熱力發(fā)電廠動力循環(huán)及其熱經(jīng)濟性演示文稿

熱力發(fā)電廠動力循環(huán)及其熱經(jīng)濟性演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有76頁\編輯于星期二（優(yōu)選）熱力發(fā)電廠動力循環(huán)及其熱經(jīng)濟性現(xiàn)在是2頁\一共有76頁\編輯于星期二

第一節(jié)熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟性的評價方法

熱量法（熱效率法）

——以燃料化學能從數(shù)量上被利用的程度來評價電廠的熱經(jīng)濟性，常用于定量分析做功能力法（熵方法、火用方法）

——以燃料化學能的做功能力被利用的程度來評價電廠的熱經(jīng)濟性，常用于定性分析現(xiàn)在是3頁\一共有76頁\編輯于星期二一、熱量法——通過熱量的利用程度（熱效率）或損失大小（熱量損失、熱量損失率）來評價電廠和熱力設(shè)備的熱經(jīng)濟性損失能量有效利用能量供給總能量熱力設(shè)備η熱損失率z熱量守衡：供給熱量=有效利用熱量+損失熱量現(xiàn)在是4頁\一共有76頁\編輯于星期二簡單凝汽式發(fā)電廠循環(huán)系統(tǒng)圖GBCηbηiηcp=ηbηpηiηmηgηgηmηpTQbQ0現(xiàn)在是5頁\一共有76頁\編輯于星期二有再熱的凝汽式發(fā)電廠循環(huán)系統(tǒng)圖G現(xiàn)在是6頁\一共有76頁\編輯于星期二（1）鍋爐效率hb

鍋爐能量平衡關(guān)系：輸入燃料熱量Qcp

=鍋爐熱負荷Qb+鍋爐熱損失△QbbcpQbQbhz-=D=1cpQbQcpQbQBqbQbD-===1neth0.9~0.94BQb△QbQcp排煙損失、散熱損失、未完全燃燒損失、排污損失現(xiàn)在是7頁\一共有76頁\編輯于星期二管道能量平衡關(guān)系：鍋爐熱負荷Qb=

汽輪機熱耗量Q0+管道熱損失△Qp（2）管道效率hPQbTQ0B△Qp0.98~0.99現(xiàn)在是8頁\一共有76頁\編輯于星期二汽輪機能量平衡關(guān)系：汽輪機熱耗Q0=

汽輪機內(nèi)功率Wi+汽輪機冷源損失△Qc汽輪機排汽的汽化潛熱損失、膨脹節(jié)流、排汽、內(nèi)部損失TWiQ0G△QC010QcQQiWiD-==h0.45~0.47)1(ipbcpQcQchhhz-=D=（3）汽輪機效率hi現(xiàn)在是9頁\一共有76頁\編輯于星期二汽輪機機械能量平衡關(guān)系：汽輪機內(nèi)功率Wi=

發(fā)電機軸端功率Pax+機械損失△Qm

（4）機械效率hmTWiPaxG△Qm0.965~0.99現(xiàn)在是10頁\一共有76頁\編輯于星期二發(fā)電機能量平衡關(guān)系：發(fā)電機輸入功率Pax

=發(fā)電機輸出功率Pe+能量損失△Qg

（5）發(fā)電機0.95~0.98PaxG△QgPe現(xiàn)在是11頁\一共有76頁\編輯于星期二全廠能量平衡關(guān)系：全廠熱耗量Qcp =發(fā)電機輸出功率Pe

+全廠能量損失Σ△Qj

（6）全廠總效率0.24~0.42QjcpQcpzD==Σzjcp0.58~0.76△Qb+△Qp+△Qc+△Qm+

△Qg現(xiàn)在是12頁\一共有76頁\編輯于星期二火力發(fā)電廠的各項損失（%）項目高參數(shù)超高參數(shù)超臨界參數(shù)鍋爐△Qb1098管道△Qp10.50.5汽輪機冷源△Qc57.552.550.5汽輪機機械△Qm0.50.50.5發(fā)電機△Qg0.50.50.5總能量損失69.56360全廠總效率30.53740現(xiàn)在是13頁\一共有76頁\編輯于星期二熱流圖現(xiàn)在是14頁\一共有76頁\編輯于星期二二、熵方法實際的動力過程是不可逆的，必然引起熵增熵方法——通過熵增（熵產(chǎn)）的計算來確定做功的損失環(huán)境溫度Ten，則熵增△s

引起的做功損失I

為：

I=Ten

△s

現(xiàn)在是15頁\一共有76頁\編輯于星期二典型不可逆過程的做功能力損失（1）有溫差的換熱過程放熱過程：熵減△sa吸熱過程：熵增△sbTen放熱量=吸熱量做功損失：換熱過程熵增：分析：△T↑，I

↑——鍋爐、冷凝器、加熱器I現(xiàn)在是16頁\一共有76頁\編輯于星期二

過程熵增:△s

火用損△E

（2）不可逆絕熱膨脹過程

——汽輪機做功損失：不可逆絕熱膨脹21spcp1TenΔstu12aTp0p02現(xiàn)在是17頁\一共有76頁\編輯于星期二（3）不可逆絕熱壓縮過程

——水泵做功損失：不可逆絕熱壓縮

21sp2p1TenΔs12T現(xiàn)在是18頁\一共有76頁\編輯于星期二（4）節(jié)流過程

—汽輪機進汽調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)做功損失：21Tsp1p2TenΔsh=const現(xiàn)在是19頁\一共有76頁\編輯于星期二（二）凝汽式發(fā)電廠各種損失及全廠總效率做功能力損失部位鍋爐Ib管道Ip汽輪機內(nèi)部做功It凝汽器Ic傳動裝置Im發(fā)電機Ig回熱加熱器、給水泵（忽略）現(xiàn)在是20頁\一共有76頁\編輯于星期二en鍋爐散熱做功損失鍋爐能量轉(zhuǎn)換做功損失鍋爐溫差傳熱做功損失管道做功損失汽輪機內(nèi)部做功損失凝汽器做功損失機械摩擦做功損失發(fā)電機做功損失凝汽式發(fā)電廠做功能力損失分布圖現(xiàn)在是21頁\一共有76頁\編輯于星期二

凝汽式發(fā)電廠做功能力損失

做功損失

ICP：

en

全廠效率：現(xiàn)在是22頁\一共有76頁\編輯于星期二能流圖現(xiàn)在是23頁\一共有76頁\編輯于星期二小結(jié)1總體：熱量法與作功能力法的全廠總效率相同2局部：損失分析不同

熱量法：從熱損失的角度分析作功能力法：從做功能力損失的角度分析3用途熱量法：定量分析，指導工程實際作功能力法：定性分析，指導技術(shù)革新現(xiàn)在是24頁\一共有76頁\編輯于星期二二

凝汽式發(fā)電廠的主要熱經(jīng)濟指標能耗（汽耗量、熱耗量、煤耗量）能耗率（汽耗率、熱耗率、煤耗率）熱效率現(xiàn)在是25頁\一共有76頁\編輯于星期二1、能耗——反映發(fā)電機組每小時生產(chǎn)所消耗的能量全廠煤耗Bcp全廠熱耗Qcp

汽輪機熱耗Q0

汽輪機汽耗D0

熱平衡方程式：3600Pe=Bqnetηcp=Qcpηcp

=Bqnetηbηpηiηmηg=Q0ηiηmηg=Q0ηe=D0wiηmηg kJ/h現(xiàn)在是26頁\一共有76頁\編輯于星期二發(fā)電廠熱耗量（kJ/h）：發(fā)電廠煤耗量（kg/h）：汽輪發(fā)電機組汽耗量（kg/h）：汽輪發(fā)電機組熱耗量（kJ/h）：注意能耗指標與產(chǎn)量有關(guān)，只能表明Pe為一定時的熱經(jīng)濟性；現(xiàn)在是27頁\一共有76頁\編輯于星期二2、能耗率——反映每生產(chǎn)1kW.h電能所消耗的能量全廠熱耗率qcp（kJ/(kW.h)）

全廠發(fā)電煤耗率bcp（kg/(kW.h)）

汽輪機熱耗率q（kJ/(kW.h)）

汽輪機汽耗率d（kg/(kW.h)）

現(xiàn)在是28頁\一共有76頁\編輯于星期二標準煤q1=29270kJ/kg發(fā)電標準煤耗率

供電標準煤耗率（扣除廠用電）

（kg標準煤/(kW.h)）（kg標準煤/(kW.h)）現(xiàn)在是29頁\一共有76頁\編輯于星期二3、熱效率（1）凝汽式汽輪機的絕對內(nèi)效率ηi

汽輪機能量平衡式：

絕對內(nèi)效率ηi：

Wi——汽輪機汽耗為D0時實際內(nèi)功率

Wa——汽輪機汽耗為D0時理想內(nèi)功率ηi——汽輪機的絕對內(nèi)效率ηt——汽輪機的理想熱效率ηri——汽輪機的相對內(nèi)效率TWiQ0G△QC現(xiàn)在是30頁\一共有76頁\編輯于星期二1kg新汽的熱耗汽輪機能量能量平衡：比熱耗q0（kJ/kg）

：比內(nèi)功wi（kJ/kg）

：比冷源熱損失△qc

：內(nèi)效率ηi：現(xiàn)在是31頁\一共有76頁\編輯于星期二示例：計算圖示系統(tǒng)中汽輪機的內(nèi)效率（忽略汽水損失）現(xiàn)在是32頁\一共有76頁\編輯于星期二汽輪機實際做功Wi的計算：（1）Wi＝汽輪機凝汽流內(nèi)功＋各級回熱汽流內(nèi)功（2）Wi＝汽輪機輸入能量－輸出能量（3）Wi＝汽輪機熱耗Q0－汽輪機冷源損失△Qc現(xiàn)在是33頁\一共有76頁\編輯于星期二2、汽輪發(fā)電機組的絕對電效率ηeGTQ03600Pe△Q現(xiàn)在是34頁\一共有76頁\編輯于星期二3、凝汽式電廠熱效率ηcp

（全廠熱效率）全廠凈熱效率（扣除廠用電功率的電廠效率）廠用電率（平均為8.2%）300MW及以上機組電廠：4.7%—5.5%；125—200MW機組電廠：8.5%；中小容量機組電廠： 9%—12%?，F(xiàn)在是35頁\一共有76頁\編輯于星期二三

發(fā)電廠的動力循環(huán)（一）朗肯循環(huán)及其熱經(jīng)濟性TS1-2-3-4-1 郎肯循環(huán)

1

2

3

4TC平均放熱溫度平均吸熱溫度GBCT

1

2

3

4現(xiàn)在是36頁\一共有76頁\編輯于星期二1提高初溫（t0)的熱經(jīng)濟性分析

（1）提高初溫對t的影響

t0↑，t↑（二）蒸汽初參數(shù)對電廠熱經(jīng)濟性的影響

結(jié)論：

t0↑，t↑和ri↑，因此，i↑（2）提高初溫對ri的影響

t0↑，排汽濕度↓，ri↑

t0↑，漏汽損失↓，ri↑51234TsT0T11'T0'2'T1'現(xiàn)在是37頁\一共有76頁\編輯于星期二2、提高初壓（p0)的熱經(jīng)濟性分析（1）提高初壓對t

的影響極限壓力p*1)p0<p*,p0↑，Dh↑，t↑

2)p0=p*，t最高3)p0>p*,p0↑，t↓P0=22MPasPc=4kPahwa工程壓力小于極限壓力t0現(xiàn)在是38頁\一共有76頁\編輯于星期二不同溫度下的極限壓力與tT↑,極限壓力p*↑,t↑現(xiàn)在是39頁\一共有76頁\編輯于星期二s1'2'2345TT01P0'

（2）提高初壓對ri

的影響p0↑，v0↓，漏汽損失↑，ri↓p0↑，濕度損失↑，ri↓

結(jié)論：提高p0，對i的影響，視t和ri的變化情況定P0現(xiàn)在是40頁\一共有76頁\編輯于星期二3蒸汽初參數(shù)對發(fā)電廠熱經(jīng)濟性的影響大容量機組

初參數(shù)↑，i↑小容量機組

初參數(shù)↑，i↓高參數(shù)必須是大容量現(xiàn)在是41頁\一共有76頁\編輯于星期二4、提高蒸汽初參數(shù)的限制

1）提高初溫的限制

金屬材料性能限制2）提高初壓的限制

安全性、熱經(jīng)濟性措施：（1）提高P0的同時采用蒸汽再熱（2）提高P0的同時增大單機容量Pe=300MW200150100450500550600650P0OPt0現(xiàn)在是42頁\一共有76頁\編輯于星期二1）理論上的初參數(shù)選擇

初溫由選用鋼材確定初壓由最大允許排汽濕度確定2）技術(shù)經(jīng)濟上的初參數(shù)選擇

熱經(jīng)濟性的提高

投資和維修增加、安全性降低回報>投資5、蒸汽初參數(shù)的選擇

現(xiàn)在是43頁\一共有76頁\編輯于星期二1、降低蒸汽終參數(shù)pc對熱經(jīng)濟性的影響(最大)（1）有利影響t↑（t=1-Tc/T1，wa↑）凝汽器做功損I

↓（2）不利影響Pc↓→濕氣損失↑→葉片壽命↓→ri↓Pc↓→vc↑→余速損失↑→i↓（三）蒸汽終參數(shù)對電廠熱經(jīng)濟性的影響結(jié)論：在極限背壓以上，降低pc對熱經(jīng)濟性有利2'2345Ts1Pc'Pc現(xiàn)在是44頁\一共有76頁\編輯于星期二排汽壓力與理想循環(huán)熱效率關(guān)系曲線

現(xiàn)在是45頁\一共有76頁\編輯于星期二汽輪機排氣壓力（背壓）pc由排汽飽和溫度tc決定

tc=tc1

t

t

t—冷卻水溫升 t—凝汽器傳熱端差tc決定因素：冷卻水溫、冷卻水量、換熱面積、換熱面清潔度1）自然條件（理論限制）自然水溫tc1；2）技術(shù)水平冷卻水量和凝汽器面積都不可能無限大末級長葉片的設(shè)計和制造水平2、降低蒸汽終參數(shù)的限制現(xiàn)在是46頁\一共有76頁\編輯于星期二3、最佳蒸汽終參數(shù)以年計算費用最小時所對應(yīng)的pc為最佳終參數(shù) 汽輪機功率增加值與循環(huán)水泵耗功之差取得最大值時的pc根據(jù)該終參數(shù)確定凝汽器面積、冷卻水量及循環(huán)水泵、冷卻塔（循環(huán)供水時）的選型和配置等?，F(xiàn)在是47頁\一共有76頁\編輯于星期二三、回熱循環(huán)及其熱經(jīng)濟性給水回熱加熱

——汽輪機某些中間級抽出部分蒸汽，送入回熱加熱器對鍋爐給水進行加熱的過程目的：減少冷源熱損失，提高電廠的熱經(jīng)濟性TS123546897ⅡS81234567ⅠABaA

aB

現(xiàn)在是48頁\一共有76頁\編輯于星期二（一）給水回熱加熱的意義1）汽輪機進入凝汽器的凝汽量減少，冷源損失降低；2）提高鍋爐給水溫度，工質(zhì)的平均吸熱溫度提高；3）抽汽加熱給水的傳熱溫差小，做功能力損失小。不利：回熱抽汽存在作功不足，wi減小，D0增大，削弱了Dc的減小ⅡS81234567ⅠABaA

aB

現(xiàn)在是49頁\一共有76頁\編輯于星期二（二）給水回熱加熱的熱經(jīng)濟性單級回熱汽輪機的絕對內(nèi)效率：單級回熱循環(huán)的汽流分配hc'回熱式汽輪機的動力系數(shù)（抽汽做功/凝汽做功）同參數(shù)朗肯循環(huán)的汽輪機的絕對內(nèi)效率分析：現(xiàn)在是50頁\一共有76頁\編輯于星期二多級無再熱的回熱循環(huán)，汽輪機的絕對內(nèi)效率：總內(nèi)功：回熱抽汽做內(nèi)功之和凝汽流做內(nèi)功

回熱抽汽做功比：

↑

，↑分析：回熱抽汽在汽輪機中的做功量↑，

↑，↑現(xiàn)在是51頁\一共有76頁\編輯于星期二（三）影響回熱過程熱經(jīng)濟性的因素1多級回熱給水總焓值（溫升）在各加熱器間的分配

2鍋爐給水溫度；

3回熱加熱級數(shù)現(xiàn)在是52頁\一共有76頁\編輯于星期二非再熱機組全混合式加熱器回熱系統(tǒng)現(xiàn)在是53頁\一共有76頁\編輯于星期二1號加熱器：α1q1=(1-α1)△hw1α1=△hw1/(q1+△hw1),1-α1=q1/(q1+△hw1)2號加熱器：α2q2=(1-α1-α2)△hw2α2=(1-α1)△hw2/(q2+△hw2)1-α1-α2=q1/(q1+△hw1)*q2/(q2+△hw2) 1 多級回熱給水總焓值（溫升）在各加熱器間的分配h1h2h3hw1hw2hw3hw41kg高低1#2#3#△hw1現(xiàn)在是54頁\一共有76頁\編輯于星期二同理：最佳回熱分配：現(xiàn)在是55頁\一共有76頁\編輯于星期二焓降分配法(每一級加熱器焓升=前一級至本級汽輪機中的焓降)Δhw2=h1-h2=Δh1△h01234c現(xiàn)在是56頁\一共有76頁\編輯于星期二現(xiàn)在是57頁\一共有76頁\編輯于星期二平均分配法(各級加熱器中的焓升相等)等焓降分配法(每級加熱器焓升=汽輪機各級組的焓降)幾何級數(shù)分配法(每級加熱器絕對溫度按幾何級數(shù)分配)現(xiàn)在是58頁\一共有76頁\編輯于星期二2 最佳給水溫度

——回熱循環(huán)汽輪機絕對內(nèi)效率為最大值時對應(yīng)的給水溫度

最小，最大

做功不足系數(shù)：再熱前：再熱后：qrh現(xiàn)在是59頁\一共有76頁\編輯于星期二

提高給水溫度tfw的影響：抽汽壓力↑，抽汽做功↓，做功不足系數(shù)Yj↑，汽耗量D0=D0R

+YjDj↑，汽耗率d

=D0/Pe↑；工質(zhì)吸熱量q0=h0-hfw↓，發(fā)電機組熱耗率q=dq0、汽輪機內(nèi)效率i受雙重影響；鍋爐內(nèi)的換熱溫差↓，相應(yīng)的做功損失↓；回熱加熱器內(nèi)換熱溫差↑，相應(yīng)的做功損失↑；存在最佳給水溫度tfwop；通常給水溫度tfw=（0.65—0.75）tfwop現(xiàn)在是60頁\一共有76頁\編輯于星期二回熱級數(shù)、給水溫度與回熱經(jīng)濟性

單級回熱多級回熱現(xiàn)在是61頁\一共有76頁\編輯于星期二

3給水加熱級數(shù)Z（1）tfw一定，回熱級數(shù)z增加，可利用低壓抽汽代替部分高壓抽汽，使回熱抽汽做功↑，i↑；（2）回熱級數(shù)z↑，各加熱器中的換熱溫差↓，I↓；（3）回熱級數(shù)z↑，最佳給水溫度↑；（4）z↑，i增長率△i↓

；（5）實際給水溫度稍偏離最佳給水溫度，對i影響不大

現(xiàn)在是62頁\一共有76頁\編輯于星期二現(xiàn)在是63頁\一共有76頁\編輯于星期二四、蒸汽中間再熱循環(huán)及其熱經(jīng)濟性蒸汽中間再熱

——將汽輪機高壓部分做過功的蒸汽從汽輪機某一中間級引出，送到鍋爐的再器加熱，提高溫度后送回汽輪機繼續(xù)做功目的：提高電廠的熱經(jīng)濟性，適應(yīng)大機組發(fā)展4123再熱器baST12'43651'b2現(xiàn)在是64頁\一共有76頁\編輯于星期二1、再熱對汽輪機相對內(nèi)效率ri的影響 再熱使排汽濕度↓，濕度損失↓，ri↑2、再熱對汽輪機理想熱效率t的影響當：Trh>T0，t↑3、采用中間再熱，↓汽輪機總汽耗量；

↑蒸汽初壓，增大單機容量

（一）蒸汽中間再熱的熱經(jīng)濟性ST12'43651'b2基本循環(huán)吸熱過程平均溫度附加循環(huán)吸熱過程平均溫度現(xiàn)在是65頁\一共有76頁\編輯于星期二1、再熱后蒸汽溫度trh

trh↑，r

↑

，但受材料限制，常取trh=t02、再熱后蒸汽壓力prh

prh↑，r

↑，附加循環(huán)熱量△q↓

最佳再熱壓力當trh=t0，prh=（18%—26%）p0再熱前有抽汽，prh=（18%—22%）p0再熱前無抽汽，prh=（22%—26%）p0（二）再熱參數(shù)的合理選擇ST124365ba現(xiàn)在是66頁\一共有76頁\編輯于星期二1、煙氣再熱

——利用鍋爐煙道中煙氣加熱蒸汽 可加熱蒸汽到500—6000C

熱經(jīng)濟性提高6%