热力发电厂第三章教材

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1、热力发电厂 第一节 热电联产循环（书2.5） 第二节 燃气蒸汽联合循环（书3.1 ） 第三章 热力发电厂 2.5 热电联产循环 2.5.1热电联产的效益 （1）热能消费的特点 （2）热电联产与热电分产 （3）热电联产的热量法分析 2.5.2集中供热锅炉房 2.5.3热电冷三联产 2.5.4我国的热电联产 热力发电厂 2.5.1热电联产的效益 （1）热能消费的特点 n 热能用户包括生产和生活两大类 n 热能的载能体有热水和蒸汽两类 n 热能是全部能量消费中最大的一项，大约70 n 热能消耗中的大约60是120以下的低温热能 n 热能消费的特点是数量大、种类多、但作功能力低 热力发电厂 （2）热电

2、分产与热电联产 热电分产指由凝汽机组发电和供热锅炉供热的方式 凝汽机组发电存在大量的冷源损失 工业锅炉供热不仅有降温供热的损失还有炉效不高的损失 热电联产利用汽轮机作功抽汽或排汽对外供热为联产 在热电厂中锅炉生产的高品位热能用来发电 作功后利用低品位的抽汽用来供热 热电联产符合“按质用能” 和“热尽其用”的目的具有节能潜力 供热机组的类型 有背压式机组（B型），指排汽全部用来供热的汽轮机 有抽汽凝汽机组（C型和CC型），指利用抽汽来供热 2.5.1热电联产的效益 热力发电厂 （3）热电联产的热效率1 朗肯循环与供热循环的Ts图 2.5.1热电联产的效益 热力发电厂 （3）热电联产的热效率2 朗

3、肯循环与供热循环效率 t=wa/q0=1-qca/q0=(h0-hca)/(h0-hwc) th=(wa+qha)/q0=(h0-hha)+(hha-hwc)/(h0-hwc)=1 效益分析 朗肯循环效率较低是由于低温热源伴随着数量巨大的热量损失 背压供热循环效率很高是因为由热用户消费了循环的冷源损失 热电联产中发电节煤与供热机组的热化发电比有关 定义：热化发电比是供热汽流发电与机组发电的比Xh=Wh/W 背压供热机组的热化发电比为1，发电节煤效果显著 抽凝供热机组的热化发电比小于1，发电节煤效果减弱 2.5.1热电联产的效益 热力发电厂 （3）热电联产的热效率3 背压供热循环是纯供热循环 利

4、用汽轮机排汽对外供热 为满足热用户的需要提高排汽压力使其作功减少 背压供热机组的电负荷由热负荷确定，两者不独立 抽凝供热循环为背压供热循环和凝汽循环的复合 利用汽轮机抽汽对外供热 热电负荷具有一定独立调节能力，但仍有冷源损失 供热抽汽的循环等同于背压循环，其效率同上 凝汽循环由于参数较低、供热调节等因素，其效率偏低 2.5.1热电联产的效益 热力发电厂 2.5.1热电联产的效益 （4）热电联产的综合效益 供热节煤量和节煤条件 Bhs=34.1Qhhs/b(d)p(d)-1/bp 节煤条件bb(d)/hs 背压供热机组发电节煤量和节煤条件 令eq=bpmg Bes=0.123/eqW/i-(Wh

5、+Wcs/iar) Bes=0.123Wh/eq(1/iar-1)-(1/Xh)(1/iar-1/i) 节煤条件xh (1/iar-1/i)/(1/iar-1) 热力发电厂 2.5.1热电联产的效益 （4）热电联产的综合效益2 热电联产的节煤条件 供热节煤条件与锅炉效率和供热管道效率有关 只有当分散供热小容量锅炉的效率比较小联产才能节煤 只有当联产供热管道的效率比较高联产才能节煤 只有当联产供热大容量锅炉的效率足够高联产才能节煤 发电节煤条件与供热机组热化发电比Xh同向变化 只有当热化发电比比较大联产才能节煤 热负荷比较充分 供热机组选型恰当 只有当分产机组的内效率比较低联产才能节煤 只有当补

6、偿机组的效率比较高联产才能节煤 热力发电厂 2.5.2集中供热锅炉房 集中供热锅炉 对于分散的热负荷供应可以建区域性集中供热锅炉 蒸汽锅炉：容量不大于65t/h，压力不大于2.35MPa 热水锅炉：供热量约2.5-25GJ/h，应力更低 集中供热锅炉房的效益 锅炉效率比小容量锅炉高，且环保措施比较齐全 投资较低，建设周期短 适于经技术经济论证不宜建热电站的区域供热 城市的热化事业 三北地区的集中供热的热化率不足30 为保证可靠性，集中供热锅炉房宜配置两台锅炉 热力发电厂 2.5.3热电冷三联产 热电冷三联供的必要性 现状 三北地区有冬季采暖的要求但集中供热不足 黄河以南广大地区无集中供热设施

7、随着生活水平的提高制冷需求日益强劲 采暖、除湿、制冷均采用电驱动的设备 我国新增住宅大量增加，暖通需求旺盛 三联产的必要性 发展集中的三联产，可以发挥大容量设备高效节能的 优越性 发展集中的三联产，可以发挥大容量设备清洁生产的 优越性 发展集中的三联产，符合按质用能的要求 热力发电厂 2.5.3热电冷三联产 制冷技术 压缩机是制冷机组的关键设备有容积式和离心式两类 利用热能的制冷方式 蒸汽压缩制冷 蒸汽喷射制冷 氨水吸收式制冷 溴化锂水吸收式制冷 溴化锂水吸收式制冷 以水为制冷剂，溴化锂为吸收剂 溴化锂水吸收式制冷技术成熟，已经商品化 采用两级发生器的溴化锂制冷机是我国今年研制的节 能型产品

8、热力发电厂 2.5.3热电冷三联产 热电冷三联产的特点 在热电联产的同时利用蒸汽热能经制冷机组产生68冷水 三联产可以保证供热机组具有稳定的热负荷，提高经济性 蒸汽动力循环加溴化锂水吸收式制冷，循环效率可达65 可以缓解夏季居民使用空调造成的用电紧张状况 可以利用工业企业的余热作为制冷循环的热源，提高其能效 利用溴化锂制冷机生产的7左右的冷水可替代中央制冷系统 热电冷三联产的应用 三联产具有节能环保和较高的社会经济效益应当推广 三联产要求具有稳定的热和冷负荷和一定的供应半径 对于热电厂当冬夏季节热负荷相差30以上应当供冷 需要强调指出，三联产的应用是有条件的。 热力发电厂 2.5.4我国的热电

9、联产 热电联产的历史发展 50年代迅速发展，装机容量占有高，比例27 6070年代发展缓慢，装机容量一度降至9 80年代以来装机比重回复至12，且多为高参数大容量机组 存在的主要问题 热电联产规模小，大量分散供热的小锅炉大量存在 供热机组的技术水平低，表现为低参数小容量供热机组比重大 工业生产热负荷多为蒸汽网络；生活热负荷多为热水网络 热电冷三联产与核供热技术刚刚起步 发展前景 规划要求全国集中供热的热化率达到15新增大量供热机组 大力发展高参数大容量供热机组以及热电冷煤气多联产技术 热电厂与热网同步建设，统一规划与管理 热力发电厂 2.6 燃气蒸汽联合循环 联合循环的节能效果 高温燃气在燃气

10、轮机内作功可改善高温热量的利用效果 配用预热锅炉，可以降低烟气与工质之间的传热温差 联合循环可以提高热效率，并减少污染 联合循环的实践 西气东输工程为我国开展联合循环创造了条件 环保压力迫使人们注重洁净燃料的利用 煤炭资源的供应紧张，加剧了燃料选择多样化 国外先进技术的引进，促进了联合循环的发展 热力发电厂 2.6 燃气蒸汽联合循环 1燃气蒸汽联合循环的特点 2燃气蒸汽联合循环的热效率 3燃煤的联合循环 4热电煤气三联产 热力发电厂 燃气轮机组发电 燃气轮机组由压气机、燃烧室和燃气轮机组成 燃气轮机的特点 整套装置体积小、重量小、金属耗量少、造价较低 占地少（约为电厂的1/4）、安装期短、维修

11、简单 用水少（约为电厂的1/3）、能快速起动(30s-30m) 燃料昂贵（燃用天然气或石油） 压气机耗功大（约为发电量的2/3） 单机功率较小、热效率不高（2532） 燃气轮机组多用于调峰、移动电站或缺水地区 1燃气蒸汽联合循环的特点 热力发电厂 汽轮机组发电 汽轮机组由锅炉、汽轮机和凝汽器等设备组成 蒸汽动力循环的特点 汽轮机放热温度比较理想，约为30 蒸汽循环的上限温度较低，小于600 锅炉炉膛烟气温度比较高，约为1400 汽轮机循环的热效率不高，约为2640 燃气蒸汽联合循环 利用燃气轮机排放的高温烟气，在余热锅炉中加热水 余热锅炉产生的水蒸汽在汽轮机中作功 1燃气蒸汽联合循环的特点 热

12、力发电厂 1燃气蒸汽联合循环的特点 联合循环的特点 在容量和参数相互匹配的条件下热效率高，大于45 由于燃料和效率的双重影响，气态污染物减少 适于在缺水地区和水源条件较差的坑口电站 适于老旧电厂改造，仅需报废蒸汽锅炉而利用汽轮机 联合循环的类型 余热锅炉联合循环(燃机为主、汽机为辅) 补燃余热锅炉联合循环(可用混合燃料、汽机容量增大) 助燃锅炉联合循环(燃机为辅、汽机为主) 正压锅炉联合循环(锅炉体积小、启动快、厂用电少) 热力发电厂 2燃气蒸汽联合循环的热效率 余热锅炉型联合循环的Ts图 热力发电厂 2燃气蒸汽联合循环的热效率 余热锅炉型联合循环 设循环吸热量Q23、循环放热量Qda 燃气在

13、余热锅炉放热量Q41 g=1-Q41/Q23 Q41=(1-g)/Q23 s=1-Qda/Q41 Qda=(1-s)/Q41 联合循环效率及其效率提高 c=1-Qda/Q23=1-(Q41(1-s)/Q23=1-(1-g) (1-s) (c-g)/g=s(1/g-1) (c-s)/s=g(1/s-1) 热力发电厂 我国的燃煤联合循环 我国的煤资源相对丰富，是目前最重要的一次能源 我国电煤由于灰分、硫和氮含量高，造成严重污染 以流化床为基础的洁净燃煤发电技术具有重要意义 循环流化床燃烧（CFBC） 常压增压流化床燃煤联合循环（AFBC-CC、PFBC-CC ） 整体煤气化联合循环（IGCC） 整

14、体煤气化燃料电池联合循环（IGFC-CC） 磁流体发电联合循环（MHD-CC） 3燃煤的联合循环 热力发电厂 增压流化床燃煤联合循环（1969年开始） 煤和脱硫剂在增压流化床中燃烧、高温燃气经脱硫除尘处理 燃气在燃气轮机中作功，燃机排气经省煤器利用其余热排放 增压流化床锅炉产生的过热蒸汽在汽轮机内作功并发电 增压流化床燃煤联合循环的特点 结构简单。采用技术成熟的设备，无需专用的脱硫脱硝设备 燃烧洁净。SOx和NOx比常规火电厂减少9599 热效率高。随着燃气初温提高联合循环热效率达4548 装置紧凑。由于采用了压力化的过程，装置体积较小 贾汪PFBC-CC中试电站 东南大学负责完成的15MW PFBC-CC中试电站已经建成 3燃煤的联合循环 热力发电厂 3燃煤的联合循环 整体煤气化燃气蒸汽联合循环（IGCC） 将煤在2-3MPa压力下气化成可燃粗煤气(用压缩空气和蒸汽) 净化粗煤气在燃机中作功，燃机排气至余热锅炉产生蒸汽 过热蒸汽在汽轮机内作功并发电 整体煤气化燃气蒸汽联合循环的特点 热效率高。目前供电效率达4046，甚至突破50 燃烧洁净。SOx和NOx远低于美国国家环保标准 可多联产。除热电冷生产外还产煤气和化工产品(甲醇、尿素 ) 易于大型化、耗水少，但初投资大，煤的气化与净化热损失 大 美国的冷水IGCC 美国能源部等建设的120MW