《热力发电厂总复习》PPT课件.ppt

,总复习,热 力 发 电 厂,考试方式：开卷,考试题型 一、名词解释(35分=15分) 二、填空题（ 213分=26分） 三、选择题（ 310分=30分） 四、简答题(44分=16分) 五、分析计算题(13分，一个题),考试时间：30号3-4节 地点：科南301,第一章 发电厂的热经济性,1、发电厂热经济性评价的理论基础 2、发电厂热经济性的评价方法 3、凝汽式发电厂的主要热经济指标,1、发电厂热经济性评价的理论基础,热力学定律： 热力学第一定律(质量守恒定律) 热力学第二定律(热功转换不可逆性) 循环： 卡诺循环 朗肯循环,2、发电厂热经济性的评价方法,两种评价方法 效率分析法(热量法) 作功能力分析法(熵分析法和火用分析法),效率分析法： 锅炉热损失和锅炉效率 管道热损失与管道效率 汽轮机设备中的冷源热损失与汽轮机内效率 汽轮机的机械损失及机械效率 凝汽式发电厂的能量损失与效率,纯凝汽式发电厂的总效率 已知电厂的各项损失，则纯凝汽式发电厂的总效率ndc为:,作功能力分析法 熵分析法 三种典型的不可逆过程 温差换热的过程 绝热节流的过程 有摩阻的膨胀或压缩过程,损失 锅炉中的作功能力损失、主蒸汽管道中的作功能力损失 汽轮机内部的作功能力损失、凝汽设备中的作功能力损失 升压水泵中的作功能力损失、汽轮机的机械摩擦损失 发电机的作功能力损失,锅炉的热损失,排烟热损失取决于排烟温度和排烟容积，因此运行中要努力降低排烟温度，控制过剩空气系数，消除各部漏风。 化学不完全燃烧热损失主要是因为烟气中存在可以燃烧的CH4、CO、H2。运行中要组织合理燃烧，避免低负荷运行、控制合适的过剩空气系数，保持着火区高温。 机械不完全燃烧热损失主要是炉渣和飞灰中存在未燃尽的碳造成的。降低方法有：燃烧器结构合理，煤粉细度合适，避免锅炉负荷过高、过低，防止锅炉结焦，组织好燃烧工矿等。 灰渣的物理显热和排渣方式有关，固态排渣是，其值很小，可以忽略。 降低散热损失主要是完善保温，锅炉在高负荷运行,火用损失 锅炉中的火用损失 主蒸汽管道中的火用损失 汽轮机内部的火用损失 凝汽设备中的火用损失 汽轮机机械摩阻引起的火用损失 发电机的火用损失,效率分析法和作功能力法的比较,3、凝汽式发电厂的主要热经济指标,锅炉设备的主要热经济指标： 锅炉热负荷 锅炉燃料消耗量,汽轮机发电机组的主要热经济指标 汽耗量 汽耗率 热耗率,全厂性的主要热经济指标 发电厂效率 发电煤耗率：是表征生产技术完善程度与经济效果的技术经济指标,锅炉热负荷,锅炉燃料消耗量,锅炉效率,汽耗量,汽耗率,热耗率,发电厂效率,发电煤耗率,发电标准煤耗率,供电标准煤耗率,效率分析法和作功能力分析法的区别； 如何利用两种方法的原理来提高火电厂的热经济性,第二章 发电厂热力循环的参数和型式,1、蒸汽的初、终参数 2、蒸汽中间再热 3、给水回热加热 4、热电联合生产,1 蒸汽初参数和蒸汽终参数及影响,蒸汽初参数：新蒸汽进入汽轮机自动主汽门前的蒸汽压力和温度。 蒸汽终参数：凝汽式汽轮机的排汽压力和排汽温度。,提高蒸汽初参数的限制,1）提高初温的限制 动力设备材料强度 2）提高初压的限制 汽轮机末级叶片最大允许湿度,最有利蒸汽初压 （）,蒸汽初温度越高，最有利初压越高,2 蒸汽中间再热,再热循环：汽轮机高压缸作了一部分功的蒸汽被引至再热器，提高温度后再返回汽轮机中，低压缸继续作功的过程称为蒸汽中间再热，其装置循环称为再热循环。 优点： 即减少了汽轮机的排汽湿度，又提高了汽轮机的相对内效率。,蒸汽中间再热的方法 （1）烟气再热法：采用锅炉中的烟气来再次提高高压缸排汽过程度的方法。（火电厂） （2）新蒸汽再热法：用新蒸汽加热再热蒸汽的方法。（核电站）。降低蒸汽湿度。 （3）中间载热质：用载热质的放热加热。 优点：再热简单，缩短再热蒸汽管道长度，简化设备。,再热对回热经济性的影响,1、再热对回热热经济性的影响 再热使做功增加 ，新蒸汽流量 ，回热抽汽温度和焓值 ，抽汽量 ，抽汽做功 ，凝汽汽流做功，冷源损失，热效率 抽汽点过热度，加热器传热温差，不可逆损失增大 2、再热对回热分配的影响 影响给水温度及再热后第一级抽汽压力的选择,3 给水回热加热,给水回热加热：从汽轮机的某些中间组抽出部分蒸汽加热锅炉给水以提高给水温度，称给水回热加热，简称给水回热。具有给水回热加热的热力循环称为回热循环。 给水回热加热目的：整个机组冷源损失可以减少，因而可以提高循环热效率。 作功能力分析法：以换热温差较小的回热加热器代替换热温差较大的锅炉对给水进行加热，从而减少了电厂能量转换过程中总的温差换热损失。,回热系统基本参数：给水回热的级数Z、回热后的给水温度 ，回热加热量在各级的分配 ； 回热式汽轮机基本参数：回热抽汽级数Z，最高抽汽压力 ，各级抽汽压力 的分配； 给水回热加热过程参数的改变：影响机组的煤耗、锅炉和汽轮机的安全和出力。三个参数间相互影响密切相关。,总热量在各级的分配,给水回热加热量在各级的最佳分配，目标使汽轮机的绝对内效率 达到最大值。 A 几何级数分配法（与最佳给水温度的焓值 对应） B 焓降分配法 C 平均分配法 国内对回热系统研究得出如循环函数法分配、等效焓降分配法。在研究过程中做了假设和简化，计算结果较为一致。,三种回热加热量法的分配法的比较,几何级数分配法较为精确，但分配方法较为复杂； 平均分配法的精确度较差，但分配方法最为简单；,汽轮机的蒸汽初参数不高时，三种分配方法的分配结果，在数量上差别不大； 当汽轮机的蒸汽初参数较高时，可用几何级数分配法，一般的近似计算则可用平均分配法。,4 热电联合生产,热电联合生产的概念,分别能量生产 热电联合生产,分别能量生产：当动力设备只用来生产一种能量时（电能或热能），这种能量生产方式称为分别能量生产，或称单一能量生产。,热电联合生产：发电厂同时对热电用户供应电能和热能，而其生产的热能是取自汽轮机作过部分或全部功的蒸汽，这种能量生产称为热电联合生产（简称热电联产），其热力循环称供热循环，装有这种动力设备的发电厂称为热电厂。,概念：蒸汽中间再热、给水回热、热电联合生产 蒸汽初参数对循环热效率的影响 蒸汽终参数对循环热效率的影响 给水回热 热电联合循环,第四章 给水回热加热系统,1、回热加热器的型式和应用 2、回热加热器的连接系统 3、加热器的出口端差 4、给水品质,1 表面式加热器的疏水方式,(1)采用疏水泵的连接系统：热经济性高,(2)采用疏水逐级自流的连接系统：优缺点,利用相邻加热器间的压力差将加热器疏水依次从压力高的加热器中自流入压力较低一级的加热器中，最后一台加热器的疏水自流入除氧器或汽轮机的凝汽器。,疏水可以借压差流入相邻的较低压力的加热器，也可以流入压力更低的加热器。,把原来自流入2号加热器的来自1号加热器的疏水改为自流入3号的加热器，则2号加热器由于减少了疏水的放热量而使抽汽量增大，3号加热器则由于疏水放热量的增大而使抽汽量减少。由于这种连接方式排挤了更低压力的抽汽而使热经济性下降。疏水应采用逐级自流的方式，而不宜隔级疏水。,疏水自流：热经济性差，比混合式加热器回热系统低3.7%。 该系统没有疏水泵，系统简单，安全可靠性高，不耗厂用电，运行维护方便。 使用普遍。,(1)过热段：具有过热度高的回热抽汽先引入过热段以降低其过热度，所放出的热量用来加热全部或部分给水，使离开过热段时的出水温度接近于、或等于、甚至超过该抽汽压力下的饱和温度。 (2)凝结段：将蒸汽的凝结放热量传给管束内的被加热水。 (3)疏水冷却阶段：降低加热器的进口端差，即使离开该加热器的疏水由饱和水变成过冷水。 作用：减小了对下一级加热器抽汽量的“排挤”以及减少了传热的不可逆损失，提高系统的热经济性；避免或减轻疏水管道的汽蚀，提高运行的安全。,表面式加热器 三种传热面,2 蒸汽冷却器的连接方式,表面式加热器与混合式加热器 表面式加热器三种疏水方式热经济性比较 蒸汽冷却器的三种连接方式比较,第五章 给水除氧系统,5.1 给水除氧的任务,5.2 给水除氧的方法,给水系统含氧的危害（任务）,给水中含氧气和空气，给发电厂安全经济运行带来严重后果。 腐蚀热力设备及管道，降低工作可靠性，缩短工作寿命。 0.03mg/L，高温下工作的给水管道和省煤器在短期内会出现导致穿孔的点状腐蚀，引起泄漏或爆管。 妨碍传热，影响汽轮机出力，降低热力设备的热经济性。 氧化物沉积形成的盐垢及蒸汽凝结时析出的不凝结气体：热阻增加，换热设备传热恶化，凝汽器真空下降。 高参数汽轮机：参数提高，蒸汽的溶盐能力增强，叶片通道上易形成氧化物的沉积，出力显著下降和推力增加。,给水除氧的方法,1 化学法 2 物理法,化学除氧法,化学除氧：利用一些易和氧发生化学反应的药剂（亚硫酸钢Na2SO4和联胺N3H4），使之和水中溶解的氧产生化学反应生成另一种物质。 优点：能切底除法水中的氧。 缺点：不能除去其它气体，生成的氧化物还会增加给水中可溶性盐类的含量，药剂价格昂贵，中小型电厂不用。 亚临界及以上参数的电厂：补充的除氧手段。 联胺作为药剂：,物理法除氧,物理法：热除氧法。 优点：价格便宜，既能除氧又能除去给水中的其它气体，使给水中不存在任何其它残留物质。,亚临界和超临界参数电厂： 主要方法：热力除氧法； 辅助方法：化学除氧。,除氧器的热平衡和自生沸腾,除氧器的热平衡 除氧器的作用： 除气 混合式加热器 汇集发电厂各处来的疏水（蒸汽凝结水）和蒸汽,除氧器的自生沸腾,什么是除氧器自生沸腾 除氧器自生的后果 除氧器自生沸腾解决措施,除氧器自生沸腾,当除氧器热力系统连接不合理时，由于一些汽水工质进入除氧器放出的热量等辅助热源的热量，使除氧器中被加热水流产生沸腾，此时计算出的回热抽汽量的零或负值，称为除氧器的自生沸腾。,第六章 热电厂的供热系统,热负荷的分类,5.2 发电厂的电负荷曲线,发电厂的电负荷曲线： 实际负荷曲线、计划用的预测负荷曲线 全日负荷曲线、全年负荷曲线、全年负荷持续时间曲线,热负荷分类：,全年性热负荷：与气象条件与室外温度基本无关； 季节性热负荷：室外空气温度、风向、风速、太阳辐射、空气温度等条件有关；主要与室外温度有关。,热化系数：热网的最大热化供热量与热网最大热负荷之比。为什么热化系数小于1才经济？ 表示热化程度的比值,解决问题： (1)已知热网的最大热负荷，求供热汽轮机的装机容量及台数； (2)已知供热汽轮机的容量，求接入该热电厂的热负荷的合理值。,水热网供热调节,热用户的用热量：气象条件(室外温度、风力、日照射) 热水供应的流量状况、工艺设备的工况 其它因素。进行供热调节,供热调节分类： 根据调节地点： 中央调节：在热电厂里进行供热调节 局部调节：根据用户的需要，在用户或车间的总入口 处进行供热调节 单独调节：按用热设备的特殊要求，直接在用热设备 处进行供热调节 根据调节参数： 质调节：随热负荷的变化改变热网的送水温度 量调节：随热负荷的变化改变热网热水的流量,第七章 发电厂原则性热力系统,1 原则性和全面性热力系统比较,CSU EP,2 发电厂原则性热力系统的拟定,1.1发电厂原则性热力系统的组成,1.2编制发电厂原则性热力系统的步骤,CSU EP,拟定发电厂原则性热力系统的主要内容和步骤,(1) 确定发电厂的型式及规划容量,(2) 选择汽轮机,(3) 绘发电厂原则性热力系统图,(5) 选择锅炉,(6) 选择热力辅助设备,(4) 发电厂原则性热力系统计算,CSU EP,拟定发电厂原则性热力系统的主要内容和步骤,(1) 确定发电厂的型式及规划容量,(2) 选择汽轮机,(3) 绘发电厂原则性热力系统图,(5) 选择锅炉,(6) 选择热力辅助设备,(4) 发电厂原则性热力系统计算,汽轮机有八级不调整抽汽，回热系统为三高四低一除氧。H3高加配置的外置式蒸汽冷却器SC3与主给水流串联，将给水温度由239度提高到243度。除氧器采用滑压运行，给水系统配有带前置泵TP的电动调速给水泵FP。H7、H8低压加热器各有一疏水泵。设置一台轴封冷却器SG。单级锅炉连续排污扩容器扩容后的蒸汽进入高压除氧器。化学补充水进入凝汽器。,机组有八级不调整抽汽，回热系统为三高、四低一除氧。三台高加都设置内置式蒸汽冷却器和疏水冷却器（是为了减少 疏水自流入下一级加热器中所产生的排挤 现象 ）、疏水逐级自流至除氧器。除氧器为滑压运行，给水系统采用汽动调速给水泵，主给水泵前设电动前置泵。驱动泵的小汽轮机的为凝汽式，其排汽进入主机凝汽器，正常工况汽源为第四段抽汽。H5低压加热器设有内置式蒸汽冷却器，低压加热器都采用疏水逐级自流方式，H8低压加热器放在凝汽器颈部，其疏水自流入热井。由于直流锅炉没有排污，为保证锅炉的汽水品质，对凝结水需要全部精处理，故没有凝结水除盐设备，因为低压系统，故装设相应的凝升泵。化学补充水进入凝汽器。,6. 发电厂原则性热力系统计算举例,1.已知条件 （1）N300-16.7/537/537引进型机组的原则性热力系统图。 （2）汽轮机的形式与参数：,1,表1,第八章 发电厂的全面性热力系统,1 全面性热力系统的概念 2 全面性热力系统与原则性热力系统的区别 3 主蒸汽管道系统 4 再热式机组的旁路系统 5 给水管道系统 6 发电厂的疏放水系统 7 发电厂全面性热力系统举例,1 全面性热力系统的概念,发电厂的全面性热力系统：以规定的符号表明全厂主辅热力设备，包括运行的和备用的，以及按照电能生产过程连接这些热力设备的汽水管道和附件整体系统图。,全面性热力系统图：全厂主要热力设备和辅助设备锅炉设备、汽轮发电机组、各种热交换器、减温减压器、各种水泵、水箱等；并按发电厂现有情况表示出发电厂的主蒸汽系统、凝结水系统、回热抽汽系统、除氧器系统、锅炉给水系统、补充水系统、启动旁路系统、锅炉启动系统、供热系统等管道系统。,主蒸汽管道：锅炉与汽轮机之间的蒸汽管道及其母管与通往用新汽处的支管。,2 全面性热力系统与原则性热力系统的区别,3.1 单元制主蒸汽管道系统,单元制主蒸汽管道系统：一台锅炉配一台汽轮机的管道系统(包括再热蒸汽管道)，组成独立单元，各单元间无横向联系，用汽设备的蒸汽支管由各单元主蒸汽管引出。,3.2 切换母管制主蒸汽管道系统,每台锅炉与它对应的汽轮机组成一个单元，正常时机炉组成单元运行，各单元间还装有切换母管，每个单元与母管连接处，另装一段联络管和三个切换阀，当需要切换运行，这样的主蒸汽管道系统称为切换母制主蒸汽管道系统。,3.3 集中母管制主蒸汽管道系统,发电厂所有锅炉生产的蒸汽都送到集中母管中，再由集中母管把蒸汽引入各汽轮机和辅助用汽设备去的蒸汽管道系统，称为集中母管制主蒸汽管道系统。,3.2 主蒸汽、再热蒸汽系统的温度偏差、压损及其管径的优化,主蒸汽管采用双管，两管中出现汽温偏差和压损问题，为提高经济性、保证安全性，汽温偏差和压损控制在允许范围内。降低主蒸汽和再热蒸汽管道压损和汽温偏差的措施： (1)限定压损和汽温偏差 (2)采用双管等技术措施,(1) 限定压损和汽温偏差,主蒸汽和再热蒸汽管道压损过大，会降低汽轮机的出力，降低机组的热经济性。主蒸汽和再热蒸汽管道压损要在规定的范围内。,后果：汽缸等高温部件出现受热不均，引起汽缸扭曲变形，甚至摩擦轴封，造成高温部分产生较大的热应力。,国际电工协会规定最大允许温度偏差：持久性的为15度，瞬时性的为42度。,(2) 降低压损和汽温偏差措施,A 采用双管 B 采用单根蒸汽管系统 C 采用混温措施（采用中间联络管 ；采用单根主蒸汽管 主蒸汽混温装置 ） D 减少自动主汽门作关闭试验时的压损 E 采用最少的管制件,A 采用双管,避免采用厚管壁大直径的主蒸汽管和再热蒸汽管，还要降低管道压损。主蒸汽管采用双管系统、再热蒸汽管也采用双管系统。 有的机组在靠近主汽门两侧主蒸汽管之间加装联络管，以减少两侧汽温偏差，并保证一个自动主汽门作关闭试验时的压损的允许的范围内。,B采用单根蒸汽管系统,主蒸汽和再热蒸汽采用单管或部分采用单管，在这段管中混温好，保证供给左右两侧蒸汽温度偏差最小。到自动主汽门或中压联合汽门前又分叉为两根，在一个自动主汽门作全关试验时，压损小。,a:日本引进的宝钢350MW、国产300MW、600MW机组 b:意大利进口的320MW机组，单管长度为直径的20倍 c:法国进口的300MW机组，单管长度为直径的13倍,C 采用混温装置,为使进入汽轮机左右两侧蒸汽温度偏差在规定范围内，进入之前要充分混合，可采用两进两出蒸汽管的四通混合出联箱。,D 减少自动主汽门作关闭试验时的压损 自动主汽门作关闭试验,E 采用最少的管制件 减少管制件，降低局部阻力损失,再热式机组旁路系统的分类,再热式机组旁路系统： 再热机组启、停、事故情况下的一种调节和保护系统。,分类： 高压旁路系统级旁路系统：锅炉来的新蒸汽在某些特定情况下，可绕过汽轮机高压缸，通过连接在主蒸汽和再热蒸汽冷段管道间减温减压装置直接进入再热器冷段管道。 低压旁路系统级旁路系统：绕过汽轮机中、低压缸，通过连接在再热器热段蒸汽管或蒸汽器间的减温减压装置后进入凝汽器的管道系统。 整机旁路系统级大旁路系统：绕过整个汽轮机，通过连接在主蒸汽管道和凝汽器间的减温减压装置，直接进入凝汽器的管道系统。,2 旁路系统的作用,加快启动速度，改善启动条件 保护再热器 (3) 回收工质，降低噪声,协调启动参数和流量，缩短启动时间、 改善启动条件、延长汽轮机寿命,汽轮机寿命：汽轮机出现第一条裂纹浅棕的工作时间称为汽轮机的寿命。 寿命损耗系数：汽轮机美启、停一次或升、降负荷一次所消耗寿命的百分数为寿命损耗系数。,冷启动、温启动和热启动：高压缸第一级金属温度在200 C时为冷启动；200370 C时为温启动；大于370 C时为热启动。,启动时汽轮机温差要求：双层气缸内外缸温差不大于 C，双层气缸上下缸温差不超过 C。 必须严密监视各部件金属温度，做到高、中压缸金属温度能均匀上升，严格控制转子和气缸的相对屏障及轴承振动。,单元式机组：采用滑参数启动，先以低参数蒸汽冲转汽轮机，再随着汽轮机的升速、带负荷的需要，不断地提高锅炉出口的汽压、汽温和流量，使锅炉产生的蒸汽参数和汽轮机的金属温度相适应，以控制上述各项温差在允许范围内。 再热式机组：轴系复杂，机组启动要严密监视各处温度和温升率，以控制胀差和振动在允许范围内。,大机组：新蒸汽管道直径管道大，管壁厚，热容量大，需大容量蒸汽来暖管，使新蒸汽管道的壁温高于汽轮机冲转参数要求的温度值。 采用旁路系统可满足机组启动启停时对汽温的要求，严格控制汽轮机的金属温升率，可减少汽轮机寿命损耗，延长其寿命。,(2) 保护再热器,蒸汽再热：采用烟气加热，通过布置在锅炉内的再热器来实现蒸汽再热。 正常工况，汽轮机高压缸的排汽通过再热器将蒸汽再热至额定温度，同时也使得再热器得以冷却保护。 锅炉点火、汽轮机冲转前及停机不停炉，电网事故或甩负荷等工况：自动主汽门已全关，汽轮机高压缸没有排汽来冷却再热器，使再热器处于干烧状况。 采用高压旁路引来新蒸汽经减压减温后，引入再热器使其起到冷却保护作用。,(3) 回收工质，降低噪声,单元式机组启停或甩负荷：锅炉蒸发量与汽轮机所需蒸汽量两者不平衡时会有大量剩余蒸汽，排入大气，造成大量工质损失和严重的排汽噪音。 设置整机旁路或高低压两级串联旁路系统：回收大量剩余蒸汽到凝汽器中，又可减少其热损失，降低严重排汽噪音，减缓噪音污染。,(4) 减少安全门动作次数，延长使用寿命,因为故障汽轮发电机组甩负荷时，通过旁路系统的瞬间将多余的蒸汽回收到凝汽器，减少安全门起跳次数，延长其使用寿命，减少检修工作量，节省维修费用。,3 旁路系统的型式,(1)两级旁路串联系统 (2)两级并联旁路系统 (3)三级旁路系统 (4)一级(整机)旁路系统,(1)两级旁路串联系统(）,高压旁路和低压旁路组成。 高压旁路保护再热器。 特点：高压旁路容量为锅炉蒸发量的3040%，通汽量相对加大，启动性能好。 作用：机组冷、热态启动时可加热主蒸汽和再热蒸汽管道