蒸气动力循环

第十二章

蒸汽动力循环

第十二章蒸汽动力循环水蒸气：火力发电、核电低沸点工质：氨、氟里昂太阳能、余热、地热发电动力循环：以获得功为目的元宝山火电厂大型坑口电站(陕西韩城电厂)德国1.35MW核电站首台国产20万千瓦机组(辽宁朝阳电厂)660MW发电机内部（邯郸发电厂)石横发电厂30万千瓦机组集控室扬州第二发电厂600MW监控系统火电厂系统图

四个主要装置：

锅炉

汽轮机

凝汽器

给水泵§12-1郎肯循环水蒸气动力循环系统

锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器锅炉设备图凝汽器和冷却塔系统图冷却塔实体图水蒸气动力循环系统的简化锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器郎肯循环1234简化（理想化）：12汽轮机s

膨胀23凝汽器p

放热34给水泵s

压缩41

锅炉p

吸热1342pv郎肯循环pv图12汽轮机s

膨胀23凝汽器p

放热34给水泵s

压缩41

锅炉p

吸热4321Tshs1324郎肯循环Ts和hs图12汽轮机s

膨胀23凝汽器p

放热34给水泵s

压缩41

锅炉p

吸热hs1324郎肯循环功和热的计算

汽轮机作功：凝汽器中的定压放热量：水泵绝热压缩耗功：锅炉中的定压吸热量：hs1324郎肯循环热效率的计算

一般很小，占0.8~1%，忽略泵功

工程上常用汽耗率,反映装置经济性，设备尺寸汽耗率：蒸汽动力装置每输出1kW.h

功量所消耗的蒸汽量kg汽耗率的概念的单位是kJ/kg1kW=1

kJ/ssT朗肯循环的计算吸热量放热量循环热效率吸热平均温度放热平均温度循环热效率汽耗率

汽耗率：每生产１kW.h（3600kJ）的功所消耗的蒸汽量。１23412.5已知朗肯循环的初压p1=5MPa,初温t1=500℃，乏汽压力

p2=5kPa，试求该循环的平均吸热温度、循环热效率及乏汽干度。解查水蒸气表由p1=5MPa,t1=500℃查得p2=5kPa=0.005MPa时计算乏汽的干度乏汽的焓sT１234查表得吸热量放热量熵变量吸热平均温度放热平均温度吸热量放热量吸热平均温度热效率放热平均温度热效率§12-2蒸汽参数对循环热效率的影响550℃500℃400℃350℃0.480.440.400.36s325411`TT1ηT036912151821初压p1

MPa一、蒸汽初压对循环热效率的影响0300350400450500550ηt%35363738394032145T1T1’二、蒸汽初温对循环热效率的影响sT初温

t℃24681012141618200.400.410.420.430.440.450.460.470.48p2

kPa14532ss1s3s3’T0T1T三、背压对循环热效率的影响ηt蒸汽参数的影响归纳如下提高蒸汽初参数p1，t1,可以提高循环热效率，现代蒸汽动力循环朝着高参数方向发展。我国目前采用的配套机组参数如下表。低参数中参数高参数超高参数亚临界参数初压/MPa初温/℃发电功率/MW1.33.59.013.516.5340435535550,535550,5351.5—36—2550—100125,200200,300,600降低乏气压力可以提高循环热效率，但乏气压力受环境温度限制。目前火力发电厂一般在0.004MPa─0.006MPa的乏气压力下运行。实际循环的计算吸热量放热量汽轮机作功水泵耗功循环热效率循环净功１234sT汽轮机的相对内效率水泵的相对内效率实际循环的计算１234sT已知求关键：得到因所以157H.PL.P893一、蒸汽再热循环(reheat)BoilerReheaterLow-PturbineHigh-PturbinePumpCondenserqinqout§12-3蒸汽的再热循环和回热循环蒸汽再热循环系统示意图wturb,outwpump,in1875329sT186792hh8h1h7h9h2p1p

RHp2x2x9x=1st11、蒸汽再热循环的T-s图和h-s图187539sT2、蒸汽再热循环的计算吸热量放热量汽轮机作功水泵耗功循环热效率循环净功16432sT3、再热压力对循环热效率大小的影响T15T2Ts65431b蒸汽再热循环的热效率

再热循环本身不一定提高循环热效率与再热压力有关x2降低,给提高初压创造了条件，选取再热压力合适，一般采用一次再热可使热效率提高2％～3.5％。蒸汽再热循环的实践再热压力

pb=pa0.2~0.3p1p1<10MPa，一般不采用再热我国常见机组，10、12.5、20、30万机组，p1>13.5MPa，一次再热超临界机组，t1>600℃，p1>25MPa，二次再热超优点：通过提高初临界机组，t1>600℃，p1>25MPa，二次再热国产再热机组蒸汽参数规范单机容量（MW）125

200

300

600初压(MPa)

初温(℃)13.5/55013.0/53516.5/55016.5/550再热压力(MPa)

再热温度(℃)2.6/5502.5/5353.5/5503.6/55012A4Ts２A1531、回热循环系统示流程图和T-s图BoilerTurbinePumpCondenserOpenFWHFWH=Feedwaterheaterqinqout43665Pump1kgkgkg二、蒸汽回热循环(regenerative)wturb,out蒸汽抽汽回热循环(1-)kgkg65as43211kgTakg4(1-)kg51kg由于T-s图上各点质量不同，面积不再直接代表热和功抽汽回热循环的抽汽量计算(1-)kgkg65as43211kgTakg4(1-)kg51kg以混合式回热器为例热一律忽略泵功抽汽回热循环热效率的计算(1-)kgkg65as43211kgT吸热量：放热量：净功：热效率：为什么抽汽回热热效率提高？(1-)kgkg65as43211kgT教材P.159推导简单朗肯循环：物理意义：

kg工质100%利用1-

kg工质效率未变蒸汽抽汽回热循环的特点小型火力发电厂回热级数一般为1～3级，中大型火力发电厂一般为4～8级。优点提高热效率减小汽轮机低压缸尺寸，末级叶片变短减小凝汽器尺寸，减小锅炉受热面可兼作除氧器缺点循环比功减小，汽耗率增加增加设备复杂性回热器投资>缺点12Ａ4Ts3651kgkgkg吸热量放热量汽轮机作功水泵耗功循环热效率2、回热循环的计算循环净功ⅡⅠ分级(二级)抽汽回热循环系统示意图

kg(1-α1)kgα2kgα1kg1kgh02’h02h2’h2h01h01’1kgTurbineCondenserqinqoutGeneratorElectricityBoilerPumpPumpPumpOpenFWHOpenFWHh10102215Tsp1p01p02p2第一、二级回热器的能量分析模型OpenF