1、第一章熱力發電廠動力循環第一章熱力發電廠動力循環及其熱經濟性及其熱經濟性 熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱力發電廠熱經濟性的評價方法 凝汽式發電廠的主要熱經濟性指標凝汽式發電廠的主要熱經濟性指標 發電廠的動力循環發電廠的動力循環 第一節第一節 熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱力發電廠熱經濟性的評價方法發電廠中能量的轉換過程（存在各種損失）發電廠中能量的轉換過程（存在各種損失）化學能化學能 熱能熱能 機械能機械能 電能電能 （煤）（煤） （鍋爐）（鍋爐） （汽輪機）（汽輪機） （發電機）（發電機）發電廠熱經濟性的評價發電廠熱經濟性的評價通過能量轉換過程中能量的通過能量轉換過程中能量的利用程度利用程度

2、或或損失大小損失大小來衡量來衡量目的：目的：研究損失產生的部位、大小、原因及其相互關研究損失產生的部位、大小、原因及其相互關系，找出減少這些熱損失的方法和相應措施系，找出減少這些熱損失的方法和相應措施一、評價發電廠熱經濟性的兩種方法：一、評價發電廠熱經濟性的兩種方法：1 1 熱量法、熱效率法熱量法、熱效率法 基于熱力學第一定律基于熱力學第一定律 以燃料化學能從數量上被利用的程度來評價電以燃料化學能從數量上被利用的程度來評價電廠的熱經濟性，常用于定量分析廠的熱經濟性，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 基于熱力學第一、二定律基于熱力學第一、二定律 以燃

3、料化學能的做功能力被利用的程度來評價以燃料化學能的做功能力被利用的程度來評價電廠的熱經濟性，常用于定性分析電廠的熱經濟性，常用于定性分析二、熱量法二、熱量法熱量法以熱量法以熱效率熱效率或或熱損失率熱損失率的大小衡量電廠的熱經濟性的大小衡量電廠的熱經濟性; ;熱效率反映熱力設備將能量轉換或輸出有效能量的程度，熱效率反映熱力設備將能量轉換或輸出有效能量的程度，不同階段熱效率不同。不同階段熱效率不同。能量平衡關系：能量平衡關系：供給熱量供給熱量=有效利用熱量有效利用熱量+損失熱量損失熱量1001100供給熱量損失熱量供給熱量有效利用熱量熱效率有再熱的凝汽式發電廠循環系統圖有再熱的凝汽式發電廠循環系統

4、圖簡單凝汽式發電廠循環系統圖簡單凝汽式發電廠循環系統圖GBTCbicp=bpimggmpQbQ0鍋爐能量平衡關系：鍋爐能量平衡關系：輸入燃料熱量輸入燃料熱量Qcp = 鍋爐熱負荷鍋爐熱負荷Qb +鍋爐熱損失鍋爐熱損失Qb鍋爐熱損失鍋爐熱損失Qb ：排煙損失、散熱損失、未完全燃燒損失、排煙損失、散熱損失、未完全燃燒損失、 排污損失等排污損失等（1）鍋爐）鍋爐bcpQbQbh hz z D D 1cpQbQcpQbQBqbQbD D 1neth h0.90.94管道能量平衡關系：管道能量平衡關系：鍋爐熱負荷鍋爐熱負荷Qb = 汽輪機熱耗量汽輪機熱耗量Q0 +管道熱損失管道熱損失Qp（2）管道）管道

5、bQpQbQQpD10h)1 (pbcpQpQphhzDGBTC0.980.99QbQ0p汽輪機能量平衡關系：汽輪機能量平衡關系：汽輪機熱耗汽輪機熱耗Q0=汽輪機內功率汽輪機內功率Wi+汽輪機冷源損失汽輪機冷源損失Qc冷源熱損失冷源熱損失Qc ：凝汽器中汽輪機排汽的汽化潛熱損失凝汽器中汽輪機排汽的汽化潛熱損失 膨脹過程中的節流、排汽、內部損失膨脹過程中的節流、排汽、內部損失（3 3） 汽輪機汽輪機010QcQQiWiDh)1 (ipbcpQcQchhhzD0.450.450.470.47GTiQ0WiQc汽輪機機械能量平衡關系：汽輪機機械能量平衡關系：汽輪機內功率汽輪機內功率Wi=發電機軸端功

6、率發電機軸端功率Pax +機械損失機械損失Qm 3600P 3600Paxax=W=Wi i- -Q Qm m （4）機械效率）機械效率0.965 0.965 0.99 0.99(1)mQmmbp iQcpzh hhhD36001PQaxmmWWiihD發電機能量平衡關系：發電機能量平衡關系：發電機輸入功率發電機輸入功率Pax=發電機輸出功率發電機輸出功率Pe+能量損失能量損失Qg（5）發電機）發電機0.95 0.95 0.98 0.98(1)gQggbp imQcpzh hh hhD13600QPgegPPaxaxhD全廠能量平衡關系：全廠能量平衡關系：發電機輸出功率發電機輸出功率Pe=全廠

7、熱耗量全廠熱耗量Qcp-全廠能量損失全廠能量損失Qj（6）全廠總效率）全廠總效率DcpjQcpQeP3600DcpjcpQcpjQgmipbcpQePcpzhhhhhh113600DcpjcpQcpjQgmipbcpQePcpzhhhhhh1136000.380.380.420.42全廠總能量損失全廠總能量損失Qj j= = Qb b + + Qp p + + Qc c + + Qm m + + Qg g 火力發電廠的各項損失（火力發電廠的各項損失（%）項目項目高參數高參數超高參數超高參數超臨界參數超臨界參數Qb1098Qp10.50.5Qc57.552.550.5QmQg0

8、.50.50.5總能量損失總能量損失69.56360全廠總效率全廠總效率30.53740熱流圖熱流圖DDcpjcpcpjeQQQBqP13600二、熵方法二、熵方法實際的動力過程是不可逆的，必然引起熵增實際的動力過程是不可逆的，必然引起熵增.熵方法熵方法通過通過熵增（熵產）的計算來確定做功的損失熵增（熵產）的計算來確定做功的損失環境溫度環境溫度Tenen，則熵增，則熵增 s 引起的做功損失引起的做功損失 I 為：為：I = Ten en s 回顧回顧-典型不可逆過程的做功能力損失典型不可逆過程的做功能力損失（1）有溫差的換熱過程有溫差的換熱過程 冷凝器、加熱器冷凝器、加熱器放熱過程：熵減放熱過

9、程：熵減s a吸熱過程：熵增吸熱過程：熵增s b吸熱量吸熱量 = 放熱量放熱量換熱過程換熱過程熵增：熵增：做功損失：做功損失：T 、 ， I enenaaTdqITsTTTTDD DTenbabaaadqdqTdqsssTTTTTDD D D DaabbdqTsTsDDbTn過程熵增: s火用損E（2）不可逆絕熱膨脹過程不可逆絕熱膨脹過程 汽輪機汽輪機做功損失：做功損失：tentuITsD 不可逆絕熱膨脹不可逆絕熱膨脹 tuen（3）不可逆絕熱壓縮過程不可逆絕熱壓縮過程 水泵水泵做功損失：做功損失：tenITsD不可逆絕熱壓縮不可逆絕熱壓縮 en（4）節流過程節流過程 汽輪機進汽調節結構汽輪機

10、進汽調節結構 做功損失：做功損失：有摩阻的流動有摩阻的流動 enpenpITsD（二）凝汽式發電廠各種損失及全廠總效率（二）凝汽式發電廠各種損失及全廠總效率1 鍋爐的做功能力損失鍋爐的做功能力損失（1）鍋爐的散熱損失）鍋爐的散熱損失做功損失做功損失(1)bqqhD (1)IbbIqhIbIen（2）化學能轉化為熱能）化學能轉化為熱能熵增：熵增：做功損失：做功損失：00383bggqhhsssTTD0benbengqITsTTDIbIIIbIen（3）工質溫差傳熱）工質溫差傳熱熵增：熵增：做功損失：做功損失：鍋爐中做功總損失：鍋爐中做功總損失：III00308bgqsssssTDIIIIII08

11、()benbenITsTssDIIIIIIbbbbIIIIIbIIIbIIIIbIen2 主蒸汽管道的做功能力損失主蒸汽管道的做功能力損失熵增：熵增：做功損失：做功損失：10psssD10()penenpITssTsDIbIIIbIIIIbIenpI3 汽輪機內部做功能力損失汽輪機內部做功能力損失熵增：熵增：做功損失：做功損失：21tsssD 21()tenentITssTsDIbIIIbIIIIbIenpItI4 凝汽器中做功能力損失凝汽器中做功能力損失熵增：熵增：做功損失：做功損失：23()()ccensTTssD23()()ccenencITTssTsDIbIIIbIIIIbIenpIt

12、IcI5 汽輪機機械摩擦產生的做汽輪機機械摩擦產生的做 功能力損失功能力損失做功損失：做功損失：12()(1)cmenmIhhTshDIbIIIbIIIIbIenpItIcImI6 發電機的做功能力損失發電機的做功能力損失 做功損失：做功損失：12()(1)ggmengIhhTsh hDIbIIIbIIIIbIenpItIcImIgI7 凝汽式發電廠做功能力損失凝汽式發電廠做功能力損失 做功損失：做功損失： 全廠效率：全廠效率：cpbptcmgIIIIIIIIbIIIbIIIIbIenpItIcImIgI3600ecpqPI1cpcpIqh 能流圖能流圖cpbptcmgIIIIIIIIbI()

13、PItDmIgItIIIIIIbbII()PIpDrcII四、火用方法四、火用方法1 1火用火用 效率與火用效率與火用 損損能量平衡關系能量平衡關系：供給的可用能供給的可用能= =有效利用的可用能有效利用的可用能+ +火用火用 損損火用火用 效率效率exex100供給的可用能有效利用的可用能exh火用火用 平衡方程的圖解平衡方程的圖解火用火用 損：損：() ()inqiouteneeeweTsD D熱力設備eqeinwieouteD 電廠典型熱力設備的火用電廠典型熱力設備的火用 損及火用損及火用 效率效率 設設 備備 特特 點點 比比火用火用損損E （kJ/kg ） 火用火用效率效率ex（%

14、）汽輪機汽輪機 eq=0 outinteweE D D1 outinitexeew h h 鍋爐、換熱器鍋爐、換熱器 wi=0 outqinbeeeE D D qinoutbexeee h h 管道管道 eq=0, wi=0 outinpeeE D D inoutpexee h h 凝汽式電廠凝汽式電廠純凝汽工況純凝汽工況運行時運行時的火用的火用 損分布損分布火用火用 流圖流圖 小結：小結：1 熱量法與作功能力法計算的熱量法與作功能力法計算的全廠總效率相同全廠總效率相同；2 損失分析不同：損失分析不同：熱量法：從熱損失的角度分析熱量法：從熱損失的角度分析 作功能力法：從做功能力損失的角度分析作

15、功能力法：從做功能力損失的角度分析3 用途：用途： 熱量法：定量分析，熱量法：定量分析，指導工程實際指導工程實際 作功能力法：作功能力法： 定性分析，定性分析，指導技術革新指導技術革新表表1-2 熱量法、熵方法、火用方法比較熱量法、熵方法、火用方法比較 評價方法評價方法項目項目熱量法熱量法熵方法熵方法火用方法火用方法依依 據據熱力學第一定熱力學第一定律律熱力學第一、第二定律熱力學第一、第二定律實實 質質能量的數量平能量的數量平衡衡火用平衡火用平衡角角 度度熱效率熱效率做功能力損失做功能力損失做功能力做功能力發電廠效率低發電廠效率低的原因分析的原因分析汽輪機冷源損汽輪機冷源損失最大失最大鍋爐熱損

16、失次鍋爐熱損失次之之鍋爐的做功能力損失最大鍋爐的做功能力損失最大(傳熱溫傳熱溫差大差大)汽輪機內部的做功能力損失次之汽輪機內部的做功能力損失次之凝汽器的做功能力損失很小凝汽器的做功能力損失很小(熱量熱量損失大，但其品味很低損失大，但其品味很低)本書應用本書應用定量計算定量計算定性分析定性分析第二節第二節 凝汽式發電廠的主要熱經濟指標凝汽式發電廠的主要熱經濟指標n能耗（汽耗量、熱耗量、煤耗量）能耗（汽耗量、熱耗量、煤耗量）n能耗率（汽耗率、熱耗率、煤耗率）能耗率（汽耗率、熱耗率、煤耗率）n熱效率熱效率1、能耗、能耗反映生產電功率反映生產電功率Pe所消耗的能量所消耗的能量電廠熱耗電廠熱耗Qcp 、

17、 電廠煤耗電廠煤耗Bcp、汽輪機熱耗汽輪機熱耗Q0、 汽輪機汽耗汽輪機汽耗D0 功率方程式：功率方程式：3600Pe = Bqnetbpimg=Bqnetcp=Qcpcp = Q0img=Q0e = D0wimg kJ/h發電廠熱耗量：發電廠熱耗量：發電廠煤耗量：發電廠煤耗量：汽輪發電機組熱耗量：汽輪發電機組熱耗量：汽輪發電機組汽耗量：汽輪發電機組汽耗量：注意注意能耗指標與產量有關，只能表明能耗指標與產量有關，只能表明Pe為一定時的熱經濟性；為一定時的熱經濟性；當當q q0 0不同時，即使不同時，即使P Pe e一定，一定，D D0 0也不能作為熱經濟指標。也不能作為熱經濟指標。3 6 0 0

18、ecpn etcpPBqh3600Pe = Bqnetbpimg=Bqnetcp=Qcpcp = Q0img=Q0e= D0wimg3 6 0 0ecpn etcpPQB qheePQh36000gmiewPDhh360002、能耗率、能耗率反映每生產反映每生產1kW.h電能所消耗的能量電能所消耗的能量發電廠發電廠熱耗率熱耗率q qcp發電廠發電廠煤耗率煤耗率bcp汽輪機熱耗率汽輪機熱耗率q q汽輪機汽耗率汽輪機汽耗率d cpcpeBbPcpcpeQqP0eQqP0eDdPcpcpsbhh123. 0292703600標準煤標準煤 q1=29270kJ/kg發電發電標準煤耗率標準煤耗率供電供電

19、標準煤耗率標準煤耗率ncpsnbh123. 0)1(apsb3、熱效率、熱效率（1 1）凝汽式汽輪機凝汽式汽輪機的的絕對內效率絕對內效率i i 汽輪機能量平衡式：汽輪機能量平衡式： 絕對內效率絕對內效率i i： W Wi i汽輪機汽耗為汽輪機汽耗為D D0 0時時實際內功率實際內功率 W Wa a汽輪機汽耗為汽輪機汽耗為D D0 0時時理想內功率理想內功率i i汽輪機的汽輪機的絕對絕對內效率內效率t t汽輪機的汽輪機的理想理想熱效率熱效率riri汽輪機的汽輪機的相對相對內效率內效率Q0WiQCCGT00iaiitriaWWWQQWhhh0icQWQ D以以1kg1kg新汽為基準新汽為基準汽輪機

20、能量能量平衡：汽輪機能量能量平衡：比熱耗比熱耗q q0 0 ：比內功比內功w wi i ：q qc c比冷源熱損失比冷源熱損失：內效率內效率i i ：ciqwqD0001qqqwciiDh000DQq0DWwii0DQqccDD示例：計算圖示系統中汽輪機的內效率示例：計算圖示系統中汽輪機的內效率 （忽略汽水損失忽略汽水損失）計算過程：計算過程：（1 1）汽輪機）汽輪機熱耗熱耗Q Q0 0、比熱耗比熱耗q q0 0 rhrhfwfwrhrhqDhhDhDqDhDQ)(000000（2 2）汽輪機）汽輪機實際做功量實際做功量W Wi i、比內功比內功w wi i rhrhfwfwrhrhqahhh

21、qahq)(000cczjjrhrhihDhDqDhDW100cczjjrhrhihahaqahw10（3 3）汽輪機內效率）汽輪機內效率i i 、凈內效率、凈內效率0QWiih0qwiih0QWWpuinih2 2、汽輪發電機組汽輪發電機組的的絕對電效率絕對電效率eegmieeQPhhhh03600汽輪發電機組的熱耗率汽輪發電機組的輸出功eh)3600(gmieWPhh3 3、管道效率、管道效率p pbpQQ0hhkJhhDqDhhDhDhDqDhDQfwbbbrhrhfwbbfwfwbbbrhrhbbb/)()(11)(11)(4 4、凝汽式凝汽式電廠電廠熱效率熱效率cpcp （全廠熱全廠

22、熱效率效率）全廠全廠凈凈熱效率（扣除熱效率（扣除廠用電功率廠用電功率的電廠效率）的電廠效率）cpeecpQPBqP360036001hepbgmipbhhhhhhhh)1 ()(36001apcpapencpBqPPhh 平均廠用電率為平均廠用電率為8.2%8.2%125125200MW200MW機組電廠：機組電廠：8.5%8.5%；300MW300MW及以上機組電廠：及以上機組電廠：4.7%4.7%5.5%5.5%；中小容量機組電廠：中小容量機組電廠：9%9%12%12%。 第三節第三節 發電廠的動力循環發電廠的動力循環（一）朗肯循環及其熱經濟性（一）朗肯循環及其熱經濟性1 1 -2-2 -

23、3-3 -4-4 -1-1 郎肯循環郎肯循環pvTS123 412341-2-3-4-11-2-3-4-1 卡諾循環卡諾循環 4 3 1 2 1 2 3 4 00111acctwqTqqTh 1 1 提高初溫（提高初溫（t t0 0) )的熱經濟性分析的熱經濟性分析（1 1）提高初溫對）提高初溫對h ht t的影響的影響t t0 0，h ht t（2 2）提高初溫對）提高初溫對h hr ri i的影響的影響 t t0 0，排汽濕度，排汽濕度，h hr ri i t t0 0，漏汽損失，漏汽損失，h hr ri i （二）蒸汽初參數對電廠熱經濟性的影響（二）蒸汽初參數對電廠熱經濟性的影響1122

24、345TsT0T0T1T1p pc c結論：結論： t t0 0，h ht t和和h hr ri i，因此，因此，h hi iitrihhh00111acctwqTqqTh 2 2、提高初壓（、提高初壓（p p0 0) )的熱經濟性分析的熱經濟性分析（1 1）提高初壓對）提高初壓對h ht t 的影響的影響提高初壓對提高初壓對w wa a的影響：的影響：存在一個極限壓力存在一個極限壓力當當p p0 0達到極限壓力時，達到極限壓力時，h ht t最高最高。之后之后增大增大p p0 0 ，h ht t反而減小。反而減小。Wa=hWa=h0 0-h-hcacaPc=4kpahswaP0=22MPA,

25、 20, 14, 90.1MPa 初壓對初壓對WaWa 的影響的影響極限壓力范圍內：極限壓力范圍內：3131頁，頁，表表1-51-5p p0 0，h h0 0，D Dh h，h ht t不同溫度下的極限壓力不同溫度下的極限壓力p p0 0與與h ht t1 1222 23 34 45 5T Ts sT T0 01 1p p0 0P P0 0p pc c （2 2） 提高初壓對提高初壓對h hr ri i 的影響的影響 p p0 0，v v0 0，漏汽損失，漏汽損失，h hr ri i p p0 0，濕度損失，濕度損失，h hr ri i 結論：結論：提高提高p p0 0，對，對h hi i的影

26、響，視的影響，視h ht t和和h hr ri i的變化情況定的變化情況定h hi i= =h ht t* *h hr ri i 1）濕蒸汽在膨脹過程中要凝結出一部分水珠，這些水珠不能在噴嘴中膨脹加速，因而減少了作功的蒸汽量，引起損失。 （2）由于水珠不能在噴嘴中膨脹加速，必須靠汽流帶動加速，因而消耗了汽流的一部分動能，引起損失。 （3）水珠雖然被蒸汽帶動得到加速，但速度仍小于汽流速度，由動葉進口速度三角形知，水珠將沖擊動葉進口邊的背弧，產生阻止葉輪旋轉的制動作用，減少了葉輪的有用功，引起損失。 （4）在動葉出口，水珠的相對速度小于蒸汽的相對速度，由動葉出口速度三角形知，水珠將沖擊下級噴嘴進口

27、汽流引起損失。濕度損失濕度損失3 3 蒸汽初參數對發電廠熱經濟性的影響蒸汽初參數對發電廠熱經濟性的影響 大容量機組大容量機組 初參數初參數，h hi i 小容量機組小容量機組 初參數初參數，h hi i高參數必須是大容量高參數必須是大容量h hi i= =h ht t* *h hr ri i4 4、提高蒸汽初參數的限制、提高蒸汽初參數的限制 1 1）提高初溫的限制）提高初溫的限制 金屬材料性能限制金屬材料性能限制2 2）提高初壓的限制）提高初壓的限制 安全性、熱經濟性安全性、熱經濟性措施：措施：（1 1）提高）提高P P0 0的同時采用蒸汽再熱的同時采用蒸汽再熱（2 2）提高）提高P P0 0

28、的同時增大單機容量的同時增大單機容量Pe=300MWPe=300MW200200150150100100450 500 550 600 650450 500 550 600 650P P0 0OPOPt t0 01 1）理論上的初參數選擇）理論上的初參數選擇 配合參數（排汽濕度不超過最大允許值所對應初參數）配合參數（排汽濕度不超過最大允許值所對應初參數）n初溫由選用鋼材確定初溫由選用鋼材確定n初壓在初溫、排汽壓力、排汽初壓在初溫、排汽壓力、排汽 濕度、容量確定下選擇濕度、容量確定下選擇 h hr ri i=w=wi i/w/wa a2 2）技術經濟上的初參數選擇）技術經濟上的初參數選擇 熱經濟

29、性的提高熱經濟性的提高 投資和維修增加、安全性降低投資和維修增加、安全性降低 回報回報 投資投資5 5、蒸汽初參數的選擇、蒸汽初參數的選擇 1 1、降低蒸汽終參數、降低蒸汽終參數p pc c對熱經濟性的影響對熱經濟性的影響（1 1）有利影響）有利影響nh ht t（ h ht t =1-T =1-Tc c/T/T1 1，w wa a）n凝汽器火用損凝汽器火用損D DE Ec c （2 2）不利影響）不利影響nPcPc葉片壽命葉片壽命濕氣損失濕氣損失 h hr ri inPcPcvvc c余速損失余速損失 h hi i （三）蒸汽終參數對電廠熱經濟性的影響（三）蒸汽終參數對電廠熱經濟性的影響結論

30、：結論：在極限背壓以上，降低在極限背壓以上，降低p pc c對熱經濟性有利對熱經濟性有利1 12 22 23 34 45 5T Ts sT T0 01 1p p0 0P P0 0p pc c1 1）自然條件（理論限制）自然條件（理論限制）n自然水溫自然水溫t tc1c1； 2 2）技術水平）技術水平n冷卻水量和凝汽器面積都不可能無限大冷卻水量和凝汽器面積都不可能無限大n末級長葉片的設計和制造水平末級長葉片的設計和制造水平汽輪機背壓汽輪機背壓p pc c由排汽飽和溫度由排汽飽和溫度t tc c決定決定t tc c = = t tc1c1 D Dt t t t D Dt t冷卻水溫升冷卻水溫升 t

31、 t凝汽器傳熱端差，凝汽器傳熱端差， t t = =t tc c t tc2c2， t tc c決定因素：冷卻水溫、冷卻水量、換熱面積、換熱面清潔度決定因素：冷卻水溫、冷卻水量、換熱面積、換熱面清潔度2 2、降低蒸汽終參數的限制、降低蒸汽終參數的限制3 3、最佳蒸汽終參數、最佳蒸汽終參數1 1）設計最佳終參數）設計最佳終參數 n以年計算費用最小時所對應的以年計算費用最小時所對應的pc為最佳終參數。為最佳終參數。根據該終參數確定凝汽器面積、冷卻水量及循環水根據該終參數確定凝汽器面積、冷卻水量及循環水泵、冷卻塔（循環供水時）的選型和配置等。泵、冷卻塔（循環供水時）的選型和配置等。2）運行最佳終參數

32、）運行最佳終參數 n汽輪機汽輪機功率增加值與循環水泵耗功之差取得最大值功率增加值與循環水泵耗功之差取得最大值時的時的p pc c最佳運行真空最佳運行真空 圖 3-8 最 佳 運 行 真 空 三、回熱循環及其熱經濟性三、回熱循環及其熱經濟性給水回熱加熱給水回熱加熱 汽輪機某些中間級抽出部分蒸汽，送入回熱加熱器對鍋爐汽輪機某些中間級抽出部分蒸汽，送入回熱加熱器對鍋爐給水進行加熱的過程給水進行加熱的過程目的：減少冷源熱損失，提高電廠的熱經濟性目的：減少冷源熱損失，提高電廠的熱經濟性TS123546897S81234567ABa aA A a aB B （一）給水回熱加熱的意義（一）給水回熱加熱的意義

33、1）汽輪機進入凝汽器的凝汽量減少，冷源損失降低；）汽輪機進入凝汽器的凝汽量減少，冷源損失降低；2）提高鍋爐給水溫度，工質的平均吸熱溫度提高；）提高鍋爐給水溫度，工質的平均吸熱溫度提高；3）抽汽加熱給水的傳熱溫差小，做功能力損失小。）抽汽加熱給水的傳熱溫差小，做功能力損失小。不利：不利：回熱抽汽存在作功不足，回熱抽汽存在作功不足，w wi i減小，減小，D D0 0增大，削增大，削弱了弱了D Dc c的減小的減小（二）給水回熱加熱的熱經濟性（二）給水回熱加熱的熱經濟性單級回熱汽輪機的絕對內效率：單級回熱汽輪機的絕對內效率：1kg0D0h1jcjhjDcDjcch單級回熱循環的汽流分配單級回熱循環

34、的汽流分配00000()()1()()1jjccrRiriiRjjccrihhhhwAqhhhhAhhh同參數朗肯循環的汽同參數朗肯循環的汽輪機的絕對內效率輪機的絕對內效率回熱式汽輪機回熱式汽輪機的動力系數的動力系數00()()Rccicchhhhh00()()jjrcchhAhh0RriiAhh分析：分析：riAh多級無再熱的回熱循環，汽輪機的絕對內效率：多級無再熱的回熱循環，汽輪機的絕對內效率：0010001()()11()()zjjccRiriizRrijjcchhhhwAqAhhhhhhh00()()Rccicchhhhh010()()zjjrcchhAhh回熱抽汽做內回熱抽汽做內功之

35、和功之和 凝汽流做內功凝汽流做內功ciwriw 回熱抽汽做功比：回熱抽汽做功比： ， 分析分析：回熱抽汽在汽輪機中的做功量回熱抽汽在汽輪機中的做功量 ， ihririwXwriwrXih（三）影響回熱過程熱經濟性的因素（三）影響回熱過程熱經濟性的因素 1 多級回熱給水總焓值（溫升）在各加熱器間的分配多級回熱給水總焓值（溫升）在各加熱器間的分配 2 鍋爐給水溫度；鍋爐給水溫度；3 回熱加熱級數回熱加熱級數非再熱機組全混合式加熱器回熱系統非再熱機組全混合式加熱器回熱系統h1h2h3hw1hw2hw3hw41kg123)1(1)1 (21)1 (3211 1號加熱器：號加熱器：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號加熱器：號加熱器：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多級回熱給水總焓值（溫升）在各加熱器間的分配多級回熱

37、給水總焓值（溫升）在各加熱器間的分配同理：同理：DDDDDDDDDDDDDzwjjjzjccwwwwwwwwwwwwhqqhqqhqqhqhhqqhqhhqhqqhqhhq112221112122211122212221221111111111111)(1)()1()1(2#1,)1(依此類推可得凝汽系數加熱器熱平衡式fwcccciihhqqqqqqqwDD0000011hDDzwjjjwbchqqhqq1001(1)(1)(1)(1)1()jw jjwjjjw jjqhqhqqhq DD D最佳回熱分配：最佳回熱分配：焓降分配法焓降分配法( (每一級加熱器焓升每一級加熱器焓升= =前一級至本

38、級汽輪機中的焓降前一級至本級汽輪機中的焓降) )(1)(1)11wjjwjjjjjhqhqhhhD D D平均分配法平均分配法( (各級加熱器中的焓升相等各級加熱器中的焓升相等) )(1)01bcwzw zwhhhhhzD D D等焓降分配法等焓降分配法( (每級加熱器焓升每級加熱器焓升= =汽輪機各級組的焓降汽輪機各級組的焓降) )11zzhhhD D D2最佳給水溫度最佳給水溫度回熱循環汽輪機絕對內效率為最大值時對應的給水溫度回熱循環汽輪機絕對內效率為最大值時對應的給水溫度因此：因此：最小，最小， 最大最大做功不足系數做功不足系數：再熱前：再熱前：再熱后：再熱后：03 6 0 0()ifw

39、mgdhhhhh0()fwdhhih0jcrhjcrhhhqYhhq0jcjcrhhhYhhqfwopt提高給水溫度提高給水溫度t tfwfw的影響：的影響：n抽汽壓力抽汽壓力，做功不足系數，做功不足系數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，工質吸熱量，工質吸熱量q q0 0，發電機組熱耗率，發電機組熱耗率q = dqq = dq0 0 、汽輪機內效率汽輪機內效率h hi i受雙重影響；受雙重影響；n鍋爐內的換熱溫差鍋爐內的換熱溫差，相應的火用損，相應的火用損；n回熱加熱器內換

40、熱溫差回熱加熱器內換熱溫差，相應的火用損，相應的火用損D DE Er r；n與總火用損最小對應的最佳給水溫度與總火用損最小對應的最佳給水溫度t tfwfwopop；n通常給水溫度通常給水溫度 t tfwfw= =（0.650.650.750.75）t tfwfwopop回熱級數、給水溫度與回熱經濟性回熱級數、給水溫度與回熱經濟性 單級回熱單級回熱多級回熱多級回熱 3 給水加熱級數給水加熱級數Z（1 1）t tfwfw一定時，回熱級數一定時，回熱級數z z增加，可充分利用低壓抽汽代替增加，可充分利用低壓抽汽代替部分高壓抽汽，使回熱抽汽做功部分高壓抽汽，使回熱抽汽做功，從而使，從而使h hi i；

41、 （2 2）回熱級數）回熱級數z z，各加熱器中的換熱溫差，各加熱器中的換熱溫差，D DE Er r，當級，當級數數z z為無窮多級時，將不存在換熱溫差，亦不存在為無窮多級時，將不存在換熱溫差，亦不存在D DE Er r； （3 3）回熱級數）回熱級數z z，最佳給水溫度，最佳給水溫度； （4 4）隨）隨z z的增長，的增長，h hi i增長率增長率 h hi i是遞減；是遞減； （5 5）實際給水溫度稍偏離最佳給水溫度時，對）實際給水溫度稍偏離最佳給水溫度時，對h hI I影響不大影響不大 表表3 3- -3 3 國國產產凝凝汽汽式式機機組組的的初初參參數數、容容量量、回回熱熱級級數數、給給

42、水水溫溫度度 初參數 容量 回熱級數 給水溫度 熱效率相對增長 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 該行系由美國引進機組的參數 四、蒸汽四、蒸汽中間再熱中間再熱循環及其熱經濟性循環及其熱經濟性蒸汽中間再熱蒸汽中間再熱 將汽輪機高壓部分做過功的蒸汽從汽輪機某一中間級引出，將汽輪機高壓部分做過功的蒸汽從汽輪機某一中間級引出，送到鍋爐的再器加熱，提高溫度后送回汽輪機繼續做功送到鍋爐的再器加熱，提高溫度后送回汽輪機繼續做功目的：目的：提高電廠的熱經濟性，適應大機組發展提高電廠的熱經濟性，適應大機組發展4123再再 熱熱 器器baST124365abc1、再熱對汽輪機相對內效率的影響、再熱對汽輪機相對內效率的影響 再熱使排汽濕度再熱使排汽濕度，濕度損失，濕度損失， h

44、 hri ri 2、再熱對汽輪機理想熱效率的影響、再熱對汽輪機理想熱效率的影響當附加循環吸熱過程的平均溫度當附加循環吸熱過程的平均溫度T Trhrh大于基本循環吸熱過程平均溫度大于基本循環吸熱過程平均溫度T T0 0 ，h ht t（一）蒸汽中間再熱的熱經濟性（一）蒸汽中間再熱的熱經濟性ST124365abc1、再熱后蒸汽溫度、再熱后蒸汽溫度t trhrht trhrh越高，熱經濟性越好，但受材料限制，常取越高，熱經濟性越好，但受材料限制，常取 t trhrh=t=t0 02、再熱后蒸汽壓力、再熱后蒸汽壓力p prhrh h h 提高提高，q 降低降低 存在一個最佳再熱壓力存在一個最佳再熱壓力

45、當當 t trhrh = = t t0 0， p prhrh= =（18%18%26%26%）p p0 0再熱后前有抽汽再熱后前有抽汽，p prhrh= =（18%18%26%26%）p p0 0再熱后前無抽汽再熱后前無抽汽，p prhrh= =（18%18%26%26%）p p0 0（二）再熱參數的合理選擇（二）再熱參數的合理選擇ST124365ba再熱參數的選擇原則：再熱參數的選擇原則：1、選擇合理的蒸汽再熱后的溫度；、選擇合理的蒸汽再熱后的溫度；2、確定最佳再熱壓力；、確定最佳再熱壓力；3、校核蒸汽排汽濕度是否在允許范圍內。、校核蒸汽排汽濕度是否在允許范圍內。表表1-61、煙氣再熱、煙氣

46、再熱利用鍋爐煙道中煙氣加熱蒸汽利用鍋爐煙道中煙氣加熱蒸汽可加熱蒸汽到可加熱蒸汽到5006000C熱經濟性提高熱經濟性提高6%8%用途：電廠中再熱主要手段用途：電廠中再熱主要手段（三）再熱的方法（三）再熱的方法 (a) 煙氣再熱煙氣再熱 2、蒸汽再熱、蒸汽再熱利用新汽或抽汽加熱再熱蒸汽利用新汽或抽汽加熱再熱蒸汽再熱后汽溫較低再熱后汽溫較低熱經濟性提高熱經濟性提高3%4%用途：再熱溫度調節（與煙氣再熱用途：再熱溫度調節（與煙氣再熱同時使用）同時使用） 核電站核電站 (b) 蒸汽再熱蒸汽再熱 載熱質再熱載熱質再熱 3、中間載熱質再熱、中間載熱質再熱載熱質特點：化載熱質特點：化學穩定性、無毒、學穩定性

47、、無毒、比熱容大、比體比熱容大、比體積小；積小； （四）再熱對回熱經濟性的影響（四）再熱對回熱經濟性的影響1、再熱對回熱熱經濟性的影響、再熱對回熱熱經濟性的影響再熱使做功增加再熱使做功增加 ，新蒸汽流量，新蒸汽流量 ，回熱抽，回熱抽汽溫度和焓值汽溫度和焓值 ，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，冷源損失，冷源損失，熱效率，熱效率抽汽點過熱度抽汽點過熱度，加熱器傳熱溫差，加熱器傳熱溫差，不可逆，不可逆損失增大損失增大2、再熱對回熱分配的影響、再熱對回熱分配的影響影響給水溫度及再熱后第一級抽汽壓力的選擇影響給水溫度及再熱后第一級抽汽壓力的選擇(五)熱電聯產循環熱電聯產

48、：熱電聯產： 既生產電力又生產熱能的聯既生產電力又生產熱能的聯合生產。合生產。 具體方式：具體方式：利用汽輪機中做過功的蒸汽對外供熱。例如，熱電廠中利用汽輪機中做過功的蒸汽對外供熱。例如，熱電廠中裝背壓機，調節抽氣式汽輪機，冷凝采暖兩用機等，利裝背壓機，調節抽氣式汽輪機，冷凝采暖兩用機等，利用排式抽氣供給熱用戶，就屬于兩種能量聯合生產。用排式抽氣供給熱用戶，就屬于兩種能量聯合生產。實現兩種能量生產必須具備的基本條件：實現兩種能量生產必須具備的基本條件： 1.有熱用戶，而且要保證熱能用戶所需參數（壓力，溫度）和流量有熱用戶，而且要保證熱能用戶所需參數（壓力，溫度）和流量2.在供熱的同時還要保證必

49、須一定數量的電能。在供熱的同時還要保證必須一定數量的電能。 熱電廠：兩種能量聯合生產的電廠常稱為熱電熱電廠：兩種能量聯合生產的電廠常稱為熱電廠廠熱電分產：發電廠生產電（純凝式電廠），鍋爐房熱電分產：發電廠生產電（純凝式電廠），鍋爐房 生產熱能的方式。生產熱能的方式。熱電站與凝氣電站能耗分析：熱電站與凝氣電站能耗分析：理想卡諾循環理想卡諾循環 供熱循環的吸熱量供熱循環的吸熱量實際循環的做功量實際循環的做功量實際循環的放熱量實際循環的放熱量理想熱效率理想熱效率實際熱效率實際熱效率caaqwq010qqwcaathcaiqww1000qqwqqqqwqqwcaaccacaciihccacqqq 熱電

50、聯產相對熱點分產的特點：熱電聯產相對熱點分產的特點：1.節省初級燃料節省初級燃料 2.有利于環保有利于環保 3.投資高投資高,建設周期長建設周期長 我國熱電聯產事業的發展我國熱電聯產事業的發展熱電聯產事業在中國的發展，經歷了上升，停止和再上升熱電聯產事業在中國的發展，經歷了上升，停止和再上升 1. 5060年代，我國進行大規模的工業建設，熱電聯產和電力年代，我國進行大規模的工業建設，熱電聯產和電力工業的發展齊頭并進，結果是工業的發展齊頭并進，結果是6000kw以上供熱機組占全國總機組以上供熱機組占全國總機組總容量的總容量的20%，其中公用熱電站容量占，其中公用熱電站容量占80%。這段時間是我國

51、供。這段時間是我國供熱機組和公用熱電站發展最多的時間。熱機組和公用熱電站發展最多的時間。 2. 70-80年代年代 熱電聯產呈下降趨勢熱電聯產呈下降趨勢 在此在此 熱電機組熱電機組 占總裝機占總裝機 5% ，其中公用占，其中公用占29%， 自備熱電站占自備熱電站占71%。3. 19811989年，計劃安排從年，計劃安排從3000Kw300Mw， 各種供熱機組項目各種供熱機組項目213個，總裝機個，總裝機5800MW 到到88年底按產建成年底按產建成2900MW,年發電能力年發電能力120多億度多億度 實現供熱能實現供熱能7000多百萬大卡多百萬大卡/小時，年節約標煤小時，年節約標煤400萬噸萬

52、噸4.1989年底我國的熱電聯產狀況如下：年底我國的熱電聯產狀況如下： 年供熱量年供熱量 51757百萬千焦百萬千焦 平均供熱廠用電率平均供熱廠用電率 6026度度/百萬千焦百萬千焦 供熱標準煤耗供熱標準煤耗 39.83公斤公斤/百萬千焦百萬千焦n供熱機組中總容量約供熱機組中總容量約 10000MW，占火電裝機，占火電裝機11.42% 最大供熱單臺機組最大供熱單臺機組.200MWn所用機型：背壓機組、抽氣背壓機組、抽氣機組、凝氣所用機型：背壓機組、抽氣背壓機組、抽氣機組、凝氣機打孔抽氣機組、凝氣機循環水供熱機大型供熱汽冷凝機打孔抽氣機組、凝氣機循環水供熱機大型供熱汽冷凝兩用機組。兩用機組。n最

53、大熱電廠：吉林熱電廠最大熱電廠：吉林熱電廠 55MWn工業供熱最大管徑工業供熱最大管徑 DN 700mm 最遠輸送距離最遠輸送距離6kmn民用采暖，采暖最大管徑：民用采暖，采暖最大管徑：DN1000mm最遠輸送距離最遠輸送距離10Km。n北京供熱效率北京供熱效率: 13.1n國外集中供熱事業概況國外集中供熱事業概況1.蘇聯：總裝機容量蘇聯：總裝機容量 60000MW 占火電占火電 35% 最大供熱距離最大供熱距離15-20km2.芬蘭：起始于芬蘭：起始于1956年，射流利用率最高的國家年，射流利用率最高的國家 自動化程度高，供熱技術先進，供熱設備領先自動化程度高，供熱技術先進，供熱設備領先 1

54、-5 中國熱電聯產事業的特點中國熱電聯產事業的特點 1. 強調城市熱力規劃強調城市熱力規劃 即即 先有城市規劃先有城市規劃 熱力規劃熱力規劃 統一安排下進行熱電聯產建設統一安排下進行熱電聯產建設 以哈市原馬家溝機場工程為例以哈市原馬家溝機場工程為例 2. 各類供熱機組的發展各類供熱機組的發展 建國初期裝設較多的抽氣機，工業密集區裝背壓機建國初期裝設較多的抽氣機，工業密集區裝背壓機 在大城市為解決采暖問題，將容量較大的凝汽機打孔抽汽，在大城市為解決采暖問題，將容量較大的凝汽機打孔抽汽， 或采用或采用200MW，300MW，兩用機，兩用機3.中低壓凝汽機組改造中低壓凝汽機組改造 歷史留下的問題，可

55、利用的改造成供熱機歷史留下的問題，可利用的改造成供熱機 主要使用在小城市主要使用在小城市 城鎮城鎮4. 熱電站的類型熱電站的類型 公用熱電站公用熱電站 企業自備熱電站企業自備熱電站 發展方向發展方向 公用熱電站公用熱電站5.熱電站的機組參數熱電站的機組參數 我國規定高中低參數為我國規定高中低參數為 高壓高壓 90Kgf/cm2 540140 140Kgf/cm2 540555 170Kgf/cm2 555 次高壓機組次高壓機組5060Kgf/cm2 450480 中壓機組中壓機組 40Kgf/cm2 450次中壓機組次中壓機組25Kgf/cm2 350低壓機組低壓機組1013Kgf/cm2 3

56、00超高壓超高壓亞臨界機組亞臨界機組6.19902000年，我國熱電聯產為機組大型化，年，我國熱電聯產為機組大型化， 即即200MW與與300MW問世，沈陽（沿海）問世，沈陽（沿海） 長春（熱電廠）長春（熱電廠） 太原熱電廠太原熱電廠 同時沿海地區發展快，同時沿海地區發展快， 上海上海 山東山東 熱電聯產典型循環熱力原理圖 1.1.燃氣輪機熱電廠原理圖燃氣輪機熱電廠原理圖a.壓縮機壓縮機b.燃氣渦輪燃氣渦輪c.發電機發電機d.燃燒室燃燒室e.空氣回熱器空氣回熱器f.熱網加熱器熱網加熱器g.熱網循環泵熱網循環泵2.抽汽凝汽機熱電廠原理圖抽汽凝汽機熱電廠原理圖 3.雙抽汽輪機熱電廠原理圖雙抽汽輪機

57、熱電廠原理圖 熱電聯產典型循環熱力原理圖 4.背壓式熱電廠背壓式熱電廠供熱系統原理圖供熱系統原理圖 背壓式熱電循環圖背壓式熱電循環圖 （a）工作原理圖；（）工作原理圖；（b）T-S圖圖1-鍋爐；鍋爐；2-過熱器；過熱器；3-蒸汽汽輪機；蒸汽汽輪機；4-發電機；發電機； 5-熱用戶；熱用戶；6-給水泵給水泵 特點：工況復雜特點：工況復雜a.a.熱水供熱系統的連接方式熱水供熱系統的連接方式直接連接或間接連接直接連接或間接連接 b.b.在室外溫度較低，外置鍋爐房投入運行時，采用主熱源在室外溫度較低，外置鍋爐房投入運行時，采用主熱源和調峰熱源分區單獨供熱（簡稱截斷運行）還是聯合并聯和調峰熱源分區單獨供

58、熱（簡稱截斷運行）還是聯合并聯供熱方式（建成并網運行）供熱方式（建成并網運行）。 c.c.整個供暖期所采用的供熱調節方案整個供暖期所采用的供熱調節方案 3.直接聯結多熱源系統直接聯結多熱源系統 熱力站熱力站主主熱熱源源主熱源主熱源供熱區供熱區熱力站熱力站B聯合供熱區聯合供熱區 熱力站熱力站主主熱熱源源熱熱力力站站B聯合供熱區聯合供熱區熱用戶熱用戶主熱源供熱區區主熱源供熱區區熱用戶熱用戶4.4.間接聯接多熱源系統間接聯接多熱源系統5.多熱源聯合供熱設計中應考慮的主要問題：多熱源聯合供熱設計中應考慮的主要問題：a.進行聯合供熱系統可行性研究或設計時，必須首先確定進行聯合供熱系統可行性研究或設計時，

59、必須首先確定它的設計原則和運行方式。它的設計原則和運行方式。 b.b.考慮到聯合供熱系統的運行工況，整個采暖期會有明顯考慮到聯合供熱系統的運行工況，整個采暖期會有明顯的變化，因此外置區域熱源個數不宜過多，容量不宜過小，的變化，因此外置區域熱源個數不宜過多，容量不宜過小，即單臺在即單臺在20T/h20T/h或或40T/h40T/h（每個鍋爐房（每個鍋爐房2-32-3臺）臺）。c.c.熱網參數即供、回水溫度是關系到整個系統經濟與否的熱網參數即供、回水溫度是關系到整個系統經濟與否的關鍵問題，選用要適當關鍵問題，選用要適當 。d.d.對小型熱電廠，外置熱源可放在熱網始端便于熱網的工況對小型熱電廠，外置

60、熱源可放在熱網始端便于熱網的工況控制與調節。控制與調節。 e.e.對直接連接熱網，考慮到熱網工況的穩定性與熱力失調控制，對直接連接熱網，考慮到熱網工況的穩定性與熱力失調控制，在調峰期，易采用截斷式運行方式在調峰期，易采用截斷式運行方式。f.f.對間接連接熱網，易采用并聯運行，且主循環泵可采用變速對間接連接熱網，易采用并聯運行，且主循環泵可采用變速水泵，采暖期內一級網可質、量混合調節。水泵，采暖期內一級網可質、量混合調節。 g.g.對聯合供熱系統水力計算時，應分析各熱源的投入順序和工對聯合供熱系統水力計算時，應分析各熱源的投入順序和工況。計算不同狀況的水力計算后選擇最不利工況為設計依據況。計算不