí)變化為：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論因：所以有：供熱機(jī)組熱力系統(tǒng)變化前后的總熱耗量變化為：在不考慮機(jī)組管道效率和鍋爐效率變化的情況下，此總熱耗量的變化△Q屬發(fā)電的熱耗量變化，故可以得出供熱機(jī)組發(fā)電煤耗率的變化△b為：經(jīng)簡化可得到：從而就可以把供熱機(jī)組熱力系統(tǒng)變化引起機(jī)組經(jīng)濟(jì)性改變的表達(dá)式(6.10)寫為：6.4計(jì)算實(shí)例第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論以國產(chǎn)的NC200/160-12.7/535/535-I供熱機(jī)組為例。圖6.17為其熱力系統(tǒng)圖；表6.1為該機(jī)組基本數(shù)據(jù)。1、加熱器端差：(1)№8加熱器的端差：№8加熱器端差的標(biāo)準(zhǔn)值為2℃，如果由于某種原因?qū)е缕溥\(yùn)行端差達(dá)到8℃，則對其經(jīng)濟(jì)性的影響可以進(jìn)行以下計(jì)算。根據(jù)等效熱降理論，有：(2)№4加熱器的端差：同樣，№4加熱器端差的標(biāo)準(zhǔn)值為2℃，如果由于某種原因?qū)е缕溥\(yùn)行端差達(dá)到10℃，則對其經(jīng)濟(jì)性的影響可以進(jìn)行以下計(jì)算。根據(jù)等效熱降理論，有：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論(3)№7加熱器的疏水端差：№7加熱器疏水端差的標(biāo)準(zhǔn)值為10℃，如果由于某種原因?qū)е缕溥\(yùn)行端差達(dá)到20℃，則對其經(jīng)濟(jì)性的影響可以進(jìn)行以下計(jì)算。

根據(jù)等效熱降理論，有：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論2、凝結(jié)水過冷度：根據(jù)等效熱降理論，有：3、噴水減溫：(1)過熱器噴水減溫：有兩種來源，一種來自于高壓加熱器出口；另一種來自于水泵出口。只要對過熱器減溫水從高壓加熱器出口引出時(shí)對經(jīng)濟(jì)性的影響進(jìn)行分析。(2)再熱器噴水減溫：①再熱器減溫水來自于高壓加熱器出口;②再熱器減溫水來自于給水泵抽頭。4、取消外置式蒸汽冷卻器的經(jīng)濟(jì)性分析：5、除氧器定壓改滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性分析：6、抽氣壓損的經(jīng)濟(jì)性分析：

第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論(1)較常規(guī)火電機(jī)組蒸汽參數(shù)低、單機(jī)容量大。(2)利用新汽和高壓缸抽汽對高壓排汽進(jìn)行“汽-汽”再熱，不僅可以達(dá)到對高壓缸排汽進(jìn)行再熱除濕的目的，而且可以簡化核電站一、二回路間的管道聯(lián)接，降低建造成本、增大系統(tǒng)安全系數(shù)。(3)二回路熱力各級(jí)回?zé)岢槠驮贌岢槠髁恐g相互聯(lián)系、彼此制約。(4)二回路各加熱器都沒有蒸汽冷卻器。6.5核電機(jī)組常規(guī)島熱力系統(tǒng)節(jié)能理論

6.5.1概述核電機(jī)組

快中子堆機(jī)組

熱中子堆機(jī)組

輕水堆機(jī)組

重水堆機(jī)組

氣冷堆機(jī)組

壓水堆機(jī)組沸水堆機(jī)組應(yīng)用最多第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論1、純熱量利用的經(jīng)濟(jì)性定量計(jì)算數(shù)學(xué)模型：(1)熱量利用低壓加熱器的計(jì)算模型：對一個(gè)無任何外部熱量引入的回?zé)釂卧?，其進(jìn)水系數(shù)為：6.5.2壓水堆核電機(jī)組二回路熱力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性定量分析數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)得出加熱單元的進(jìn)水系數(shù)變化為：由循環(huán)函數(shù)法的基本理論，得出此時(shí)機(jī)組排汽份額的變化為：此時(shí)冷源熱量損失的變化為：1kg新蒸汽作功能力的變化為：采用定流量計(jì)算方法，汽輪機(jī)熱耗率的變化為：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論因此可得：仿造等效熱降理論中的抽汽效率概念，則可寫成：ηi為加熱器的熱功轉(zhuǎn)換系數(shù)。(2)熱量利用高壓加熱器的計(jì)算模型：高壓加熱器的計(jì)算模型為：2、帶工質(zhì)熱量利用的經(jīng)濟(jì)性定量計(jì)算數(shù)學(xué)模型：(1)帶工質(zhì)熱量進(jìn)入高壓加熱殼側(cè)的定量計(jì)算方法：熱功轉(zhuǎn)換系數(shù)的抽汽返回高壓缸后最終到達(dá)凝汽器的量為：

定流量計(jì)算法，對高壓加熱單元進(jìn)行工質(zhì)平衡和能量平衡得：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論

由于

的抽汽返回高壓缸后1kg新汽的作功變化量為：得出帶工質(zhì)熱量利用高壓加熱后，對1kg新蒸汽作功能力的影響為：(2)帶工質(zhì)熱量進(jìn)入高壓加熱水側(cè)的定量計(jì)算方法：同樣，帶工質(zhì)熱量進(jìn)入№N加熱器對1kg新蒸汽作功能力的影響：對二回路經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響：①熱效率變化：②汽