第二章 热力发电厂蒸汽参数及其循环

1、第二章第二章 热力发电厂的蒸汽参数及其循环热力发电厂的蒸汽参数及其循环 第一节第一节 提高蒸汽初参数提高蒸汽初参数第二节第二节 降低蒸汽终参数降低蒸汽终参数 第三节第三节 给水回热循环给水回热循环 第五节第五节 热电联产循环热电联产循环 本本 章章 提提 要要第四节第四节 蒸汽再热循环蒸汽再热循环 第六节第六节 燃气燃气蒸汽联产循环蒸汽联产循环 提高循环热效率的途径提高循环热效率的途径改变循环参数改变循环参数提高初温度、提高初压力提高初温度、提高初压力降低乏汽压力降低乏汽压力改变循环形式改变循环形式回热循环回热循环再热循环再热循环采用其他循环采用其他循环热电联产热电联产燃气燃气-蒸汽联合循环蒸

2、汽联合循环 本章主要分析蒸汽参数和循环型式对电厂热经济本章主要分析蒸汽参数和循环型式对电厂热经济性的影响及其应用。性的影响及其应用。（1 1）蒸汽动力循环的循环参数：新蒸汽压力）蒸汽动力循环的循环参数：新蒸汽压力p p0 0、温度、温度t t0 0，再热后进入中压缸的再热蒸汽温度，再热后进入中压缸的再热蒸汽温度t trhrh和进入凝汽和进入凝汽器的排汽压力器的排汽压力p pc c（2 2）现代火电厂常用的蒸汽循环：回热循环、再热循）现代火电厂常用的蒸汽循环：回热循环、再热循环、热电联产循环和热电冷三联产循环环、热电联产循环和热电冷三联产循环（3 3）蒸汽循环及其参数选择，对热经济性、可靠性、）

3、蒸汽循环及其参数选择，对热经济性、可靠性、 运行灵活性以及环境都有影响有关。运行灵活性以及环境都有影响有关。 内容提要内容提要第一节第一节 提高蒸汽初参数提高蒸汽初参数 提高初参数的实质是通过提高循环吸热过程的平均温度，提高初参数的实质是通过提高循环吸热过程的平均温度，以提高其热效率以提高其热效率t t。 一、提高蒸汽初参数的经济性一、提高蒸汽初参数的经济性 （一）提高蒸汽初温（一）提高蒸汽初温t t0 0 t t=a a/q/q0 0=1=1(Tc/T(Tc/T0 0) ) 初温提高后的效率为：t t，F1F1，即，即tt （一）提高蒸汽初温（一）提高蒸汽初温t0 t0 优点：优点： 排汽干

4、度提高，减少了低压缸排汽湿汽损失，同排汽干度提高，减少了低压缸排汽湿汽损失，同时有利于汽轮机的安全。时有利于汽轮机的安全。 蒸汽比体积增大，汽轮机高压端的叶片高度加大，蒸汽比体积增大，汽轮机高压端的叶片高度加大，相对减少了高压端漏汽损失，可提高汽轮机相对内效相对减少了高压端漏汽损失，可提高汽轮机相对内效率率缺点：缺点： 对耐热及强度要求高，目前最高初温一般在对耐热及强度要求高，目前最高初温一般在550550左右左右 蒸汽出口比体积增大，汽机出口尺寸大蒸汽出口比体积增大，汽机出口尺寸大（二）提高蒸汽初压（二）提高蒸汽初压p0p0 提高提高p p0 0并不总是能提高并不总是能提高t t，这是由水蒸

5、气性质所决定的。当提，这是由水蒸气性质所决定的。当提高到某一蒸汽初压使得整个吸热平均温度低于高到某一蒸汽初压使得整个吸热平均温度低于 时，热效率即下降，时，热效率即下降，使得使得0Ttt随随t t0 0的增加，使的增加，使t t下降的极限压力愈高下降的极限压力愈高 当理想比内功当理想比内功w wa a（理想焓降）减小的相对值等于冷源热损失（理想焓降）减小的相对值等于冷源热损失q qcaca或初焓或初焓h h0 0减小的相对值时，减小的相对值时，t t达最大值达最大值 （二）提高蒸汽初压（二）提高蒸汽初压p0p0优点：优点： 工程应用范围内，提高蒸汽初压可提高热效率工程应用范围内，提高蒸汽初压可

6、提高热效率 蒸汽出口比体积减小，汽机出口尺寸小蒸汽出口比体积减小，汽机出口尺寸小缺点：缺点： 提高提高p0p0使蒸汽干度减小，湿汽损失增加；使蒸汽干度减小，湿汽损失增加； 提高提高p0p0，使进入汽轮机的蒸汽比容和容积流量减少，使进入汽轮机的蒸汽比容和容积流量减少，加大了高压端漏汽损失，有可能要局部进汽而导致鼓风加大了高压端漏汽损失，有可能要局部进汽而导致鼓风损失、斥汽损失，使得汽轮机相对内效率下降。损失、斥汽损失，使得汽轮机相对内效率下降。 排汽湿度增加，对汽轮机强度要求高，不利于汽轮排汽湿度增加，对汽轮机强度要求高，不利于汽轮机安全。一般要求出口干度大于机安全。一般要求出口干度大于0.85

7、-0.880.85-0.88，大型电厂，大型电厂在在0.90.9以上。以上。 最有利初压最有利初压 当当t t0 0、P Pc c一定，必有一个使一定，必有一个使i i达到最大的达到最大的P P0 0，称为理论上最，称为理论上最有利初压有利初压 ，与机组容量有关，随着机组容量的增大、初温，与机组容量有关，随着机组容量的增大、初温的提高，以及回热完善程度越好，所对应的的提高，以及回热完善程度越好，所对应的 值越高值越高opp0opp0（三）提高蒸汽初参数与（三）提高蒸汽初参数与i i、汽轮机容量的关系、汽轮机容量的关系 提高提高t t0 0，t t、riri、i i均提高。均提高。 提高初压提高

8、初压p p0 0, , 在工程应用范围内，仍可提高在工程应用范围内，仍可提高t t，但，但riri却要降低，特别是容积流量小的汽轮机，却要降低，特别是容积流量小的汽轮机，riri下降愈下降愈甚。如果甚。如果riri的下降超过的下降超过t t的增加，将使得的增加，将使得i i(i i=t triri) )下降，则提高下降，则提高p p0 0效果就适得其反。若蒸效果就适得其反。若蒸汽容积流量足够大，使得提高汽容积流量足够大，使得提高p p0 0降低降低riri的程度远低的程度远低于于t t的增加，因而仍能提高的增加，因而仍能提高i i。 大容量机组采用高蒸汽参数是有利的大容量机组采用高蒸汽参数是有

9、利的二、蒸汽初参数系列二、蒸汽初参数系列三、超临界蒸汽参数大容量机组三、超临界蒸汽参数大容量机组 水的临界状态点：水的临界状态点：22.115MPa22.115MPa，温度，温度374.15374.15 当蒸汽参数值大于上述临界状态点的温度和压力当蒸汽参数值大于上述临界状态点的温度和压力值时，称为超临界参数值时，称为超临界参数 对于火力发电机组，当机组做功介质蒸汽工作压对于火力发电机组，当机组做功介质蒸汽工作压力大于水临界状态点压力时，称为超临界压力机组：力大于水临界状态点压力时，称为超临界压力机组： 常规超临界压力机组：常规超临界压力机组：24MPa24MPa，540-560540-560

10、高效超临界压力机组高效超临界压力机组（超超临界压力机组、高（超超临界压力机组、高参数超临界压力机组）：参数超临界压力机组）：28.5-30.5MPa28.5-30.5MPa，580-600 580-600 （25MPa25MPa，580 580 ）（一）超临界压力机组的意义（一）超临界压力机组的意义 （1 1）热经济性高，节约一次能源，降低火电成本）热经济性高，节约一次能源，降低火电成本 （2 2）降低机组单位造价，缩短工期，减少占地面积）降低机组单位造价，缩短工期，减少占地面积 三、超临界蒸汽参数大容量机组三、超临界蒸汽参数大容量机组（二）国外超临界压力汽轮发电机组发展概况（二）国外超临界压

11、力汽轮发电机组发展概况 超临界压力机组的应用与发展已超临界压力机组的应用与发展已5050年左右。前苏联、年左右。前苏联、美国、日本、德国、意大利、丹麦和韩国等国家已广为美国、日本、德国、意大利、丹麦和韩国等国家已广为采用，其中前苏联、美国和日本，超临界压力机组已占采用，其中前苏联、美国和日本，超临界压力机组已占火电厂容量的火电厂容量的50%50%以上。以上。 美国美国1965-19911965-1991年间，年间，800MW800MW以上超临界压力机组以上超临界压力机组2222台，最大单机容量台，最大单机容量1300MW1300MW 日本日本1974-20021974-2002年间投运年间投运

12、2020台，最大单机容量台，最大单机容量1000MW1000MW 前苏联和俄罗斯前苏联和俄罗斯1967-19831967-1983年间投运年间投运8 8台，最大单机台，最大单机容量容量1200MW1200MW 德国德国1997-20021997-2002年间投运年间投运5 5台，最大单机容量台，最大单机容量1000MW1000MW （三）我国超临界压力汽轮发电机组发展现状（三）我国超临界压力汽轮发电机组发展现状 我国自我国自2020世纪世纪8080年代开始陆续引进并投运了一批年代开始陆续引进并投运了一批超临界压力机组。自超临界压力机组。自19851985年以来，全国已有年以来，全国已有1001

13、00多台多台600MW600MW机组相继投入运行。机组相继投入运行。 华能沁北电厂华能沁北电厂1 1号机组投入商业化运行，标志着我号机组投入商业化运行，标志着我国国600MW600MW超临界压力机组的国产化成功超临界压力机组的国产化成功 华能玉环电厂已建成华能玉环电厂已建成4 41000MW1000MW超临界压力机组，超临界压力机组，已于已于20072007年年1111月全部投入运行。月全部投入运行。 上海外高桥三厂的上海外高桥三厂的2 21000MW1000MW超超临界压力机组，超超临界压力机组，已于已于20082008年年6 6月全部投产。月全部投产。一、降低蒸汽终参数的热经济性一、降低蒸

14、汽终参数的热经济性 l l降低蒸汽终参数的极限降低蒸汽终参数的极限 降低降低p pc c( (即即t tc c) )总是可以提高循环热效率总是可以提高循环热效率t t , ,受环境温度限受环境温度限制，现在大型机组制，现在大型机组p p2 2为为0.0035-0.005MPa0.0035-0.005MPa，相应的饱和温度约为，相应的饱和温度约为27-33 27-33 ，已接近事实上可能达到的最低限度。冬天热效率高，已接近事实上可能达到的最低限度。冬天热效率高01TTct第二节第二节 降低蒸汽终参数降低蒸汽终参数凝汽器实际能达到的排汽温度凝汽器实际能达到的排汽温度t tc c由下式确定由下式确定

15、 凝汽器冷却水入口温度为排汽温度的理论极限。凝汽器冷却水入口温度为排汽温度的理论极限。 由于冷却水量有限，必然存在由于冷却水量有限，必然存在tt； 排汽与冷却水换热面积不能无限大，存在端差排汽与冷却水换热面积不能无限大，存在端差tt t与凝汽器工作状况有关，若凝汽器铜管有积垢，或有空与凝汽器工作状况有关，若凝汽器铜管有积垢，或有空气附于铜管等情况，就会使气附于铜管等情况，就会使tt增大，排汽压力提高（真空降增大，排汽压力提高（真空降低），热经济性降低。低），热经济性降低。2 2凝汽器的设计压力凝汽器的设计压力p pc c 降低汽轮机排汽压力可提高热经济性、节约燃料，但要增降低汽轮机排汽压力可提

16、高热经济性、节约燃料，但要增加凝汽器尺寸及其造价，并影响汽轮机排汽口数量和尺寸，使加凝汽器尺寸及其造价，并影响汽轮机排汽口数量和尺寸，使汽轮机低压部分复杂，同时汽耗量减少，影响高压部分，总体汽轮机低压部分复杂，同时汽耗量减少，影响高压部分，总体使汽轮机造价增加，故应通过技术经济比较确定使汽轮机造价增加，故应通过技术经济比较确定p pc c3 3额定工况汽轮机排汽压力的部标额定工况汽轮机排汽压力的部标4 4凝汽器的最佳真空与冷却水泵的经济调度凝汽器的最佳真空与冷却水泵的经济调度 电厂运行时的蒸汽终参数，称为真空度，是影响汽轮机组电厂运行时的蒸汽终参数，称为真空度，是影响汽轮机组热经济性的一项重要

17、指标，与排汽量、冷却水量和冷却水入口热经济性的一项重要指标，与排汽量、冷却水量和冷却水入口水温有关。在排汽量和冷却水入口水温一定的条件下，增大冷水温有关。在排汽量和冷却水入口水温一定的条件下，增大冷却水量可以降低真空度，使汽轮机输出功率增加，但循环水泵却水量可以降低真空度，使汽轮机输出功率增加，但循环水泵耗功相应增加，当输出净功率为最大时，即所对应的真空即凝耗功相应增加，当输出净功率为最大时，即所对应的真空即凝汽器的最佳真空汽器的最佳真空。 二、电厂用水量、冷却系统的选择和空冷系统二、电厂用水量、冷却系统的选择和空冷系统 火电厂的蒸汽终参数即汽轮机的排汽压力火电厂的蒸汽终参数即汽轮机的排汽压力

18、pcpc，不仅与凝汽设备，不仅与凝汽设备有关，而且还与汽轮机的低压部分以及供水冷却系统有关，总称有关，而且还与汽轮机的低压部分以及供水冷却系统有关，总称为火电厂的冷端。为火电厂的冷端。 1 1电厂用水量电厂用水量 凝汽器和冷却塔等冷却设备补充水；各种冷却器（冷油器、凝汽器和冷却塔等冷却设备补充水；各种冷却器（冷油器、发电机空冷器等）和各种转动机械轴承冷却水；锅炉补水；除尘和发电机空冷器等）和各种转动机械轴承冷却水；锅炉补水；除尘和通风用水；生活和消防用水。最大者为凝汽器的冷却水，占通风用水；生活和消防用水。最大者为凝汽器的冷却水，占95%95%。 凝汽器冷却水量凝汽器冷却水量 Gc= mDcG

19、c= mDc m m冷却倍率，与地区、季节、供水系统、凝汽器结构等因素冷却倍率，与地区、季节、供水系统、凝汽器结构等因素有关；有关；DcDc汽轮机最大凝汽量。汽轮机最大凝汽量。 2 2冷却系统的选择冷却系统的选择 （1）直流供水（开式供水）：从江河、湖泊、水库、海湾等水直流供水（开式供水）：从江河、湖泊、水库、海湾等水源取水，利用水泵和管渠将水送入凝汽器，将汽轮机排汽冷却为凝源取水，利用水泵和管渠将水送入凝汽器，将汽轮机排汽冷却为凝结水后即排弃回水源的系统。当地表水源充足且靠近厂址，供水高结水后即排弃回水源的系统。当地表水源充足且靠近厂址，供水高度不大时，宜采用直流排水。度不大时，宜采用直流排

20、水。 （2 2）循环供水（闭式供水）：凝汽器使用了的冷却水经冷却设）循环供水（闭式供水）：凝汽器使用了的冷却水经冷却设备冷却降温后，由循环水泵再送往凝汽器重复使用系统。当水源不备冷却降温后，由循环水泵再送往凝汽器重复使用系统。当水源不足，或通过技术经济比较不宜采用直流供水时，宜采用循环供水。足，或通过技术经济比较不宜采用直流供水时，宜采用循环供水。 （3 3）混合供水：若地表水源仅个别季节水量不足，而取水条件）混合供水：若地表水源仅个别季节水量不足，而取水条件又很有利时，可采用循环供水。又很有利时，可采用循环供水。 2 2冷却系统的选择冷却系统的选择 常用的循环供水冷却设施有冷却池、喷水池、喷

21、射冷却装置常用的循环供水冷却设施有冷却池、喷水池、喷射冷却装置和冷却塔。和冷却塔。 （1）按通风方式分：自然通风冷却塔（省电、运行维护工）按通风方式分：自然通风冷却塔（省电、运行维护工作量小、性能稳定、结构复杂、投资大）、机械通风冷却塔（耗电作量小、性能稳定、结构复杂、投资大）、机械通风冷却塔（耗电量大）和混合通风冷却塔。量大）和混合通风冷却塔。 （2）按热水和空气的接触方式分：湿式冷却塔、干式冷却）按热水和空气的接触方式分：湿式冷却塔、干式冷却塔和干湿式冷却塔。塔和干湿式冷却塔。 （3）按热水和空气的流动方向分：逆流式冷却塔、横流）按热水和空气的流动方向分：逆流式冷却塔、横流（交流）式冷却塔

22、、混流式冷却塔。（交流）式冷却塔、混流式冷却塔。 3 3 空冷系统空冷系统 火电机组、核电机组容量增大，用水量增大，不适用于缺水或火电机组、核电机组容量增大，用水量增大，不适用于缺水或少水地区，可采用空气冷却凝汽器，即用空气冷却汽轮机排汽，称少水地区，可采用空气冷却凝汽器，即用空气冷却汽轮机排汽，称为空气冷却凝汽系统或干塔冷却系统。为空气冷却凝汽系统或干塔冷却系统。 空冷与湿冷相比，突出优点是节水，可减少发电厂补水量空冷与湿冷相比，突出优点是节水，可减少发电厂补水量75%。但背压高，效率差，只有当水费高于某值时才采用。但背压高，效率差，只有当水费高于某值时才采用。 （1）空气冷却凝汽系统的类型

23、）空气冷却凝汽系统的类型 直接空气冷却凝汽系统（干塔冷却系统）直接空气冷却凝汽系统（干塔冷却系统） 间接空气冷却凝汽系统间接空气冷却凝汽系统 a a 混合式（喷射式）凝汽器混合式（喷射式）凝汽器 （海勒系统）（海勒系统） b b 表面式凝汽器（哈蒙间冷）表面式凝汽器（哈蒙间冷）（2）国外空冷式发电厂）国外空冷式发电厂 目前世界上最大的空冷机组为目前世界上最大的空冷机组为686MW。（3）我国的空冷发电厂）我国的空冷发电厂 大同第二发电厂大同第二发电厂 （海勒系统）（海勒系统）2 2200MW 200MW 内蒙古丰镇电厂（海勒系统）内蒙古丰镇电厂（海勒系统） 4 4200MW 200MW 太原第

24、二热电厂（哈蒙系统）太原第二热电厂（哈蒙系统） 3 3200MW200MW “ “十一五十一五”期间，我国火电空冷机组将有期间，我国火电空冷机组将有7070多台，装机容量多台，装机容量30000MW30000MW。第三节第三节 给水回热循环给水回热循环 一、给水回热的热经济性一、给水回热的热经济性 提高循环热效率的本质原因是提高了循环的吸热平均温度提高循环热效率的本质原因是提高了循环的吸热平均温度 1 1采用回热提高采用回热提高i i 因因i i11R1，故，故 i i 采用回热总是能提高热经济性采用回热总是能提高热经济性ri多级回热抽汽作功系数多级回热抽汽作功系数 回热虽然可提高热经济性，回

25、热虽然可提高热经济性，D0=Dc0却使机组汽耗及却使机组汽耗及机组汽耗率相应增大。回热抽汽的压力愈高，其作功不足机组汽耗率相应增大。回热抽汽的压力愈高，其作功不足（不能继续膨胀至排汽压力而少做的功）愈大，相应（不能继续膨胀至排汽压力而少做的功）愈大，相应值值也随之加大；可见，为提高回热的热经济性，应充分利用也随之加大；可见，为提高回热的热经济性，应充分利用低压的回热抽汽。低压的回热抽汽。2 2采用回热导致作功能力损失采用回热导致作功能力损失 二、给水回热基本参数对热经济性的影响二、给水回热基本参数对热经济性的影响 （一）混合式回热加热器系统的（一）混合式回热加热器系统的c c表达式表达式 对于

26、对于Z Z级混合式加热器系统的级混合式加热器系统的a ac c为为: : （二）（二）、tfwtfw、z z三参数的关系三参数的关系 1 1（总的给水焓升量）回热分配（总的给水焓升量）回热分配 分配方法：焓降分配法、平均分配法、等焓降分配法、几何分配方法：焓降分配法、平均分配法、等焓降分配法、几何级数分配法。级数分配法。 中国电力建设研究所马芳礼循环函数法导出如下公中国电力建设研究所马芳礼循环函数法导出如下公式：式：按下列条件求极值按下列条件求极值 同理推出：同理推出： 若进一步简化，忽略某些次要因素，可得出某些近似的最佳回热若进一步简化，忽略某些次要因素，可得出某些近似的最佳回热分配通式。如

27、蒸汽参数不高，忽略分配通式。如蒸汽参数不高，忽略q q随随的变化，即的变化，即zq0 其意义为：将每一级加热器内水的焓升，取为前一级至本级的其意义为：将每一级加热器内水的焓升，取为前一级至本级的蒸汽在汽轮机中的焓降，简称为蒸汽在汽轮机中的焓降，简称为“焓降分配法焓降分配法” 若再忽略各加热器间蒸汽凝结放热量若再忽略各加热器间蒸汽凝结放热量qjqj的微小差异，的微小差异， 即即q1=q2=qzq1=q2=qz，则式（，则式（2-132-13）可简化为）可简化为其意义为：将每一回热器中水的焓升取为相等来分配的，即美国其意义为：将每一回热器中水的焓升取为相等来分配的，即美国J.K.Salisbury

28、J.K.Salisbury推导的方法，又简称为推导的方法，又简称为“平均分配法平均分配法”。将将代入式代入式2-132-13得：得： 即每一级加热器中水的焓升，取为等于汽轮机的各级焓降，即每一级加热器中水的焓升，取为等于汽轮机的各级焓降，简称简称“等焓降分配法等焓降分配法”。 几何级数分配法：几何级数分配法： m=1.011.04 不同回热分配的热经济结果略有差异，当蒸汽参数不高时，不同回热分配的热经济结果略有差异，当蒸汽参数不高时，数值上差别不大。数值上差别不大。 2 2最佳给水温度最佳给水温度 （2 2）作功能力法：）作功能力法： 随着随着t tfwfw提高，锅炉的吸热过程平均温度提高，使

29、其在炉内同烟提高，锅炉的吸热过程平均温度提高，使其在炉内同烟气的换热温差减少；降低了做功能力损失气的换热温差减少；降低了做功能力损失e e b b。但是因此增加的。但是因此增加的换热器，产生了回热加热器的换热温差，导致存在换热器，产生了回热加热器的换热温差，导致存在e er r，削弱了，削弱了回热的效果。回热的效果。 必然存在一个最佳的必然存在一个最佳的t tfwfwopfwt 随回热级数随回热级数z z的增加，的增加，i i不断提高，是递增函数关系。不断提高，是递增函数关系。而给水温度的提高，对而给水温度的提高，对i i的影响是双重的。存在最佳给水温度点的影响是双重的。存在最佳给水温度点（1

30、 1）热量法：）热量法： 一方面使比热耗一方面使比热耗q q0 0=(h=(h0 0h hfwfw）降低，另一方面使比内功）降低，另一方面使比内功 w wi i=(h=(h0 0h hc c) )减少，为达到同样的做功量，必导致汽耗率减少，为达到同样的做功量，必导致汽耗率 d d0 0 增增大。两者均同时影响大。两者均同时影响 i i = w = wi i/q/q0 0 或或 q=dq=d0 0* *q q0 0两种解释：两种解释： 3 3回热级数回热级数Z Z 111111)(1zzizMqq理论上讲：理论上讲：z=z=无穷大时，无穷大时，i i 最大最大（1 1）即随）即随z z的增加，回

31、热循环的热经济性不断提高，但提高的幅度的增加，回热循环的热经济性不断提高，但提高的幅度 却是递减的却是递减的；（2）t tfwfw一定时，回热的热经济性也是随一定时，回热的热经济性也是随z z增加而提高，其增长率增加而提高，其增长率 也是递减的；也是递减的； （3 3）z z一定时，有其对应的最佳给水温度值。随一定时，有其对应的最佳给水温度值。随z z的增加而提高；的增加而提高；（4 4）实际给水温度若与理论上的）实际给水温度若与理论上的t tfwfwopop 稍有偏差，对回热的热经济稍有偏差，对回热的热经济 性影响不大。性影响不大。 第四节第四节 蒸汽再热循环蒸汽再热循环 一、蒸汽再热的目的

32、及其热经济性一、蒸汽再热的目的及其热经济性（一）再热的目的（一）再热的目的 提高蒸汽初压、降低排汽压力，使湿度增大，降低内效率，危提高蒸汽初压、降低排汽压力，使湿度增大，降低内效率，危及安全，蒸汽再热是保证汽轮机最终湿度在允许范围内有效措施。及安全，蒸汽再热是保证汽轮机最终湿度在允许范围内有效措施。 再热参数选择合适，可进一步提高初压和热经济性再热参数选择合适，可进一步提高初压和热经济性。 再热可使工质增加焓降，若汽轮机功率不变，可减小汽轮机的再热可使工质增加焓降，若汽轮机功率不变，可减小汽轮机的汽耗量，再热可采用更高的蒸汽初压，但会使汽轮机结构、布置及汽耗量，再热可采用更高的蒸汽初压，但会使

33、汽轮机结构、布置及运行方式复杂化，金属耗量及造价增加，设备投资和维护费用增加，运行方式复杂化，金属耗量及造价增加，设备投资和维护费用增加，一般在一般在200MW200MW以上的超高参数汽轮机上才采用蒸汽中间再热。以上的超高参数汽轮机上才采用蒸汽中间再热。再热循环热效率相对提高为再热循环热效率相对提高为rhrh： t当当0TTrhtrht则则当当t0TTrh则则trht当当t0TTrh则则trht整个在热循环吸热平均温度是否能提高，取决于两个基本参数整个在热循环吸热平均温度是否能提高，取决于两个基本参数 再热压力和再热温度再热压力和再热温度 （二）理想再热循环热经济性分析（二）理想再热循环热经济

34、性分析1 1再热循环的热效率再热循环的热效率 rht存在一个最佳再热压力存在一个最佳再热压力 oprhp 2. 2. 实际再热循环的内效率实际再热循环的内效率 rhi反平衡算法：反平衡算法：二、最佳再热参数的选择二、最佳再热参数的选择 1一次烟气再热温度一次烟气再热温度(再热前温度）再热前温度） opirht最大值是取其一阶导数，并取其等于零。即最大值是取其一阶导数，并取其等于零。即 等价卡诺循环的热效率：等价卡诺循环的热效率： 最佳点：最佳点：需采用逐步逼近法来求得需采用逐步逼近法来求得 2 2二次烟气再过热温度二次烟气再过热温度 oprhT2 再热前最佳蒸汽压力再热前最佳蒸汽压力prh,i

35、，一般取为（，一般取为（0.2-0.3）p0，再，再热前有回热抽汽，取值偏下限；无回热抽汽，取值偏上限，热前有回热抽汽，取值偏下限；无回热抽汽，取值偏上限，再热蒸汽管道压损取为（再热蒸汽管道压损取为（8%-12%） prh,i3 3我国再热式汽轮机的蒸汽初参数、再热参数我国再热式汽轮机的蒸汽初参数、再热参数 三、具有蒸汽再热的回热循环三、具有蒸汽再热的回热循环 再热式机组采用回热的方法可提高热经济性。与非再热式机再热式机组采用回热的方法可提高热经济性。与非再热式机组比较，采用回热时提高热经济性的幅度要小组比较，采用回热时提高热经济性的幅度要小 。 在各级回热量不变的条件下，再热后在各级回热量不

36、变的条件下，再热后各级回热的汽焓将会提各级回热的汽焓将会提高高, 各级回热抽汽系数减小，若维持功率不变，势必会使凝汽系数各级回热抽汽系数减小，若维持功率不变，势必会使凝汽系数加大，故再热循环的动力系数加大，故再热循环的动力系数A Ar,rhr,rh小于回热循环的动力系数小于回热循环的动力系数A Ar r ，削削弱回热效果。弱回热效果。 1 1再热对传热过程的影响再热对传热过程的影响 抽汽过热度越高，导致换热温差加大，额外火用损抽汽过热度越高，导致换热温差加大，额外火用损erer越大越大 2 2再热再热回热循环的最佳给水回热参数回热循环的最佳给水回热参数 最佳参数选择与分析回热循环时有相同的结果

37、最佳参数选择与分析回热循环时有相同的结果 须强调指出，再热虽有削弱回热效果的一面，但再热式机组须强调指出，再热虽有削弱回热效果的一面，但再热式机组采用回热的热经济性（采用回热的热经济性（再热效率增加再热效率增加+回热效率增加，双重效应回热效率增加，双重效应）仍仍高于高于无再热的回热机组无再热的回热机组 。rtrhrtrhtrhrt., 再热对回热分配的影响，主要反映在最终给水温度（对应最再热对回热分配的影响，主要反映在最终给水温度（对应最高一级的抽汽压力）和再热后即中压缸第一个抽汽口压力的选择。高一级的抽汽压力）和再热后即中压缸第一个抽汽口压力的选择。国产大容量再热式机组的高压缸都有一个抽汽口

38、以保证给水温度国产大容量再热式机组的高压缸都有一个抽汽口以保证给水温度为最佳值。另外为了简化汽轮机结构，降低成本，通常利用高压为最佳值。另外为了简化汽轮机结构，降低成本，通常利用高压缸排汽一部分作为一级回热抽汽，以减少一个回热抽汽口缸排汽一部分作为一级回热抽汽，以减少一个回热抽汽口 。 为了消除再热后抽汽过热度高导致对热经济性的不利影响，为了消除再热后抽汽过热度高导致对热经济性的不利影响，还可适当调整回热分配，加大再热前抽气口（高压缸排汽口）对还可适当调整回热分配，加大再热前抽气口（高压缸排汽口）对应的该级回热加热器的给水焓升，可取为再热后第一级抽汽对应应的该级回热加热器的给水焓升，可取为再热

39、后第一级抽汽对应加热器给水焓升的加热器给水焓升的1.3-2.0倍甚至更大，通常为倍甚至更大，通常为1.5-1.8倍倍四、蒸汽再过热的方法四、蒸汽再过热的方法1 1烟气再热烟气再热 优点：优点：再热后的汽温可等于或接近于新汽温度再热后的汽温可等于或接近于新汽温度 提高机组热经济性提高机组热经济性5 56 6 缺点缺点: : （1 1）压损压损prhprh大，降低机组热经济性大，降低机组热经济性 （2 2）增加投资）增加投资 （3 3）保护再热器，须另设旁路系统，系统复杂）保护再热器，须另设旁路系统，系统复杂 2 2蒸汽再热蒸汽再热 优点：优点： 系统简单，可布置在汽轮机旁，压损系统简单，可布置在

40、汽轮机旁，压损prhprh小，小， 再热系统耗钢材少、投资小，调节容易再热系统耗钢材少、投资小，调节容易 缺点：缺点： 再热后汽温再热后汽温trhtrh较低较低 提高经济性提高经济性2%-3%2%-3% 第五节第五节 热电联产循环热电联产循环一、热电联产简介一、热电联产简介 （一）热能消费的特点（一）热能消费的特点我国能源结构中我国能源结构中 70%70%能量以热能量以热量形式消耗量形式消耗 6060是是120120以下的低温热能以下的低温热能 热能耗费的数量很大，品价较低，又常以高品位的一次能源热能耗费的数量很大，品价较低，又常以高品位的一次能源来供应，故具有较大的节能潜力。来供应，故具有较

41、大的节能潜力。 （二）热电分别能量生产与热电联合能量生产的特点（二）热电分别能量生产与热电联合能量生产的特点 分产：分产： 能量浪费严重，利用不合理，能量品位贬值严重能量浪费严重，利用不合理，能量品位贬值严重 联产：联产： 实现能量的有效梯级利用，能源利用率高，节能实现能量的有效梯级利用，能源利用率高，节能 分散供热、分产电分散供热、分产电集中供热、分产电集中供热、分产电（二）热电分别能量生产与热电联合能量生产的特点（二）热电分别能量生产与热电联合能量生产的特点 供热式汽轮机类型：供热式汽轮机类型：单抽（单抽（C C型）凝汽式汽轮机、双抽（型）凝汽式汽轮机、双抽（CCCC型）型）凝汽式汽轮机、

42、背压式（凝汽式汽轮机、背压式（B B型）汽轮机或抽背式（型）汽轮机或抽背式（CBCB型）汽轮机、型）汽轮机、凝汽凝汽采暖两用机组、低真空供热凝汽机组采暖两用机组、低真空供热凝汽机组 对于抽汽式汽轮机，只有先发电后供热的供热汽流对于抽汽式汽轮机，只有先发电后供热的供热汽流DhDh才属热电才属热电联产，它的凝汽流联产，它的凝汽流DcDc仍属于分产发电。仍属于分产发电。 BTGC型汽轮机型汽轮机B型、型、N型汽轮机型汽轮机BGNCNhG（二）热电分别能量生产与热电联合能量生产的特点（二）热电分别能量生产与热电联合能量生产的特点 抽汽式汽轮机（抽汽式汽轮机（C型、型、CC型）：型）：C型表示汽轮机带有

43、一级可调型表示汽轮机带有一级可调整抽汽，可供工业用汽，压力调整范围整抽汽，可供工业用汽，压力调整范围0.78-1.23MPa；可供采暖用；可供采暖用汽，压力调整范围汽，压力调整范围0.118-0.245MPa 热电负荷可独立调节，运行灵活热电负荷可独立调节，运行灵活 有最小凝汽流量，以保证低压缸通风冷却有最小凝汽流量，以保证低压缸通风冷却 由于通流部分装有旋转隔板以调节供热抽汽流量和压力，凝由于通流部分装有旋转隔板以调节供热抽汽流量和压力，凝汽流存在节流损失，凝汽流的绝对内效率比同参数凝气机组低汽流存在节流损失，凝汽流的绝对内效率比同参数凝气机组低 背压式汽轮机（背压式汽轮机（B型、型、CB型

44、）：型）：热能利用率高，结构简单，无热能利用率高，结构简单，无凝汽器，节省投资凝汽器，节省投资 以热定电，热电不能独立调节，难以同时满足热电负荷需要，以热定电，热电不能独立调节，难以同时满足热电负荷需要，所缺电量由电网补偿，增大了电力系统备用容量所缺电量由电网补偿，增大了电力系统备用容量 背压高，整机焓降小，若偏离设计工况，机组相对内效率显著背压高，整机焓降小，若偏离设计工况，机组相对内效率显著下降，必须有稳定可靠热负荷才选用下降，必须有稳定可靠热负荷才选用（二）热电分别能量生产与热电联合能量生产的特点（二）热电分别能量生产与热电联合能量生产的特点 凝汽凝汽采暖两用机组：采暖两用机组：中低压缸

45、的导汽管上安装蝶阀调节抽汽中低压缸的导汽管上安装蝶阀调节抽汽量，在采暖期供热，在非采暖期或暂无热负荷时以凝汽机组运行量，在采暖期供热，在非采暖期或暂无热负荷时以凝汽机组运行 高压缸通流容积按凝汽流设计，供热以牺牲电功率为代价高压缸通流容积按凝汽流设计，供热以牺牲电功率为代价 由于蝶阀压损影响，非采暖期凝汽运行热经济性会下降约由于蝶阀压损影响，非采暖期凝汽运行热经济性会下降约0.1%-0.5% 设计制造简单，成本低设计制造简单，成本低 低真空供热凝汽机组低真空供热凝汽机组 ：提高机组背压用循环水供热，减少电：提高机组背压用循环水供热，减少电功率功率（三）热电联产的热量法（效率法）定性分析（三）热

46、电联产的热量法（效率法）定性分析 理想朗肯循环热效率理想朗肯循环热效率tt和实际朗肯循环热效率和实际朗肯循环热效率ii为：为： 理想纯供热循环的热效率理想纯供热循环的热效率thth及其实际循环热效率及其实际循环热效率ihih为：为： （1 1）朗肯循环的）朗肯循环的tt、ii值均较低，其排汽虽有较大热量，值均较低，其排汽虽有较大热量， 但品位低，无法对外供热，冷源损失大，能源利用率低；但品位低，无法对外供热，冷源损失大，能源利用率低；（2 2）纯供热循环的）纯供热循环的thth、ihih均为均为1 1 ，无冷源损失；无冷源损失； 在满足用热参数的前提下，降低在满足用热参数的前提下，降低phph

47、值，可提高值，可提高wiwi值，使热化发值，使热化发 电比电比Xh=Xh=（WhWhW W）提高，提高经济性；）提高，提高经济性； 给水回热循环的回热抽汽流也属于热电联产的性质；给水回热循环的回热抽汽流也属于热电联产的性质； （3）对于抽汽凝汽式机组，其中的供热汽流完全没有冷源热损对于抽汽凝汽式机组，其中的供热汽流完全没有冷源热损 失，失，它的它的ihih仍为仍为1 1。它的凝汽汽流仍有冷源热损失，该凝汽流的。它的凝汽汽流仍有冷源热损失，该凝汽流的icic小于小于1 1，比相同循环参数、同容量的凝汽式汽轮机（即代替，比相同循环参数、同容量的凝汽式汽轮机（即代替电厂的汽轮机）的绝对内效率电厂的汽

48、轮机）的绝对内效率ii还要低，即还要低，即 ici ici （4）iciic13%-15%Xc13%-15%较代替机组蒸汽初参数低一档较代替机组蒸汽初参数低一档Xc40%Xc40%较代替机组蒸汽初参数低两档较代替机组蒸汽初参数低两档Xc50%Xc50% （2 2）背压式机组）背压式机组 背压机组以供热量背压机组以供热量QhQh单值确定热化发电量单值确定热化发电量WhWh，其不足电，其不足电量量W-WhW-Wh由电力系统补偿由电力系统补偿WcsWcs，补偿电量发电煤耗为电网，补偿电量发电煤耗为电网平均标准煤耗率。平均标准煤耗率。0)()()()()()(scpsavsehsavhscpsavhs

49、ehscphscpsavcssehscphbbWbbWbbWWbbWbbWbbW1111aviiaviehavcpavsehsavscpsavhBqqqqbbbbWWX （3 3）凝汽）凝汽采暖两用机组采暖两用机组0)()()()()()()()()(secsavcsscpsecsehsechscpsavcsscpseccshsehscphscpsavcsscpseccsehscphbbWbbWbbWbbWbbWWWbbWbbWbbWbbWsehsecsavseccssehsecscpsechcNbbbbWWbbbbWWX)(4 4、供热机组临界年利用小时数、供热机组临界年利用小时数 0)()

50、()()(scpsechurhuesehscphurhscpseccsehscphbbPPbbPbbWbbW)(crhtuesehsecscpsecrhuehhuXQPbbbbPPWWPe、Phr供热机组额定功率和额定热化发电功率，供热机组额定功率和额定热化发电功率，kWu、uh设备年利用小时和供热机组年利用小时，设备年利用小时和供热机组年利用小时，hQhtr供热机组额定供热量，供热机组额定供热量，GJ/h5 5、生产相同电量、生产相同电量W W和热量和热量QhQh时时 联产与热电分产的总燃料消耗量之比值联产与热电分产的总燃料消耗量之比值热电联产节省的标准煤耗量达热电联产节省的标准煤耗量达25

51、%75%25%75%热电联产必须满足两项要求：热电联产必须满足两项要求： （1 1）热电厂内必须有联产电能和热能两种能量。）热电厂内必须有联产电能和热能两种能量。 （2 2）热电厂向众多热用户集中供热，并保证用热质量和数量）热电厂向众多热用户集中供热，并保证用热质量和数量75. 04 . 0)()(QbWWbQbWbWbBBsdpchscpshtpcsechsehsdpstp五、集中供热锅炉房五、集中供热锅炉房 我国目前用于分散供热的小锅炉还有我国目前用于分散供热的小锅炉还有50万台，每年多消耗煤万台，每年多消耗煤炭炭4亿多吨。将分散的热负荷由容量稍大的供热锅炉来集中供热，亿多吨。将分散的热负

52、荷由容量稍大的供热锅炉来集中供热，称为集中供热锅炉房或区域锅炉房供热。称为集中供热锅炉房或区域锅炉房供热。 集中供热锅炉房属分产供热，较分散供热节约燃料，属于供集中供热锅炉房属分产供热，较分散供热节约燃料，属于供热集中节煤。不如热电联产时的效益热集中节煤。不如热电联产时的效益 六、热电冷三联产六、热电冷三联产 （一）吸收式制冷简介（一）吸收式制冷简介 吸收式制冷以高沸点物质为溶剂（吸收剂），低沸点物质为溶吸收式制冷以高沸点物质为溶剂（吸收剂），低沸点物质为溶质（制冷剂）组成二元溶液，溶液的溶解度与温度有关，低温时溶质（制冷剂）组成二元溶液，溶液的溶解度与温度有关，低温时溶解度大，高温时溶解度小

53、，利用溶液的这种特性，取代蒸汽压缩过解度大，高温时溶解度小，利用溶液的这种特性，取代蒸汽压缩过程，称为吸收式制冷。程，称为吸收式制冷。 氨吸收式制冷：氨为制冷剂，水为吸收剂氨吸收式制冷：氨为制冷剂，水为吸收剂 溴化锂吸收式制冷：水为制冷剂，溴化锂为吸收剂溴化锂吸收式制冷：水为制冷剂，溴化锂为吸收剂（二）热电冷三联产的特点（二）热电冷三联产的特点 1、热电联产，将低品位热用于制冷，形成三联产。、热电联产，将低品位热用于制冷，形成三联产。 2、提高了热电厂夏季运行时的效益；、提高了热电厂夏季运行时的效益； 3、溴化锂、溴化锂水吸收式系统制冷缓解电力紧张水吸收式系统制冷缓解电力紧张 ； 4、对于有大

54、量余热的企业，节约能源；、对于有大量余热的企业，节约能源； 5、溴化锂吸收式制冷机对环境无污染；、溴化锂吸收式制冷机对环境无污染； 6、可满足宾馆高层建筑、办公楼和生产设施空调要求、可满足宾馆高层建筑、办公楼和生产设施空调要求七、我国的热电联产七、我国的热电联产 到到20032003年底，全国年底，全国6000kW6000kW及以上供热机组共及以上供热机组共21212121台，总容台，总容量达量达43694369万万kWkW、6000kW6000kW及以上热电机组占全国火电同容量机组及以上热电机组占全国火电同容量机组的的15.7%15.7%，占全国发电机组总容量的，占全国发电机组总容量的11.

55、16%11.16%，已远远超过核电机，已远远超过核电机组比重。承担了全国总供热蒸汽的组比重。承担了全国总供热蒸汽的65.89%65.89%，热水的，热水的32.66%32.66%。 发展趋势：应用范围普遍化、机组容量大型化、洁净煤技发展趋势：应用范围普遍化、机组容量大型化、洁净煤技术高新化、节能技术系统化、热能消耗计量化、使用燃料清洁术高新化、节能技术系统化、热能消耗计量化、使用燃料清洁化、能源系统新型化、投资经营市场化化、能源系统新型化、投资经营市场化第六节第六节 燃气燃气蒸汽联合循环蒸汽联合循环 一、燃气一、燃气蒸汽联合循环的特点及其类型蒸汽联合循环的特点及其类型（一）燃气轮机组的特点（一

56、）燃气轮机组的特点 燃气轮机组主要由燃气轮机组主要由压气机、燃烧室和燃气轮机压气机、燃烧室和燃气轮机三大设备组成。三大设备组成。 与常规火电厂的汽轮机组相比，其主要优点：体积小、重量轻、与常规火电厂的汽轮机组相比，其主要优点：体积小、重量轻、金属及其它材料耗量少、造价较低；占地少，安装周期短，维金属及其它材料耗量少、造价较低；占地少，安装周期短，维修简单；冷却用水少，能快速启动和带负荷。修简单；冷却用水少，能快速启动和带负荷。 主要缺点：需燃用价昂的天然气、石油等轻质燃料；压气机耗主要缺点：需燃用价昂的天然气、石油等轻质燃料；压气机耗费功率大，单机功率较小；放热温度高。费功率大，单机功率较小；

57、放热温度高。 多用做调峰或备用机组，移动式电站或缺水地区多用做调峰或备用机组，移动式电站或缺水地区 一、燃气一、燃气蒸汽联合循环的特点及其类型蒸汽联合循环的特点及其类型（二）燃气（二）燃气蒸汽联合循环的特点蒸汽联合循环的特点 燃气燃气蒸汽联合循环：将燃气轮机排出的温度较高的废蒸汽联合循环：将燃气轮机排出的温度较高的废热用以加热蒸汽循环热用以加热蒸汽循环 热经济性高热经济性高 减轻公害减轻公害 适应缺水地区或水源较困难的坑口电站适应缺水地区或水源较困难的坑口电站 改造旧电厂改造旧电厂 一、燃气一、燃气蒸汽联合循环的特点及其类型蒸汽联合循环的特点及其类型（三）燃气（三）燃气蒸汽联合循环的类型蒸汽联

58、合循环的类型 按照燃气循环排气放热量被蒸汽循环全部或部分利用的不按照燃气循环排气放热量被蒸汽循环全部或部分利用的不同情况，根据蒸汽锅炉结构型式的特征，主要分为以下四类同情况，根据蒸汽锅炉结构型式的特征，主要分为以下四类： (a ) (b ) (d ) (c) 1 2 3 1 0 8 9 7 1 0 5 4 4 1 3 1 0 5 1 0 6 8 7 9 1 2 1 C G T 2 3 4 1 0 1 0 5 S T 9 7 8 6 1 3 2 1 1 1 0 4 5 1 0 6 7 9 8 6 燃气燃气蒸气联合循环的类型蒸气联合循环的类型(a) 余热锅炉；余热锅炉；(b) 补燃余热锅炉；补燃余

59、热锅炉；(c) 助燃锅炉；助燃锅炉；(d) 正压锅炉正压锅炉1压气机；压气机； 2燃烧室；燃烧室；3燃气轮机；燃气轮机；4蒸汽锅炉；蒸汽锅炉；5汽轮机汽轮机 ；6凝汽器；凝汽器； 7凝结水泵；凝结水泵；8除氧器；除氧器；9给水泵；给水泵；10发电机；发电机；11补燃室；补燃室；12省煤器省煤器1 1、余热锅炉型、余热锅炉型余热锅炉实际是个热交换器，容量与余热锅炉实际是个热交换器，容量与参数取决于燃气轮机的排气量和温度参数取决于燃气轮机的排气量和温度汽轮机容量约为燃气轮容量的汽轮机容量约为燃气轮容量的1/31/3仍需用轻质燃料仍需用轻质燃料 2 2、补燃余热锅炉型、补燃余热锅炉型 补入部分燃料，

60、相应汽机容量加大补入部分燃料，相应汽机容量加大汽机仍不能单独运行汽机仍不能单独运行启动时间比余热型锅炉长启动时间比余热型锅炉长冷却用水量比余热型锅炉大冷却用水量比余热型锅炉大 一、燃气一、燃气蒸汽联合循环的特点及其类型蒸汽联合循环的特点及其类型（三）燃气（三）燃气蒸汽联合循环的类型蒸汽联合循环的类型3 3、助燃锅炉型、助燃锅炉型燃气轮机的排气引入普通锅炉做助燃空燃气轮机的排气引入普通锅炉做助燃空气之用气之用 助燃锅炉可燃用任何燃料助燃锅炉可燃用任何燃料 既可联合运行，汽轮机也可单独运行既可联合运行，汽轮机也可单独运行 冷却用水量比常规电站的稍少冷却用水量比常规电站的稍少 4 4、正压锅炉型、正