火力发电厂复习

1、第一章第一章 热力发电厂动力循环及其热经济性热力发电厂动力循环及其热经济性一、评价发电厂热经济性的两种方法：1 热量法、热效率法 基于热力学第一定律 以燃料化学能从数量上被利用的程度来评价电厂的热经济性，常用于定量分析2 熵方法、火用方法、做功能力法 基于热力学第一、二定律 以燃料化学能的做功能力被利用的程度来评价电厂的热经济性，常用于定性分析简单凝汽式发电厂循环系统图GBTCbicp=bpimggmpQbQ0第二节第二节 凝汽式发电厂的主要热经济性指标凝汽式发电厂的主要热经济性指标一、汽轮发电机组的汽耗量和汽耗率0imge3600D wP 0eimg3600DdPw 二、汽轮发电机组的热耗量

2、和热耗率000fwrhrh()QD hhD q00fwrhrhe()Qqd hhqP三、发电厂的热耗量和热耗率b0ecpnetbbpcp3600QQPQBq cp0cpeebpbpcp3600QQqqPP cpecpnetcpnet3600QPBqq四、发电厂的煤耗量和煤耗率及标准煤耗率cpcpecpnet3600BbPqscpscpnetcpcp360036000.123 kg/(kW h)29270bq标准煤第三节第三节 发电厂的动力循环发电厂的动力循环(Power cycle)一、朗肯循环一、朗肯循环(Rankine cycle)及其热经济性及其热经济性(Thermal economy)

3、Ts4P0 ,T03ab2Tc1T561hca12346hcahfwhch0朗肯循环热效率：朗肯循环热效率：利用平均吸热温度和平均放利用平均吸热温度和平均放热温度表示热温度表示(等效卡诺循环等效卡诺循环)a0cafwc0cat00fw0fw()()whhhhhhqhhhhaccct1100111wqTsTqqTsT 二、回热循环二、回热循环(Regenerative cycle)及其热经济性及其热经济性从汽轮机的某些中间级抽出部分蒸汽，送入回热加热器加热给水从汽轮机的某些中间级抽出部分蒸汽，送入回热加热器加热给水的热力循环。的热力循环。Ts43ab2Tc561hc7891hchfwhch0cj

4、,hj给水回热的意义给水回热的意义 回热使进入凝汽器的凝汽量减少，汽轮机的冷源损失减少；回热使进入凝汽器的凝汽量减少，汽轮机的冷源损失减少； 回热提高了锅炉的给水温度，使工质的平均吸热温度提高，回热提高了锅炉的给水温度，使工质的平均吸热温度提高，锅炉内的换热温差降低，做功能力损失减小；锅炉内的换热温差降低，做功能力损失减小； 吸热过程的平均温度提高，理想循环的热效率提高。吸热过程的平均温度提高，理想循环的热效率提高。ririwXw回热抽汽做功比回热抽汽做功比XrXr：回热循环对热经济性影响的程度，即回热：回热循环对热经济性影响的程度，即回热抽汽所做内功在总内功中的比例，表示为抽汽所做内功在总内

5、功中的比例，表示为对于多级回热循环，压力低的回热抽汽做功大于压力较高的对于多级回热循环，压力低的回热抽汽做功大于压力较高的回热抽汽做功。因此应尽可能地回热抽汽做功。因此应尽可能地 利用低压回热抽汽，将得到利用低压回热抽汽，将得到更好的效益。更好的效益。影响回热过程热经济性的因素影响回热过程热经济性的因素1.多级回热给水总焓升多级回热给水总焓升(温升温升)在各加热器间的分配在各加热器间的分配2.最佳给水温度最佳给水温度3. 给水回热级数给水回热级数三、蒸汽初参数对发电厂热经济性的影响三、蒸汽初参数对发电厂热经济性的影响(一一)提高初温对理想循环热效率的影响提高初温对理想循环热效率的影响提高初温总

6、是可以提高热经济性的。提高初温总是可以提高热经济性的。(二二)提高初温对汽轮机绝对内效率的影响提高初温对汽轮机绝对内效率的影响l 汽轮机的相对内效率汽轮机的相对内效率ri提高，提高， 绝对内效率绝对内效率i= t ri提高。提高。(三三)提高初压对理想循环热效率的影响提高初压对理想循环热效率的影响(四四)提高初压对汽轮机绝对内效率的影响提高初压对汽轮机绝对内效率的影响提高初压力汽轮机的相对内效率是降低的。提高初压力汽轮机的相对内效率是降低的。蒸汽初压蒸汽初压p0的提高对汽轮机绝对内效率的影响取决于的提高对汽轮机绝对内效率的影响取决于t和ri。为使汽轮机绝对内效率提高，蒸汽初参数与容量的配合必须

7、是为使汽轮机绝对内效率提高，蒸汽初参数与容量的配合必须是“高参数，大容量高参数，大容量”。提高蒸汽初参数受到的限制提高蒸汽初参数受到的限制(1)提高蒸汽初温受到的限制提高初温受动力设备材料强度的限制。提高初温受动力设备材料强度的限制。(2)提高蒸汽初压受到的限制提高初压受蒸汽膨胀终了时湿度的限制。提高初压受蒸汽膨胀终了时湿度的限制。四、蒸汽终参数对电厂热经济性的影响四、蒸汽终参数对电厂热经济性的影响(一)降低蒸汽终参数对机组热经济性的影响在蒸汽初参数一定的情况下，降低蒸汽终参数在蒸汽初参数一定的情况下，降低蒸汽终参数pc使循环放热过使循环放热过程的平均温度降低，理想循环热效率程的平均温度降低，

8、理想循环热效率增加增加。排汽压力降低，汽轮机低压部分蒸汽湿度增大，湿汽损失增加，排汽压力降低，汽轮机低压部分蒸汽湿度增大，湿汽损失增加，汽轮机相对内效率汽轮机相对内效率下降下降；同时影响叶片的寿命；同时影响叶片的寿命。排汽压力降低，排汽比容增大；余速损失一定时，则需使用更长排汽压力降低，排汽比容增大；余速损失一定时，则需使用更长的末级叶片或增加排汽口，且凝汽器尺寸增大，投资增加的末级叶片或增加排汽口，且凝汽器尺寸增大，投资增加。如果排如果排汽面积不变，则排汽余速损失增大。汽面积不变，则排汽余速损失增大。五、蒸汽中间再热循环五、蒸汽中间再热循环(Reheat Cycle)及其热经济性及其热经济性

9、蒸汽中间再热就是将汽轮机中做过功的高压缸排汽，送到锅炉的再蒸汽中间再热就是将汽轮机中做过功的高压缸排汽，送到锅炉的再热器加热，提高温度后，送回汽轮机在以后的级中继续膨胀做功。热器加热，提高温度后，送回汽轮机在以后的级中继续膨胀做功。蒸汽中间再热的经济性u采用再热，排汽湿度减小，湿汽损失降低，汽轮机相对内效率采用再热，排汽湿度减小，湿汽损失降低，汽轮机相对内效率提高提高u当附加循环的热效率当附加循环的热效率朗肯循环热效率朗肯循环热效率t时，采用中间再热可时，采用中间再热可提高热经济性，且基本循环效率愈低，再热收益愈大。提高热经济性，且基本循环效率愈低，再热收益愈大。再热对回热热经济性的影响u机组

10、功率一定时，采用再热使机组功率一定时，采用再热使1kg蒸汽的做功增大蒸汽的做功增大(qrh)，则蒸，则蒸汽流量减少汽流量减少(约约15-18%)，同时再热后面的回热抽汽的温度和焓值，同时再热后面的回热抽汽的温度和焓值提高，使回热抽汽量减少，回热抽汽做功减少，凝汽流做功相对提高，使回热抽汽量减少，回热抽汽做功减少，凝汽流做功相对增加，冷源损失增加，增加，冷源损失增加，减弱了回热效果减弱了回热效果，使得热经济性降低。，使得热经济性降低。六、热电联产循环六、热电联产循环(Cogeneration Cycle)发电厂中利用在汽轮机中发电厂中利用在汽轮机中做过功的做过功的蒸汽蒸汽(可调节抽汽或背压排可调

11、节抽汽或背压排汽汽)的热量供给热用户，这种在的热量供给热用户，这种在同一动力设备中同一动力设备中同时同时生产电能生产电能和热能的生产过程称为热电联产。和热能的生产过程称为热电联产。热电联产的生产方式分为热电联产的生产方式分为背压式背压式和和调节抽汽式调节抽汽式。12846hfw3527146352第二章第二章 发电厂的回热加热系统发电厂的回热加热系统第一节第一节 回热加热器的类型回热加热器的类型按内部汽、水接触方式： 混合式加热器：汽水直接接触 表面式加热器：汽水不接触，通过金属壁面换热1.混合式加热器及其系统的特点混合式加热器及其系统的特点可将水加热到该级加热器蒸汽压力下所对应的饱和水温度，

12、充分利用了蒸汽的能位，经济性高；汽水直接接触，没有金属传热面，因而加热器结构简单，金属耗量少，造价低，便于汇集各种参数的汽、水；可兼做除氧设备，避免高温金属受热面腐蚀；回热系统如果全部由混合式加热器组成，则系统复杂，安全性、可靠性低，系统投资大；2. 表面式加热器的特点表面式加热器的特点 因有端差存在，未能最大程度里面蒸汽能位，热经济性差； 有金属换热面，金属耗量大，内部结构复杂，制造困难，造价高； 不能除去水中的氧和其他气体，未能有效保护高温金属部件的安全； 全部由表面式加热器组成的回热系统简单，运行安全可靠，布置方便，系统投资和土建费用少； 加热器内承受的压力高，导致材料价格上升。第二节第

13、二节 表面式加热器及系统的热经济性表面式加热器及系统的热经济性一、表面式加热器的端差一、表面式加热器的端差表面式加热器的端差（上端差，出口端差），通常指加热器汽侧出口疏水温度（饱和温度）与水侧出口温度之差。t, tabA, m212abtwj+1twjtsj12jp端差越小经济性越好 加热器出口水温twj不变，端差小tsj抽汽压力pj回热抽汽做功比Xr，热经济性变好； 加热器压力不变，tsj不变，端差小twj 压力较高的回热抽汽做功比，压力较低的回热抽汽做功比，热经济性提高。abtwj+1twjtsj12jp二、抽汽管道压降及热经济性二、抽汽管道压降及热经济性抽汽管道压降：汽轮机抽汽口压力和该

14、级回热加热器汽侧压力之差。分析：分析：pjpj、tsj ,则twj，压力较高的抽气量，本级抽气量，Xr，热经济性。twj+1twjtsjjjpjpjpj+11jp三、蒸汽冷却器及其热经济性三、蒸汽冷却器及其热经济性随着机组高参数及再热的采用，高压抽汽过热度增大，导致回热加热器传热温差增加，火用损失增加，不可逆损失加大。解决方法：使高温蒸汽首先经过过热蒸汽冷却段降温，再进入回热加热器 回热加热器内汽水温差； 加热器出口水温，加热器端差，经济性。四、表面式加热器疏水方式及热经济性分析四、表面式加热器疏水方式及热经济性分析疏水逐级自流方式疏水泵方式1. 不同疏水收集方式的热经济性不同疏水收集方式的热

15、经济性疏水泵方式的热经济性仅次于没有疏水的混合式加热器。疏水与主水流混合后，端差 ，热经济性。热量法角度：热量法角度：疏水逐级自流j级疏水热量进入j+1级加热器，使压力较高的j-1级加热器进口水温比疏水泵方式低。增加了高压抽汽降低了低压抽汽，Xr，热经济性。做功能力角度：做功能力角度：疏水逐级自流方式，j-1级加热器水侧进水温度比疏水泵方式稍低，汽侧压力不变时导致换热温差增大，火用损失增大。j级加热器疏水进入j+1级时，压力降低产生压损，热能贬值利用，火用损失增大。2. 疏水冷却段（器）及其热经济性疏水冷却段（器）及其热经济性疏水冷却段（器）：疏水冷却段（器）：减少疏水逐级自流排挤低压抽汽带来

16、的能量损失；避免采用疏水泵方式带来的问题。pjhjhwjpj+1hj+1hjhj+1hwj+1hwj+2减少对低压抽汽的排挤，更多地利用了本级疏水热量；使高压抽汽减小低压抽汽增大，减弱疏水逐级自流带来的负面影响。j级加热器内换热温差降低，火用损失减小。pjhjhwjpj+1hj+1hjhj+1hwj+1hwj+2外置式外置式内置式内置式下端差：下端差：疏水温度与本级加热器进口水温进口水温之差称为下端差（入口端差）；上端差上端差第三节 给水除氧及除氧器腐蚀热力设备及其管道；造成传热恶化，降低机组的热经济性；通过汽轮机通流部分，会在叶片上沉积，不仅降低汽轮机的出力，还会使轴向推力，危及机组安全。给

17、水除氧的必要性给水除氧的必要性给水除氧方法给水除氧方法1.化学除氧化学除氧2. 物理除氧气体在水中的溶解度，与该气体在水面上的分压力成正比。即单位体积水中溶解某气体量 b 与水面上该气体的分压力 Pb 成正比。热力除氧原理热力除氧原理道尔顿定律：道尔顿定律：混合气体的全压力等于各组成气（汽）体分压力之和：1）在除氧器中ppjps 总压 各气体分压 水蒸汽压力对热除氧的要求：（1）水应加热到除氧器工作压力下的饱和温度；（2）及时排走水中逸出气体；（3）除氧水与加热蒸汽有足够的接触面积，蒸汽与水逆向流动，确保有较大的不平衡压差。除氧器的热平衡及自生沸腾除氧器的热平衡及自生沸腾除氧器的自生沸腾除氧器

18、的自生沸腾现象：无须回热抽汽加热，其它各项汽水流量的热量已能将水加热至除氧器工作压力下的饱和温度，这种情况称为除氧器自生沸腾。 危害：危害：回热抽汽管上的逆止阀关闭，破坏了汽水逆向流动；排气工质损失加大，热量损失也加大；除氧效果恶化；威胁除氧器的安全第四节第四节 除氧器的运行及其热经济性分析除氧器的运行及其热经济性分析除氧器的运行方式除氧器的运行方式定压运行滑压运行除氧器的滑压运行除氧器的滑压运行1.负荷骤升负荷骤升“返氧返氧”现象，恶化了除氧效果。2.负荷骤降负荷骤降“闪蒸闪蒸”现象，除氧效果更好。第五节第五节 汽轮机组原则性热力系统计算汽轮机组原则性热力系统计算汽轮机原则性热力系统计算是发

19、电厂原则性热力系统计算的基础和核心。计算目的：计算目的：确定汽轮机组在某一工况下的热经济指标和各部分汽水流量；根据以上计算结果选择有关的辅助设备和汽水管道；确定某些工况下汽轮机的功率或新汽耗量；新机组本体热力系统定型设计。原则性热力系统计算：原则性热力系统计算： 定功率计算：负荷已给定，其结果为给定功率下汽轮机汽耗量、各抽汽量及热经济指标。 电力设计院、电厂运行部门用得较多。 定流量计算：给定汽轮机进汽量，进行热力系统计算，其结果是求得给定流量下汽轮发电机组的功率及其热经济性指标， 一般为汽轮机制造厂采用。1）以凝汽器和加热器为热平衡对象Qc=凝汽流在凝汽器中的冷源热损失：Dc*（hc-hc）

20、 +加热器散热损失：（1-加热器效率）*绝对放热量 +疏水流入凝汽器带来的附加冷源热损失：Dzd*（hz-hc）2）以整个回热系统为对象Qc=进入热量-返回锅炉热量 =Djhj+Dchc-D0Hfw汽轮机组热力系统计算中应注意的几点汽轮机组热力系统计算中应注意的几点（1）广义冷源损失第三章 热电厂的经济性及其供热系统热负荷分类热负荷分类 季节性热负荷：用热量主要与气候条件有关季节性热负荷：用热量主要与气候条件有关采暖、通风、空调采暖、通风、空调非季节性热负荷：用热量与室外气温无关非季节性热负荷：用热量与室外气温无关热水供应、生产工艺用热热水供应、生产工艺用热热电厂总热耗能的分配热电厂总热耗能的

21、分配热电联产总热耗能的分配方法：热电联产总热耗能的分配方法： 热量法（热电联产效益归电）热量法（热电联产效益归电） 实际焓降法（热电联产效益归热）实际焓降法（热电联产效益归热） 做功能力法（热电联产效益折中）做功能力法（热电联产效益折中）热电厂的主要热经济性指标热电厂的主要热经济性指标1、热电厂的燃料利用系数、热电厂的燃料利用系数tptp热电厂对外供电、热之和与输入能量之比热电厂对外供电、热之和与输入能量之比3600tphtpQQW 2、热化发电率、热化发电率 质量不等价的热化发电量与热化供热量的比值质量不等价的热化发电量与热化供热量的比值,hh tWQ热化系数热化系数tp供热机组最大供热能力

22、与热网最大热负荷之比供热机组最大供热能力与热网最大热负荷之比小时热化系数小时热化系数tptp：年热化系数年热化系数tptpa a：)()(.MhMthtpQQahathatpQQacdoabcdob.面积面积第四章第四章 发电厂的热力系统发电厂的热力系统第一节第一节 热力系统及主设备选择原则热力系统及主设备选择原则热力系统热力系统发电厂原则性热力系统（计算热力系统）。发电厂全面性热力系统。汽轮机组汽轮机组1.汽轮机容量最大机组容量不易超过系统总容量的10%。2.汽轮机参数高效率大容量中间再热式汽轮机组，参数为超临界压力和超超临界压力。3.汽轮机台数一般46台、机组容量等级以不超过两种为好；同容

23、量机、炉宜采用同一制造厂的同一类型或改进型。第二节第二节 发电厂的辅助热力系统发电厂的辅助热力系统一、工质损失及补充水系统一、工质损失及补充水系统内部损失发电厂内部热力设备及系统造成的工质损失 ；外部损失发电厂对外供热设备及系统造成的工质损失 。补充水引入回热系统的地点及水量调节：汇入点：选择混合温差小的地方；水量调节： 凝汽器（大、中型凝汽机组）调节复杂，因需同时考虑热井水位和除氧水箱水位； 给水除氧器（小型机组）调节简单，经济性略差。经济性分析：补充水引入凝汽器充分利用了低抽，增 大回热抽汽做功比。补充水补充水扩容蒸汽扩容蒸汽DbDlD0DsgDblDblDf一、工质回收及废热利用系统一、

24、工质回收及废热利用系统工质回收率f ：blfblDDD扩容器热平衡：扩容器热平衡：fblfffblblhDhDhD 排污水冷却器热平衡：排污水冷却器热平衡：)()(.mawcmawmalcblwfblhhDhhD工质回收率：工质回收率：ffffblblffhhhhDD Dblhcw,blDf hfDbl hfDma hw,mahblhcw,ma物质平衡：物质平衡：第三节第三节 发电厂原则性热力系统举例发电厂原则性热力系统举例哈三哈三N600-16.67/ 537/537机机组组。亚临界压力、一次中间再热。一级排污利用系统，扩容汽送入除氧器。回热系统三高四低一除氧，疏水逐级自流。第四节第四节 发

25、电厂原则性热力系统的计算发电厂原则性热力系统的计算发电厂原则性热力系统计算目的：确定在不同负荷工况下各部分汽水流量及其参数、发电量、供热量及全厂性的热经济性指标；由此衡量热力设备的完善性，热力系统的合理性，运行的安全性和全厂的经济性。第五节第五节 发电厂的管道阀门发电厂的管道阀门（一）设计压力 管道设计压力（表压）指管道运行中内部介质最大工作压力。对于水管应考虑水柱静压的影响。（二）设计温度 管道运行中内部介质的最高工作温度。管道的公称压力和公称通径 1.管道的公称压力PN，在某一级压力温度（200）的工作压力。 2.公称通径DN，管道及附件的内径等级，供参考用的圆整数。 DN为名义直径；管道

26、规范管道规范管道附件、阀门管道附件、阀门管道附件指安装在管道及设备上的连接、闭路和调节装置的总称，其中包括管件和阀门两大部分。阀门类型阀门类型按阀门在管道中的作用分三类： 起关断作用：闸阀、截止阀、旋塞和球阀等。 起调节作用：如调节阀、节流阀、减压阀和疏水阀等。 起保护作用：如安全阀、止回阀和快速关断阀等。一、主蒸汽系统的类型与选择一、主蒸汽系统的类型与选择1.单母管制系统（集中母管制系统）第六节第六节 主蒸汽系统主蒸汽系统2.切换母管制系统3.单元制系统二、主蒸汽系统设计时应注意的几个问题二、主蒸汽系统设计时应注意的几个问题1.高、中压主汽阀和高压缸排汽止回阀高参数大容量机组蒸汽流量很大。安

27、全起见：汽轮机自动主汽阀一般配置两个或四个 高压调速汽阀一般配置四个 中压联合汽阀一般配置两个或四个。高压缸排汽管上为防止机组甩负荷时，再热管道内蒸汽倒流入汽轮机通常设置有止回阀。第七节第七节 中间再热机组的旁路系统中间再热机组的旁路系统1、旁路系统、旁路系统2. 旁路系统的作用 协调启动参数和流量，缩短启动时间，延长汽轮 机寿命。 保护再热器。 回收工质，降低噪声。 防止锅炉超压。二、旁路系统的类型二、旁路系统的类型两级旁路串联系统高、低压旁路串联系统通过两级旁路协调，能满足启动时各项要求。高压旁路可对再热器进行保护。该系统应用最广，我国大部分中间再热机组都采用该系统。旁路系统共同点：都需要通过减温减压来实现。旁路系统组成：减压阀 减温水调节阀 凝汽器颈部减温减压装置。第八节第八节 给水系统给水系统给水系统的类型及选择给水系统的类型及选择给水系统是从除氧器给水箱下降管入口到锅炉省煤器进口之间的管道、阀门和附件之总称。包括：低压给水系统 高压给水系统两者以：给水泵为界。1.单母管制系统3.单元制系统2.切换母管