核能发电技术

1、核能发电技术核能发电技术主讲：韩奎华山东大学能源与动力工程学院热力过程与热力基础22022-3-7核能发电技术热力过程与热力循环 四个主要装置：四个主要装置： 锅炉锅炉 汽轮机汽轮机 凝汽器凝汽器 给水泵给水泵朗肯循环朗肯循环Rankine Cycle朗肯循环的装置系统朗肯循环的装置系统 锅锅炉炉汽轮机汽轮机发电机发电机给水泵给水泵凝汽器凝汽器32022-3-7核能发电技术热力过程与热力循环23 凝汽器凝汽器 p 放热放热34 给水泵给水泵 s 压缩压缩水蒸气动力循环系统的简化水蒸气动力循环系统的简化锅锅炉炉汽轮机汽轮机发电机发电机给水泵给水泵凝汽器凝汽器朗肯循环朗肯循环1234简化（理想化）

2、：简化（理想化）：12 汽轮机汽轮机 s 膨胀膨胀41 锅炉锅炉 p 吸热吸热42022-3-7核能发电技术热力过程与热力循环4321Tshs1324朗朗肯循环肯循环T-sT-s和和h-sh-s图图12 汽轮机汽轮机 s 膨胀膨胀23 凝汽器凝汽器 p 放热放热34 给水泵给水泵 s 压缩压缩41 锅炉锅炉 p 吸热吸热52022-3-7核能发电技术热力过程与热力循环hs1324朗朗肯循环热经济性指标肯循环热经济性指标 汽轮机作功：汽轮机作功：2121 ,hhws凝汽器中的定压放热量：凝汽器中的定压放热量：322hhq水泵绝热压缩耗功：水泵绝热压缩耗功：3443 ,hhws锅炉中的定压吸热量：

3、锅炉中的定压吸热量：411hhq62022-3-7核能发电技术热力过程与热力循环hs1324朗肯循环热效率的朗肯循环热效率的计算计算 ,1 2,3 4net11sstRwwwqq，一般很小，一般很小，占占0.81%，忽略泵功忽略泵功 1212,1312t Rhhhhhhhh72022-3-7核能发电技术热力过程与热力循环工程上常用工程上常用耗汽率耗汽率, 反映装置经济性，设备尺寸反映装置经济性，设备尺寸耗汽率：耗汽率：蒸汽动力装置每输出蒸汽动力装置每输出1kW.h 功量所消耗的蒸汽量功量所消耗的蒸汽量kg03600dw耗汽率耗汽率(Steam Rate)的概念的概念netw的单位：的单位：kJ

4、/kg1kW=1 kJ/s00001kW h=kJkJ1h1kW h3600skgkJkJkgkgd wdwww82022-3-7核能发电技术热力过程与热力循环热耗率：热耗率：蒸汽动力装置每输出蒸汽动力装置每输出1kW.h 功量所消耗的热量功量所消耗的热量kJt3600tq热耗率热耗率(Heat Rate)的概念的概念92022-3-7核能发电技术热力过程与热力循环朗肯循环的汽耗率和热耗率朗肯循环的汽耗率和热耗率03600dw012whh01236003600-Rdwhh朗肯循环汽耗率：朗肯循环热耗率：,3600t Rt Rq102022-3-7核能发电技术热力过程与热力循环sp1 t1 p2

5、654321蒸汽参数对蒸汽参数对循环循环热效率的影响热效率的影响1213thhhh影响热效 率 的影响热效 率 的参数？参数？T112022-3-7核能发电技术热力过程与热力循环sT654321 1 21 1、蒸汽初温对、蒸汽初温对朗肯循环朗肯循环热效率的影响热效率的影响优点：优点： ，有利于汽机有利于汽机安全。安全。1Tt2x缺点：缺点： 对耐热及强度要对耐热及强度要求高，目前初温求高，目前初温一般在一般在550左右左右 汽机出口汽机出口尺寸大尺寸大2vp1 , p2不变不变，t1122022-3-7核能发电技术热力过程与热力循环sT654321 1 6 5 4 22 2、蒸汽初压对、蒸汽初

6、压对朗肯循环朗肯循环热效率的影响热效率的影响t1 , p2不变不变，p1优点：优点： ，汽轮机出口汽轮机出口尺寸小尺寸小1Tt2v缺点：缺点： 对强度要求高对强度要求高 不不利于汽利于汽轮机安全。一般轮机安全。一般要求出口干度大要求出口干度大于于0.85 0.882x132022-3-7核能发电技术热力过程与热力循环sT654321 23 3、降低蒸汽终压对、降低蒸汽终压对朗肯循环朗肯循环热效率的影响热效率的影响优点：优点：耗汽率减少耗汽率减少 2Tt缺点：缺点：受环境温度限制，现在受环境温度限制，现在大型机组大型机组p2为为0.00350.005MPa，相应，相应的饱和温度约为的饱和温度约为

7、27 33 ，已接近事实上可能达到的已接近事实上可能达到的最低限度。冬天热效率高；最低限度。冬天热效率高；p1 , t1不变不变，p2 4 3142022-3-7核能发电技术热力过程与热力循环有摩擦阻力的实际朗肯循环有摩擦阻力的实际朗肯循环12112tiwhhqhh0.85 0.92t2对于汽轮机定义内部效率为对于汽轮机定义内部效率为1432Ts(2)对于汽轮机相对内部效率为对于汽轮机相对内部效率为1212tiwhhwhh152022-3-7核能发电技术热力过程与热力循环循环计算循环计算T,act2113t11 1wqqhhqq 114qhh吸热量 T,act12,actT,actTTT12s

8、 ()whhwwhh汽轮机作功 22,act3qhh放热量 P0w 水泵耗功 2act1432sTs(2)162022-3-7核能发电技术热力过程与热力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温度提高初压力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联合循环联合循环热电联产热电联产燃气燃气-蒸汽联合循环蒸汽联合循环新型动力循环新型动力循环ReheatRegenerativeCogeneration172022-3-7核能发电技术热力过程与热力循环回热循环回热循环(regenerative)12361kga

9、45kg(1-)kg抽汽抽汽去凝汽器去凝汽器冷凝水冷凝水表面式回热器表面式回热器抽汽抽汽冷凝水冷凝水给水给水混合式回热器混合式回热器抽汽式回热抽汽式回热182022-3-7核能发电技术热力过程与热力循环蒸汽蒸汽抽汽抽汽回热循环回热循环(1- )kg kg65a(0)s43211kgT12361kga45kg(1-)kga kg4(1- )kg51kg由于由于T-s图上各点质量图上各点质量不同，面积不再直接不同，面积不再直接代表热和功代表热和功192022-3-7核能发电技术热力过程与热力循环抽汽抽汽回热循环的抽汽量回热循环的抽汽量计算计算(1- )kg kg65as43211kgTa kg4(

10、1- )kg51kg以混合式回热器为例以混合式回热器为例热一律热一律a4511hhh 忽略泵功忽略泵功54a4hhhha2a2hhhh(2)202022-3-7核能发电技术热力过程与热力循环抽汽抽汽回热循环热效率的回热循环热效率的计算计算(1- )kg kg65as43211kgT吸热量：吸热量：放热量：放热量：1,RG151aqhhhh2,RG221qhhRG1aa21whhhh净功：净功：热效率：热效率： 1aa2t,RG1a1hhhhhh212022-3-7核能发电技术热力过程与热力循环为什么抽汽为什么抽汽回热热效率提高？回热热效率提高？(1- )kg kg65as43211kgT22t

11、,RG121a11hhhhhh 22t121hhhh 简单朗肯循环：简单朗肯循环：1a01hht,RGt物理意义物理意义： kgkg工质工质100%利用利用 1- 1- kg kg工质效率未变工质效率未变222022-3-7核能发电技术热力过程与热力循环蒸汽蒸汽抽汽抽汽回热循环的特点回热循环的特点小型火力发电厂回热级数一般为小型火力发电厂回热级数一般为13级级中大型火力发电厂一般为中大型火力发电厂一般为 48级。级。优点优点l 提高热效率提高热效率l 减小汽轮机低压缸尺寸，末级叶片变短减小汽轮机低压缸尺寸，末级叶片变短l 减小凝汽器尺寸，减小锅炉受热面减小凝汽器尺寸，减小锅炉受热面l 可兼作除

12、氧器可兼作除氧器缺点缺点l 循环比功减小，汽耗率增加循环比功减小，汽耗率增加l 增加设备复杂性增加设备复杂性l 回热器投资回热器投资缺点缺点232022-3-7核能发电技术热力过程与热力循环Ts65431ba2再热循环再热循环(reheat)1234再热ba242022-3-7核能发电技术热力过程与热力循环Ts65431ba2蒸汽再热循环的热效率蒸汽再热循环的热效率 再热循环本身再热循环本身不一定不一定提高循环热效率提高循环热效率 与再热压力有关与再热压力有关 x2降低降低,给提高初压创给提高初压创造了条件，选取再热压造了条件，选取再热压力合适，一般采用力合适，一般采用一次一次再热可使热效率提高再热可使热效率提高2 23.53.5。252022-3-7核能发电技术热力过程与热力循环