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1、第一章第一章 绪论绪论1.1 火力发电技术发展的主要方向火力发电技术发展的主要方向（1）发展高参数,大容量的火力机组，包括超临界压力机组，以提高效率，降低发电成本。亚临界压力作近期的主力机组将逐步过渡到 600MW 等级，新建的引进型压临界压力机组的实际运行供电煤耗率至 320g/(kWh)以下。（2）加快烟气脱硫，脱硝，高效除尘成套技术的开发。环保的要求越来越严，很多地方已出台了电站必须加装脱硫装置和采用低 NOX燃烧器，以降低2SO和 NOX排放的地方性法规。（3）推动洁净煤发电的示范工程，在消化吸收国外技术的基础上，加快国产化的研制步伐，为逐步取代常规火电作技术准备。（4）开展已大型燃气
2、轮机为核心的联合循环发电技术，联合循环机组具有提高能源利用效率，保护环境和改善电网调峰性能等多种效益。1.2 热力系统热力系统对于热力系统我们并不陌生，我们可以得出热力系统的一般定义：将热力设备按照热力循环的顺序用管道和附件连接起来的一个有机整体。通常回热加热系统只局限在汽轮机组的范围内，而发电厂热力系统则在回热加热系统基础上将范围扩大至全厂。因此，发电厂热力系统实际上就是在回热加热系统基础上增加了一些铺助热力系统，如锅炉连续排污利用系统，补充水系统，热电厂还有对外供热系统等。根据使用的目的不同，发电厂热力系统又可分为发电厂原则性热力系统和发电厂全面性热力系统。当我们有规定的符号来表示热力设备
3、及它们之间的连接关系时就构成了相应的热力系统图。发电厂原则性热力系统表明能量转换与利用的基本过程，它反映了发电厂动力循环中工质的基本流程，能量转换与利用过程的完善程度。因此简捷，清晰是它的特点，在相同参数下凡是热力过程重复，作用相同的设备，管道均不画出。热力系统的完善程度是用热经济指标反映的，因此可以通过发电厂原则性热力系统计算出发电厂热经济指标。有时又将发电厂原则性热力系统称为计算热力系统。设计发电厂时，拟定发电厂的原则性热力系统是一项非常重要的工作，它决定了发电厂各局系统的组成，如锅炉，汽轮机及其主蒸汽，再热蒸汽管道连接系统，给水回热加热系统，锅炉连续排污利用系统，补充水系统，热电厂对外供
4、热系统等，同时又决定了发电厂的热经济性。拟定的原则性热力系统不同，带来的经济效果也不同，应通过正确的理论分析和综合的经济论证，拟定出一个较优的热力系统，才能使设计的发电厂获得较好的经济效应。发电厂的全面性热力系统是在原则性热力系统的基础上充分考虑到发电厂生产所必须的连续性、安全性、可靠性和灵活性后所组成的实际热力系统。所以发电厂中所有的热力设备、管道及附件，包括主、辅设备，主管道及旁路管道，正常运行与事故备用的，机组启动、停机、保护及低负荷切换运行的管路、管制件都应该在发电厂全面性热力系统图反映出来。这是与原则性热力系统在画法上的根本区别。因此该系统图可以汇总主辅热力设备、各类管子（不同管材、
5、不同公称压力、管径和壁厚）及其附件的数量和规格，提出供订活用清单。根据该系统图可以进行主厂房布置和各类管道系统的施工设计，是发电厂设计、施工和运行工作中非常重要的指导性设计文件。总之，发电厂全面性热力系统对发电厂设计而言，会影响到投资和各种刚才的耗量；对施工而言，会影响施工工作量和施工周期：对运行而言，会影响到热力系统运行调度的灵活性、可靠性、经济性；对检修而言，会影响到各种切换的可能性及备用设备投入的可能性。发电厂全面性热力系统，无论从内容上还是数量上比原则性热力系统都要多，而且复杂，为了既清晰又不过于复杂，通常属于热力设备本身的有机组成部分（如锅炉本体的汽水管道，系统及本体的疏水管道，给水
6、泵轴密封水等）和一些次要的管道， （如工业水系统）不予表示，对某些辅助系统（如热力辅助设备的空气管道系统，锅炉定期排污系统）予以适当简化，另行绘制这些局部系统的全面性热力系统。发电厂全面性热力系统由下列局部系统组成：主蒸汽，再热蒸汽系统，旁路系统，会热加热系统，给水系统，除氧系统，主凝结水系统，补充水系统，锅炉排污系统，供热系统，厂内循环水系统和锅炉启动系统等等。1.3 设计目的设计目的现代大型火力发电厂广泛采用凝汽式汽轮机组,本课题结合焦作电厂 135MW机组实际情况,进行机组原则性热力系统的热力计算和辅助热力系统的计算,并对计算结果进行经济性分析,提出切实际可行的措施来提高机组经济性。1.
7、4 热电厂热力系统计算的目的热电厂热力系统计算的目的热电厂原则性热力系统计算是热电厂可行性研究的核心内容。通过热电厂原则性热力系统计算可以达到以下目的：确定热电厂某一运行方式时的各项契税流量及其参数，该工况的发电量、供热量及其全厂热经济性指标，以分析其经济性。根据最大负荷工况计算的结果，作为选择锅炉、汽轮机、热力辅助设备和管道及其附件的依据。对于仅有全年工艺热负荷的电厂，一般只计算两种工况，即电热负荷均为最大的工况，电负荷最大和平均热负荷的平均工况。对于有采暖热负荷的热电厂，还要计算采暖热负荷为零时的夏季负荷。校核热电厂在最大热负荷时，抽汽凝汽式汽轮机的最小凝汽流量，还要计算热电厂的全年燃料节
8、约量等。第二章第二章 热力系统计算方法简介热力系统计算方法简介火电厂热力系统计算的核心是对回热加热器的热平衡式进行求解，求的各抽气系数，然后根据汽轮机组的功率，求解汽轮机进气量以及机组热经济指标或者根据汽轮机进气量确定汽轮发电机组的功率。回热机组原则性热力计算方法：有传统的常规计算方法以及等焓降法和循环函数法等。2.1 常规计算法常规计算法常规计算法的实质，实际上对由 z 个加热器热平衡方程式和一个凝汽器物质平衡式所组成的（z+1）个线性方程组进行求解，可解出 z+1 个未知数（z 个抽气系数和一个凝汽系数） 。然后直接求出所需要的新耗气量或机组功率、jc热经济性指标等。常规计算方法通常有两种
9、方法：串联法和并联法。 2.1.1 串联计算串联计算是指按照加热器压力“由高到低”的次序，依次对各个加热器进行热平衡、流量平衡计算，独立地求得抽气量或者抽汽系数等未知量的方法。在计算的过程中，有时需要进行局部的计算，在计算完毕后再加以检查修正，但总体上是顺序的、直接的计算。串联计算可以避开解方程的麻烦，既可用于手算，亦可用于计算机计算。当进行变工况计算时，利用串联解法可借助计算机迭代容易地将汽态参数的变化一并计算出来，这是其他计算方法难以做到的。2.1.2 并联计算（电算方法）电算热力系统时，将 z+1 个方程式排成矩阵来计算，可同时解出全部抽气系数。为计算方便，将回热加热器的蒸汽放热量、给水
10、焓升和疏水放热量分别用来表示，写成矩阵方程.并联算法只要用数字填写一个矩、qBTXA阵，其余工作都可以由计算机完成。矩阵系数和热力系统的结构相对应，对于不同的热力系统结构，只需要改变矩阵系数就可以了。因此，该计算法具有一定的通用性。另外，由于是计算机程序，因此电算方法也为实施测试、控制和优化提供了有力的工具。 2.2 等效热降法等效热降法等效热降是一种新的热工理论。在 60 年代后期，它首先有库兹湟佐夫提出，并在 70 年代在西安交通大学林万超教授得潜心研究下，得以逐步完善和成熟，形成了完整的理论体系。等效热降法是基于热力学的热功转换原理，考虑到设备质量、热力系统结构和参数的特点，经过严密地理
11、论推演，导出热力分析参量及等，用以研jHj究热工转换及能量利用程度的一种方法。各种实际热力系统，在系统和参数确定后，这些参数也就随之确定，并可通过一定公式计算，成为一次性参数给出。对热力设备和系统进行时，就是用这些参数直接分析和计算。等效热降法既可用于整体热力系统的计算，也可以用于热力系统的局部分析定量。它基本上属于能量转化热平衡法。但是，它摒弃了常规计算方法的缺点，不需要全盘重新计算就可以查明系统变化的经济性，即用简捷的局部运算代替整个系统的繁杂计算。具体讲，它只研究与系统改变有关的那一部分，并用给出的一次性参量进行局部定量，确定变化的经济性效果。这种方法经实践应用证明具有精度高、简单实用的
12、优势。等效热降法主要用来分析蒸汽动力装置和热力系统。在火电厂的设计中，用 H 以论证方案的技术经济性，探讨热力系统和设备中各种因素的影响以及局部变动后的经济效益，是热力工程和热系统优化设计的有力工具。对于运行中的机组，可以用等效热降法分析技术改造，分析热系统节能技术改造，可为改造提供确切的技术依据。在热耗查定中，等效热降法对于诊断电厂能量损耗的场所和设备，查明能量损耗的大小，发现机组存在的缺陷和问题，指出节能改造的途径与措施，以及平定机组的完善程度和挖掘节能潜力等，都将发挥重要作用。除此之外，等效热降法还是管理电厂运行经济性的好办法，它为小指标的定量计算提供了简捷的方法，为制定指标定额和管理措
13、施，以及改进运行操作提供了依据。同时，以此对全厂实施定时热经济管理，也是提高运行管理水平和向管理要能源的重要途径。等效热降方法不仅适用于凝汽式机组，同时也适合于供热机组，用以制定供热机组的工况图，分析供热方案和供热系统变化等方面的技术问题。等效热降法的特点是：局部运算的热工概念清晰，与一般的热力学分析完全一致，因此，容易掌握应用；其次，计算简捷而准确，与真实热力系统相符，且无论用手工计算还是电算都很方便。分析问题的时候，这种方法能充分剖析事物的本质和矛盾，分清问题的主次，从而促进问题的正确解决。等效热降法的核心是机组回热系统中各级加热器的等效热降和抽汽效率jH。计算公式的规律是，从排挤 1kg
14、 抽汽的焓降(-)中减去某些固定的jjHjhnh成分，因此可以归纳为下列通式：式中： 取或rAr，视加热器形式而定。jr 加热器 j 后更低压力抽汽口脚码。如果 j 为汇集式加热器，则均以代之。如果 j 为疏水放流式加热器，rAj则从 j 以下直到（包括）汇集式加热器用代替，而在汇集加热器以下，无rrA论是汇集式或是疏水放流式加热器，则一律以代替。rrA各抽汽等效热降算出后，按做功与加入热量之比，可得相应的抽汽效率 jH式中：和均为已知数；故的计算极为方便。 jHjqj另外，机组中 1kg 新蒸汽的实际做功，即新蒸汽的等效热降为：nzznnnmhhhhhhhhH22110与抽汽等效热降一样推演
15、得：由此看出，新蒸汽等效热降的计算与通式按汇集式加热器的计算方法是相kgkJHqAhhHrjrrr njj11jj jqHkgkJqHhhHrrzrrnm 10同的。因此，抽汽等效热降的计算通式也可以运用于新蒸汽。这时，把锅炉视为汇集式加热器即可。由于这样的计算没有考虑轴封蒸汽的渗漏及利用，加热器的散热、抽气器耗汽以及泵功能量消耗等辅助成分的做功损耗，所以得到的等效热降称为毛等效热降，如果扣除这些附加成分的做功损失，则称为净等效热降。新蒸汽的净等效热降可以表示为：式中： 轴封漏汽及利用，加热器散热，抽气器耗汽和泵功耗能等辅助成分的做功损失的总和。汽轮机的装置效率,即实际循环效率可以按新蒸汽的等
16、效热降与加入热量j求得：式中：Q加入循环的热量kgkJ2.3 循环函数法循环函数法循环函数法认为，热力系统是由热力系连接而成的，是循环的实施方案。循环函数法根据热力系统的参数，用热平衡方法列出计算系统热经济性的基本和综合特性系数的函数式以及计算方程式，用以分析和比较热力系统的方案，或系统及其局部热力系统变化所引起的热经济性变化。复杂的循环可以分解为若干个较简单的循环，同理由多个简单或是较简单的独立的循环也可以叠加组成一个复杂的循环。循环应该是闭合的。分解循环时，其中最基本的为主循环，其它的与它配合的循环称为辅助循环。例如，一般以纯回热循环为汽轮机的主循环，供热抽汽可作为辅助循环，其它例如汽轮机的轴封漏汽、射汽抽汽用汽以及电厂的喷水减温、排污、汽水损失、补充水等也是辅助循环；回热加热器等设备的增减或其参数的变化也是辅助循环。每一个循环都存在各个循环点处特定的状态参数。由
