热力发电厂动力循环及其热经济性ppt课件.ppt
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,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,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,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,第一章,第一章,p,Qb,第二节 凝汽式发电厂的主要热经济性指标,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=Bqnetbpimg=Bqnetcp=Qcpcp=Q0img=Q0e=D0Wimg kJ/h,第二节 凝汽式发电厂的主要热经济性指标,第一章,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,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,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,我国火力发电厂历年煤耗率，kg/(kWh),第二节 凝汽式发电厂的主要热经济性指标,第一章,（1）凝汽式汽轮机的绝对内效率i 汽轮机能量平衡式：绝对内效率i：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i汽轮机的绝对内效率t汽轮机的理想热效率ri汽轮机的相对内效率,第二节 凝汽式发电厂的主要热经济性指标,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i：,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 凝汽式发电厂的主要热经济性指标,第一章,（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i、净内效率,第二节 凝汽式发电厂的主要热经济性指标,汽轮发电机组的绝对电效率e,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p,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cp,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%125200MW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,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,火力发电厂的各项热损失（%）,第二节 凝汽式发电厂的主要热经济性指标,第一章,1-2-3-4-1 郎肯循环,第三节 发电厂的动力循环,第一章,提高蒸汽初参数的经济性 提高初温t0 t=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t 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ri提高 i=t ri,如图,第一章,第三节 发电厂的动力循环,T0,T0,S,T,O,X,X,第一章,第三节 发电厂的动力循环,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t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，t t。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t,如图,第一章,第三节 发电厂的动力循环,P0,P0,S,T,O,X,X,第一章,第三节 发电厂的动力循环,S,h,O,h0,t0,p0,hca,X,Wa=(h0-hca)max,第一章,第三节 发电厂的动力循环,同时提高初温、初压,P0,P0,T,O,X,X,第一章,第三节 发电厂的动力循环,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=300MW,200,150,100,450 500 550 600 650,P0OP,t0,第三节 发电厂的动力循环,第一章,1）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,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 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 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,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 Pcvc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）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=tctc2，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,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,第三节 发电厂的动力循环,第一章,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,（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：,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，,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,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,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,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=（0.650.75）tfwop,第三节 发电厂的动力循环,第一章,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,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,4,1,2,3,b,a,S,T,1,2,4,3,6,5,a,b,c,第三节 发电厂的动力循环,第一章,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，ri2、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Trh大于基本循环吸热过程平均温度T0，t,蒸汽中间再热的热经济性,第三节 发电厂的动力循环,第一章,1、再热后蒸汽温度trhtrh越高，热经济性越好，但受材料限制，常取 trh=t02、再热后蒸汽压力prh存在一个最佳再热压力当 trh=t0，prh=（18%26%）p0再热后前有抽汽，prh=（18%26%）p0再热后前无抽汽，prh=（18%26%）p0,再热参数的合理选择,第三节 发电厂的动力循环,第一章,利用锅炉烟道中烟气加热蒸汽可加热蒸汽到5006000C热经济性提高6%8%用途：电厂中再热主要手段,烟气再热,第三节 发电厂的动力循环,第一章,利用新汽或抽汽加热再热蒸汽再热后汽温较低热经济性提高3%4%用途：再热温度调节（与烟气再热同时使用）核电站,蒸汽再热,第三节 发电厂的动力循环,第一章,中间载热质再热,第三节 发电厂的动力循环,第一章,对热经济性的影响再热使做功增加，新蒸汽流量，回热抽汽温度和焓值，抽汽量，抽汽做功，凝汽汽流做功，冷源损失，热效率抽汽点过热度，加热器传热温差，不可逆损失增大,第三节 发电厂的动力循环,第一章,
