热力发电厂第二章

1、热力发电厂第二章第二章 热力发电厂的蒸汽热力发电厂的蒸汽参数及其循环参数及其循环一、提高火力发电厂热经济性的主要途径一、提高火力发电厂热经济性的主要途径1 1、提高蒸汽初参数、提高蒸汽初参数 （提高初温、初压）（提高初温、初压）2 2、降低蒸汽终参数（降低背压）、降低蒸汽终参数（降低背压）3 3 、采用蒸汽中间再过热、采用蒸汽中间再过热4 4、采用给水回热、采用给水回热i5 5、热电联产、热电联产提高热能有效利用程度提高热能有效利用程度 提高初温可以提高提高初温可以提高平平均吸热温度均吸热温度，并提高乏，并提高乏汽干度，但受到汽干度，但受到材料耐材料耐温性能的限制温性能的限制。 发展方向发展方

2、向：不容易提高：不容易提高 540-5551、提高初温、提高初温To热力发电厂二、提高蒸汽初参数二、提高蒸汽初参数（一）提高初参数对提高初参数对t、ri的影响的影响,ootcriTTxooc 提高初压，可以提高提高初压，可以提高平均吸热温度平均吸热温度，从而提，从而提高循环热效率，但却使高循环热效率，但却使乏汽干度降低，对汽轮乏汽干度降低，对汽轮机机相对内效率相对内效率、安全运安全运行行不利不利(x0.850.88) 发展方向发展方向：越来越高：越来越高 中压中压高压高压超高压超高压亚临亚临界界超临界超临界超超临界超超临界2、提高初压、提高初压Po热力发电厂,ootcriPTx但ooc热力发电

3、厂 从上表可以看出，随着从上表可以看出，随着Po的提高，的提高，t将不断增加。将不断增加。当当Po达到达到20MPa时时t为最大。再提高为最大。再提高Po的值，的值，t将会将会下降。下降。 提高蒸汽初压力使循环热效率开始下降的极限压提高蒸汽初压力使循环热效率开始下降的极限压力，在工程上没有实际意义。力，在工程上没有实际意义。Po与与t关系关系（注：（注：to=400 ，Pc=0.004MPa，hc =120kJ/kg）热力发电厂3 3 蒸汽初参数对发电厂热经济性的影响蒸汽初参数对发电厂热经济性的影响 大容量机组大容量机组 初参数初参数， i i 小容量机组小容量机组 初参数初参数， i i高参

4、数必须是大容量高参数必须是大容量讨论：讨论：讨论：讨论：热力发电厂4 4、提高蒸汽初参数的限制、提高蒸汽初参数的限制 1 1）提高初温的限制）提高初温的限制 金属材料性能限制金属材料性能限制2 2）提高初压的限制）提高初压的限制 安全性、热经济性安全性、热经济性措施：措施：（1 1）提高）提高P P0 0的同时采用蒸汽再热的同时采用蒸汽再热（2 2）提高）提高P P0 0的同时增大单机容量的同时增大单机容量Pe=300MWPe=300MW200200150150100100450 500 550 600 650450 500 550 600 650P P0 0OPOPt t0 0热力发电厂（二

5、）初参数的选择（二）初参数的选择高参数必须是大容量！热力发电厂1 1）理论上的初参数选择）理论上的初参数选择 配合参数（排汽湿度不超过最大允许值所对应初参数）配合参数（排汽湿度不超过最大允许值所对应初参数）n初温由选用钢材确定初温由选用钢材确定n初压在初温、排汽压力、排汽初压在初温、排汽压力、排汽 湿度、容量确定下选择湿度、容量确定下选择 r ri i=w=wi i/w/wa a2 2）技术经济上的初参数选择）技术经济上的初参数选择 热经济性的提高热经济性的提高 投资和维修增加、安全性降低投资和维修增加、安全性降低 回报回报 投资投资 降低终压可以降低降低终压可以降低平平均放热温度均放热温度，

6、从而提高，从而提高热效率热效率 。(凝汽器中的乏汽压力，即汽轮机背压凝汽器中的乏汽压力，即汽轮机背压)热力发电厂三、三、降低蒸汽终参数降低蒸汽终参数tcccTTP)(或oTcToTcT（一）（一）降低蒸汽终参数对热经济性的影响降低蒸汽终参数对热经济性的影响降低蒸汽终参数降低蒸汽终参数pc对热经济性的影响对热经济性的影响（1）有利影响）有利影响n t（ t =1-Tc/T1，wa）n凝汽器火用损凝汽器火用损 Ec （2）不利影响）不利影响nPc叶片寿命叶片寿命湿气损失湿气损失 rinPcvc余速损失余速损失 i 结论：在极限背压以上，降低结论：在极限背压以上，降低p pc c对热经济性有利对热经

7、济性有利1 12 22 23 34 45 5T Ts sT T0 01 1p p0 0P P0 0p pc c1 1）自然条件（理论限制）自然条件（理论限制）n自然水温自然水温t tc1c1； 2 2）技术水平）技术水平n冷却水量和凝汽器面积都不可能无限大冷却水量和凝汽器面积都不可能无限大n末级长叶片的设计和制造水平末级长叶片的设计和制造水平汽轮机背压汽轮机背压p pc c由排汽饱和温度由排汽饱和温度t tc c决定决定t tc c = = t tc1c1 t t t t t t冷却水温升冷却水温升 t t凝汽器传热端差，凝汽器传热端差， t t = =t tc c t tc2c2， t tc

8、 c决定因素：冷却水温、冷却水量、换热面积、换热面清洁度决定因素：冷却水温、冷却水量、换热面积、换热面清洁度降低蒸汽终参数的限制降低蒸汽终参数的限制最佳蒸汽终参数最佳蒸汽终参数1 1）设计最佳终参数）设计最佳终参数 n以年计算费用最小时所对应的以年计算费用最小时所对应的pc为最佳终参数。为最佳终参数。根据该终参数确定凝汽器面积、冷却水量及循环水根据该终参数确定凝汽器面积、冷却水量及循环水泵、冷却塔（循环供水时）的选型和配置等。泵、冷却塔（循环供水时）的选型和配置等。2）运行最佳终参数）运行最佳终参数 n汽轮机汽轮机功率增加值与循环水泵耗功之差取得最大值功率增加值与循环水泵耗功之差取得最大值时的

9、时的p pc c最佳运行最佳运行真空真空热力发电厂 冷却塔的作用是冷却塔的作用是将挟带废热的冷却将挟带废热的冷却水在塔内与空气进水在塔内与空气进行热交换，使废热行热交换，使废热传输给空气并散入传输给空气并散入大气。大气。2电厂冷却塔电厂冷却塔1、冷却塔的作用、冷却塔的作用热力发电厂2 2、自然通风逆流湿式冷却塔、自然通风逆流湿式冷却塔2- 热水由管道通过竖管送热水由管道通过竖管送入热水分配系统，然后通入热水分配系统，然后通过喷溅设备，将水洒到填过喷溅设备，将水洒到填料上；经填料后成雨状落料上；经填料后成雨状落入蓄水池，冷却后的水抽入蓄水池，冷却后的水抽走重新使用。走重新使用。 空气从进风口进入

10、塔体，空气从进风口进入塔体，穿过填料下的雨区，和热穿过填料下的雨区，和热水流动成相反方向流过填水流动成相反方向流过填料，通过收水器回收空气料，通过收水器回收空气中的水滴后再从塔顶出口中的水滴后再从塔顶出口排出。排出。热力发电厂2-32-43、辅助通风冷却塔、辅助通风冷却塔 自然通风和机械通风共同作用自然通风和机械通风共同作用的冷却塔，在冷却塔底部，加的冷却塔，在冷却塔底部，加装鼓风机以辅助塔体通风。装鼓风机以辅助塔体通风。1000MW机组的辅助通风冷机组的辅助通风冷却塔，此塔冷效相当于却塔，此塔冷效相当于3个个同尺寸的自然通风冷却塔。同尺寸的自然通风冷却塔。热力发电厂 环境温度环境温度( (真

11、空如何形成真空如何形成?)?) 循环泵电耗循环泵电耗全厂经济性全厂经济性（二）限制：（二）限制：热力发电厂热力发电厂干式冷却塔干式冷却塔 干式冷却塔的热水在散热翅管干式冷却塔的热水在散热翅管内流动，靠与管外空气的温差，内流动，靠与管外空气的温差，形成接触传热而冷却。所以干式形成接触传热而冷却。所以干式冷却塔的特点是：没有水的蒸冷却塔的特点是：没有水的蒸发损失，也无风吹和排污损失，发损失，也无风吹和排污损失，所以干式冷却塔适合于缺水地区，所以干式冷却塔适合于缺水地区，如我国的北方地区。水的冷如我国的北方地区。水的冷却靠接触传热，冷却极限为空气却靠接触传热，冷却极限为空气的干球温度效率低，冷却水温

12、高。的干球温度效率低，冷却水温高。需要大量的金属管（铝管或钢需要大量的金属管（铝管或钢管），因此造价为同容量湿式塔管），因此造价为同容量湿式塔的的46倍。倍。热力发电厂干湿式冷却塔干湿式冷却塔 这种塔为湿式塔和干式塔的结合，干部在上，湿部在下。也这种塔为湿式塔和干式塔的结合，干部在上，湿部在下。也有的塔四面进风，相对两边为湿部；另外两边为干部。采用这有的塔四面进风，相对两边为湿部；另外两边为干部。采用这种塔的目的，部分是为了省水，但大多数是为了消除从塔出口种塔的目的，部分是为了省水，但大多数是为了消除从塔出口排出的饱和空气的凝结，因而造成塔周围的污染。排出的饱和空气的凝结，因而造成塔周围的污染

13、。朗肯循环朗肯循环现代蒸汽动力装置现代蒸汽动力装置 的的基本基本循环循环实际中对朗肯循环做改进实际中对朗肯循环做改进回热循环回热循环+再热循环再热循环热力发电厂四、再热循环四、再热循环（一）再热循环的提出（一）再热循环的提出 如上所述，提高蒸汽的初压力，可以提高如上所述，提高蒸汽的初压力，可以提高朗肯循环的热效率，但如果蒸汽的初温度不能朗肯循环的热效率，但如果蒸汽的初温度不能同时提高，则蒸汽在汽轮机内膨胀终了时的干同时提高，则蒸汽在汽轮机内膨胀终了时的干度降低，影响汽轮机的安全运行。因此，度降低，影响汽轮机的安全运行。因此，为了为了提高蒸汽的初压又不致使乏气的干度过低，常提高蒸汽的初压又不致使

14、乏气的干度过低，常采用蒸汽中间再过热的方法。采用蒸汽中间再过热的方法。热力发电厂 如图所示如图所示, 新蒸汽在高压汽新蒸汽在高压汽轮机中膨胀作功到某一中轮机中膨胀作功到某一中间压力以后间压力以后, 全部抽出导入全部抽出导入锅炉中的再热器，吸收烟锅炉中的再热器，吸收烟气放出的热量，然后再导气放出的热量，然后再导入低压汽轮机继续膨胀作入低压汽轮机继续膨胀作功到终压力功到终压力 ，这种循环称，这种循环称为蒸汽再热循环，简称为蒸汽再热循环，简称再再热循环热循环。热力发电厂 一次再热循环在一次再热循环在T-sT-s图中的图中的表示如图所示表示如图所示 。可以看出，。可以看出，蒸汽经中间再过热以后，蒸汽经

15、中间再过热以后，其乏汽的干度明显地提高其乏汽的干度明显地提高了。再热循环的吸热平均了。再热循环的吸热平均温度将高于基本的朗肯循温度将高于基本的朗肯循环，使整个再热循环的热环，使整个再热循环的热效率有所提高。效率有所提高。热力发电厂热力发电厂（二）中间再热对热经济性的影响（二）中间再热对热经济性的影响再热参数对再热参数对trh的影响的影响1、 Prh 不变，不变，Trh 再热的目的主要在于增加蒸汽的干度，以便在初温限再热的目的主要在于增加蒸汽的干度，以便在初温限制下可以采用更高的初压力，从而提高循环热效率。制下可以采用更高的初压力，从而提高循环热效率。中间再热最佳压力的确定需要根据给定的条件进行

16、全中间再热最佳压力的确定需要根据给定的条件进行全面的经济技术分析确定，一般在蒸汽初压力的面的经济技术分析确定，一般在蒸汽初压力的2030之间。之间。2、 Trh 不变，改变不变，改变Prh 随着高参数、大容量机组的发展，在再热参随着高参数、大容量机组的发展，在再热参数选择合适时，采用再热除能减少排汽的终湿度数选择合适时，采用再热除能减少排汽的终湿度外，还可以提高大容量机组的热经济性。如采用外，还可以提高大容量机组的热经济性。如采用一次中间再热后，可以提高发电厂热经济性一次中间再热后，可以提高发电厂热经济性5 5左右。所以，左右。所以，采用高参数大容量再热机组，已成采用高参数大容量再热机组，已成

17、为现代化火力发电厂的主要标志之一为现代化火力发电厂的主要标志之一。 热力发电厂热力发电厂（三）实际焓降及加入热量的计算（三）实际焓降及加入热量的计算Po to hoPrh trh hrhqrhPchs热力发电厂123456hohrh.ihrhh4=h5hcqrh)/()(kgkJqhhwrhcorhigmrhcoeoqhhPD)(3600rhrhfwoooorhfwooqDhhDQDqhhQ)()( 采用再热循环后，汽耗率降低，可减轻凝结水泵、给水泵、循环水泵以及凝汽器的负担。 热力发电厂（四）再热的效果和应用（四）再热的效果和应用 直接效果直接效果:1、效果、效果 间接效果间接效果:rhri

18、rht改善减少排汽湿度,2 2、应用：、应用：由于实现再热循环的实际设备和管路都比较复杂，投资费用也很大，一般只有大型火力发电厂且蒸汽压力在13MPa以上时才采用。单机容量,;orhiP热力发电厂（五）再热方法（五）再热方法优点优点：t trhrhtto o，再热再热循环的效果好。循环的效果好。1 1、烟气再热、烟气再热缺点缺点：高压缸排汽量：高压缸排汽量大，系统管路长，压大，系统管路长，压损损 ，经济损失，经济损失 ，且投资大，安全性差，且投资大，安全性差，保护、调节系统复杂。保护、调节系统复杂。热力发电厂2 2、新蒸汽再热、新蒸汽再热3 3、中间载热质再热、中间载热质再热优点优点：压损小，

19、管路短，：压损小，管路短，钢材耗量少，结构简单。钢材耗量少，结构简单。缺点缺点：trhto，热经济性热经济性提高少。提高少。可综合上述两种系统的优点，可综合上述两种系统的优点，即：管路短，即：管路短，trh也高。也高。五、给水回热循环五、给水回热循环（一）回热的热经济性（一）回热的热经济性 1 1、回热的意义、回热的意义 (1)热力发电厂ijiciwwwicwijw Wij无冷源损失，当无冷源损失，当Wi不不变时，可减少变时，可减少Wic部分的冷部分的冷源损失，从而使整个装置的源损失，从而使整个装置的冷源损失冷源损失 ， 。rt热力发电厂（2 2）回热使给水温度）回热使给水温度 ，工质在锅炉内

20、的平均吸热工质在锅炉内的平均吸热温度温度 ，使，使 。rt （3 3）抽汽与给水的温差）抽汽与给水的温差锅炉中烟气与水的温锅炉中烟气与水的温差，使不可逆因素差，使不可逆因素 ， 。rt热力发电厂2 2、热力学分析、热力学分析（1 1）有利因素）有利因素（2 2）不利因素）不利因素3 3、采用回热对热经济指标的影响、采用回热对热经济指标的影响（2）ood,D（3）oq,Qo（4）scpbri（1）热力发电厂回热循环热经济指标小结回热循环热经济指标小结:)()()(1fwozjojcocoirihhhhhhqw)/(11)(36001hkwkgYhhdzjjgmcoo)/(3600hkwkJqgm

21、ri)/(123hkwgbrcpscp由于抽汽量在汽轮机中少由于抽汽量在汽轮机中少作了功，若汽轮机要发出作了功，若汽轮机要发出同样的功率，必须增加进同样的功率，必须增加进汽量，故采用回热加热后汽量，故采用回热加热后机组的汽耗量将增加。但机组的汽耗量将增加。但并不意味着经济性的下降。并不意味着经济性的下降。热力发电厂（二）回热基本参数对回热经济性的影响（二）回热基本参数对回热经济性的影响回热基本参数回热基本参数: :1、回热加热（抽汽）级数Z2、回热加热分配（回热加热在各级中焓升的分配）3、给水温度tfw热力发电厂1 1、回热加热（抽汽）级数、回热加热（抽汽）级数Z Z Z ，不可逆因素不可逆因

22、素 ，即不利影响将削弱，即不利影响将削弱，当当 时，回热的不可逆影响因素为时，回热的不可逆影响因素为0，回热效果达到最大。回热效果达到最大。Z采用一次回热，经济性的提高最明显，采用二次回采用一次回热，经济性的提高最明显，采用二次回热，经济性提高的较少，采用三次回热，经济性提热，经济性提高的较少，采用三次回热，经济性提高的就更少了。高的就更少了。 增加回热级数意味着回热系统设备投资费用大为增增加回热级数意味着回热系统设备投资费用大为增加，因此加，因此回热级数不宜过多，否则反而会提高发电回热级数不宜过多，否则反而会提高发电成本成本。一般中小机组采用。一般中小机组采用4 46 6级，大机组级，大机组

23、6 68 8级。级。 热力发电厂,:,;iiZZ是 的递增函数即1,:,izziiiZ 是收敛级数即热力发电厂热力发电厂2 2、最佳回热分配最佳回热分配 在给定总给水温升（在给定总给水温升（tfw-tc）和加热器级数和加热器级数 Z以以后，怎样把总的加热温升分配到各个加热器中去，后，怎样把总的加热温升分配到各个加热器中去，在众多的分配方案中，有一种最佳分配，它的热在众多的分配方案中，有一种最佳分配，它的热效率最高，经济性最高。效率最高，经济性最高。fwhchj热力发电厂实质实质: 在给水温度在给水温度tfw和加热级数和加热级数Z一定时一定时,寻求一寻求一种热交换不可逆损失总和为最小的分配方式。

24、种热交换不可逆损失总和为最小的分配方式。目的目的: 最终目的是确定汽轮机的抽汽口位置。最终目的是确定汽轮机的抽汽口位置。总原则总原则：给水应加热到最有利的给水温度，使凝：给水应加热到最有利的给水温度，使凝汽器中热量损失为最小，蒸汽在汽轮机内的可用汽器中热量损失为最小，蒸汽在汽轮机内的可用焓降达到最大。焓降达到最大。方法方法：（三种）：（三种）热力发电厂3 3、最佳给水温度最佳给水温度)(1opopfwpt或 当当p1 ，tfw ，可使可使qo=（ho-hfw） ，但但抽抽 汽作功（汽作功（ho-hj） ，do ；Z不变不变 当当p1 ，tfw ，使使qo=（ho-hfw） ，但但抽汽抽汽 作功

25、（作功（ho-hj） ，do ；必然存在一最佳值必然存在一最佳值 )(1opopfwpt或Z 时时， ，这是因为，这是因为Z ，不可逆因素不可逆因素 ，故故 opfwtopfwt热力发电厂不同级数的抽汽回热循环，其最有利的给水温度是不不同级数的抽汽回热循环，其最有利的给水温度是不同的，回热级数愈多时理论上最有利的给水温度愈高。同的，回热级数愈多时理论上最有利的给水温度愈高。 一般说来，实际最有利的给水温度，大致为锅炉压一般说来，实际最有利的给水温度，大致为锅炉压力下饱和温度的力下饱和温度的6877。（三）抽汽回热的其它效果（三）抽汽回热的其它效果锅炉锅炉 受热面可以减少一些受热面可以减少一些 汽轮机汽轮机 前面几级的流量增大，后面几级的流量减少，前面几级的流量增大，后面几级的流量减少，对汽轮机有利。对汽轮机有利。 凝汽器凝汽器 换热面积可以减少换热面积可以减少 应用回热，对机组有利无弊。现代电厂无一例外应用回热，对机组有利无弊。现代电厂无一例外都采用回热循环都采用回热循环热力发电厂热力发电厂（四）再热对回热经济性影响（四）再热对回热经济性影响 （P7376）两点两点: 一是会使回热的热经济效果减弱一是会使回热