1、發電廠遠景圖第十一章 蒸汽動力循環裝置教學目標：使學生掌握蒸汽動力循環及其計算方法。知識點：蒸汽動力基本循環；朗肯循環；回熱循環與再熱循環；熱電循環；蒸汽燃氣聯合循環。重 點：回熱循環、再熱循環以及熱電循環的組成、熱效率計算及提高熱效率的方法和途徑。難 點：回熱循環與再熱循環計算，提高循環熱效率的途徑和計算方法。火電廠生產過程簡介汽包鍋爐，開式循環系統1223344psvT飽和蒸汽的卡諾循環飽和蒸汽的卡諾循環11-1 簡單蒸汽動力裝置循環朗肯循環一、工質為水蒸汽的卡諾循環1、朗肯循環的組成 定壓吸熱、定熵膨脹、定壓放熱、定熵壓縮二、朗肯循環及其熱效率 PumpCondenserBoilerTu

2、rbineWturb,outqoutqinWpump,in簡單蒸汽動力裝置流程圖朗肯循環在T-S圖和p-v圖中的表示sT1234pv1234hs朗肯循環在h-s圖上的表示sT2、朗肯循環的計算吸 熱 量放 熱 量循環熱效率吸熱平均溫度放熱平均溫度循環熱效率汽 耗 率 汽耗率：每生產kW.h （3600kJ）的功 所消耗的蒸汽量。234例1 已知朗肯循環的初壓p1=5MPa,初溫t1=500，乏汽壓力 p2=5kPa，試求該循環的平均吸熱溫度、循環熱效率及乏 汽干度。解 查水蒸氣表 由p1=5MPa,t1=500查得p2=5kPa=0.005MPa時計算乏汽的干度乏汽的焓sT234查表得吸熱量放

3、熱量熵變量吸熱平均溫度放熱平均溫度吸熱量放熱量吸熱平均溫度熱效率放熱平均溫度熱 效 率0 300 350 400 450 500 550t%35363738394032145T1T11、蒸汽初溫對循環熱效率的影響sT初溫 t蒸汽初溫對循環熱效率的影響 三、蒸汽參數對熱效率的影響5505004003500.480.440.400.36s325411TT1T0 3 6 9 12 15 18 21初壓p1 MPa2、蒸汽初壓對循環熱效率的影響蒸汽初壓對循環熱效率的影響2 4 6 8 10 12 14 16 18 200.400.410.420.430.440.450.460.470.48p2 kPa

4、14532ss1s3s3T0T1T3、背壓對循環熱效率的影響t蒸汽參數的影響歸納如下: (1)提高蒸汽初參數 p1，t1,可以提高循環熱效率（蒸汽溫度提高50 ，循環效率提高2個百分點）現代蒸汽動力循環朝著高參數方向發展。我國目前采用的亞臨界機組參數見表11.1。低參數 中參數 高參數 超高參數 亞臨界參數初壓/MPa初溫/發電功率/MW1.3 3.5 9.0 13.5 16.5340 435 535 550, 535 550, 5351.53 625 50100 125, 200 200, 300, 600表11.1 亞臨界及以下參數的機組(汽輪機進口參數)表11.2 超臨界參數機組(鍋爐出

5、口參數)機組類型蒸汽壓力MPa蒸汽溫度電廠效率%供電煤耗g/kWh亞臨界機組17.0540/54038324超臨界機組25.5567/56741300高溫超臨界25.0600/60044278超超臨界機組30.0600/600/60048256高溫超超臨界30.070057215我國超臨界機組的參數尚未形成標準系列。注：臨界壓力：22.12 MPa, 臨界溫度：374.15 第一臺試驗性超臨界125MW機組（31 MPa,621/566/538）,1957年在美國投運。 第二臺超臨界325MW機組（34.4 MPa,649/566/566）,1959年在美國投運。參數年代20世紀初期30年代4

6、0年代50年代60年代90年代20052015蒸汽溫度250370400430480500500535538566538566566593610613700720蒸汽壓力Mpa0.81.01.53.03.08.0814亞臨界亞臨界超臨界33.540再熱次數一次二次二次二次表11.3 國外火電機組蒸汽參數的發展表11.4 部分超臨界機組經濟性舉例電廠 項目蒸汽參數機組效率,%投運年份丹麥Vesk電廠407 MW25.1 MPa,560/56045.31992法國STAUDINGE廠550 MW25 MPa,540/56042.51992德國ROSTOCK電廠559 MW25 MPa,540/56

7、042.51994韓國500 MW24 MPa,538/53841石洞口二廠600 MW24.2 MPa,538/56641.091992日本松蒲電廠1000 MW25.2 MPa,598/596441997丹麥Nordjylland電廠 410 MW28.5 MPa,580/580/580471998西門子設計400-1000 MW27.5 MPa,589/600451999歐洲Future 33.5 MPa,610/630502005歐洲Future 40.0 MPa,700/72052-552015平圩電廠600 MW ( 亞臨界)17 MPa,537/53736.91989 (2)降低

8、乏氣壓力可以提高循環熱效率(乏氣壓力每降低2kPa,循環效率提高1個百分點)。但乏氣壓力受環境溫度限制。目前火力發電廠一般在0.004MPa0.006MPa的乏氣壓力下運行。四、有摩阻的實際循環吸熱量放熱量汽輪機作功水泵耗功循環熱效率循環凈功234sT汽輪機的相對內效率水泵的相對內效率五、實際循環的計算234sT已知求關鍵：得到因所以157H.PL.P893一、蒸汽再熱循環BoilerReheaterLow-P turbineHigh-P turbinePumpCondenserqinqout蒸汽再熱循環系統示意圖wturb,outwpump,in蒸汽再熱循環系統示意圖11-2 再熱循環165

9、4322sT16522hh6h1h5h2h2p1p RHp2x2x9x=1st1蒸汽再熱循環的T-s圖和h-s圖二、蒸汽再熱循環在T-s圖和p-v圖中表示三、再熱循環分析 忽略水泵消耗功， 循環作功：循環熱效率：16432sT四、再熱壓力對循環熱效率大小的影響T15T2再熱壓力對循環熱效率大小的影響12A4TsA153一、回熱循環系統示流程圖和T-s圖BoilerTurbinePumpCondenserOpenFWHFWH=Feedwater heaterqinqout43665Pump1kgkgkgwturb,out11-3 回熱循環回熱器的能量分析模型OpenFWH能量平衡方程抽汽量回熱器

10、的能量分析模型124Ts3651kgkgkg吸熱量放熱量汽輪機作功水泵耗功循環熱效率二、回熱循環的計算循環凈功分級(二級)抽汽回熱循環系統示意圖 kg(1-1)kg2kg1kg1kgh02h02h2h2h01h011kgTurbineCondenserqinqoutGeneratorElectricityBoiler PumpPumpPumpOpen FWHOpen FWHh10102215Tsp1p01p02p2第一、二級回熱器的能量分析模型OpenFWHOpenFWH1234背壓式汽輪機熱電聯產循環UserBoilerTurbinePumpqinqoutGeneratorElectrici

11、tyHeat exchanger11-4 熱電合供循環抽汽調節式熱電聯產設備系統圖TurbineBoilerPumpPumpGeneratorElectricityOpenFWHCondenserqinqoutRegulator valveHeat exchangerUser機組循環系統總圖示意圖11.33MPa,536.42.10MPa,537.50.50MPa,346254.535.7401.00.47MPa,349.66.53kP5.52kP11-5 燃氣蒸汽聯合循環燃氣輪機聯合循環技術效率高：E級聯合循環效率5152 F級5557，H級達到60以上污染少：可將NOx排放控制在50mg/Nm3以內啟動快、適合調峰：燃機單循環可以在20分鐘內帶滿負荷聯合循環可以在60分鐘內帶滿負荷可以實現黑啟動、提高電網安全性自動化程度高、人員配置少表11.5 當代先進燃氣輪機及聯合循環性能 機型項目西屋501-ATSGE-MS7001HABB GT26西門子KWU燃氣初溫，1510143012601190壓 比28233016.6簡單循環凈出力,MW290265240簡單循環