《第二章 发电厂热力循环的参数及型式》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章 发电厂热力循环的参数及型式（116页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、热力发电厂,主讲教师：于静梅,本章教学目的： 发电厂效率40%，比较低，为了提高发电厂效率，采用了各种方法，通过这章学习来学习提高发电厂效率的各种途径，从而使同学们对当前电厂的发展趋势有所了解。,第二章 发电厂热力循环的参数及型式,本章教学内容： 主要讲述蒸汽初参数、蒸汽终参数对电厂效率的影响；采用再热、回热、热电联产来提高电厂的热经济性。,本章教学重点： 在于分析初参数、终参数对 的影响，是否无止境的提高参数是有好处的。,本章教学难点： 在于对采用再热、回热后对热经济性的影响，要对经济指标进行逐一计算、分析。,本章教学方法和手段： 以老师讲授为主，提出各种问题，让同学自己分析讨论从而加深印象
2、。,第二章 发电厂热力循环的参数及型式,蒸汽参数：p0 , t0 , trh , pc,第二章 发电厂热力循环的参数及型式,循环：热力发电厂常用的蒸汽循环为回热循环，再热循环和热电联产循环。,一、提高蒸汽初参数的经济性【*难点、重点掌握*】,2.1 提高蒸汽初参数,（一）提高蒸汽初温,2.1 提高蒸汽初参数,2.1 提高蒸汽初参数,2.1 提高蒸汽初参数,（二）提高蒸汽初压,2.1 提高蒸汽初参数,这段,例如T0=400,20MPa以上,2.1 提高蒸汽初参数,（三）提高蒸汽初参数与绝对内效率和汽轮机容量的关系,2.1 提高蒸汽初参数,2.1 提高蒸汽初参数,(一）影响提高蒸汽初参数的主要因素
3、 1.提高蒸汽初温度可提高热经济性和节约燃料。 前面已分析过，p0/t0, cp ， q0.显然可节约燃 料，是提高p0/t0的前提。,二、提高蒸汽初参数的技术经济可行性,2.1 提高蒸汽初参数,（2）提高初温受金属材料的制约. 中低压机组的蒸汽初温度大多选取390450，以便广泛采用碳素钢材；高压及其以上机组的蒸汽初温度一般选取500565，目前在我国多数为535，这样可以避免采用价格昂贵的奥氏体钢材，而采用低合金元素的珠光体钢材。奥氏体钢与珠光体钢相比，奥氏体钢耐温高，可以在580600高温下使用，珠光体钢耐温较低，可以在550570温度下使用。但奥氏体钢价高，膨胀系数大，导热系数小，加工
4、和焊接比较困难。另外对温度变化的适应性、抗蠕变和抗锈蚀的能力都比较差。所以，目前倾向于多用珠光体钢，而把蒸汽初温度限制在550570以下。,（3）提高蒸汽初压力，主要受到汽轮机末级叶片容许的最大湿度的限制。 原因：在其它条件不变时，对于无再热的机组，随着蒸汽初压力的提高，蒸汽膨胀终了的湿度是不断增加的。这一方面会影响到设备的经济性，使汽轮机的相对内效率降低，同时还会引起叶片的浸蚀，降低其使用寿命。危害设备的安全运行。,2.1 提高蒸汽初参数,同时还会引起叶片的浸蚀，降低其使用寿命。危害设备的安全运行。,（4）提高蒸汽初压、初温影响电厂的钢材消耗和总投资。 提高p0/t0，虽可提高发电厂的热经济
5、性，节约燃料，但却使钢材消耗的总投资增加了。,2.1 提高蒸汽初参数,p0/t0,a)D,B,使燃料运输，制粉等的设备及系统，送引风设备，除尘，灰系统，汽机低压部分，凝汽设备及供水设备等的费用相对减少。,b)D,Ab。但承压设备、部件、管道的厚度增加；耐热合金钢用量增加；级数增多，抽汽压力增加；使锅炉，汽机，高加，给水泵等造价提高。,提高p0/t0虽可使耗煤下降，但多耗钢材，故其技术经济比较的实质，可概括为钢煤比价的比较。冶金技术水平高，钢的价格相对越低，燃料价格越高，即钢煤比价小，趋向采用更高的蒸汽初参数，反之，。,（5）更高蒸汽初参数，更大机组的可用率。 一般而言，当采用更高参数，更大容量
6、机组时，均需一定技术成熟期，其可用率较低，成熟期后，可逐年提高。,2.1 提高蒸汽初参数,（二）最有利初压 当t0pc一定时，必有一个使i达最大的p0。称为理论上最有利初压 ，并与机组容量有关。随机组容量的增大，初温的提高，以及回热完善程度越好，所对应的最有利初压 值就越高。 经济上最有利初压 ：与许多前述技术经济因素有关，要通过详细论证和定量计算比较才能确定，显然,蒸汽终参数即汽轮机的排汽压力，不仅与凝汽设备有关，而且还与汽轮机的低压部分以及供水冷却系统有关，总称为热力发电厂的冷端。 一、电厂用水量和供水系统的选择，自然通风冷却塔和空冷系统,（一）电厂用水量,我国是人均水资源占有量很少的国家
7、，而燃煤电厂、核电厂都要用大量的水。水源是决定电厂规划和厂址的重要因素。电厂用水包括凝汽器的冷却水或冷却塔的补充水；各种冷却器（冷油器、发电机空冷器等）和各种转动机械轴承冷却水，通称为工业冷却水；经化学处理，除氧的锅炉补水；除尘和通风用水，生活和消防用水等。,2.2 降低蒸汽终参数,一般大型火电厂,2.2 降低蒸汽终参数,m=50-70,直流供水时，1度电需水126-144m3水,循环供水时，1度电需水2.16-3.6dm3水,（二）供水冷却系统的选择,直流供水（开式供水）：指从江河，湖泊，水库，海湾等水源取水，利用水泵和管渠将水送入凝汽器，将汽轮机排汽冷却为凝结水后即排弃回水源的系统。,循环
8、供水（闭式供水）：有冷却塔的供水系统。,混合供水：若地表水源仅个别季节水量不足，而取水条件又很有利，可采用。,常用的循环供水的冷却设施有冷却池、喷水池及喷射冷却装置。,2.2 降低蒸汽终参数,优：冷却水温低，且水温季节或昼夜变化小。,冷却池,缺：占地面积大，一般以湖泊，水库或在河道上筑坝后的水面建成。,喷水池,优：结构简单，施工方便，投资小，运行维护简便。,缺：占地面积大，水量损失大，冷却效果受周围环境及气候条件变化影响。,冷却塔：逆流双曲线自然通风的冷却塔。,（三）自然通风冷却塔和空冷系统,2.2 降低蒸汽终参数,由于火电机组容量不断增大，用水量随之增大，难以用于缺水或少水地区。在一些缺水的
9、地区广泛采用空气冷却凝汽器，即用空气来冷却汽轮机的排汽，这种系统称为空气冷却凝汽系统，或称为干塔冷却系统，相应的汽轮机。凝汽器称为空冷汽轮机，空冷凝汽器。 1、空冷凝汽系统的类型,直接空冷凝汽系统,间接空冷凝汽系统,混合式凝汽器的间接空冷凝汽系统,表面式冷凝汽器的间接空冷凝汽系统,（1）直接空冷凝汽系统,2.2 降低蒸汽终参数,排汽经2根管子到50m左右平台，分成几十个冷却三角，有轴流风机带风扇进行冷却，冷却三角是椭圆形管子，是钢管，散热好。排汽直接在空冷凝汽器内凝结，空冷凝汽器由许多并联的带翅散热片钢管作冷却元件组成，按“人”字形布置在汽轮机房外侧。这种系统简单，但真空系统庞大，易漏空气。,
10、（2）混合式凝汽器的间接空冷系统(海勒系统）,2.2 降低蒸汽终参数,是匈牙利海勒教授于1950年提出的。喷射式凝汽器装有冷却水喷嘴，喷出冷却水与排汽直接接触换热，由凝汽器出来的水分为2部分，仅（2-5）%的凝结水经处理后返回锅炉，绝大部分作为循环水被泵送至空冷塔内冷却元件用空气冷却，冷却后循环水至水轮发电机组回收一部分能量，返回凝汽器再行喷射。,（3）面式凝汽器的间接空冷系统,2.2 降低蒸汽终参数,和普通湿式凝汽器就在冷却塔有区别。,二、降低蒸汽终参数的热经济性【掌握】,（一）降低蒸汽终参数的极限,2.2 降低蒸汽终参数,2.2 降低蒸汽终参数,（二）凝汽器的设计压力,2.2 降低蒸汽终参
11、数,pc虽可提高热经济性，节约燃料，但将使汽轮机造价增加。,在余速损失=const，采用更长的叶片及多个排气口，从而提高了汽轮机设计制造要求及其成本。,vc,末级排汽面积一定，余速损失增大，相对内效率下降。,故应以综合的技术经济比较来确定pc 。,（三）额定工况汽轮机排汽压力的部标,2.2 降低蒸汽终参数,pc与水源的水温有关，根据原水力电力部标准SD264-88规定，twi有15、20、25三种标准，一般以20为设计值，目前的主力机组汽轮机排汽压力一般为4.4-5.39kPa， pv=95.6-94.6kPa。,（四）多压凝汽器,在不增加冷却面积的情况下，采用多压凝汽器，会降低排汽平均温度，
12、提高热经济性。一般用于高温，缺水和温升大的机组。60年代，国外一些大机组采用多压凝汽器，我国1988年投运的国产600MW机组也采用多压凝汽器。,（五）凝汽器的最佳真空与冷却水泵的经济调度,2.2 降低蒸汽终参数,2.2 降低蒸汽终参数,发电厂的冷却水系统设有多台循环水泵，而且循环水量也不是连续调节，应通过计算和实验来确定不同工况时的冷却水泵的运行方式。,一、给水回热的热经济性,给水回热加热： 从汽轮机某些中间级抽出部分蒸汽加热锅炉给水以提高给水温度，称为给水回热加热，简称给水回热。 回热： 利用工质排出的部分热量来加热工质本身的方法。,2.3 给水回热循环,（一）采用回热提高,2.3 给水回
13、热循环,2.3 给水回热循环,2.3 给水回热循环,（二）采用回热导致做功能力损失,采用回热，通过给水回热加热器的有温差不可逆换热过程恒有做功能力损失。 假设端差为0，不计散热损失，且回热蒸汽为饱和蒸汽，则放热量等于给水吸热量dq，并为定值。 1-2为放热过程，平均放热温度为 a-b为吸热过程，平均吸热温度为,2.3 给水回热循环,若其它条件不变，由单级混合式加热器改为两级混合式加热器，其抽汽放热过程为 ，两级回热的放热过程平均温度为,2.3 给水回热循环,分析： Z=2, ,所以 ，两级回热较一级回热减少 损，由此推论z级回热时， ， 若z=,则回热过程的放热过程即趋于吸热过程A-B,两者平
14、均温度趋于一致, 趋于0,做功能力损失趋于0. 回热虽可提高热经济性,却使汽耗,汽耗率相应增大.,2.3 给水回热循环,由于回热抽汽做功不足,使 ,在定功率条件下,必须加大D0d0,其增大的汽耗系数即值,一般为1.25.回热抽汽的压力愈高，其做功不足愈大，相应的值也随之加大；可见，为提高回热的热经济性，应充分利用低压回热抽汽。,2.3 给水回热循环,（一）混合式回热加热器系统的 表达式,二、给水回热基本参数对热经济性的影响,2.3 给水回热循环,1号加热器的热平衡式，不计散热损失，不计给水泵焓升时，为,2.3 给水回热循环,2号加热器的热平衡式,2.3 给水回热循环,于是,可推理，对于Z级混合
15、式加热器系统的 为：,2.3 给水回热循环,（二）回热过程三个参数,1、回热分配,影响给水回热循环热经济性的三个给水回热参数是：回热加热的分配 ；相应最佳给水温度 和回热级数 ，三者互有影响，密不可分。,国内外学者对此都有不同的研究方法，其假设或简化条件略有出入，故有不同的回热分配方法，如循环函数分配法，焓降分配法，平均分配法，等焓降分配法等，但结果都相似。 以非再热的理想回热循环，即全部采用混合式加热器，无散热损失，并忽略压损和泵功的影响。,2.3 给水回热循环,2.3 给水回热循环,按下列条件求极值：,当循环参数一定时，,均为常数，求 时，,2.3 给水回热循环,与hw1无关也为常数，且,则,2.3 给水回热循环,得,同理，由,2.3 给水回热循环,故其通式为,2.3 给水回热循环,（2）焓降分配法：若蒸汽参数不高，忽略q随的变化，即,将每一级加热器内水的焓升，取为前一级至本级的蒸汽在汽轮机中的焓降，简称为焓降分配法，,2.3 给水回热循环,（3）平均分配法：若再忽略各加热器间蒸汽凝结放热量的微小差异，即q1=q2 = =qz，则简化为：,将每一加热器中的焓升取为相等来分配的，又称“平均分配法“。,2.3 给水回热循环,（4）等焓降分配法：将 ，代入（2）中，则有,而,故得,即每一级加热器中水的焓升，取为等于汽轮机的各级焓降，简称“等效焓降分配法”。,
