第1章_热力发电厂动力循环及其热经济性-课件33

1、第一章热力发电厂动力循环第一章热力发电厂动力循环及其热经济性及其热经济性 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性指标凝汽式发电厂的主要热经济性指标 发电厂的动力循环发电厂的动力循环 第一节第一节 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发电厂中能量的转换过程（存在各种损失）发电厂中能量的转换过程（存在各种损失）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）发电厂热经济性的评价发电厂热经济性的评价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

2、或或损失大小损失大小来衡量来衡量目的：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系，找出减少这些热损失的方法和相应措施一、评价发电厂热经济性的两种方法：一、评价发电厂热经济性的两种方法：1 1 热量法、热效率法热量法、热效率法 基于热力学第一定律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，常用于定量分析厂的热经济性，常用于定量分析2 2 熵方法、熵方法、火用方法、做功能力法火用方法、做功能力法 基于热力学第一、二定律基于热力学第一、二定律 以燃

3、料化学能的做功能力被利用的程度来评价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，常用于定性分析电厂的热经济性，常用于定性分析二、热量法二、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; ;热效率反映热力设备将能量转换或输出有效能量的程度，热效率反映热力设备将能量转换或输出有效能量的程度，不同阶段热效率不同。不同阶段热效率不同。能量平衡关系：能量平衡关系：供给热量供给热量=有效利用热量有效利用热量+损失热量损失热量1001100供给热量损失热量供给热量有效利用热量热效率有再热的凝汽式发电厂循环系统图有再热的凝汽式发电厂循环系统

4、图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=bpimggmpQbQ0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、 排污损失等排污损失等（1）锅炉）锅炉bcpQbQbh hz z D D 1cpQbQcpQbQBqbQbD D 1neth h0.90.94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

5、bQpQbQQpD10h)1 (pbcpQpQphhzDGBTC0.980.99QbQ0p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 3） 汽轮机汽轮机010QcQQiWiDh)1 (ipbcpQcQchhhzD0.450.450.470.47GTiQ0WiQc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

6、率发电机轴端功率Pax +机械损失机械损失Qm 3600P 3600Paxax=W=Wi i- -Q Qm m （4）机械效率）机械效率0.965 0.965 0.99 0.99(1)mQmmbp iQcpzh hhhD36001PQaxmmWWiihD发电机能量平衡关系：发电机能量平衡关系：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0.95 0.95 0.98 0.98(1)gQggbp imQcpzh hh hhD13600QPgegPPaxaxhD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

7、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DcpjQcpQeP3600DcpjcpQcpjQgmipbcpQePcpzhhhhhh113600DcpjcpQcpjQgmipbcpQePcpzhhhhhh1136000.380.380.420.42全厂总能量损失全厂总能量损失Qj j= = Qb b + + Qp p + + Qc c + + Qm m + + Qg g 火力发电厂的各项损失（火力发电厂的各项损失（%）项目项目高参数高参数超高参数超高参数超临界参数超临界参数Qb1098Qp10.50.5Qc57.552.550.5QmQg0

8、.50.50.5总能量损失总能量损失69.56360全厂总效率全厂总效率30.53740热流图热流图DDcpjcpcpjeQQQBqP13600二、熵方法二、熵方法实际的动力过程是不可逆的，必然引起熵增实际的动力过程是不可逆的，必然引起熵增.熵方法熵方法通过通过熵增（熵产）的计算来确定做功的损失熵增（熵产）的计算来确定做功的损失环境温度环境温度Tenen，则熵增，则熵增 s 引起的做功损失引起的做功损失 I 为：为：I = Ten en s 回顾回顾-典型不可逆过程的做功能力损失典型不可逆过程的做功能力损失（1）有温差的换热过程有温差的换热过程 冷凝器、加热器冷凝器、加热器放热过程：熵减放热过

9、程：熵减s a吸热过程：熵增吸热过程：熵增s b吸热量吸热量 = 放热量放热量换热过程换热过程熵增：熵增：做功损失：做功损失：T 、 ， I enenaaTdqITsTTTTDD DTenbabaaadqdqTdqsssTTTTTDD D D DaabbdqTsTsDDbTn过程熵增: s火用损E（2）不可逆绝热膨胀过程不可逆绝热膨胀过程 汽轮机汽轮机做功损失：做功损失：tentuITsD 不可逆绝热膨胀不可逆绝热膨胀 tuen（3）不可逆绝热压缩过程不可逆绝热压缩过程 水泵水泵做功损失：做功损失：tenITsD不可逆绝热压缩不可逆绝热压缩 en（4）节流过程节流过程 汽轮机进汽调节结构汽轮机

10、进汽调节结构 做功损失：做功损失：有摩阻的流动有摩阻的流动 enpenpITsD（二）凝汽式发电厂各种损失及全厂总效率（二）凝汽式发电厂各种损失及全厂总效率1 锅炉的做功能力损失锅炉的做功能力损失（1）锅炉的散热损失）锅炉的散热损失做功损失做功损失(1)bqqhD (1)IbbIqhIbIen（2）化学能转化为热能）化学能转化为热能熵增：熵增：做功损失：做功损失：00383bggqhhsssTTD0benbengqITsTTDIbIIIbIen（3）工质温差传热）工质温差传热熵增：熵增：做功损失：做功损失：锅炉中做功总损失：锅炉中做功总损失：III00308bgqsssssTDIIIIII08

11、()benbenITsTssDIIIIIIbbbbIIIIIbIIIbIIIIbIen2 主蒸汽管道的做功能力损失主蒸汽管道的做功能力损失熵增：熵增：做功损失：做功损失：10psssD10()penenpITssTsDIbIIIbIIIIbIenpI3 汽轮机内部做功能力损失汽轮机内部做功能力损失熵增：熵增：做功损失：做功损失：21tsssD 21()tenentITssTsDIbIIIbIIIIbIenpItI4 凝汽器中做功能力损失凝汽器中做功能力损失熵增：熵增：做功损失：做功损失：23()()ccensTTssD23()()ccenencITTssTsDIbIIIbIIIIbIenpIt

12、IcI5 汽轮机机械摩擦产生的做汽轮机机械摩擦产生的做 功能力损失功能力损失做功损失：做功损失：12()(1)cmenmIhhTshDIbIIIbIIIIbIenpItIcImI6 发电机的做功能力损失发电机的做功能力损失 做功损失：做功损失：12()(1)ggmengIhhTsh hDIbIIIbIIIIbIenpItIcImIgI7 凝汽式发电厂做功能力损失凝汽式发电厂做功能力损失 做功损失：做功损失： 全厂效率：全厂效率：cpbptcmgIIIIIIIIbIIIbIIIIbIenpItIcImIgI3600ecpqPI1cpcpIqh 能流图能流图cpbptcmgIIIIIIIIbI()

13、PItDmIgItIIIIIIbbII()PIpDrcII四、火用方法四、火用方法1 1火用火用 效率与火用效率与火用 损损能量平衡关系能量平衡关系：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 损损火用火用 效率效率exex100供给的可用能有效利用的可用能exh火用火用 平衡方程的图解平衡方程的图解火用火用 损：损：() ()inqiouteneeeweTsD D热力设备eqeinwieouteD 电厂典型热力设备的火用电厂典型热力设备的火用 损及火用损及火用 效率效率 设设 备备 特特 点点 比比火用火用损损E （kJ/kg ） 火用火用效率效率ex（%

14、）汽轮机汽轮机 eq=0 outinteweE D D1 outinitexeew h h 锅炉、换热器锅炉、换热器 wi=0 outqinbeeeE D D qinoutbexeee h h 管道管道 eq=0, wi=0 outinpeeE D D inoutpexee h h 凝汽式电厂凝汽式电厂纯凝汽工况纯凝汽工况运行时运行时的火用的火用 损分布损分布火用火用 流图流图 小结：小结：1 热量法与作功能力法计算的热量法与作功能力法计算的全厂总效率相同全厂总效率相同；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：从做功能力损失的角度分析作

15、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，热量法：定量分析，指导工程实际指导工程实际 作功能力法：作功能力法： 定性分析，定性分析，指导技术革新指导技术革新表表1-2 热量法、熵方法、火用方法比较热量法、熵方法、火用方法比较 评价方法评价方法项目项目热量法热量法熵方法熵方法火用方法火用方法依依 据据热力学第一定热力学第一定律律热力学第一、第二定律热力学第一、第二定律实实 质质能量的数量平能量的数量平衡衡火用平衡火用平衡角角 度度热效率热效率做功能力损失做功能力损失做功能力做功能力发电厂效率低发电厂效率低的原因分析的原因分析汽轮机冷源损汽轮机冷源损失最大失最大锅炉热损

16、失次锅炉热损失次之之锅炉的做功能力损失最大锅炉的做功能力损失最大(传热温传热温差大差大)汽轮机内部的做功能力损失次之汽轮机内部的做功能力损失次之凝汽器的做功能力损失很小凝汽器的做功能力损失很小(热量热量损失大，但其品味很低损失大，但其品味很低)本书应用本书应用定量计算定量计算定性分析定性分析第二节第二节 凝汽式发电厂的主要热经济指标凝汽式发电厂的主要热经济指标n能耗（汽耗量、热耗量、煤耗量）能耗（汽耗量、热耗量、煤耗量）n能耗率（汽耗率、热耗率、煤耗率）能耗率（汽耗率、热耗率、煤耗率）n热效率热效率1、能耗、能耗反映生产电功率反映生产电功率Pe所消耗的能量所消耗的能量电厂热耗电厂热耗Qcp 、

17、 电厂煤耗电厂煤耗Bcp、汽轮机热耗汽轮机热耗Q0、 汽轮机汽耗汽轮机汽耗D0 功率方程式：功率方程式：3600Pe = Bqnetbpimg=Bqnetcp=Qcpcp = Q0img=Q0e = D0wimg kJ/h发电厂热耗量：发电厂热耗量：发电厂煤耗量：发电厂煤耗量：汽轮发电机组热耗量：汽轮发电机组热耗量：汽轮发电机组汽耗量：汽轮发电机组汽耗量：注意注意能耗指标与产量有关，只能表明能耗指标与产量有关，只能表明Pe为一定时的热经济性；为一定时的热经济性；当当q q0 0不同时，即使不同时，即使P Pe e一定，一定，D D0 0也不能作为热经济指标。也不能作为热经济指标。3 6 0 0

18、ecpn etcpPBqh3600Pe = Bqnetbpimg=Bqnetcp=Qcpcp = Q0img=Q0e= D0wimg3 6 0 0ecpn etcpPQB qheePQh36000gmiewPDhh360002、能耗率、能耗率反映每生产反映每生产1kW.h电能所消耗的能量电能所消耗的能量发电厂发电厂热耗率热耗率q qcp发电厂发电厂煤耗率煤耗率bcp汽轮机热耗率汽轮机热耗率q q汽轮机汽耗率汽轮机汽耗率d cpcpeBbPcpcpeQqP0eQqP0eDdPcpcpsbhh123. 0292703600标准煤标准煤 q1=29270kJ/kg发电发电标准煤耗率标准煤耗率供电供电

19、标准煤耗率标准煤耗率ncpsnbh123. 0)1(apsb3、热效率、热效率（1 1）凝汽式汽轮机凝汽式汽轮机的的绝对内效率绝对内效率i i 汽轮机能量平衡式：汽轮机能量平衡式： 绝对内效率绝对内效率i i： W Wi i汽轮机汽耗为汽轮机汽耗为D D0 0时时实际内功率实际内功率 W Wa a汽轮机汽耗为汽轮机汽耗为D D0 0时时理想内功率理想内功率i i汽轮机的汽轮机的绝对绝对内效率内效率t t汽轮机的汽轮机的理想理想热效率热效率riri汽轮机的汽轮机的相对相对内效率内效率Q0WiQCCGT00iaiitriaWWWQQWhhh0icQWQ D以以1kg1kg新汽为基准新汽为基准汽轮机

20、能量能量平衡：汽轮机能量能量平衡：比热耗比热耗q q0 0 ：比内功比内功w wi i ：q qc c比冷源热损失比冷源热损失：内效率内效率i i ：ciqwqD0001qqqwciiDh000DQq0DWwii0DQqccDD示例：计算图示系统中汽轮机的内效率示例：计算图示系统中汽轮机的内效率 （忽略汽水损失忽略汽水损失）计算过程：计算过程：（1 1）汽轮机）汽轮机热耗热耗Q Q0 0、比热耗比热耗q q0 0 rhrhfwfwrhrhqDhhDhDqDhDQ)(000000（2 2）汽轮机）汽轮机实际做功量实际做功量W Wi i、比内功比内功w wi i rhrhfwfwrhrhqahhh

21、qahq)(000cczjjrhrhihDhDqDhDW100cczjjrhrhihahaqahw10（3 3）汽轮机内效率）汽轮机内效率i i 、净内效率、净内效率0QWiih0qwiih0QWWpuinih2 2、汽轮发电机组汽轮发电机组的的绝对电效率绝对电效率eegmieeQPhhhh03600汽轮发电机组的热耗率汽轮发电机组的输出功eh)3600(gmieWPhh3 3、管道效率、管道效率p pbpQQ0hhkJhhDqDhhDhDhDqDhDQfwbbbrhrhfwbbfwfwbbbrhrhbbb/)()(11)(11)(4 4、凝汽式凝汽式电厂电厂热效率热效率cpcp （全厂热全厂

22、热效率效率）全厂全厂净净热效率（扣除热效率（扣除厂用电功率厂用电功率的电厂效率）的电厂效率）cpeecpQPBqP360036001hepbgmipbhhhhhhhh)1 ()(36001apcpapencpBqPPhh 平均厂用电率为平均厂用电率为8.2%8.2%125125200MW200MW机组电厂：机组电厂：8.5%8.5%；300MW300MW及以上机组电厂：及以上机组电厂：4.7%4.7%5.5%5.5%；中小容量机组电厂：中小容量机组电厂：9%9%12%12%。 第三节第三节 发电厂的动力循环发电厂的动力循环（一）朗肯循环及其热经济性（一）朗肯循环及其热经济性1 1 -2-2 -

23、3-3 -4-4 -1-1 郎肯循环郎肯循环pvTS123 412341-2-3-4-11-2-3-4-1 卡诺循环卡诺循环 4 3 1 2 1 2 3 4 00111acctwqTqqTh 1 1 提高初温（提高初温（t t0 0) )的热经济性分析的热经济性分析（1 1）提高初温对）提高初温对h ht t的影响的影响t t0 0，h ht t（2 2）提高初温对）提高初温对h hr ri i的影响的影响 t t0 0，排汽湿度，排汽湿度，h hr ri i t t0 0，漏汽损失，漏汽损失，h hr ri i （二）蒸汽初参数对电厂热经济性的影响（二）蒸汽初参数对电厂热经济性的影响1122

24、345TsT0T0T1T1p pc c结论：结论： t t0 0，h ht t和和h hr ri i，因此，因此，h hi iitrihhh00111acctwqTqqTh 2 2、提高初压（、提高初压（p p0 0) )的热经济性分析的热经济性分析（1 1）提高初压对）提高初压对h ht t 的影响的影响提高初压对提高初压对w wa a的影响：的影响：存在一个极限压力存在一个极限压力当当p p0 0达到极限压力时，达到极限压力时，h ht t最高最高。之后之后增大增大p p0 0 ，h ht t反而减小。反而减小。Wa=hWa=h0 0-h-hcacaPc=4kpahswaP0=22MPA,

25、 20, 14, 90.1MPa 初压对初压对WaWa 的影响的影响极限压力范围内：极限压力范围内：3131页，页，表表1-51-5p p0 0，h h0 0，D Dh h，h ht t不同温度下的极限压力不同温度下的极限压力p p0 0与与h ht t1 1222 23 34 45 5T Ts sT T0 01 1p p0 0P P0 0p pc c （2 2） 提高初压对提高初压对h hr ri i 的影响的影响 p p0 0，v v0 0，漏汽损失，漏汽损失，h hr ri i p p0 0，湿度损失，湿度损失，h hr ri i 结论：结论：提高提高p p0 0，对，对h hi i的影

26、响，视的影响，视h ht t和和h hr ri i的变化情况定的变化情况定h hi i= =h ht t* *h hr ri i 1）湿蒸汽在膨胀过程中要凝结出一部分水珠，这些水珠不能在喷嘴中膨胀加速，因而减少了作功的蒸汽量，引起损失。 （2）由于水珠不能在喷嘴中膨胀加速，必须靠汽流带动加速，因而消耗了汽流的一部分动能，引起损失。 （3）水珠虽然被蒸汽带动得到加速，但速度仍小于汽流速度，由动叶进口速度三角形知，水珠将冲击动叶进口边的背弧，产生阻止叶轮旋转的制动作用，减少了叶轮的有用功，引起损失。 （4）在动叶出口，水珠的相对速度小于蒸汽的相对速度，由动叶出口速度三角形知，水珠将冲击下级喷嘴进口

27、汽流引起损失。湿度损失湿度损失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，h hi i 小容量机组小容量机组 初参数初参数，h hi i高参数必须是大容量高参数必须是大容量h hi i= =h ht t* *h hr ri i4 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

28、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 01 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 h hr 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

29、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5 5、蒸汽初参数的选择、蒸汽初参数的选择 1 1、降低蒸汽终参数、降低蒸汽终参数p pc c对热经济性的影响对热经济性的影响（1 1）有利影响）有利影响nh ht t（ h ht t =1-T =1-Tc c/T/T1 1，w wa a）n凝汽器火用损凝汽器火用损D DE Ec c （2 2）不利影响）不利影响nPcPc叶片寿命叶片寿命湿气损失湿气损失 h hr ri inPcPcvvc c余速损失余速损失 h hi i （三）蒸汽终参数对电厂热经济性的影响（三）蒸汽终参数对电厂热经济性的影响结论

30、：结论：在极限背压以上，降低在极限背压以上，降低p pc c对热经济性有利对热经济性有利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 D Dt t t t D Dt t冷却水温升冷却水温升 t

31、 t凝汽器传热端差，凝汽器传热端差， t t = =t tc c t tc2c2， t tc 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2 2、降低蒸汽终参数的限制、降低蒸汽终参数的限制3 3、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

32、）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时的p pc c最佳运行真空最佳运行真空 图 3-8 最 佳 运 行 真 空 三、回热循环及其热经济性三、回热循环及其热经济性给水回热加热给水回热加热 汽轮机某些中间级抽出部分蒸汽，送入回热加热器对锅炉汽轮机某些中间级抽出部分蒸汽，送入回热加热器对锅炉给水进行加热的过程给水进行加热的过程目的：减少冷源热损失，提高电厂的热经济性目的：减少冷源热损失，提高电厂的热经济性TS123546897S81234567ABa aA A a aB B （一）给水回热加热的意义（一）给水回热加热的意义

33、1）汽轮机进入凝汽器的凝汽量减少，冷源损失降低；）汽轮机进入凝汽器的凝汽量减少，冷源损失降低；2）提高锅炉给水温度，工质的平均吸热温度提高；）提高锅炉给水温度，工质的平均吸热温度提高；3）抽汽加热给水的传热温差小，做功能力损失小。）抽汽加热给水的传热温差小，做功能力损失小。不利：不利：回热抽汽存在作功不足，回热抽汽存在作功不足，w wi i减小，减小，D D0 0增大，削增大，削弱了弱了D Dc c的减小的减小（二）给水回热加热的热经济性（二）给水回热加热的热经济性单级回热汽轮机的绝对内效率：单级回热汽轮机的绝对内效率：1kg0D0h1jcjhjDcDjcch单级回热循环的汽流分配单级回热循环

34、的汽流分配00000()()1()()1jjccrRiriiRjjccrihhhhwAqhhhhAhhh同参数朗肯循环的汽同参数朗肯循环的汽轮机的绝对内效率轮机的绝对内效率回热式汽轮机回热式汽轮机的动力系数的动力系数00()()Rccicchhhhh00()()jjrcchhAhh0RriiAhh分析：分析：riAh多级无再热的回热循环，汽轮机的绝对内效率：多级无再热的回热循环，汽轮机的绝对内效率：0010001()()11()()zjjccRiriizRrijjcchhhhwAqAhhhhhhh00()()Rccicchhhhh010()()zjjrcchhAhh回热抽汽做内回热抽汽做内功之

35、和功之和 凝汽流做内功凝汽流做内功ciwriw 回热抽汽做功比：回热抽汽做功比： ， 分析分析：回热抽汽在汽轮机中的做功量回热抽汽在汽轮机中的做功量 ， ihririwXwriwrXih（三）影响回热过程热经济性的因素（三）影响回热过程热经济性的因素 1 多级回热给水总焓值（温升）在各加热器间的分配多级回热给水总焓值（温升）在各加热器间的分配 2 锅炉给水温度；锅炉给水温度；3 回热加热级数回热加热级数非再热机组全混合式加热器回热系统非再热机组全混合式加热器回热系统h1h2h3hw1hw2hw3hw41kg123)1(1)1 (21)1 (3211 1号加热器：号加热器：1 1q q1 1=(

36、1- =(1- 1 1) )h hw1w11 1= = h hw1w1/(q/(q1 1+ + h hw1w1), 1- ), 1- 1 1= q1/(q= q1/(q1 1+ + h hw1w1) )2 2号加热器：号加热器：2 2q q2 2=(1-=(1-1 1- - 2 2) )h hw2w22 2= (1-= (1-1 1) )h hw2w2/(q/(q2 2+ + h hw2w2) )1-1-1 1- - 2 2=q1/(q=q1/(q1 1+ + h hw1w1) )* *q2/(qq2/(q2 2+ + h hw2w2) )1多级回热给水总焓值（温升）在各加热器间的分配多级回热

37、给水总焓值（温升）在各加热器间的分配同理：同理：DDDDDDDDDDDDDzwjjjzjccwwwwwwwwwwwwhqqhqqhqqhqhhqqhqhhqhqqhqhhq112221112122211122212221221111111111111)(1)()1()1(2#1,)1(依此类推可得凝汽系数加热器热平衡式fwcccciihhqqqqqqqwDD0000011hDDzwjjjwbchqqhqq1001(1)(1)(1)(1)1()jw jjwjjjw jjqhqhqqhq DD D最佳回热分配：最佳回热分配：焓降分配法焓降分配法( (每一级加热器焓升每一级加热器焓升= =前一级至本

38、级汽轮机中的焓降前一级至本级汽轮机中的焓降) )(1)(1)11wjjwjjjjjhqhqhhhD D D平均分配法平均分配法( (各级加热器中的焓升相等各级加热器中的焓升相等) )(1)01bcwzw zwhhhhhzD D D等焓降分配法等焓降分配法( (每级加热器焓升每级加热器焓升= =汽轮机各级组的焓降汽轮机各级组的焓降) )11zzhhhD D D2最佳给水温度最佳给水温度回热循环汽轮机绝对内效率为最大值时对应的给水温度回热循环汽轮机绝对内效率为最大值时对应的给水温度因此：因此：最小，最小， 最大最大做功不足系数做功不足系数：再热前：再热前：再热后：再热后：03 6 0 0()ifw

39、mgdhhhhh0()fwdhhih0jcrhjcrhhhqYhhq0jcjcrhhhYhhqfwopt提高给水温度提高给水温度t tfwfw的影响：的影响：n抽汽压力抽汽压力，做功不足系数，做功不足系数Y Yj j，汽耗量，汽耗量D D0 0 = D= D0 0R R + Y+ Yj jD Dj j，汽，汽耗率耗率d d = D= D0 0/P/Pe e，工质吸热量，工质吸热量q q0 0，发电机组热耗率，发电机组热耗率q = dqq = dq0 0 、汽轮机内效率汽轮机内效率h hi i受双重影响；受双重影响；n锅炉内的换热温差锅炉内的换热温差，相应的火用损，相应的火用损；n回热加热器内换

40、热温差回热加热器内换热温差，相应的火用损，相应的火用损D DE Er r；n与总火用损最小对应的最佳给水温度与总火用损最小对应的最佳给水温度t tfwfwopop；n通常给水温度通常给水温度 t tfwfw= =（0.650.650.750.75）t tfwfwopop回热级数、给水温度与回热经济性回热级数、给水温度与回热经济性 单级回热单级回热多级回热多级回热 3 给水加热级数给水加热级数Z（1 1）t tfwfw一定时，回热级数一定时，回热级数z z增加，可充分利用低压抽汽代替增加，可充分利用低压抽汽代替部分高压抽汽，使回热抽汽做功部分高压抽汽，使回热抽汽做功，从而使，从而使h hi i；

41、 （2 2）回热级数）回热级数z z，各加热器中的换热温差，各加热器中的换热温差，D DE Er r，当级，当级数数z z为无穷多级时，将不存在换热温差，亦不存在为无穷多级时，将不存在换热温差，亦不存在D DE Er r； （3 3）回热级数）回热级数z z，最佳给水温度，最佳给水温度； （4 4）随）随z z的增长，的增长，h hi i增长率增长率 h hi i是递减；是递减； （5 5）实际给水温度稍偏离最佳给水温度时，对）实际给水温度稍偏离最佳给水温度时，对h hI I影响不大影响不大 表表3 3- -3 3 国国产产凝凝汽汽式式机机组组的的初初参参数数、容容量量、回回热热级级数数、给给

42、水水温温度度 初参数 容量 回热级数 给水温度 热效率相对增长 p0 t0/trh Pe tfw MPa ata MW z hi RiRiihhh % 2.35 24 390 0.75，1.5， 3.0 13 105 67 3.43 35 435 6，12，25 35 145175 89 8.83 90 535 50，100 67 205225 1113 12.75 130 535/535 200 8 220250 1415 13.24 135 550/550 125 7 220250 16.18 165 535/535 300，600 8 250280 1516 24.22 247 538/

43、566 600 8 280290 该行系由美国引进机组的参数 四、蒸汽四、蒸汽中间再热中间再热循环及其热经济性循环及其热经济性蒸汽中间再热蒸汽中间再热 将汽轮机高压部分做过功的蒸汽从汽轮机某一中间级引出，将汽轮机高压部分做过功的蒸汽从汽轮机某一中间级引出，送到锅炉的再器加热，提高温度后送回汽轮机继续做功送到锅炉的再器加热，提高温度后送回汽轮机继续做功目的：目的：提高电厂的热经济性，适应大机组发展提高电厂的热经济性，适应大机组发展4123再再 热热 器器baST124365abc1、再热对汽轮机相对内效率的影响、再热对汽轮机相对内效率的影响 再热使排汽湿度再热使排汽湿度，湿度损失，湿度损失， h

44、 hri ri 2、再热对汽轮机理想热效率的影响、再热对汽轮机理想热效率的影响当附加循环吸热过程的平均温度当附加循环吸热过程的平均温度T Trhrh大于基本循环吸热过程平均温度大于基本循环吸热过程平均温度T T0 0 ，h ht t（一）蒸汽中间再热的热经济性（一）蒸汽中间再热的热经济性ST124365abc1、再热后蒸汽温度、再热后蒸汽温度t trhrht trhrh越高，热经济性越好，但受材料限制，常取越高，热经济性越好，但受材料限制，常取 t trhrh=t=t0 02、再热后蒸汽压力、再热后蒸汽压力p prhrh h h 提高提高，q 降低降低 存在一个最佳再热压力存在一个最佳再热压力

45、当当 t trhrh = = t t0 0， p prhrh= =（18%18%26%26%）p p0 0再热后前有抽汽再热后前有抽汽，p prhrh= =（18%18%26%26%）p p0 0再热后前无抽汽再热后前无抽汽，p prhrh= =（18%18%26%26%）p p0 0（二）再热参数的合理选择（二）再热参数的合理选择ST124365ba再热参数的选择原则：再热参数的选择原则：1、选择合理的蒸汽再热后的温度；、选择合理的蒸汽再热后的温度；2、确定最佳再热压力；、确定最佳再热压力；3、校核蒸汽排汽湿度是否在允许范围内。、校核蒸汽排汽湿度是否在允许范围内。表表1-61、烟气再热、烟气

46、再热利用锅炉烟道中烟气加热蒸汽利用锅炉烟道中烟气加热蒸汽可加热蒸汽到可加热蒸汽到5006000C热经济性提高热经济性提高6%8%用途：电厂中再热主要手段用途：电厂中再热主要手段（三）再热的方法（三）再热的方法 (a) 烟气再热烟气再热 2、蒸汽再热、蒸汽再热利用新汽或抽汽加热再热蒸汽利用新汽或抽汽加热再热蒸汽再热后汽温较低再热后汽温较低热经济性提高热经济性提高3%4%用途：再热温度调节（与烟气再热用途：再热温度调节（与烟气再热同时使用）同时使用） 核电站核电站 (b) 蒸汽再热蒸汽再热 载热质再热载热质再热 3、中间载热质再热、中间载热质再热载热质特点：化载热质特点：化学稳定性、无毒、学稳定性

47、、无毒、比热容大、比体比热容大、比体积小；积小； （四）再热对回热经济性的影响（四）再热对回热经济性的影响1、再热对回热热经济性的影响、再热对回热热经济性的影响再热使做功增加再热使做功增加 ，新蒸汽流量，新蒸汽流量 ，回热抽，回热抽汽温度和焓值汽温度和焓值 ，抽汽量，抽汽量 ，抽汽做功，抽汽做功 ，凝汽汽流做功凝汽汽流做功，冷源损失，冷源损失，热效率，热效率抽汽点过热度抽汽点过热度，加热器传热温差，加热器传热温差，不可逆，不可逆损失增大损失增大2、再热对回热分配的影响、再热对回热分配的影响影响给水温度及再热后第一级抽汽压力的选择影响给水温度及再热后第一级抽汽压力的选择(五)热电联产循环热电联产

48、：热电联产： 既生产电力又生产热能的联既生产电力又生产热能的联合生产。合生产。 具体方式：具体方式：利用汽轮机中做过功的蒸汽对外供热。例如，热电厂中利用汽轮机中做过功的蒸汽对外供热。例如，热电厂中装背压机，调节抽气式汽轮机，冷凝采暖两用机等，利装背压机，调节抽气式汽轮机，冷凝采暖两用机等，利用排式抽气供给热用户，就属于两种能量联合生产。用排式抽气供给热用户，就属于两种能量联合生产。实现两种能量生产必须具备的基本条件：实现两种能量生产必须具备的基本条件： 1.有热用户，而且要保证热能用户所需参数（压力，温度）和流量有热用户，而且要保证热能用户所需参数（压力，温度）和流量2.在供热的同时还要保证必

49、须一定数量的电能。在供热的同时还要保证必须一定数量的电能。 热电厂：两种能量联合生产的电厂常称为热电热电厂：两种能量联合生产的电厂常称为热电厂厂热电分产：发电厂生产电（纯凝式电厂），锅炉房热电分产：发电厂生产电（纯凝式电厂），锅炉房 生产热能的方式。生产热能的方式。热电站与凝气电站能耗分析：热电站与凝气电站能耗分析：理想卡诺循环理想卡诺循环 供热循环的吸热量供热循环的吸热量实际循环的做功量实际循环的做功量实际循环的放热量实际循环的放热量理想热效率理想热效率实际热效率实际热效率caaqwq010qqwcaathcaiqww1000qqwqqqqwqqwcaaccacaciihccacqqq 热电

50、联产相对热点分产的特点：热电联产相对热点分产的特点：1.节省初级燃料节省初级燃料 2.有利于环保有利于环保 3.投资高投资高,建设周期长建设周期长 我国热电联产事业的发展我国热电联产事业的发展热电联产事业在中国的发展，经历了上升，停止和再上升热电联产事业在中国的发展，经历了上升，停止和再上升 1. 5060年代，我国进行大规模的工业建设，热电联产和电力年代，我国进行大规模的工业建设，热电联产和电力工业的发展齐头并进，结果是工业的发展齐头并进，结果是6000kw以上供热机组占全国总机组以上供热机组占全国总机组总容量的总容量的20%，其中公用热电站容量占，其中公用热电站容量占80%。这段时间是我国

51、供。这段时间是我国供热机组和公用热电站发展最多的时间。热机组和公用热电站发展最多的时间。 2. 70-80年代年代 热电联产呈下降趋势热电联产呈下降趋势 在此在此 热电机组热电机组 占总装机占总装机 5% ，其中公用占，其中公用占29%， 自备热电站占自备热电站占71%。3. 19811989年，计划安排从年，计划安排从3000Kw300Mw， 各种供热机组项目各种供热机组项目213个，总装机个，总装机5800MW 到到88年底按产建成年底按产建成2900MW,年发电能力年发电能力120多亿度多亿度 实现供热能实现供热能7000多百万大卡多百万大卡/小时，年节约标煤小时，年节约标煤400万吨万

52、吨4.1989年底我国的热电联产状况如下：年底我国的热电联产状况如下： 年供热量年供热量 51757百万千焦百万千焦 平均供热厂用电率平均供热厂用电率 6026度度/百万千焦百万千焦 供热标准煤耗供热标准煤耗 39.83公斤公斤/百万千焦百万千焦n供热机组中总容量约供热机组中总容量约 10000MW，占火电装机，占火电装机11.42% 最大供热单台机组最大供热单台机组.200MWn所用机型：背压机组、抽气背压机组、抽气机组、凝气所用机型：背压机组、抽气背压机组、抽气机组、凝气机打孔抽气机组、凝气机循环水供热机大型供热汽冷凝机打孔抽气机组、凝气机循环水供热机大型供热汽冷凝两用机组。两用机组。n最

53、大热电厂：吉林热电厂最大热电厂：吉林热电厂 55MWn工业供热最大管径工业供热最大管径 DN 700mm 最远输送距离最远输送距离6kmn民用采暖，采暖最大管径：民用采暖，采暖最大管径：DN1000mm最远输送距离最远输送距离10Km。n北京供热效率北京供热效率: 13.1n国外集中供热事业概况国外集中供热事业概况1.苏联：总装机容量苏联：总装机容量 60000MW 占火电占火电 35% 最大供热距离最大供热距离15-20km2.芬兰：起始于芬兰：起始于1956年，射流利用率最高的国家年，射流利用率最高的国家 自动化程度高，供热技术先进，供热设备领先自动化程度高，供热技术先进，供热设备领先 1

54、-5 中国热电联产事业的特点中国热电联产事业的特点 1. 强调城市热力规划强调城市热力规划 即即 先有城市规划先有城市规划 热力规划热力规划 统一安排下进行热电联产建设统一安排下进行热电联产建设 以哈市原马家沟机场工程为例以哈市原马家沟机场工程为例 2. 各类供热机组的发展各类供热机组的发展 建国初期装设较多的抽气机，工业密集区装背压机建国初期装设较多的抽气机，工业密集区装背压机 在大城市为解决采暖问题，将容量较大的凝汽机打孔抽汽，在大城市为解决采暖问题，将容量较大的凝汽机打孔抽汽， 或采用或采用200MW，300MW，两用机，两用机3.中低压凝汽机组改造中低压凝汽机组改造 历史留下的问题，可

55、利用的改造成供热机历史留下的问题，可利用的改造成供热机 主要使用在小城市主要使用在小城市 城镇城镇4. 热电站的类型热电站的类型 公用热电站公用热电站 企业自备热电站企业自备热电站 发展方向发展方向 公用热电站公用热电站5.热电站的机组参数热电站的机组参数 我国规定高中低参数为我国规定高中低参数为 高压高压 90Kgf/cm2 540140 140Kgf/cm2 540555 170Kgf/cm2 555 次高压机组次高压机组5060Kgf/cm2 450480 中压机组中压机组 40Kgf/cm2 450次中压机组次中压机组25Kgf/cm2 350低压机组低压机组1013Kgf/cm2 3

56、00超高压超高压亚临界机组亚临界机组6.19902000年，我国热电联产为机组大型化，年，我国热电联产为机组大型化， 即即200MW与与300MW问世，沈阳（沿海）问世，沈阳（沿海） 长春（热电厂）长春（热电厂） 太原热电厂太原热电厂 同时沿海地区发展快，同时沿海地区发展快， 上海上海 山东山东 热电联产典型循环热力原理图 1.1.燃气轮机热电厂原理图燃气轮机热电厂原理图a.压缩机压缩机b.燃气涡轮燃气涡轮c.发电机发电机d.燃烧室燃烧室e.空气回热器空气回热器f.热网加热器热网加热器g.热网循环泵热网循环泵2.抽汽凝汽机热电厂原理图抽汽凝汽机热电厂原理图 3.双抽汽轮机热电厂原理图双抽汽轮机

57、热电厂原理图 热电联产典型循环热力原理图 4.背压式热电厂背压式热电厂供热系统原理图供热系统原理图 背压式热电循环图背压式热电循环图 （a）工作原理图；（）工作原理图；（b）T-S图图1-锅炉；锅炉；2-过热器；过热器；3-蒸汽汽轮机；蒸汽汽轮机；4-发电机；发电机； 5-热用户；热用户；6-给水泵给水泵 特点：工况复杂特点：工况复杂a.a.热水供热系统的连接方式热水供热系统的连接方式直接连接或间接连接直接连接或间接连接 b.b.在室外温度较低，外置锅炉房投入运行时，采用主热源在室外温度较低，外置锅炉房投入运行时，采用主热源和调峰热源分区单独供热（简称截断运行）还是联合并联和调峰热源分区单独供

58、热（简称截断运行）还是联合并联供热方式（建成并网运行）供热方式（建成并网运行）。 c.c.整个供暖期所采用的供热调节方案整个供暖期所采用的供热调节方案 3.直接联结多热源系统直接联结多热源系统 热力站热力站主主热热源源主热源主热源供热区供热区热力站热力站B联合供热区联合供热区 热力站热力站主主热热源源热热力力站站B联合供热区联合供热区热用户热用户主热源供热区区主热源供热区区热用户热用户4.4.间接联接多热源系统间接联接多热源系统5.多热源联合供热设计中应考虑的主要问题：多热源联合供热设计中应考虑的主要问题：a.进行联合供热系统可行性研究或设计时，必须首先确定进行联合供热系统可行性研究或设计时，

59、必须首先确定它的设计原则和运行方式。它的设计原则和运行方式。 b.b.考虑到联合供热系统的运行工况，整个采暖期会有明显考虑到联合供热系统的运行工况，整个采暖期会有明显的变化，因此外置区域热源个数不宜过多，容量不宜过小，的变化，因此外置区域热源个数不宜过多，容量不宜过小，即单台在即单台在20T/h20T/h或或40T/h40T/h（每个锅炉房（每个锅炉房2-32-3台）台）。c.c.热网参数即供、回水温度是关系到整个系统经济与否的热网参数即供、回水温度是关系到整个系统经济与否的关键问题，选用要适当关键问题，选用要适当 。d.d.对小型热电厂，外置热源可放在热网始端便于热网的工况对小型热电厂，外置

60、热源可放在热网始端便于热网的工况控制与调节。控制与调节。 e.e.对直接连接热网，考虑到热网工况的稳定性与热力失调控制，对直接连接热网，考虑到热网工况的稳定性与热力失调控制，在调峰期，易采用截断式运行方式在调峰期，易采用截断式运行方式。f.f.对间接连接热网，易采用并联运行，且主循环泵可采用变速对间接连接热网，易采用并联运行，且主循环泵可采用变速水泵，采暖期内一级网可质、量混合调节。水泵，采暖期内一级网可质、量混合调节。 g.g.对联合供热系统水力计算时，应分析各热源的投入顺序和工对联合供热系统水力计算时，应分析各热源的投入顺序和工况。计算不同状况的水力计算后选择最不利工况为设计依据况。计算不