热力发电厂课件

发电厂的回热加热系统

回热加热器的型式表面式加热器及系统的热经济性给水除氧及除氧器除氧器的运行及其热经济性分析汽轮机组原则性热力系统计算一、回热加热器的型式回热循环

——由回热加热器、回热抽汽管道、水管道、疏水管道组成的一个加热系统类型混合式加热器：汽水直接接触

表面式加热器：汽水不接触，通过金属壁面换热

立式加热器 卧式加热器（一）混合式与表面式加热器比较（1）热经济性

混合式高（2）结构

混合式简单（3）除氧 表面式不可以除氧（4）回热系统复杂性及可靠度 混合式复杂：水泵、水箱（二）回热系统1、全表面式加热器回热系统2、全混合式加热器回热系统3、带有两组重力布置方式的混合式加热器回热系统4、高、低加热器为表面式的系统pcp1p2p3p4p5p7p65、全部低压加热器为混合式的系统12345678CH1H2H3H4H5H6H7H8SG2SG1至C6、带有部分混合式低压加热器的热力系统（四）加热器的结构

1、表面式加热器疏水——

表面式加热器中加热蒸汽在管外冲刷放 热后的凝结水端差（上端差、出口端差）——

表面式加热器管内流 动的水吸热升温后的出口温度与疏水温度之差分类：布置方式：卧式、立式水的引入引出方式：水室结构、联箱结构（1）水室结构加热器（U形管管板式加热器）用途：低压加热器、中小机组高压加热器管板—U形管束卧式高压加热器结构示意1-U形管；2-拉杆和定距管；3-疏水冷却段端板；4-疏水冷却段进口；5-疏水冷却段隔板；6-给水进口；7-人孔密封板；8-独立的分流隔板；9-给水出口；10-管板；11-蒸汽冷却段遮热板；12-蒸汽进口；13-防冲板；14-管束保护环；15-蒸汽冷却段隔板；16-隔板；17-疏水进口；18-防冲板；19-疏水出口（2）联箱结构加热器

用途：大机组高压加热器1—给水入口联箱；2—正常水位；3—上级疏水入口；4—给水出口联箱；5—凝结段；6—人孔；7—安全阀接口；8—过热蒸汽冷却段；9—蒸汽入口；10—疏水出口；11—疏水冷却段；12—放水口2、混合式加热器结构除氧器 分类：卧式、立式二、表面式加热器及系统的热经济性（一）表面式加热器的端差1——加热蒸汽2——汽测压力下的饱和状态tsj——疏水温度twj+1——进入加热器的凝结水温度twj——离开加热器的凝结水温度——端差：

=tsj–

twj分析：

↓

，热经济性↑t,°

C

ΔtabA,m212abtwj+1twjtsj12

表面式加热器端差的选择端差与换热面积的关系：换热面积↑，

↓无过热蒸汽冷却段：

=3~6°C有过热蒸汽冷却段：

=-1~2°Ct,°

C

ΔtabA,m212abtwj+1twjtsj12

（二）抽汽管道压降Δpj及热经济性

抽汽管道压降Δpj——汽轮机抽汽口压力pj和j级回热加热器内汽侧压力之差，即影响因素：蒸汽流速、局部阻力一般

pj不大于抽汽压力pj的10%大容量机组取4%~6%分析：pj

↓

，热经济性↑twj+1twjtsj

j

j+1（三）蒸汽冷却器及其热经济性分析1、蒸汽冷却器作用

↓回热加热器内汽水换热的不可逆损失

↑加热器出口水温，↓端差，↑热经济性2、蒸汽冷却器类型内置式蒸汽冷却器：与加热器本体合成一体（过热蒸汽冷却段）外置式蒸汽冷却器：具有独立的加热器外壳，布置灵活

(b)(a)内置式；(b)外置式，SC2与主水流并联；(c)外置式，SC2与主水流串联（1）内置式蒸汽冷却器（过热蒸汽冷却段）优点：简单，投资小缺点：冷却段面积小，只能提高本级出口水温，热经济性改善小，提高0.15%~0.20%（2）外置式蒸汽冷却器优点：减少本级端差，提高最终给口水温度；换热面积大，热经济性可提高0.3%~0.5%；布置方式灵活缺点：造价高3、蒸汽冷却器的连接方式水侧连接方式：（1）内置式蒸汽冷却器： 串联连接（顺序连接）（2）外置式蒸汽冷却器： 串联连接：全部给水流经冷却器 并联连接：只有一部分给水进入冷却器图2-13内置蒸汽冷却器单级串联内置式蒸汽冷却器单级串联外置式蒸汽冷却器连接方式(a)单级并联；(b)单级串联；(c)与主水流分流两级并联；(d)与主水流串联两级并联；(e)先j-1级，后j级的两级串联；(f)先j级，后j-1级的两级串联4、外置式蒸汽冷却器连接方式比较（1）串联连接优点：进水温度高，换热温差小，火用损小；缺点：给水全部流经冷却器，给水系统阻力大，泵功消耗多（2）并联连接优点：给水系统阻力小，泵功消耗少缺点：进水温度小，换热温差大，火用损大； 回热抽汽做功少，热经济性稍差（四）表面式加热器的疏水方式及热经济性分析1、疏水收集方式

——将疏水收集并汇集于系统的主水流（主给水或主凝结水）中（1）疏水逐级自流方式

——利用汽侧压差，将压力较高的疏水自流到压力较低的加热器中，逐级自流直至与主水流汇合疏水逐级自流方式

（2）疏水泵方式

——由于表面式加热器汽侧压力远小于水侧压力（特别是高压加热器），借助疏水泵将疏水与水侧的主水流汇合，汇入点常为该加热器的出口水流中2．两种疏水方式的热经济性分析热量法： 考虑对高一级与低一级抽汽量的影响；做功能力法：考虑换热温差和相应的火用损变化（1）疏水泵方式 疏水与主水流混合后，↓端差，↑热经济性（2）疏水逐级自流方式 高一级抽汽量↑，低一级抽汽量↓，↓热经济性

hwj-1pj-1Dj-1pjDjpj+1Dj+1bah

j

hwj-1pj-1Dj-1pjDjpj+1Dj+13、疏水冷却器的设置目的：减少疏水逐级自流排挤低压抽汽所引起的附加冷源热损失或因疏水压力降产生热能贬值带来的火用损；降低疏水经节流后产生蒸汽形成两相流的可能性布置方式：外置式、内置式pjhjhwjpj+1hj+1

h

jh

j+1hwj+1hwj+2

疏水冷却段的加热器示意图下端差（入口端差）——加装疏水冷却器（段）后，疏水温度与本级加热器进口水温之差一般推荐=5～10℃4．实际系统疏水方式的选择

技术经济比较：对热经济性影响约为0.5%～0.15%（1）疏水逐级自流方式：简单、可靠、费用少应用：高压加热器、低压加热器（2）疏水泵方式：系统复杂，投资大应用：大、中型机组的最后一、二级低压加热器N600MW机组：全疏水逐级自流方式N300MW机组：全疏水逐级自流方式或第3台低加采用疏水泵方式4．实际机组回热原则性热力系统回热系统基本连接方式：（1）一台混合式加热器作为除氧器，将回热加热器分为高压加热器组和低压加热器组；（2）高压加热器疏水逐级自流进入除氧器（3）低压加热器疏水逐级自流方式进入凝汽器热井或在末级或次末级加热器采用疏水泵将疏水打入加热器出口水管道中。回热抽汽过热度较小时不宜采用蒸汽冷却器；小机组不宜采用蒸汽冷却器和疏水冷却器（一）加热器的热平衡式1、热平衡式（1） 吸热量=放热量×

h

h——加热器效率（2） ∑流入热量=∑流出热量流入热量中的蒸汽部分乘以蒸汽焓的利用系数

h

2、典型热平衡式示例（1）混合式加热器hjhwjhw(j+1))()()1()1()1()1(')1()1()1(+++++++-=-=+=++=jwwjjwhwjjjwjwjjwjwhjjwjwjjwjwjjjwjwjhhhhhhhhhhahaaahaaaaaaa或或)()()()()()()1('')1(')1('+++-=--=--=-jwwjwjjhjjjwwjwjhjjjjwwjwjjjjhhhhhhhhhhhhahaahaaa或或（2）表面式加热器（3）表面式加热器不同连接方式下

热平衡方程的处理方法hwz-1

z-1hwz

zh

chwzmhwz

z

chwc(a)(b)hwz-1

z-1hwz

zh

chwzmhwz

z

chwc(a

)(b

)

热电厂的经济性及其供热系统热负荷及其载热质热电联合生产及热电厂总热耗量的分配热电厂的主要热经济性指标与热电联产节约燃料的条件热电厂的热化系数与供热式机组的选型热电厂的供热系统一、热负荷及其载热质凝汽式发电厂：只发电热电厂： 同时发电和供热分散供热： 小锅炉供应集中供热： 热电厂或区域性大锅炉房（一）热负荷及其载热质热负荷：供暖、通风、空调、热水、生产工艺用热1、热负荷分类

——季节性热负荷：用热量主要与气候条件有关采暖、通风、空调特点：取决于室外温度，年变化大，日变化小——非季节性热负荷：用热量与室外气温无关热水供应、生产工艺用热特点：年变化小，日变化大2、季节性热负荷（1）供暖设计热负荷——保持建筑物损失热量与获得热量的平衡体积指标法：面积指标法：（2）通风设计热负荷——加热从室外进入的新鲜空气所消耗的热量体积热指标法：百分数法：2全年性热负荷（1）生活用热设计热负荷 热水供应用热其它生活用热供暖期的热水供应平均小时热负荷：热水送水温度一般为60—65℃（2）生产工艺用热设计热负荷——满足生产过程中的各种用热其大小和变化规律完全取决于工艺性质、生产设备的形式及生产的工作制度低温供热：130—150℃中温供热：150—250℃高温供热：250—300℃3热负荷图——反映热负荷随室外温度或时间的变化（1）全日热负荷图

024681012141618202224Qh(GJ/h)hQt,max(GJ/h)住宅区典型热水供应全日热负荷图

年生产热负荷曲线热负荷月份12 34 56789101112（2）热负荷随室外温度变化图4123Qh,GJ/hto,℃+50-5-10-15-201－供暖热负荷；2－冬季通风热负荷；3－热水供应热负荷；4－总热负荷4热负荷持续时间图——表示不同小时用热量的持续性曲线季节性热负荷持续时间图——不同室外温度持续时间确定的热负荷变化规律Qτ,hτ,ht0Qh=f(t0)t0=g(τ)季节性热负荷持续时间图绘制室外气温持续时间采暖热负荷室外温度-5-10a1a2采暖热负荷持续时间总热负荷持续时间图τ,hQQs-季节性Qns-非季节性全年8760h（二）载热质及其选择供热系统:——热源、热网、用户引入口及局部用热系统热网:——将热能由热源通过管网输送给热用户的系统热网分类按载热质的回收情况分类：按载热质分：水网和汽网供热系统封闭室式系统半封闭式系统开放式系统水网汽网供热距离20~30km10km供热汽轮机的经济性热化发电比高热化发电比低补充水处理费用低高管网投资及运行费用高低汽网的优点要求蒸汽作工质的热用户；通用性好，可满足各种用热形式的需要；耗电少；因高度差形成的静压力很小，运行稳定；蒸汽的传热系数高，可减少传热面积，降低换热设备造价二、热电联合生产及热电厂总热耗量的分配（一）热电联合生产热电分产

——

只生产电能或热能一种能量

分散供热、分产电集中供热、分产电热电联产

——

同时生产电能和热能热电联产优点：先发电，再供热；发电和供热两种形式同时存在按质用能节约能源，环保有利BTG热电联产典型系统图C型汽轮机B型、N型汽轮机N=NC+NhBGNCNhG供热循环在理想工况和实际工况下的供热循环的热效率:

wah

q2ah

（二）热电厂总热耗能的分配热电联产总热耗能的分配方法：热量法（热电联产效益归电）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）1、热量法

——将热电厂的总热耗量按产品数量比例进行分配热电厂总热耗量：分配给供热的热耗量：能量平衡式：汽轮机内效率：分析：从热能数量利用的观点来分配热耗；没有考虑热能质量上的差别；供热热耗量Qtp(h)是几种方法中最大的；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；不利于鼓励热用户降低用热参数2、实际焓降法

——按联产供热汽流在汽轮机中少做的功（实际焓降不足）与新蒸汽实际的焓降来分配供热的热耗量分配给供热的热耗量：减温减压器的热耗量：供热总热耗量：发电热耗量：特点：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；供热部分没有分担热功转换过程中的冷源损失和不可逆损失；供热热耗量Qtp(h)

最小，好处归热；可鼓励热用户降低用热参数3、做功能力法

——把联产汽流的热耗量按蒸汽的最大做功能力在电、热两种产品之间分配分配给供热的热耗量：比火用：分析：同时考虑热能的质量和数量；热电联产的热经济效益分配到热电两种产品上；供热抽汽（排汽）温度与环境温度接近，分析结果与实际焓降法近似三、热电厂的主要热经济性指标与热电联产节约燃料的条件热经济性指标——表示设备或系统能量利用及能量转换过程中的技术完善程度（一）热电厂总的热经济性指标1、热电厂的燃料利用系数ηtp

——热电厂对外供电、热之和与输入能量之比

3600tphtpQQW+=h

数量利用指标估算燃料消耗量2、热化发电率ω

——质量不等价的热化发电量与热化供热量的比值热化供热量：热化发电量：外部热化发电量（供热蒸汽）内部热化发电量（加热抽汽）分析：

—热电联产质的指标，比较供热机组间热功转换过程技术完善的程度；—只与热电联产部分的热、电有关；—只能比较抽汽参数相同的供热机组间的热经济性（二）热电厂的分项热经济性指标1、发电方面的热经济性指标热电厂发电热效率热电厂发电热耗率热电厂发电标准煤耗率)()(3600etpeetpQP=h)()()(3600etpeetpetpPQqh==)()()(123.0etpesetpsetpPBbh==2、供热方面的热经济性指标热电厂供热热效率热电厂供热标准煤耗率)()()(按热量法分配hspbhtphhtpQQhhhh==)(6)()(1.3410/htphshtpshtpQBbh==（三）热电联产较分产的燃料节约量1、比较基础

（1）遵循能量供应相等原则，假定联产与分产的热负荷Q、电负荷Ｗ分别相等；（2）热电分产的凝汽式机组（代替电站）的ηb、ηp、ηm和ηg与联产发电相同；（3）联产供热的锅炉效率远高于分产供热的小锅炉效率

热电联产与分产的对比系统模型Bsdp=Bscp+Bsd

Bstp=Bstp(h)+Bstp(e)

热电分产

热电联产

2、联产较分产的节煤量在能量供应水平相等的前提下：热电分产标煤量： Bsdp=Bscp+Bsd

热电联产标煤量： Bstp=Bstp(h)+Bstp(e)

差值为：△Bs=Bdps–Btps

=（Bcps–Btp（e）s）+（Bds–Btp（h）s）

=△Bes+△Bhs联产发电节煤量联产供热节煤量1、供热方面的燃料节省分产供热时的标准煤耗量联产供热时的标准煤耗量联产供热较分产供热时节省的燃料量ΔBhs

分产供热时的标准煤耗率联产供热时的标准煤耗率2、发电方面的燃料节省分产发电时的标准煤耗量联产发电时的标准煤耗量(供热汽流、凝汽流)联产供热较分产供热发电时节省的燃料量ΔBes

热化发电比——热化发电量占整个机组发电量的比值联产全年节省的燃料量ΔBs

（三）热电联产节省燃料的条件1、联产供热节省燃料的条件2、联产供电节省燃料的条件3、生产相同电量W和热量Qh时

——联产与热电分产的总燃料消耗量之比值热电联产节省的标准煤耗量达25%—75%四、热电厂的热化系数与供热式机组的选型（一）热化系数αtp——供热机组最大供热能力与热网最大热负荷之比小时热化系数αtp：年热化系数αtpa：1、热化系数的定性分析（1）αtp=1

满足最大热负荷的需要，不需设置分产供热设备；大部分时间热负荷都小于最大热负荷，因而供热机组的热化发电量Wh↓，热化发电比↓；凝汽流发电量Wc↑，这部分发电耗煤↑（其热经济性小于代替电站）；非采暖期只剩下很少的热水热负荷结论：

αtp=1不可取（2）αtp<1（不是太小）

供热机组的最大供热量比最大热负荷小，需设置分产供热设备、代替电站的凝汽式机组；不足的热负荷ΔQh： 分产设备供应同样热负荷比供热机组要多耗燃料；不足的发电量（供热汽流ΔWh+凝汽汽流ΔWc）： 代替电站发ΔWh电比供热机组供热汽流发多耗煤，代替电站发ΔWc电比供热机组凝汽汽流少耗煤；对整个地区能量供应系统而言是节省燃料的

结论：

αtp<1可取（3）αtp<<1绝大多数热负荷不是靠供热机组的热化供热，而是由分产供热设备来提供，此时多耗标煤；类似αtp<1时的分析，多耗标煤结论：没有节煤反而多耗煤，不合理

热化系数αtp应用背景:已建成投运的热电厂： 提高αtp，供热机组热化发电量Wh愈大，热化发电比X愈大，节省燃料量愈多，经济性愈好新建的热电厂：

αtp的选择与供热机组、供热系统、代替凝汽式机组的热经济性及其投资有关热化系数αtp选择:工业热负荷=0.6～0.75采暖热负荷=0.50～0.55（二）供热机组的选择1、供热机组的机型选择机型及其特点

背压式抽汽式凝汽-采暖式纯背压式（B）抽汽背压式（CB）全年性负荷全年性负荷、季节性负荷季节性负荷背压式机组凝汽-采暖式机组抽汽式机组2、供热机组参数的选择给水回热加热实质上是内部热化，ηir=1；对高参数大容量供热机组通常也采用蒸汽中间再过热以进一步提高其热经济性；提高供热机组的蒸汽初参数，可提高机组热化发电比X；降低供热抽汽参数，也可达到同样的效果总结1．根据电网容量、火电机组单机容量、全厂容量及参数的情况，供热机组的选择要“以热定电”，尽可能采用较高的初参数和再热循环，完善回热系统；2．根据热负荷的特性选择供热式机组，使机组尽可能在经济的设计工况附近运行。机组最大供热量应小于热负荷最大值，即αtp<1；3．扩大城市热化规模，改造淘汰小型锅炉。五、热电厂的供热系统（一）供热系统分类分散供热系统：热源与热用户的用热装置直接结合，或者相距很近，无需热网集中供热系统组成：热源、热网、热用户热源：热电联产装置、城市锅炉房、区域锅炉房、 工业锅炉等载热质：热水、蒸汽（二）蒸汽供热系统及设备

1、直接供汽方式

2、间接供汽方式

（三）热水供热系统及设备

高参数热电厂热网加热器的原则性热力系统1－基本热网加热器；2－尖峰加热器；3－热网水泵；4－热网凝结水泵；5－尖峰热水炉；6－循环水泵；7－凝汽器内热网水加热管束；8—疏水冷却器供热设备热网加热器：表面式换热器（立式、卧式）

基本热网加热器（基载加热器BH） 尖峰热网加热器（峰载加热器PH）热网水泵HP：热水循环的动力源热网加热器凝结水泵HDP：回收热网加热器中凝结水热网补充水泵HMP：补充热网水损失尖峰锅炉WB：热化系数αtp<1时，在尖峰热负荷期间 投入使用（四）供热系统中的调峰设备

1、尖峰热水锅炉——将热网水温提高到热网设计的供水温度2、蒸汽蓄热器——平衡短时尖峰负荷，进行供热调节供热调节质调节（调节供水温度）辅助性调节（借助设备蓄热能力）（1）蒸汽蓄热器的原理和结构

变压蓄热器原理图(a)变压蓄热器系统图 (b)换流器工作示意图

（2）蒸汽蓄热器的连接方式

变压蓄热器的各种连接方案(a)、(b)饱和蒸汽来自同一汽源；(c)由过热蒸汽充汽；(d)、(e)由一个高压汽源充汽，向一个低压汽源放汽；(f)用于背压机组（五）减温减压器1、减温减压器的作用及其热力系统

——将较高参数的蒸汽降低到需要的压力和温度工作原理：通过节流降低压力，通过喷水降低温度组成：节流减压阀、喷水减温设备、压力温度自动 调节系统减温减压器热力系统图1－减压阀；2－节流孔板；3－混和管；4－喷嘴；5－给水分配阀；6－节流装置；7－截止阀；8－逆止阀；9－主安全阀；10－脉冲安全阀；11－压力表；12－温度计；13－蒸汽管道；14－出口阀；15－疏水排出系统L1－减压系统长度；L2－减温系统长度；L3－安全装置长度2、减温减压器的热力计算目的：确定进入减温减压器的蒸汽流量D和喷水量Dw

热平衡：物质平衡：

发电厂的热力系统一、热力系统及主设备选择原则

热力系统——将热力设备按照热力循环的顺序用管道和附件连接起来的一个有机整体热力系统图——根据发电厂热力循环的特征，将热力部分的主、辅设备及其管道附件按功能有序连接成一个整体的线路图发电厂热力系统的两种基本型式：——发电厂原则性热力系统——发电厂全面性热力系统 （1）发电厂原则性热力系统

——以规定的符号表示工质按某种热力循环顺序流经的各种热力设备之间联系的线路图目的：表明能量转换与利用的基本过程，反映发电厂能量转换过程的技术完善程度和热经济性特点：简捷、清晰，无相同或备用设备应用：决定系统组成、发电厂的热经济性N300-16.7/538/538型机组的发电厂原则性热力系统（2）发电厂全面性热力系统

——发电厂组成的实际热力系统特点：全面

应用：决定影响到投资、施工、运行可靠性和经济性组成：主蒸汽和再热蒸汽系统、旁路系统、给水系统、 回热加热（回热抽汽及疏水）系统、除氧系统、 主凝结水系统、 补充水系统、锅炉排污系统、 供热系统、厂内循环水系统、锅炉启动系统等（一）、发电厂型式和容量确定

只有电负荷：建凝汽式电厂有供热需要：建热电联产；燃煤： 建在燃料产地附近或矿口发电厂；有天然气：燃气——蒸汽联合循环电厂（二）、主要设备选择原则

铭牌出力——汽轮机在额定进汽和再热参数工况下，排汽压力为11.8kpa，补水率为3%时，汽轮发电机组的保证出力汽轮发电机组保证最大连续出力（TMCR） 汽轮机在通过铭牌出力所保证的进汽量、额定主蒸汽和再热蒸汽工况下，在正常的排汽压力（4.9kpa）下，补水率为0%时，机组能保证达到的出力汽轮发电机组调节汽门全开时最大计算出力（VWO） 汽轮机调节汽门全开时通过计算最大进汽量和额定的主蒸汽、再热蒸汽参数工况下，并在正常排汽压力（4.9kpa）和补水率0%条件下计算所能达到的出力

其他：汽轮发电机组在调节汽门全开和所有给水加热器全部投运之下，超压5%连续运行的能力，以适应调峰的需要1、汽轮机组

（1）汽轮机容量

最大机组容量不宜超过系统总容量的10%；大容量电力系统，选用高效率的300MW、600MW机组（2）汽轮机参数采用高效率大容量中间再热式汽轮机组；大型凝汽式火电厂汽轮机组采用亚临界和超临界：300MW、600MW、800MW、1000MW（3）汽轮机台数汽轮发电机组台数4～6台，机组容量等级不超过两种；同容量机、炉采用同一制造厂的同一型式2、锅炉

（1）锅炉参数锅炉过热器出口额定蒸汽压力；过热器出口额定蒸汽温度；再热蒸汽管道、再热器的压力降；再热器出口额定蒸汽温度（2）锅炉型式采用煤粉炉；水循环方式：自然循环、强制循环、直流（3）锅炉容量与台数凝汽式发电厂一般一机配一炉；联产发电厂，保证锅炉最小稳定燃烧的负荷二、发电厂的辅助热力系统1、工质损失及补充水系统（1）工质损失↑热损失，↓热经济性；↑水处理设备的投资和运行费用；↓水品质下降，↑汽包锅炉排污量，造成过热器结垢、汽轮机通流部分积盐，出力↓，推力↑内部损失——发电厂内部热力设备及系统造成的工质损失外部损失——发电厂对外供热设备及系统造成的工质损失（2）补充水引入系统补充水计算：补充水制取方式：

中参数及以下：软化水（钙、镁） 高参数： 除盐水（钙、镁、硅酸盐） 亚临界以上：除钙、镁、硅酸盐、钠盐、腐蚀产物、SiO2、铁除氧：一级除氧、二级除氧补充水引入回热系统的地点及水量调节：

汇入点选择混合温差小的地方 水量调节：凝汽器（大、中型凝汽机组） 给水除氧器（小型机组）化学补充水引入回热系统（a）高参数热电厂补充水引入系统；（b）中、低参数热电厂补充水的引入；（c）高参数凝汽式电厂补充水的引入2、工质回收及废热利用系统（1）汽包锅炉连续排污利用系统

——控制汽包内炉水水质在允许范围内

工作原理：高压的排污水通过连续排污扩容器扩容蒸发，产生品质较好的扩容蒸汽，回收部分工质和热量；扩容器内尚未蒸发的、含盐浓度更高的排污水，通过表面式排污水冷却器再回收部分热量（a）单级扩容系统； （b）两级扩容系统锅炉连续排污利用系统扩容器的物质平衡：

扩容器的热平衡：

排污水冷却器的热平衡：

排污扩容器的工质回收率：分析：排污扩容器的工质回收率的大小取决于锅炉汽 包压力、扩容器压力扩容器压力下饱和水比焓排污水比焓扩容器压力下饱和蒸汽比焓锅炉连续排污利用系统的热经济性分析：无排污利用系统时，排污水热损失：有排污利用系统时，排污水热损失为：

可利用的排污热量：凝汽器增加的附加冷源损失：发电厂净获得的热量：

结论：回收热量大于附加冷源损失，回收废热节约燃料；尽量选取最佳扩容器压力；利用外部热源可以节约燃料，如发电机冷却水热源；实际工质回收和废热利用系统，应考虑投资、运行费用和热经济性，通过技术经济性比较来确定

（2）轴封蒸汽回收及利用系统汽轮机轴封蒸汽系统包括：主汽门和调节汽门的阀杆漏汽再热式机组中压联合汽门的阀杆漏汽高、中、低压缸的前后轴封漏汽和轴封用汽轴封利用系统中各级轴封蒸汽，工质基本可全部回收凝结水中缸主汽门、调节汽门高缸主汽门、调节汽门辅汽主汽轴封汽减温器来自凝结水减温水减压至7#低加至凝汽器轴封加热器至5#低加抽汽（3）辅助蒸汽系统启动阶段：将正运行的相邻机组的蒸汽引入本机组的蒸汽用户（若是首台机组启动则由启动锅炉供汽）正常运行：提供自身辅助蒸汽用户的需要，同时也可向需要蒸汽的相邻机组提供合格蒸汽

辅助蒸汽用汽原则：尽可能用参数低的回热抽汽汽轮机启动和回热抽汽参数不能满足要求时，要有备用汽源疏水一般应回收三、发电厂原则性热力系统举例（一）亚临界参数机组发电厂原则性热力系统N300-16.7/538/538型机组的发电厂原则性热力系统N600-16.47/537/537型机组的发电厂原则性热力系统

N600-17.75/540/540型机组发电厂原则性热力系统引进的超临界K-500-240-4型机组发电厂原则性热力系统引进的N600-25.4/541/569超临界机组发电厂原则性热力系统超超临界325MW两次中间再热凝汽机组的发电厂原则性热力系统国产CC200–12.75/535/535型双抽汽凝汽式机组热电厂原则性热力系统

超临界压力单采暖抽汽T-250/300-23.54-2热电厂原则性热力系统单轴1200MW凝汽式机组发电厂原则性热力系统双轴凝汽式机组（1300WM）的发电厂原则性热力系统热力发电厂动力循环及其热经济性

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发电厂的动力循环

第一节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）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一、评价发电厂热经济性的两种方法：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，常用于定性分析二、热量法热量法以热效率或热损失率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，不同阶段热效率不同。能量平衡关系： 供给热量=有效利用热量+损失热量有再热的凝汽式发电厂循环系统图简单凝汽式发电厂循环系统图GBTCηbηiηcp=ηbηpηiηmηgηgηmηpQbQ0锅炉能量平衡关系：输入燃料热量Qcp=锅炉热负荷Qb+锅炉热损失△Qb锅炉热损失△Qb

：排烟损失、散热损失、未完全燃烧损失、 排污损失等（1）锅炉bcpQbQbhz-=D=1cpQbQcpQbQBqbQbD-===1neth0.9~0.94管道能量平衡关系：锅炉热负荷Qb=汽轮机热耗量Q0+管道热损失△Qp（2）管道GBTC0.98~0.99QbQ0ηp汽轮机能量平衡关系：汽轮机热耗Q0=汽轮机内功率Wi+汽轮机冷源损失△Qc冷源热损失△Qc

：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（3）汽轮机010QcQQiWiD-==h)1(ipbcpQcQchhhz-=D=0.45~0.47GTηiQ0Wi△Qc汽轮机机械能量平衡关系：汽轮机内功率Wi=发电机轴端功率Pax+机械损失△Qm 3600Pax=Wi-△Qm

（4）机械效率0.965~0.99发电机能量平衡关系：发电机输入功率Pax=发电机输出功率Pe+能量损失△Qg

（5）发电机0.95~0.98全厂能量平衡关系：发电机输出功率Pe=全厂热耗量Qcp-全厂能量损失Σ△Qj

（6）全厂总效率0.38~0.42全厂总能量损失Σ△Qj=△Qb+△Qp+△Qc+△Qm+

△Qg

火力发电厂的各项损失（%）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热流图二、熵方法实际的动力过程是不可逆的，必然引起熵增熵方法——通过熵增（熵产）的计算来确定做功的损失环境温度Ten，则熵增△s

引起的做功损失I

为：

I=Ten△s

典型不可逆过程的做功能力损失（1）有温差的换热过程

——冷凝器、加热器放热过程：熵减△sa吸热过程：熵增△sb吸热量=放热量换热过程熵增：做功损失：△T↑、↓，I

↑Ten

过程熵增:△s

火用损△E

（2）不可逆绝热膨胀过程

——汽轮机做功损失：

不可逆绝热膨胀

tuen（3）不可逆绝热压缩过程

——水泵做功损失：不可逆绝热压缩

en（4）节流过程

—汽轮机进汽调节结构做功损失：有摩阻的流动en（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（1）锅炉的散热损失

做功损失en（2）化学能转化为热能 熵增：

做功损失：en（3）工质温差传热 熵增：

做功损失：锅炉中做功总损失：en2主蒸汽管道的做功能力损失 熵增：

做功损失：en3汽轮机内部做功能力损失 熵增：

做功损失：en4凝汽器中做功能力损失 熵增：

做功损失：en5汽轮机机械摩擦产生的做功能力损失

做功损失：en6发电机的做功能力损失

做功损失：en7凝汽式发电厂做功能力损失做功损失：全厂效率：en能流图四、火用方法1．火用效率与火用损能量平衡关系：供给的可用能=有效利用的可用能+火用损火用效率ηex火用平衡方程的图解火用损：热力设备eqeinwieout

电厂典型热力设备的火用损及火用效率

设

备

特

点

比火用损△E（kJ/kg）

火用效率ηex（%）汽轮机

eq=0

outinteweE--=D1

outinitexeew-=h

锅炉、换热器

wi=0

outqinbeeeE-+=D

qinoutbexeee+=h

管道

eq=0,

wi=0

outinpeeE-=D

inoutpexee=h

凝汽式电厂纯凝汽工况运行时的火用损分布火用流图小结：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，指导技术革新二

凝汽式发电厂的主要热经济指标能耗（汽耗量、热耗量、煤耗量）能耗率（汽耗率、热耗率、煤耗率）热效率1、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：注意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。3600Pe=Bqnetηbηpηiηmηg=Bqnetηcp=Qcpηcp

=Q0ηiηmηg=Q0ηe=D0wiηmηg

2、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标准煤q1=29270kJ/kg发电标准煤耗率

供电标准煤耗率

3、热效率（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：示例：计算图示系统中汽轮机的内效率（忽略汽水损失）计算过程：（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2、汽轮发电机组的绝对电效率ηe3、管道效率ηp4、凝汽式电厂热效率ηcp

（全厂热效率）全厂净热效率（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%。三

发电厂的动力循环（一）朗肯循环及其热经济性1´-2´-3´-4´-1´郎肯循环pvTS123412341-2-3-4-1 卡诺循环

4´

3´

1´

2´

1´

2´

3´

4´（二）蒸汽初参数对电厂热经济性的影响

1提高初温（t0)的热经济性分析

（1）提高初温对

t的影响

t0↑，

t↑（2）提高初温对

ri的影响

t0↑，排汽湿度↓，

ri↑

t0↑，漏汽损失↓，

ri↑11‘2‘2345TsT0T0’T1T1’pc结论：

t0↑，

t↑和

ri↑，因此，

i↑2、提高初压（p0)的热经济性分析（1）提高初压对

t

的影响提高初压对wa的影响：存在一个极限压力当p0达到极限压力时，

t最高。之后增大p0

，

t反而减小。Pc=4kpahswaP0=22MPA,20,14,90.1MPa初压对Wa

的影响极限压力范围内：p0↑，h0↓，Dh↑，

t↑不同温度下的极限压力p0与

t1‘2‘2345TsT01p0P0’pc

（2）提高初压对

ri

的影响p0↑，v0↓，漏汽损失↑，

ri↓p0↑，湿度损失↑，

ri↓

结论：提高p0，对

i的影响，视

t和

ri的变化情况定3蒸汽初参数对发电厂热经济性的影响大容量机组

初参数↑，

i↑小容量机组初参数↑，

i↓高参数必须是大容量4、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=300MW200150100450500550600650P0OPt01）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5、蒸汽初参数的选择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↓（三）蒸汽终参数对电厂热经济性的影响结论：在极限背压以上，降低pc对热经济性有利1‘2‘2345TsT01p0P0’pc1）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2、降低蒸汽终参数的限制3、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最佳运行真空三、回热循环及其热经济性给水回热加热

——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

（一）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（二）给水回热加热的热经济性单级回热汽轮机的绝