热力发电厂动力循环及其热经济性课件

第一节热力发电厂热经济性的评价第二节凝汽式发电厂的主要热经济性指标第三节发电厂的动力循环结束热力发电厂动力循环及其经济性第一节热力发电厂热经济性的评价第二节凝汽式发电厂的主要热第一章发电厂中能量的转换过程（存在各种损失）化学能—热能—机械能—电能

（煤）（锅炉）（汽轮机）（发电机）发电厂热经济性的评价——通过能量转换过程中能量的利用程度或损失大小来衡量目的：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第一节热力发电厂热经济性的评价第一章发电厂中能量的转换过程（存在各种损失）第一节热力发电第一章1热量法、热效率法

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厂的热经济性，常用于定量分析2熵方法、火用方法、做功能力法

基于热力学第一、二定律

——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，常用于定性分析第一节热力发电厂热经济性的评价第一章1热量法、热效率法第一节热力发电厂热经济性的评价第一章热流图

第一节热力发电厂热经济性的评价第一章热流图第一节热力发电厂热经济性的评价第一章火用流图

第一节热力发电厂热经济性的评价第一章火用流图第一节热力发电厂热经济性的评价第一章1热量法与作功能力法计算的全厂总效率相同；2损失分析不同： 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3用途：热量法：定量分析，指导工程实际作功能力法：定性分析，指导技术革新总结第一节热力发电厂热经济性的评价第一章1热量法与作功能力法计算的全厂总效率相同；总结第二节凝汽式发电厂的主要热经济性指标能耗（汽耗量D、热耗量Q、煤耗量B）能耗率（汽耗率d、热耗率q、煤耗率b）热效率η第一章第二节凝汽式发电厂的主要热经济性指标第一章第一章ηpQbGBTCηbηiηcp=ηbηpηiηmηgηgηmQ0第二节凝汽式发电厂的主要热经济性指标第一章ηpQbGBTCηbηiηcp=ηbηpηiηmηgη能耗——反映生产电功率Pe所消耗的能量电厂热耗Qcp、电厂煤耗Bcp、汽轮机热耗Q0、汽轮机汽耗D0

功率方程式：3600Pe=Bqnetηbηpηiηmηg=Bqnetηcp=Qcpηcp=Q0ηiηmηg=Q0ηe=D0Wiηmηg kJ/h第二节凝汽式发电厂的主要热经济性指标第一章能耗——反映生产电功率Pe所消耗的能量第二节凝汽式发电厂的第二节凝汽式发电厂的主要热经济性指标发电厂热耗量：发电厂煤耗量：汽轮发电机组热耗量：汽轮发电机组汽耗量：提示能耗指标与产量有关，只能表明Pe为一定时的热经济性；当q0不同时，即使Pe一定，D0也不能作为热经济指标。第一章第二节凝汽式发电厂的主要热经济性指标第一章能耗率——反映每生产1kW.h电能所消耗的能量发电厂热耗率qcp

发电厂煤耗率bcp汽轮机热耗率q汽轮机汽耗率d第二节凝汽式发电厂的主要热经济性指标第一章能耗率——反映每生产1kW.h电能所消耗的能量第二节凝汽式标准煤qnet=29270kJ/kg发电标准煤耗率

供电标准煤耗率

第二节凝汽式发电厂的主要热经济性指标第一章标准煤qnet=29270kJ/kg供电标准煤耗率

第二年代1950196019701980199020002005848553463413392363352709600502448427392374我国火力发电厂历年煤耗率，kg/(kW·h)

第二节凝汽式发电厂的主要热经济性指标第一章年代1950196019701980199020002005（1）凝汽式汽轮机的绝对内效率ηi

汽轮机能量平衡式：

绝对内效率ηi：

Wi——汽轮机汽耗为D0时实际内功率

Wa——汽轮机汽耗为D0时理想内功率ηi——汽轮机的绝对内效率ηt——汽轮机的理想热效率ηri——汽轮机的相对内效率Q0Wi△QCCGT第二节凝汽式发电厂的主要热经济性指标（1）凝汽式汽轮机的绝对内效率ηiQ0Wi△QCCGT第二以1kg新汽为基准汽轮机能量能量平衡：比热耗q0

：比内功wi：△qc比冷源热损失：内效率ηi：第二节凝汽式发电厂的主要热经济性指标第一章以1kg新汽为基准第二节凝汽式发电厂的主要热经济性指标第一计算图示系统中汽轮机的内效率（忽略汽水损失）第二节凝汽式发电厂的主要热经济性指标第一章计算图示系统中汽轮机的内效率（忽略汽水损失）第二节凝汽式发（1）汽轮机热耗Q0、比热耗q0（2）汽轮机实际做功量Wi、比内功wi

（3）汽轮机内效率ηi

、净内效率第二节凝汽式发电厂的主要热经济性指标（1）汽轮机热耗Q0、比热耗q0（2）汽轮机实际做功量Wi汽轮发电机组的绝对电效率ηe第二节凝汽式发电厂的主要热经济性指标第一章汽轮发电机组的绝对电效率ηe第二节凝汽式发电厂的主要热经济管道效率ηp第二节凝汽式发电厂的主要热经济性指标第一章管道效率ηp第二节凝汽式发电厂的主要热经济性指标第一章全厂毛效率ηcp全厂净效率（扣除厂用电功率的电厂效率）平均厂用电率为8.2%125—200MW机组电厂：8.5%；300MW及以上机组电厂：4.7%—5.5%；中小容量机组电厂：9%—12%。第二节凝汽式发电厂的主要热经济性指标第一章全厂毛效率ηcp全厂净效率（扣除厂用电功率的电厂效率）平均12345678910图1-7具有一次中间再热的火力发电机组热流图1－输入热量，%；2－锅炉热损失，%；3－管道热损失，%；4－凝汽流发电量，%；5－机械热损失，%；6－发电机热损失，%；7－输出能量，%；8－抽汽流发电量，%；9－汽轮发电机组冷源损失%；10－凝结水热量，%；11－给水热量，%11第二节凝汽式发电厂的主要热经济性指标第一章12345678910图1-7具有一次中间再热的火力发电机火力发电厂的各项热损失（%）项目高参数超高参数超临界参数△Qb1098△Qp10.50.5△Qc57.552.550.5△Qm0.50.50.5△Qg0.50.50.5总能量损失69.56360全厂总效率30.53740第二节凝汽式发电厂的主要热经济性指标第一章火力发电厂的各项热损失（%）项目高参数超高参数超临界参数△Q1´-2´-3´-4´-1´郎肯循环pvTS123

412341-2-3-4-1 卡诺循环

4´

3´

1´

2´

1´

2´

3´

4´第三节发电厂的动力循环第一章1´-2´-3´-4´-1´郎肯循环pvTS1234提高蒸汽初参数的经济性①提高初温t0ηt=wa/q0=1-(Tc/T0)

定压升温：整个循环的加热平均温度不断升高，工质高温侧温差传热的不可逆性减轻，循环热效率ηt提高，同时使排气干度X提高，减少低压缸排气湿汽损失，因而ηri提高ηi=ηt×

ηri如图第一章第三节发电厂的动力循环提高蒸T’0T0STOX’X第一章第三节发电厂的动力循环T’0T0STOX’X第一章第三节发电厂的动力循环②提高初压p0

定温升压：对应的饱和温度ts也随之升高，热效率ηt随之升高,尤其是初压较低初温较高时效果显著；但随着的p0提高，水的沸腾、汽化、过热三个吸热过程中，汽化潜热比重相对不断减少，而该压力下沸腾段吸热量比重相对增加，而过热段平均温度高于汽化段，汽化段平均温度又高于沸腾段，当初压提高一极限值时，整个平均加热温度T0av<T0av’时，ηt’<ηt。当t0=400℃

时极限压力约20MP以上，故从工程实际上讲，提高p0可增加ηt如图第一章第三节发电厂的动力循环②提高初压p0如图第一章第三节发电厂的动力循环P’0P0STOX’X第一章第三节发电厂的动力循环P’0P0STOX’X第一章第三节发电厂的动力循环ShOh0t0p0hcaXWa=(h0-hca)max第一章第三节发电厂的动力循环ShOh0t0p0hcaXWa=(h0-hca)max第一③同时提高初温、初压P’0P0TOX’X第一章第三节发电厂的动力循环③同时提高初温、初压P’0P0TOX’X第一章第三节发电厂提高蒸汽初参数的限制

1）提高初温的限制

金属材料性能限制2）提高初压的限制

安全性、热经济性措施：（1）提高P0的同时采用蒸汽再热（2）提高P0的同时增大单机容量Pe=300MW200150100450500550600650P0OPt0第三节发电厂的动力循环第一章提高蒸汽初参数的限制1）提高初温的限制Pe=300MW201）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）初温由选用钢材确定初压在初温、排汽压力、排汽湿度、容量确定下选择

ri=wi/wa2）技术经济上的初参数选择

热经济性的提高

投资和维修增加、安全性降低回报>投资第三节发电厂的动力循环1）理论上的初参数选择第三节发电厂的动力循环电厂用水量和供水系统的选择考虑一水多用、综合利用，提高重复水利用率，减少废水排放量冷却水系统的选择：开式供水和闭式供水①开式供水利用江河、湖泊、水库、海湾等水源取水，当地表水源充足且靠近厂址，供水高度不大时宜采用开式供水②闭式供水指凝汽器使用了的冷却水经冷却设施冷却降温后，由循环水泵再送往凝汽器重复使用的系统。第一章第三节发电厂的动力循环电厂用水量和供水系统的选择第一章第三节发电厂的动力循环第一章第三节发电厂的动力循环第一章第三节发电厂的动力循环第一章第三节发电厂的动力循环第一章第三节发电厂的动力循环第一章第三节发电厂的动力循环第一章第三节发电厂的动力循环1、降低蒸汽终参数pc对热经济性的影响（1）有利影响

t↑（

t=1-Tc/T1，wa↑）凝汽器火用损

Ec↓（2）不利影响Pc↓→叶片寿命↓→湿气损失↑→

ri↓Pc↓→vc↑→余速损失↑→

i↓结论：在极限背压以上，降低pc对热经济性有利第三节发电厂的动力循环第一章1、降低蒸汽终参数pc对热经济性的影响结论：在极限背压以上，1）自然条件（理论限制）自然水温tc1；2）技术水平冷却水量和凝汽器面积都不可能无限大末级长叶片的设计和制造水平汽轮机背压pc由排汽饱和温度tc决定

tc=tc1

t

t

t—冷却水温升

t—凝汽器传热端差，

t=tc

tc2，tc决定因素：冷却水温、冷却水量、换热面积、换热面清洁度第三节发电厂的动力循环1）自然条件（理论限制）第三节发电厂的动力循环最佳蒸汽终参数1）设计最佳终参数以年计算费用最小时所对应的pc为最佳终参数。 根据该终参数确定凝汽器面积、冷却水量及循环水泵、冷却塔（循环供水时）的选型和配置等。2）运行最佳终参数汽轮机功率增加值与循环水泵耗功之差取得最大值时的pc第三节发电厂的动力循环第一章最佳蒸汽终参数1）设计最佳终参数第三节发电厂的动力循环第最佳运行真空第三节发电厂的动力循环第一章最佳运行真空第三节发电厂的动力循环第一章给水回热加热

——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TS123546897ⅡS81234567ABⅠaA

aB

第三节发电厂的动力循环第一章给水回热加热TS123546897ⅡS81234567ABⅠ给水回热加热的意义1）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；3）抽汽加热给水的传热温差小，做功能力损失小。不利：回热抽汽存在作功不足，wi减小，D0增大，削弱了Dc的减小第三节发电厂的动力循环第一章给水回热加热的意义第三节发电厂的动力循环第一章（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：单级回热循环的汽流分配同参数朗肯循环的汽轮机的绝对内效率回热式汽轮机的动力系数分析：（二）给水回热加热的热经济性单级回热循环的汽流分配同参数朗肯多级无再热的回热循环，汽轮机的绝对内效率：回热抽汽做内功之和凝汽流做内功回热抽汽做功比： ↑

，↑分析：回热抽汽在汽轮机中的做功量↑，

↑回热抽汽做内功之和凝汽流做内功回热抽汽做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

2锅炉给水温度；

3回热加热级数第三节发电厂的动力循环第一章影响回热过程热经济性的因素1多级回热给水总焓值（温热力发电厂动力循环及其热经济性ppt课件焓升分配焓降分配法(每一级加热器焓升=前一级至本级汽轮机中的焓降)平均分配法(各级加热器中的焓升相等)等焓降分配法(每级加热器焓升=汽轮机各级组的焓降)第三节发电厂的动力循环第一章焓升分配焓降分配法(每一级加热器焓升=前一级至本级汽轮机中的最佳给水温度

——回热循环汽轮机绝对内效率为最大值时对应的给水温度

因此： 最小，最大

做功不足系数，再热前：

再热后：第三节发电厂的动力循环第一章最佳给水温度 第三节发电厂的动力循环第一章

给水温度tfw1、抽汽压力↓，做功不足系数Yj↑，汽耗量D0=D0R

+YjDj↑，汽耗率d

=D0/Pe↑，工质吸热量q0↓，发电机组热耗率q=dq0、汽轮机内效率

i受双重影响；2、锅炉内的换热温差↓，相应的火用损↓；3、回热加热器内换热温差↑，相应的火用损

Er↑；4、与总火用损最小对应的最佳给水温度tfwop；5、通常给水温度tfw=（0.65—0.75）tfwop第三节发电厂的动力循环第一章 给水温度tfw第三节发电厂的动力循环第一章回热级数、给水温度与回热经济性单级回热多级回热回热级数、给水温度与回热经济性单级回热多级回给水加热级数Z1、tfw一定时，回热级数z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↑，从而使

i↑；2、回热级数z↑，各加热器中的换热温差↓，

Er↓，当级数z为无穷多级时，将不存在换热温差，亦不存在

Er；3、回热级数z↑，最佳给水温度↑；4、随z的增长，

i增长率

i是递减；5、实际给水温度稍偏离最佳给水温度时，对

I影响不大

第三节发电厂的动力循环第一章给水加热级数Z第三节发电厂的动力循环第一章第三节发电厂的动力循环第一章第三节发电厂的动力循环第一章蒸汽中间再热

——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，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：提高电厂的热经济性，适应大机组发展4123baST124365abc第三节发电厂的动力循环第一章蒸汽中间再热4123baST124365abc第三节发电厂1、再热对汽轮机相对内效率的影响 再热使排汽湿度↓，湿度损失↓，

ri↑2、再热对汽轮机理想热效率的影响当附加