1、1第六章第六章 供熱式汽輪機供熱式汽輪機1）掌握熱電聯產的概念；2）掌握供熱式汽輪機的類型 ；3）掌握背壓式汽輪機的特點 ；4）掌握一次調節抽汽式汽輪機的工況圖 ；教學目標及基本要求教學目標及基本要求2第六章第六章 供熱式汽輪機供熱式汽輪機第一節第一節 供熱式汽輪機的熱經濟性供熱式汽輪機的熱經濟性 第二節第二節 背壓式汽輪機背壓式汽輪機 第三節第三節 調節抽汽式汽輪機調節抽汽式汽輪機第四節第四節 調節抽汽式汽輪機的熱力設計特點調節抽汽式汽輪機的熱力設計特點3 1. 供熱式汽輪機供熱式汽輪機 能同時對外供電、供熱的汽輪機稱為供熱式汽輪機（或者稱熱電聯產汽輪機）。第六章第六章 供熱式汽輪機供熱式汽

2、輪機 2. 分產發電分產發電 一般發電廠都采用凝汽式機組，只生產電能向用戶供電。工業生產和人們生活用熱則由特設的工業鍋爐及采暖鍋爐房單獨供應。這種能量生產方式稱為熱、電分產。 4第六章第六章 供熱式汽輪機供熱式汽輪機3. 熱電聯產熱電聯產n安裝有供熱式汽輪機的電廠稱為熱電廠。n除了供應電能以外，同時還利用作過功（即發了電）的汽輪機抽汽或排汽來滿足生產和生活上所需熱量。這種能量生產方式稱為熱電聯產。 4. 熱電聯產特點熱電聯產特點 一次能源利用得比較合理,做到按質供能，梯級用能，能盡其用，使地區的整個能量供應系統節約了能源。 5第六章第六章 供熱式汽輪機供熱式汽輪機6第一節第一節 供熱式汽輪機的

3、經濟性供熱式汽輪機的經濟性一一. 供熱式汽輪機的經濟性供熱式汽輪機的經濟性 在動力循環中，不可避免地有一部分熱能沒有轉換為機械能，而排放到低溫熱源中，形成冷源損失冷源損失，使循環的熱效率降低。這一部分低位熱能，數量是相當可觀的。對于凝汽式汽輪機來說 ，排汽壓力一般為0.005Mpa左右，排汽焓值和相應凝結水的焓值之差 ，一般有2200 kJ / kg (小機組有2300 kJ / kg ），這也就是1 kg 蒸汽在凝結時所放出的熱量。這個數字比機組的整機理想焓降還要大。如國產200 MW 汽輪機，整機理想焓降為 1720.7 kJ / kg，小于2200 kJ / kg（冷源損失）。如果能充分

4、利用其中一部分熱能，則可以大大提高火電廠的循環熱效率。 )( cchh 7第一節第一節 供熱式汽輪機的經濟性供熱式汽輪機的經濟性對于凝汽式汽輪機，其理論熱效率為 ： ( 6 -1 ) 其中，Pel為汽輪發電機組的電功率，Q1為單位時間內鍋爐燃料所供給的總熱量。 對于供熱式汽輪機來說，同時發電Pel和供熱Q，其熱效率為： ( 6-2 ) 式中，Q / Pel稱為供熱式汽輪機熱電比。 由于 1，因此， 。這就表明，供熱式汽輪機的熱效率比凝汽式汽輪機高。1QPelel)1 (,1elelelthelPQQQP)1 (elPQelthel,8第一節第一節 供熱式汽輪機的經濟性供熱式汽輪機的經濟性目前，

5、大功率火電機組的熱效率約4 0 %。 但實行熱電聯產之后，由于熱電比 0，因此，熱效率就會提高。對于背壓式汽輪機，熱電比可達6 8 ，從而可以使整機熱效率達85 % 左右。而調節抽汽式汽輪機組，由于保留了冷源損失裝置，其熱效率高于凝汽式汽輪機組而低于背壓式汽輪機組，約為（40 85）%之間。 elPQ9第一節第一節 供熱式汽輪機的經濟性供熱式汽輪機的經濟性供熱式汽輪機有背壓式汽輪機和調節抽汽式汽輪機兩大類：背壓式汽輪機排汽壓力（背壓）高于一個大氣壓力。調節抽汽式汽輪機是將在汽輪機內作過功的蒸汽從某個中間級后抽出來供給熱用戶。根據熱用戶對用汽參數的不同要求，調節抽汽式汽輪機可以是單抽汽的，也可以

6、是雙抽汽的。供熱式汽輪機的一般有兩種，即工業用汽和采暖用汽兩種不同的參數。工業用汽的壓力一般為 0.8 1.3 Mpa (8 13 a t a ) ；采暖用汽壓力一般為0.05 0.12Mpa （0.5 1.2 a t a )。 二二. 各種供熱機組的特點各種供熱機組的特點10第二節第二節 背壓式汽輪機背壓式汽輪機一一. 背壓式汽輪機的特點背壓式汽輪機的特點定義：排汽壓力高于大氣壓力的汽輪機。排汽用于供熱或其他用途。定義：排汽壓力高于大氣壓力的汽輪機。排汽用于供熱或其他用途。1111背壓式汽輪機的任務是供熱，同時發電，電功率取決于熱負荷。背壓機沒有回熱抽汽，也沒有凝汽器。排汽全部送到熱用戶。因

7、此，其熱經濟性是最好的。 背壓機排汽參數高，整機理想焓降小，是凝汽式機組的1/8-1/3。都采用噴嘴調節。調節級形式多為雙列級。由于整機理想焓降小，對于同功率大小的凝汽式汽輪機來說，背壓機的流量大，相應各級通流部分的幾何尺寸就大，葉高長、部分進汽度大。背壓機的初參數一般不會很高，多為中參數。通流部分大部分工作在過熱蒸汽區。排汽壓力要根據熱負荷的性質而定，不宜采用節流調節。工業用汽，壓力一般為0.8 1.3 M p a；采暖用汽，一般為0.12 0 .25Mpa。第二節第二節 背壓式汽輪機背壓式汽輪機一、一、 背壓式汽輪機的特點背壓式汽輪機的特點12圖6-4為背壓式汽輪機裝置示意圖。新蒸汽進入背

8、壓機1膨脹作功后，排汽送到熱用戶4。由于無回熱抽汽，進汽量等于排汽量。所以，當熱負荷增大時，進汽量增大，發電功率增大；反之亦然。這就是說，背壓機的發電功率要受供熱量大小的限制，不能同時滿足熱、電兩負荷的要求。因此，背壓機常常和凝汽式汽輪機并列運行（如圖6-4所示）。凝汽機2承擔電負荷的變化，以滿足電負荷的要求。另外，當背壓機出故障或者需要檢修時，由減溫減壓器3向熱用戶供汽。第二節第二節 背壓式汽輪機背壓式汽輪機 圖圖6-4二、二、 13背壓機和凝汽式汽輪機并列運行：采用低壓凝汽式汽輪機，背壓式汽輪機的排汽引一部分到低壓凝汽式汽輪機發電。背壓式汽輪機可以承擔較大的電負荷，效率提高，且采用低壓凝汽

9、式汽輪機可降低成本，效率不受影響。第二節第二節 背壓式汽輪機背壓式汽輪機二、二、 1414背壓式汽輪機的排汽供給一臺或多臺進汽壓力較低的汽輪機使用，這種背壓式汽輪機又稱為前置式汽輪機。它不但可以增加原有電廠的發電能力，而且可以提高原有電廠的熱經濟性。前置式汽輪機的背壓常大于 2兆帕，視原有機組的蒸汽參數而定。低壓機組根據電負荷的需求來調節其進汽量，并根據此汽量利用調壓器來控制背壓式汽輪機的進汽量。第二節第二節 背壓式汽輪機背壓式汽輪機15對背壓機進行變工況計算后，可繪制出它的汽耗特性曲線汽耗特性曲線，如圖6-6中b線所示。為了便于比較，在圖中同時給出了功率和參數相同的凝汽機汽耗特性曲線c。從圖

10、可見，背壓機的汽耗微增率汽耗微增率（b線的斜率）比凝汽機的大。這是因為背壓機的背壓高，整機理想焓降小，所以要發出相同功率，則所需蒸汽流量就大。從而，背壓機的也比凝汽機的大。圖6-6第二節第二節 背壓式汽輪機背壓式汽輪機三、三、 1616 調節抽汽式汽輪機同時發電和對外供熱，并能在較大范圍內同時滿足熱、電兩負荷的要求。也就是說，當發電功率不變時，供熱抽汽量可以在所在范圍內任意變動；當供熱量不變時，發電功率可以在所在范圍內任意變動。根據熱負荷的要求，調節抽汽式汽輪機可以向外提供一種或者兩種的蒸汽，并且，供汽參數和流量大小可以控制。因此，調節抽汽式汽輪機得到了廣泛地應用。圖 6-8第三節第三節 調節

11、抽汽式汽輪機調節抽汽式汽輪機一、一、 17二、二、 一次一次第三節第三節 調節抽汽式汽輪機調節抽汽式汽輪機 圖6-8為一次調節抽汽式汽輪機的工作原理和熱力過程曲線示意圖。它由高壓部分和低壓部分所組成。從鍋爐出來的蒸汽（參數為 、 ），經主汽閥、調節閥先在高壓缸膨脹作功作功之后，分為兩股：一股蒸汽 (壓力為 )從高壓缸抽出送到熱用戶;0p0teDep18二、二、 一次一次第三節第三節 調節抽汽式汽輪機調節抽汽式汽輪機另一股蒸汽 經低壓調節閥5進入低壓缸繼續膨脹作功，作功后的乏汽最后排入凝汽器（壓力為 ）。一次調節抽汽式汽輪機有高、低壓兩個調節閥（有的機組的低壓調節裝置是），由機組本身的調節系統的

12、和控制，以同時滿足外界不同熱、電負荷的要求。也就是說，一次調節抽汽式汽輪機的控制系統， 可使， 或者，。cpcD19 對于一次調節抽汽式汽輪機，其流量和功率可用下式來表示： ( 6 - 3 ) ( 6 - 4 )其中， -分別為機組的進汽量、抽汽量、凝汽量； -分別為機組的功率、高、低缸功率。用圖63中的符號，則高 、低缸功率和整機的功率為 （ 6 5 ）或 者 = （ 6 5 a ） 由式（65）可見，當供汽量一定時，可通過調節抽汽量而得到不同的電功率。也就是說，一次調節抽汽式汽輪機在一定范圍內，可同時滿足熱、電兩負荷的需要。ceDDD011iiiPPPceDDD、0111iiiPPP、it

13、itiHGHDP0013600itcitciHGHDP360036000itHDiP3600itcHD36000itHD3600)(0iteHDDiP36000itHD3600iteHDieiPP三、三、 一次一次第三節第三節 調節抽汽式汽輪機調節抽汽式汽輪機20 一次調節抽汽式汽輪機的進汽量、調節抽汽量和功率三者之間的關系曲線稱為一次調節抽汽式汽輪機的工況圖，如圖610的形式：1、純凝汽工況線： 當機組抽汽量 = 0時，機組的功率與流量的關系曲線稱為純凝汽工況線。這時，機組的功率為： （ 6 9 ） 根據假設，上式的 為一常數。顯然，功率 與流量 呈直線關系，如圖610中的0 a 線所示。該

14、線就是純凝汽工況線，其斜率為 。圖中線段oo 表示機組有效功率為零時的空載汽耗量 ， 點所對應的功率為額定功率。iP003600DBHDcitcBiP0DeDitcHd3600nlDa四、四、 一次一次第三節第三節 調節抽汽式汽輪機調節抽汽式汽輪機21圖6-10 一次調節抽汽式汽輪機的簡化工況圖22222，純背壓工況線，純背壓工況線 當低壓缸流量 = 0時，機組的功率與流量的關系曲線稱為純背壓工況線。這時，機組相當于一臺背壓式汽輪機，用汽量等于進汽量，機組的功率為： （ 6 7 ） 純背壓工況線的其斜率 。其空載汽耗量 （線 段）比凝汽工況的大。 在實際運行中，純背壓工況是不可能實現的。為了冷

15、卻低壓缸，必需要有一個最小流量 通過低壓缸。因此汽輪機所發出的功率要增大，即 （ 68 ） 其中， 為低壓缸通過最小流量時所發出的功率。由于為一常數，所以，在這種工況下機組的功率與流量的關系曲線應與線平行，如圖64的 線所示，稱為實際背壓工況線（。cD003600DBHDPbitibdcd1nlDmin)(cDmin)(iPmin0)(ibPDBiPdc2323圖6-4 一次調節抽汽式汽輪機的簡化工況圖243，等抽汽量工況線，等抽汽量工況線當抽汽量 為不同常數時，機組的功率與流量的一組關系曲線稱為等抽汽量工況線。由于抽汽量的存在，機組的功率為： （69） =式中 為由于抽汽量沒通過低壓缸而少發

16、的功率，當抽汽量一定時， 也為定值。這時，機組的功率與流量的關系曲線應是一組平行于0 線的曲線，如圖64中的 線等所示。很顯然，當抽汽量 = 0 時， 也為零，其工況線就是純凝汽量工況線。圖64中的 線為最大抽汽量工況線，即 ， 的大小決定于設計條件。在設計時，最大抽汽量只能在最大進汽量時抽出。eD36000itiHDP3600iteHDiecPDB0iePiePaeeeDiePeemaxeeDD maxeD2525圖6-4 一次調節抽汽式汽輪機的簡化工況圖264 ， 等凝汽量工況線等凝汽量工況線 當通過低壓缸流量 為不同常數時，機組的功率與流量的一組關系曲線稱為等凝汽量工況線。這時候，機組的

17、功率為： （6 10 ） 當 = 0 時，則 ，即 為線（純背壓工況線）。所以，在不同的 下就可以得到一組平行 的 線。上述的各線所圍成的一塊封閉面積，即為一次調節抽汽式汽輪機的可能工作區，區內任意一點都代表一種工況。因此，在工作區內，只要知道四個參數（ 、 、 、 ）中的任意兩個，就可以通過查工況圖而求得另外兩個量。cDiP36000itHD3600itcHDibPDB0cDiP0DBbcdcdcD0DeDcDiP2727圖6-4 一次調節抽汽式汽輪機的簡化工況圖2828圖6-4 一次調節抽汽式汽輪機的簡化工況圖29五、二次調節抽汽式汽輪機的工作原理五、二次調節抽汽式汽輪機的工作原理 兩次調

18、節抽汽式汽輪機的熱力系統簡圖和熱力過程曲線如圖612所示。其工作原理和一次調節抽汽式汽輪機大體相同。汽輪機由高、中低三部分所組成。三部分都具有各自的配汽機構，能同時向外供應兩種不同參數的抽汽。 如果不考回熱抽汽，則機組總的功率和蒸汽流量的基本關系為： ( 6 - 1 1 ) ( 6 - 12 )其中， -分別為總進汽量和一、二次抽汽量及凝汽量； -分別為整機和高、中、低壓缸的功率。 ceeDDDD210111111iiiiPPPPceeDDDD、210111111iiiiPPPP、第三節第三節 調節抽汽式汽輪機調節抽汽式汽輪機3030圖612兩 次 調 節 抽 汽式汽輪機熱力系統和熱力過程曲線二，兩次調節抽汽式汽輪機的工況圖（略）31一、熱力系統方面的特點一、熱力系統方面的特點 由于有了兩級調節抽汽，使流經各缸的流量相差很大，這與一股凝汽式汽輪機的情況大不相同。此外，調節油汽機組的回熱抽汽量占總進汽量的比例也較小。二、通流部分熱力設計特點二、通流部分熱力設計特點(一)各缸設計流量的確定 1高壓缸設計流量 對于調節抽汽式汽輪機，當功率和抽汽量為額定位時，總進汽量就作為高壓缸的設計流量，而高壓缸的最大流量一般為設計流量的1.2倍。第四節