热力发电厂-第2章

1、热力发电厂热经济性的评价方法热力发电厂热经济性的评价方法凝汽式发电厂的主要热经济指标及评价凝汽式发电厂的主要热经济指标及评价热电厂的主要热经济指标及评价热电厂的主要热经济指标及评价本章主要内容有：本章主要内容有：2.1 热力发电厂热经济性的评价方法热力发电厂热经济性的评价方法 电能生产过程：燃料的化学能电能生产过程：燃料的化学能蒸汽的热能蒸汽的热能机械能机械能电能；电能； 转换过程的不同阶段产生各种损失，能量不能被全部利用；转换过程的不同阶段产生各种损失，能量不能被全部利用； 发电厂的热经济性：发电厂的热经济性：表明电厂燃料利用程度以及热力过程中表明电厂燃料利用程度以及热力过程中各部分的能量利

2、用或损失的情况。各部分的能量利用或损失的情况。1. 热力发电厂热经济性热力发电厂热经济性 2. 热经济性评价的定义热经济性评价的定义 通过能量转换过程中能量的通过能量转换过程中能量的利用程度利用程度（正平衡方法）或损失（正平衡方法）或损失的大小（反平衡方法）来衡量的大小（反平衡方法）来衡量目的：目的：研究损失产生的部位、大小、原因及其相互关系，找研究损失产生的部位、大小、原因及其相互关系，找出减少这些热损失的方法和相应措施。出减少这些热损失的方法和相应措施。3. 评价电厂热经济性的方法评价电厂热经济性的方法两种基本方法两种基本方法热量法热量法效率法、热平衡法效率法、热平衡法做功能力分析法做功能

3、力分析法熵分析法、火用分析法熵分析法、火用分析法定量分析定量分析定性分析定性分析2.1.1评价热力发电厂热经济性的主要方法评价热力发电厂热经济性的主要方法一、热量法一、热量法热量法以燃料产生的热量被利用的程度对电厂热经济性进行评热量法以燃料产生的热量被利用的程度对电厂热经济性进行评价，可以用各种价，可以用各种效率或损失率效率或损失率的大小来衡量。的大小来衡量。 效率的定义效率的定义100%1100%有有效效利利用用的的热热量量供供给给的的总总热热量量损损失失的的热热量量供供给给的的总总热热量量能量平衡关系为：能量平衡关系为：供给的总热量供给的总热量= =有效利用的热量有效利用的热量+ +损失的

4、热量损失的热量1111iaiiiQQWQQ 热量损失率热量损失率 意义：意义：效率及能量损失率的大小定量地表征了设备或热力过程效率及能量损失率的大小定量地表征了设备或热力过程 的热能转换效果，反映了设备的技术完善程度。的热能转换效果，反映了设备的技术完善程度。实质：实质：效率分析法的实质是能量的数量平衡，所以也称为热力效率分析法的实质是能量的数量平衡，所以也称为热力学第一定律效率。学第一定律效率。二、做功能力分析法二、做功能力分析法 以能量做功能力的有效利用程度或做功能力损失的大小作为以能量做功能力的有效利用程度或做功能力损失的大小作为评价动力设备热经济性的指标，旨在评价电厂能量的质量利用评价

5、动力设备热经济性的指标，旨在评价电厂能量的质量利用率。分析方法有：熵分析法和火用分析法。率。分析方法有：熵分析法和火用分析法。1. 熵分析法熵分析法孤立系统熵增原理孤立系统熵增原理 熵分析法是通过熵分析法是通过计算熵增计算熵增来确定做功能力损失的方法，通常来确定做功能力损失的方法，通常取环境状态作为衡量系统做功能力大小的参考状态，即认为系取环境状态作为衡量系统做功能力大小的参考状态，即认为系统与环境相平衡时，系统不再有做功能力。统与环境相平衡时，系统不再有做功能力。amblWTS环境温度为环境温度为 ，某一热力过程或设备中的熵增为，某一热力过程或设备中的熵增为 ，则引，则引起的做功损失起的做功

6、损失 为为ambTSlW发电厂总的能量损失发电厂总的能量损失 amb11nnlliiiiWWTS三种典型的不可逆过程三种典型的不可逆过程存在温差的换热存在温差的换热工质绝热节流工质绝热节流工质膨胀或压缩工质膨胀或压缩 有温差的换热有温差的换热冷凝器、加热器冷凝器、加热器ABTsBTambsssoABATT1234Tl-2过程，工质过程，工质A放热，平均温度为放热，平均温度为AT单位工质的熵减少了单位工质的熵减少了 ，放热量为，放热量为AsAATs3-4过程，工质过程，工质B吸热，平均温度为吸热，平均温度为BT单位工质的熵增加了单位工质的熵增加了 ，吸热量为，吸热量为BsBBTs据能量平衡，单位

7、工质的换热量为：据能量平衡，单位工质的换热量为： AABBqTsTs换热过程的熵增换热过程的熵增 BABABAqqTsssqTTT T ABTTT单位工质做功能力的损失为单位工质做功能力的损失为 ambamblBAq TwTsTT T 可知，可知，Tamb一定时一定时,ABTswTTsw 高温换热比低温换热做功能力损失小高温换热比低温换热做功能力损失小 工质绝热节流过程工质绝热节流过程4P0P1h=constsPcTambTc56871234s0lwTo 蒸汽在蒸汽在汽轮机进汽调节机构汽轮机进汽调节机构中的节流过程，节流中的节流过程，节流前后前后工质的工质的焓不变焓不变，即，即 d0h *并非

8、等焓过程并非等焓过程由热力学第一定律解析式由热力学第一定律解析式 dtqhwtqw对于微元对于微元 可逆过程，有可逆过程，有 dqT sdtwv p ddT s=v p即即此关系式对任意两平衡态间参数的变化都适用，而不必考虑其中间过程此关系式对任意两平衡态间参数的变化都适用，而不必考虑其中间过程是否可逆，因为式中均为状态参数，但在研究能量转换过程时，只适用是否可逆，因为式中均为状态参数，但在研究能量转换过程时，只适用于可逆过程。于可逆过程。 10dppvspT 于是，节流过程的熵增为于是，节流过程的熵增为 10ambambdplpvwTsTpT 图中阴影部分的面积图中阴影部分的面积10amba

9、mbdplpvwTsTpT 可知，压降愈大，做功能力的损失愈大；此外，还与工质的比体积和可知，压降愈大，做功能力的损失愈大；此外，还与工质的比体积和温度有关，在损失相等时，高温高压的蒸汽管道可以采用较大的工质温度有关，在损失相等时，高温高压的蒸汽管道可以采用较大的工质压降，因此可使用小管径的通道，以节省投资。压降，因此可使用小管径的通道，以节省投资。工质膨胀或压缩过程工质膨胀或压缩过程8567lwcscssambTTso蒸汽在蒸汽在汽轮机汽轮机中的中的膨胀过程膨胀过程是一个不可逆过程，由不是一个不可逆过程，由不可逆引起的熵增为可逆引起的熵增为ccsss 做功能力的损失为做功能力的损失为 amb

10、amblccwTsTss 同理，在发电厂热力系统中，工质同理，在发电厂热力系统中，工质在水泵在水泵中被不可逆中被不可逆绝绝热压缩热压缩也将引起做功能力的损失。也将引起做功能力的损失。显然，减少工质膨胀或压缩过程做功能力损失的途径是减少其做功过显然，减少工质膨胀或压缩过程做功能力损失的途径是减少其做功过程中的扰动、摩擦等不可逆影响。程中的扰动、摩擦等不可逆影响。2. “火用火用”分析法分析法 “火用火用”效率效率可用能的利用率可用能的利用率 “火用火用”损失损失做功能力的损做功能力的损失失 “火用火用”的类型：的类型：热量热量“火用火用”、热力学能、热力学能 “火用火用” 和和 焓焓“火用火用”

11、 热量热量“火用火用”：系统所提供的热量中可转化为有用功的最大值，系统所提供的热量中可转化为有用功的最大值，1kg工质工质 qe 热力学能热力学能 “火用火用” ：闭口系从给定的状态可逆地变到与环境相平衡的状态闭口系从给定的状态可逆地变到与环境相平衡的状态所所 能做的最大有用功称为该状态下闭口系的能做的最大有用功称为该状态下闭口系的“火用火用”， 1kg工质工质 ue 焓焓“火用火用” ：开口系统中，当稳态流动工质只与环境作用时，从给定的状开口系统中，当稳态流动工质只与环境作用时，从给定的状态态 可逆地变到环境状态所能做出的最大有用功，可逆地变到环境状态所能做出的最大有用功，1kg工质工质 h

12、e“火用火用” 方程和方程和“火用火用”效率效率=输输入入 输输出出 “火火用用”损损系系统统的的“火火用用”变变“火用火用”方程方程稳流热力系统稳流热力系统 nmin,out,11ijLEE开口稳流系统开口稳流系统“火用火用”平衡的通用方程平衡的通用方程 “火用火用”效率效率相对指标相对指标 %100供给有效利用的可用能e的可用能热量法、熵方法以及热量法、熵方法以及“火用火用”方法从不同的角度评价发电方法从不同的角度评价发电厂的热经济性。热量法只表明能量数量转换的结果，不能厂的热经济性。热量法只表明能量数量转换的结果，不能揭示能量损失的本质原因，而熵方法及揭示能量损失的本质原因，而熵方法及“

13、火用火用”方法不仅方法不仅可以表明能量转换的结果，而且还考虑了不同能量有质的可以表明能量转换的结果，而且还考虑了不同能量有质的区别。区别。 3. 两种基本方法的特点两种基本方法的特点有效利用的可用能供给的可用能2.1.2 凝汽式发电厂能量转换过程中能量的损失及利用凝汽式发电厂能量转换过程中能量的损失及利用凝汽式发电厂：只发电凝汽式发电厂：只发电热电厂：热电厂： 同时发电和供热同时发电和供热分散供热：分散供热： 小锅炉供应小锅炉供应集中供热：集中供热： 热电厂或区域性大锅炉房热电厂或区域性大锅炉房火电厂按其产品可分为（凝汽式）发电厂和热电厂两种。火电厂按其产品可分为（凝汽式）发电厂和热电厂两种。

14、 热电厂利用汽轮机较高压力的排汽或可调节抽汽为热用户热电厂利用汽轮机较高压力的排汽或可调节抽汽为热用户供热。供热。对凝汽式电厂电能生产过程中各热力设备的能量损失和效率进行分析对凝汽式电厂电能生产过程中各热力设备的能量损失和效率进行分析 本节任务本节任务1. 电能生产过程与循环热效率电能生产过程与循环热效率发电厂中发电厂中电能生产过程电能生产过程（能量转换过程）（能量转换过程）化学能化学能 热能热能 机械能机械能 电能电能（煤）（煤） （锅炉）（锅炉） （汽轮机）（汽轮机） （发电机）（发电机）热力发电厂以朗肯循环为基础，通过热功转换获取电能，热力发电厂以朗肯循环为基础，通过热功转换获取电能，循

15、循环中热功转换的完善程度用环中热功转换的完善程度用热效率热效率表示，它等于有效利用的表示，它等于有效利用的热量与供给热量之比，即热量与供给热量之比，即 t1222t111111wqqqTqqqT 6142351q2q256143OTs0c,afwctt10fwhhhhwqhh用焓降表示用焓降表示0c,afwctt10fwhhhhwqhh表示表示 蒸汽在汽轮机中等熵膨胀所做的功蒸汽在汽轮机中等熵膨胀所做的功 0c,ahh1kg表示表示 凝结水通过给水泵时所消耗的功凝结水通过给水泵时所消耗的功1kgfwchh在蒸汽初压不高时，给水泵的耗功可以忽略不计，即在蒸汽初压不高时，给水泵的耗功可以忽略不计，

16、即 fwchh0c,att10fwhhwqhh2. 凝汽式发电厂能量转换过程中能量的损失及利用凝汽式发电厂能量转换过程中能量的损失及利用实质：实质：用热量法和用热量法和“火用火用”分析法评价凝汽式发电厂能量转换过程的热经济性分析法评价凝汽式发电厂能量转换过程的热经济性 （1） 热量法热量法热量法以热量法以热效率热效率或或热损失率热损失率的大小衡量电厂的热经济性的大小衡量电厂的热经济性用各种用各种效率效率来反映热力设备将能量转换或输出有效能量的程度，用来反映热力设备将能量转换或输出有效能量的程度，用能量损能量损失率失率来反映各阶段能量损失的大小，不同阶段热效率不同。来反映各阶段能量损失的大小，不

17、同阶段热效率不同。能量平衡关系：供给热量能量平衡关系：供给热量=有效利用热量有效利用热量+损失热量损失热量g简单凝汽式发电厂循环系统图简单凝汽式发电厂循环系统图GBTCbicp=bpimgmpQbQ0锅炉能量平衡关系：锅炉能量平衡关系：输入燃料热量输入燃料热量Qcp = 锅炉热负荷锅炉热负荷Qb +锅炉热损失锅炉热损失Qb锅炉热损失锅炉热损失Qb ：排烟损失、散热损失、未完全燃烧损失、排烟损失、散热损失、未完全燃烧损失、 排污损失、灰渣热物理损失等，其中排污损失、灰渣热物理损失等，其中排排 烟损失最大，占总损失的烟损失最大，占总损失的4050 1）锅炉）锅炉bbcpnetbcbp90%94%1

18、QQQBqQQ bbcpb1QQ 管道能量平衡关系：管道能量平衡关系：锅炉热负荷锅炉热负荷Qb = 汽轮机热耗量汽轮机热耗量Q0 +管道热损失管道热损失Qp 2）管道）管道01QQpQQbbp(1)QpQcppbpGBTC98%99%QbQ0p汽轮机能量平衡关系：汽轮机能量平衡关系：汽轮机热耗汽轮机热耗Q0=汽轮机内功率汽轮机内功率Wi+汽轮机冷源损失汽轮机冷源损失Qc冷源热损失冷源热损失Qc ：凝汽器中汽轮机排汽的汽化潜热损失凝汽器中汽轮机排汽的汽化潜热损失 膨胀过程中的节流、排汽、内部损失膨胀过程中的节流、排汽、内部损失 3） 汽轮机的绝对内效率与冷源损失汽轮机的绝对内效率与冷源损失45%

19、47%GTiQ0WiQccaiirit000ia1QWWWQQW Q 87%90%cc0cbb0ibpcp0bcpcpb0i11QQ Q QQ QWQQQ QQQQ 汽轮机机械能量平衡关系：汽轮机机械能量平衡关系：汽轮机内功率汽轮机内功率Wi=发电机轴端功率发电机轴端功率Pax +机械损失机械损失Qm 4）汽轮机的机械效率）汽轮机的机械效率96.5% 99%3600amxm1iiPQWWiaxm3600WPQ3600电热当量，电热当量，1 的电能相当于的电能相当于3600 的热量的热量kJkW hb0axmibpimcpcpb0im360011Q QPQWQQQ QW 发电机能量平衡关系：发电

20、机能量平衡关系：发电机输入功率发电机输入功率Pax=发电机输出功率发电机输出功率Pe+能量损失能量损失Qg 5）发电机）发电机96% 98%；随冷却介质的不同而异随冷却介质的不同而异 geaxxga13600QPPP gbpimgcgp1QQ 全厂能量平衡关系：全厂能量平衡关系：发电机输出功率发电机输出功率Pe=全厂热耗量全厂热耗量Qcp-全厂能量损失全厂能量损失Qj 6）全厂总效率）全厂总效率3600ecpcpPQQj25% 40%全厂总能量损失全厂总能量损失cpbpcmgcpjQ =QQQQQQ ebpimgcpcp3600PQ 热流图热流图cpebpcmg3600QPQQQQQ依据下式可

21、绘制简单凝汽式电厂相应的热流图依据下式可绘制简单凝汽式电厂相应的热流图 100%燃料的热能锅炉损失管道损失汽轮机机械损失发电机损失有效热能变为电能约(811)%(0.51)%(24.540)%(50.561.5)%冷源损失(0.51)%(0.51)%简单凝汽式电厂能量转换过程的热流图简单凝汽式电厂能量转换过程的热流图 火用火用 平衡关系平衡关系：供给的可用能供给的可用能= =有效利用的可用能有效利用的可用能+ +火用火用 损损（2）火用）火用 分析法分析法凝汽式发电厂能量转换的全过程是由若干不可逆过程组合而成凝汽式发电厂能量转换的全过程是由若干不可逆过程组合而成的，每一不可逆过程均存在的，每一

22、不可逆过程均存在“火用火用”损失。通过对各设备中的损失。通过对各设备中的“火用火用”损失的计算确定做功能力的损失。损失的计算确定做功能力的损失。 全厂总的做功能力损失包括：锅炉的全厂总的做功能力损失包括：锅炉的 、管道的（散热与节、管道的（散热与节流）流） 、汽轮机的、汽轮机的 、凝汽器的、凝汽器的 、机械的、机械的 、发电机的、发电机的 bepetecemege计算以计算以1kg工质为基准工质为基准火用火用 平衡方程的图解平衡方程的图解火用火用 损：损：abm() ()inqiouteeeweTs 热力设备eqeinwieoute1）锅炉的）锅炉的 火用火用 损损不计给水不计给水“火用火用”

23、，锅炉的，锅炉的“火用火用”平衡式为平衡式为qbbcqeeeeIIIIIIbbbbqbeeeeee来自燃料的来自燃料的 火用（进入锅炉火用（进入锅炉 火用）火用）eq = 锅炉有效利用的锅炉有效利用的 火用火用eb +锅炉锅炉 火用损火用损 eb锅炉锅炉 火用火用 损损eb ：散热引起的做功能力损失：散热引起的做功能力损失 ; 化学能转变为热能引起的做功能力损失化学能转变为热能引起的做功能力损失 ; 工质温差传热引起的做功能力损失工质温差传热引起的做功能力损失 IbeIIbeIIIbe2）主蒸汽管道中的）主蒸汽管道中的 火用火用 损损主蒸汽管道的主蒸汽管道的“火用火用”平衡式为平衡式为锅炉出口

24、蒸汽的锅炉出口蒸汽的 火用火用eb = 汽轮机入口蒸汽的汽轮机入口蒸汽的 火用火用eo +主蒸汽管主蒸汽管道的道的 火用火用 损损 epb0peee主蒸汽管道的主蒸汽管道的 火用火用 损损 epp0beee3）汽轮机内部的）汽轮机内部的 火用火用 损损汽轮机的汽轮机的“火用火用”平衡式为平衡式为汽轮机入口蒸汽的汽轮机入口蒸汽的 火用火用eo = 汽轮机排汽的汽轮机排汽的 火用火用ec +工质膨胀所工质膨胀所做的内功做的内功 wi +膨胀引起的膨胀引起的 火用火用 损损 et汽轮机内部的汽轮机内部的 火用火用 损损 etct0ieweet0iceewe4）凝汽器中的）凝汽器中的 火用火用 损损凝

25、汽设备中的凝汽设备中的“火用火用”平衡式为平衡式为汽轮机排汽的汽轮机排汽的 火用火用ec = 凝结水的火用凝结水的火用 +温差传热引起的温差传热引起的 火用火用 损损 ec凝汽设备中的凝汽设备中的 火用火用 损损 ecceccceeeccceee5）汽轮机）汽轮机机械摩擦机械摩擦产生的产生的 火用火用 损损汽轮机机械的汽轮机机械的“火用火用”平衡式为平衡式为机械摩擦产生的机械摩擦产生的 火用火用 损损 em工质膨胀所做的内功工质膨胀所做的内功 wi =汽轮机轴端的有效功汽轮机轴端的有效功we + 机械摩擦产机械摩擦产生的生的 火用火用 损损 emmeiewwemiwwe6）发电机的）发电机的

26、火用火用 损损发电机做功能力损失的发电机做功能力损失的“火用火用”平衡式为平衡式为发电机的发电机的 火用火用 损损 eg汽轮机轴端的有效功汽轮机轴端的有效功we = 发电机输出的电能发电机输出的电能Pe + 发电机的发电机的 火用火用 损损 eg 发电机做功能力的损失是由轴承摩擦、通风耗功、发电机内冷发电机做功能力的损失是由轴承摩擦、通风耗功、发电机内冷却介质的摩擦和铜损、铁损等因素产生的。却介质的摩擦和铜损、铁损等因素产生的。gmggei11wweegeeegwppwe全厂总全厂总 火用火用 损失等于组成循环过程的各设备火用损损失等于组成循环过程的各设备火用损失的和，即失的和，即 7）全厂的

27、总）全厂的总 火用火用 损及损及 火用火用 效率效率凝汽式发电厂的凝汽式发电厂的“火用火用”效率效率cpbptcjcpmgeeeeeeee cpee,cpcp36001qepee 全厂的全厂的“火用火用”平衡式为平衡式为燃料燃料 火用火用 eq（ ecp ） =发电机输出的电能发电机输出的电能Pe+ 发电厂的总火用发电厂的总火用 损损 ecpebptcmgcp3600epeeeeee“火用火用”流图流图燃料燃料 “火用火用”以以100计，简单凝汽式发电厂蒸汽的初参数计，简单凝汽式发电厂蒸汽的初参数为为16.5MPa，550，终参数为，终参数为5kPa时各项时各项“火用火用”损失所损失所占的份额

28、示于占的份额示于“火用火用”流图中。流图中。燃料的热能汽轮机内部损失及凝汽设备损失锅炉损失56.35%管道损失0.21%汽轮机机械损失发电机损失0.73%0.46%34.52%有效热能变为电能的100%5.23%+2.5%小小 结结1. 热量法及做功能力损失法从不同的角度分析发电厂的热热量法及做功能力损失法从不同的角度分析发电厂的热 经济性，所得结论不同。经济性，所得结论不同。效率法认为：效率法认为：在凝汽器中的能量损失数量最大，而锅炉的热在凝汽器中的能量损失数量最大，而锅炉的热 损失却很小；损失却很小；做功能力损失法（做功能力损失法（“火用火用”方法）认为：方法）认为：发电厂中，锅炉的发电厂

29、中，锅炉的做做 功能力损失最大，而凝汽器中做功能力损失却很小。功能力损失最大，而凝汽器中做功能力损失却很小。原因：原因：热量法从数量上计算各设备及全厂的热效率，不区分热量法从数量上计算各设备及全厂的热效率，不区分 能量品位的高低；而能量品位的高低；而“火用火用”方法的可用能损失则是以不方法的可用能损失则是以不可可 逆为准，考虑了不同能量质的区别，即在凝汽器中的能量逆为准，考虑了不同能量质的区别，即在凝汽器中的能量 损失数量虽然很大，但其品位很低。损失数量虽然很大，但其品位很低。2 损失分析不同：损失分析不同：热量法：从热损失的角度分析；热量法：从热损失的角度分析； 作功能力法：从做功能力损失的

30、角度分析。作功能力法：从做功能力损失的角度分析。3 用途：用途： 热量法：定量分析，指导工程实际；热量法：定量分析，指导工程实际； 作功能力法：作功能力法： 定性分析，指导技术革新。定性分析，指导技术革新。2.2 凝汽式发电厂的主要热经济指标及评价凝汽式发电厂的主要热经济指标及评价2.2.1 凝汽式发电厂的基本概念凝汽式发电厂的基本概念凝汽式发电厂只生产电能，即把汽轮机做完功的蒸汽排入凝汽式发电厂只生产电能，即把汽轮机做完功的蒸汽排入凝汽器，凝结成水，完成由热能向电能的转换。凝汽器，凝结成水，完成由热能向电能的转换。由上节的分析可知，按热量法分析，发电厂的主要损失是由上节的分析可知，按热量法分

31、析，发电厂的主要损失是由冷源放热引起的热损失，按做功能力损失法分析，其主由冷源放热引起的热损失，按做功能力损失法分析，其主要损失来自于循环过程存在的不可逆性。要损失来自于循环过程存在的不可逆性。为此，要提高发电厂的热经济性，就要从如何降低冷源损为此，要提高发电厂的热经济性，就要从如何降低冷源损失以及减少不可逆损失两方面着手。采用给水回热加热、失以及减少不可逆损失两方面着手。采用给水回热加热、蒸汽中间再热循环等。蒸汽中间再热循环等。2.2.2 凝汽式发电厂的主要热经济性指标及评凝汽式发电厂的主要热经济性指标及评价价能耗量能耗量（汽耗量、热耗量、煤耗量）（汽耗量、热耗量、煤耗量）能耗率能耗率（汽耗

32、率、热耗率、煤耗率）（汽耗率、热耗率、煤耗率）全厂热效率全厂热效率主要热经济性指标主要热经济性指标能耗量以每小时或每年计、能耗率以每能耗量以每小时或每年计、能耗率以每1kWh电电能来度量、效率以百分比来度量。能来度量、效率以百分比来度量。 汽轮发电机组汽轮发电机组全厂全厂1. 汽轮发电机组的热经济指标汽轮发电机组的热经济指标(1)汽耗量和汽耗率汽耗量和汽耗率无回热和再热的汽耗量和汽耗率无回热和再热的汽耗量和汽耗率 具有回热和再热的汽耗量和汽耗率具有回热和再热的汽耗量和汽耗率 仅有再热机组的汽耗量和汽耗率仅有再热机组的汽耗量和汽耗率 0D0d具有再热的热耗量和热耗率具有再热的热耗量和热耗率(2)

33、热耗量和热耗率热耗量和热耗率0Q0q无再热的热耗量和热耗率无再热的热耗量和热耗率汽轮发电机组的汽耗量汽轮发电机组的汽耗量是指单位时间汽轮发电机组生产电是指单位时间汽轮发电机组生产电能所消耗的蒸汽量。能所消耗的蒸汽量。 汽轮发电机组的热耗量汽轮发电机组的热耗量是指单位时间汽轮发电机组生产电是指单位时间汽轮发电机组生产电能所消耗的热量能所消耗的热量 无回热和再热的汽耗量和汽耗率无回热和再热的汽耗量和汽耗率 热能转变为电能的热平衡式热能转变为电能的热平衡式汽耗量汽耗量: 单位时间汽轮发电机组生产电能所消耗的蒸汽量单位时间汽轮发电机组生产电能所消耗的蒸汽量0im3600geD wP 无回热和再热，上式

34、的焓降表达式为无回热和再热，上式的焓降表达式为 00m3600 cgeDhhP汽耗量为汽耗量为00m3600 ecgPDhh汽耗率：汽耗率：汽轮发电机组生产单位电能所消耗的蒸汽量汽轮发电机组生产单位电能所消耗的蒸汽量 000m3600 ecgDdPhh(1) 汽轮发电机组的汽轮发电机组的 汽耗量和汽耗率汽耗量和汽耗率 具有回热和再热的汽耗量和汽耗率具有回热和再热的汽耗量和汽耗率 燃料的热能锅炉损失100%图2-11 netBq 001Dh,rhqchccDjjD11D1hrhrh,ptjh11DjjDzzDzzDzhzhjh1hbb,DhfwDrhrhD具有回热、再热的凝汽式发电厂热力系统图具

35、有回热、再热的凝汽式发电厂热力系统图 括号内的标注为进汽括号内的标注为进汽1kg时各部分汽水流量的相对值时各部分汽水流量的相对值 即：汽轮机内的实际做功量与汽耗量之间的关系式即：汽轮机内的实际做功量与汽耗量之间的关系式rhi00rhWD hD qD hD hzj jc c1实际做功量实际做功量 = 用输入能量用输入能量 - 输出能量输出能量电能的热平衡方程式电能的热平衡方程式:再热前抽汽和再热再热前抽汽和再热后抽汽两部分后抽汽两部分 1kg再热蒸汽带再热蒸汽带给汽轮机的热量给汽轮机的热量 实际比内功实际比内功 ii0rhrh0WwhqhhDzj jc c1将物质平衡式代入上式将物质平衡式代入上

36、式12z1代入化简得代入化简得ii0rhrh0WwhqhhDzj jc c112z1 12112000i00abczzcrrzcchhhhwhhhhhhqhhqhhq12z-1zc12zrhrhrh（a）表示高压缸内回热抽汽的内功率；）表示高压缸内回热抽汽的内功率；（b）表示再热后，即中、低压缸中回热抽汽的内功率；）表示再热后，即中、低压缸中回热抽汽的内功率；（c）单位时间凝汽流的实际做功量）单位时间凝汽流的实际做功量 （a）项和（）项和（b）项合并整理得）项合并整理得 zrrcj1ihhwcj将上式代入热平衡方程式将上式代入热平衡方程式0im3600geD wP zrrcj1ihhwcjj0

37、zrrm13600egPDhh cjc汽耗量汽耗量j00zrrem13600cgDdPhh cj汽耗率汽耗率00m03600egDdPhqhh zj jc crhrh10m03600egPDhqhh zj jc crhrh10iwhqhhzj jc crhrh1或或或或 仅有再热的汽耗量和汽耗率仅有再热的汽耗量和汽耗率 仅具有再热的纯凝汽（无回热抽汽）为上述情况的特例，即仅具有再热的纯凝汽（无回热抽汽）为上述情况的特例，即1rh0hzj j100m3600egPDhhq crh000m3600egDdPhhq crh汽耗量汽耗量汽耗率汽耗率（2） 汽轮发电机组的热耗量和热耗率汽轮发电机组的热耗

38、量和热耗率热耗量：热耗量：单位时间汽轮发电机组生产电能所消耗的热量单位时间汽轮发电机组生产电能所消耗的热量热耗率：热耗率：汽轮发电机组生产单位电能所消耗的热量汽轮发电机组生产单位电能所消耗的热量 假设无工质损失，即假设无工质损失，即 0fwDD热耗量热耗量 000fwrhrh+QDhhD q热耗率热耗率 0000fwrhrheQqdhhqP无再热时，无再热时，令上述式中令上述式中qrh= 0 即可得相应的热耗量和热耗率即可得相应的热耗量和热耗率 由汽轮发电机组能量平衡式求热耗量与热耗率由汽轮发电机组能量平衡式求热耗量与热耗率汽轮发电机组能量平衡式汽轮发电机组能量平衡式0imgimge3600Q

39、WP e0img3600PQ 热耗量为热耗量为 00imge36003600eQqP 热耗率为热耗率为 绝对电效率绝对电效率 由上式可知，热耗率由上式可知，热耗率0q的大小与效率的大小与效率i、m及及g有关，而有关，而m及及g的值均在的值均在 0.990.99 左右，左右，所以汽轮机的内效率所以汽轮机的内效率i在在e中占有主导地位，决定着汽轮发电机组的热耗率。中占有主导地位，决定着汽轮发电机组的热耗率。 2. 全厂的热经济指标全厂的热经济指标（1） 全厂的热耗量和热耗率全厂的热耗量和热耗率全厂的热耗量：全厂的热耗量：凝汽式发电厂单位时间内生产电能所消耗凝汽式发电厂单位时间内生产电能所消耗的热量

40、，即的热量，即b0ecpnetbbpbpe3600QQPQBq 全厂的热耗率：全厂的热耗率：凝汽式发电厂生产单位电能所消耗的热量凝汽式发电厂生产单位电能所消耗的热量cpcpecpbpe36003600QqP 即即（2） 全厂的用电率全厂的用电率 厂用电率：厂用电率：在同一时间发电厂生产过程中所有辅助设备所在同一时间发电厂生产过程中所有辅助设备所消耗的厂用电量消耗的厂用电量 与发电量的比值，即与发电量的比值，即 apPapap100%ePP全厂的净效率：全厂的净效率：发电量扣除厂用电量所得的全厂热效率发电量扣除厂用电量所得的全厂热效率eapeapncpcpapnetcp360036001=1PP

41、PBqQ（3）全厂的煤耗量和煤耗率）全厂的煤耗量和煤耗率 发电煤耗量和煤耗率发电煤耗量和煤耗率 发电标准煤耗率发电标准煤耗率 供电标准煤耗率供电标准煤耗率分以下三部分内容分以下三部分内容1）全厂发电煤耗量和煤耗率）全厂发电煤耗量和煤耗率全厂煤耗量全厂煤耗量: 表示单位时间内发电厂所消耗的燃料量，即表示单位时间内发电厂所消耗的燃料量，即cpbenetbnetcpnet3600QQPB=qqq全厂煤耗率全厂煤耗率: 发电厂每生产发电厂每生产1kWh电能所消耗的燃料量，即电能所消耗的燃料量，即cp0enetnetbpcpnet3600 =qqBb=Pqqq 2）全厂发电标准煤耗率）全厂发电标准煤耗率

42、 为比较发电厂的热经济性，采用标准煤耗率；为比较发电厂的热经济性，采用标准煤耗率；标准煤的低位发热量为标准煤的低位发热量为29308s0pcpcpb36000.123 =2930829308qb 标准煤耗率标准煤耗率实际煤耗率与标准煤耗率之间的换算关系为实际煤耗率与标准煤耗率之间的换算关系为 nets29308bqbnets29308qbb3）供电标准煤耗率）供电标准煤耗率定义：定义：发电厂向外供应单位电能所消耗的标准燃料量发电厂向外供应单位电能所消耗的标准燃料量 snnncpcpcpap0.123136000.123 =29308b2.3 热电厂的主要热经济指标及评价热电厂的主要热经济指标及

43、评价2.3.1 热电厂的基本概念热电厂的基本概念蒸汽动力循环装置即使采用了高参数蒸汽、 回热和再热等措施，蒸汽动力循环装置即使采用了高参数蒸汽、 回热和再热等措施， 热效率仍很热效率仍很少超过少超过 40%，即即燃料燃烧释放出的热能燃料燃烧释放出的热能约约 60%左右散发到环境中，其中通过凝左右散发到环境中，其中通过凝汽器冷却水带走而排放到大气中的能量约占总能量的汽器冷却水带走而排放到大气中的能量约占总能量的 50%以上以上，这部分能量数这部分能量数量很大，但品质不高量很大，但品质不高。 同时，厂矿企业、房屋采暖和生活用汽需要大量的压力较低、品位不高的热同时，厂矿企业、房屋采暖和生活用汽需要大

44、量的压力较低、品位不高的热能。能。为减少或避免冷源损失，为减少或避免冷源损失，将电将电能生产中的低品质热能，部分或全部用于对能生产中的低品质热能，部分或全部用于对外供热，进行热电联合能量生产外供热，进行热电联合能量生产，可以大大提高燃料利用率，可以大大提高燃料利用率。 同一股蒸汽汽流同一股蒸汽汽流先发电后供热的能量生产方式称为先发电后供热的能量生产方式称为热电联产热电联产， 该种发电厂称该种发电厂称为热电厂，为热电厂，以热电联产方式集中供热称为以热电联产方式集中供热称为热化热化。做了功的那部分排汽热量供给做了功的那部分排汽热量供给了用户，未传给冷源，所以电能是在供热基础上产生的，这是热电联产的

45、一个了用户，未传给冷源，所以电能是在供热基础上产生的，这是热电联产的一个基本特征基本特征。 1. 热电分别能量生产与热电联合能量生产的特点热电分别能量生产与热电联合能量生产的特点 热用户也可以用198 暖热用户图2-12.热电分产热力系统热电分产热电分产只生产电能或热能一种能量只生产电能或热能一种能量 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、分产电热电分产对一次能源使用极不合理，发电厂中热功转换过程产生的热电分产对一次能源使用极不合理，发电厂中热功转换过程产生的低品质热能未被利用；而在供热锅炉中，将燃料的化学能直接转化低品质热能未被利用；而在供热锅炉中，将燃料的化学能直接转化

46、为低品质的热能供应给热用户，使能量大幅度贬值。为低品质的热能供应给热用户，使能量大幅度贬值。热电联产热电联产 同时生产电能和热能同时生产电能和热能热电联产的生产形式有：热电联产的生产形式有：背压式汽轮机背压式汽轮机调节抽汽式汽轮机调节抽汽式汽轮机抽汽背压式抽汽背压式背压式汽轮机加凝汽式汽轮机背压式汽轮机加凝汽式汽轮机热电联产优点：热电联产优点： 先发电，再供热；先发电，再供热； 发电和供热两种形式同时存在；发电和供热两种形式同时存在； 按质用能；按质用能； 节约能源，环保有利节约能源，环保有利。热电联产典型系统图热电联产典型系统图 （c）背压式汽轮机加凝汽式汽轮机背压式汽轮机组背压式汽轮机组

47、调节抽汽式汽轮机调节抽汽式汽轮机 抽抽汽汽背背压压式式2. 热电联产的热量法定性分析热电联产的热量法定性分析对具有相同初参数的纯凝汽式机组（按朗肯循环工作）和背对具有相同初参数的纯凝汽式机组（按朗肯循环工作）和背压式机组（供热循环）的理想循环进行定性分析压式机组（供热循环）的理想循环进行定性分析 0P0hcPchcahchawcaqcqTsTs0T0P0hhhhahhaqhhhq0ThPaw 朗肯循环朗肯循环 供热循环供热循环 a0cacacact0000c11wqqqhhqqqhh 理想朗肯循环理想朗肯循环 实际朗肯循环实际朗肯循环 i0cccci0000c11wqqqhhqqqhh 0P0

48、hcPchcahchawcaqcqTsTs0T0P0hhhhahhaqhhhq0ThPaw朗肯循环朗肯循环 供热循环供热循环 理想供热循环的热效率理想供热循环的热效率 0cacahahath00h1hhhhwqqhh 实际供热循环的热效率实际供热循环的热效率 0hhhahahihih00h1hhhhhhwqqhh3. 热电联产的节煤量热电联产的节煤量（1 1）遵循能量供应相等原则，假定联产与分产的）遵循能量供应相等原则，假定联产与分产的热负荷热负荷Q Q 、电负荷分别相等电负荷分别相等； （2 2）热电分产的凝汽式机组（代替电站）的）热电分产的凝汽式机组（代替电站）的b b、p p、m m和和

49、g g与联产发电相同；与联产发电相同；（3 3）联产供热的锅炉效率远高于分产供热的小锅）联产供热的锅炉效率远高于分产供热的小锅炉效率。炉效率。1、比较的基础、比较的基础热电联产与分产的对比系统模型热电联产与分产的对比系统模型b(d)p(d)bpmgstpBhshQhhsQQf whhhhhchch ssstptp,etp,hBBBhcWWWbpmgstpBhshQhhsQQfwhhhhcWWWQb,dp,dsdBbpmgWcQscpBsssdpcpdBBB 热电联产热电联产 热电分产热电分产 相同的热负荷相同的热负荷Q时，热电厂需要供出的热量时，热电厂需要供出的热量Qh与热负荷与热负荷Q之之间

50、的关系为间的关系为: hhsQQ热网效率热网效率 hs：表示联产供热热网干管的散热损失表示联产供热热网干管的散热损失2、联产较分产的节煤量、联产较分产的节煤量在能量供应水平相等的前提下：在能量供应水平相等的前提下：热电分产标煤量：热电分产标煤量：热电联产标煤量：热电联产标煤量： 差值为：差值为：联产发电节煤量联产发电节煤量联产供热节煤量联产供热节煤量 sssdptpsssscptp,edtp,hssehBBBBBBBBB dpssscpdBBBssstptp,etp,hBBB（a）热、电分产标煤量的计算热、电分产标煤量的计算分产凝汽式机组（代替凝汽式机组）的标准煤耗量分产凝汽式机组（代替凝汽式

51、机组）的标准煤耗量 scpcpbpimg0.1230.123BWW 分产供热（分散小锅炉）的总标准煤耗量分产供热（分散小锅炉）的总标准煤耗量shhsdb,dp,db,dp,d2930829308QQB 分产分产机组的煤耗量机组的煤耗量 = 分产凝汽分产凝汽发电发电的标准煤耗量的标准煤耗量 + 分散分散供热供热的总标准煤耗量的总标准煤耗量（b）（c）联产联产机组的煤耗量机组的煤耗量 = 联产联产发电发电的标准煤耗量的标准煤耗量 + 联产联产供热供热的标准煤耗量的标准煤耗量热、电联产标煤量的计算热、电联产标煤量的计算sehtp,ebpi,hmgbpi,emgehbpmgbpi,emg3600360

52、029308293080.123WWBWW 联产联产发电发电的标准煤耗量的标准煤耗量联产联产供热供热的标准煤耗量的标准煤耗量shtp,hbphsbp2930829308QQB （d）（e）将式（将式（b）、（）、（c）、（）、（d）、（）、（e）代入式（）代入式（a）中整理得）中整理得 ssssscptp,edtp,hchshhbpmgii,eb,dp,dbp0.123129308BBBBBWQWW hcWWW将将代入上式化简得代入上式化简得shcbpmgii,eihshb,dp,dbp0.1231111129308BWWQ 节煤量为节煤量为节煤量为节煤量为3. 热电联产节省燃料的条件热电联产

53、节省燃料的条件hsb,dp,dbp1 sshshdtp,hb,dp,dbp1029308shQBBB b,dp,dbhsp ssscecptp,ehbpmgii,e0.1230WWBBBW ci,eihihci,eWWWWWW 联产供热节省燃料的条件联产供热节省燃料的条件 联产供电节省燃料的条件联产供电节省燃料的条件2.3.2 热电厂的主要热经济指标及评价热电厂的主要热经济指标及评价凝汽式发电厂的主要热经济指标有：凝汽式发电厂的主要热经济指标有：全厂热效率全厂热效率 全厂热耗率全厂热耗率 标准煤耗率标准煤耗率 cpcpqscpb热电厂的主要热经济指标热电厂的主要热经济指标同一股联产汽流既发电又

54、供热，而且电、热两种能量产品的质同一股联产汽流既发电又供热，而且电、热两种能量产品的质量不等价；量不等价；供热参数不同，热能的品位也不同；供热参数不同，热能的品位也不同； 当热电厂有主蒸汽经减温减压后直接供热时，热电厂内还同时当热电厂有主蒸汽经减温减压后直接供热时，热电厂内还同时存在热电分产。存在热电分产。热电厂的主要热经济指标比凝汽式电厂的复杂得多热电厂的主要热经济指标比凝汽式电厂的复杂得多，尚未有，尚未有可反映能量的数量与质量的单一的热经济指标，只能可反映能量的数量与质量的单一的热经济指标，只能采用既采用既有总指标又有分项指标的综合指标来进行评价。有总指标又有分项指标的综合指标来进行评价。

55、1.1.热电厂总热耗量的分配热电厂总热耗量的分配对分产而言，对分产而言，其发电和供热是各自独立的，因此其发电及供其发电和供热是各自独立的，因此其发电及供热所消耗的热量（或耗煤量）是明确的。热所消耗的热量（或耗煤量）是明确的。对联产而言，同一股联产汽流既发电又供热对联产而言，同一股联产汽流既发电又供热，必须对热电厂，必须对热电厂总热耗量（或耗煤量）在两种能量产品之间进行合理分配总热耗量（或耗煤量）在两种能量产品之间进行合理分配，以确定电能和热能的生产成本及其相关的热经济指标。以确定电能和热能的生产成本及其相关的热经济指标。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

56、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）tpQbp0D0hcDchhhchfwhhshhhhsQQbhh,bDh,tD热力发电厂系统简图热力发电厂系统简图 热电厂的总热耗量热电厂的总热耗量tpQ为供热汽流为供热汽流h,tD、凝汽式发电汽流、凝汽式发电汽流cD和经减温减压后和经减温减压后直接供热汽流直接供热汽流h,bD三者携带热量之和。三者携带热量之和。cD和和h,bD属于分产发电和分产供热能量生属于分产发电和分产供热能量生产，它们携带的能量归宿明确，不存在热耗量的分配问题，只

57、有供热（或联产）产，它们携带的能量归宿明确，不存在热耗量的分配问题，只有供热（或联产）汽流汽流h,tD的热耗量需要在两种产品之间进行分配的热耗量需要在两种产品之间进行分配。 （1） 热量法热量法 将热电厂的总热耗量按产品将热电厂的总热耗量按产品数量数量比例进行分配比例进行分配b0tptpnetbbpQQQB q htp,hbbhsppQQQ 热电厂总热耗量：热电厂总热耗量：分配给供热的热耗量：分配给供热的热耗量：tpQbp0D0hcDchhhchfwhhshhhhsQQbhh,bDh,tD汽轮机的热化供热量汽轮机的热化供热量hQ本本是指先在汽轮机中做功发电后的供热汽流再用以对外是指先在汽轮机中

58、做功发电后的供热汽流再用以对外供热所消耗的热量，其供热所消耗的热量，其ih1，全无冷源损失；可是按热量法分配热电厂总热耗，全无冷源损失；可是按热量法分配热电厂总热耗时，分配给供热方面的热耗量时，分配给供热方面的热耗量tp,hQ仍按从热电厂锅炉直接引出的集中供热量计仍按从热电厂锅炉直接引出的集中供热量计。 0( )ihehQWQQQ( )( )( )1eiieeQWQQ背压式汽轮机背压式汽轮机能量平衡式：能量平衡式：联产发电部分的绝对内效率为：联产发电部分的绝对内效率为：分配给发电的热耗量：分配给发电的热耗量：0h0hstp,etptp,hbpbpQQQQQQQ 热电厂供热的热效率为热电厂供热的

59、热效率为 tp,hbhstp,hpQ=Q htp,hbbhsppQQQ 从热能从热能数量利用数量利用的观点来分配热耗；的观点来分配热耗； 没有考虑热能质量上的差别；没有考虑热能质量上的差别； 供热热耗量供热热耗量Q Qtp,htp,h是几种方法中最大的；是几种方法中最大的； 好处归电（发电部分没有冷源热损失）；好处归电（发电部分没有冷源热损失）； 不能调动改进热功转化过程的积极性；不能调动改进热功转化过程的积极性； 不利于鼓励热用户降低用热参数。不利于鼓励热用户降低用热参数。方法特征说明方法特征说明（2 2）实际焓降法）实际焓降法 按联产供热汽流在汽轮机中少做的功（实际焓降不按联产供热汽流在汽

60、轮机中少做的功（实际焓降不足）与新蒸汽实际的焓降的比例来分配供热的热耗量。足）与新蒸汽实际的焓降的比例来分配供热的热耗量。分配给供热的热耗量（仅存在抽汽汽流联产供热）：分配给供热的热耗量（仅存在抽汽汽流联产供热）：th,thctp,htp00cDhhQQDhh减温减压器的热耗量：减温减压器的热耗量：bh,bhhtp,hbpDhhQ tbtp,htp,htp,hQQQ供热总热耗量：供热总热耗量：发电热耗量：发电热耗量：tp,etptp,hQQQ 考虑外供热抽汽在汽轮机中做功的影响；考虑外供热抽汽在汽轮机中做功的影响； 考虑热能质上的差别；考虑热能质上的差别； 供热部分没有分担热功转换过程中的冷源