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1、电厂的热经济性XJU 发电厂的热经济性 5.1 凝汽式发电厂的能量转换及热经济性指标 发电厂的热经济性就是指能量转换过程中的能量利用程度（正平衡方法）或能量损;失大小（反平衡方法）。 发电厂的热经济指标就是用来定量表述发电厂热经济性的一些物理量。 5.1.1 凝汽式发电厂能量转换过程中的损失和利用 一、热效率(热量利用率)的概念 从热力学观点来分析评价火电厂热经济性，只有两种基本分析方法，即基于热力 学第一定律的热量法(效率法，热平衡法)，基于热力学第二定律的火用方法，(可用能 法，做功能力法)或熵方法 (火用损、做功能力损失)。热量法以热效率来衡量能量转换过程的热经济性。图51为凝汽式发电厂
2、能量转 换过程的热量利用和热损失。汽轮机组的热耗量Q0、锅炉热负荷Qb、全厂热耗量Qcp， 单位均为kJ/h,且Qcp=B.qL；在汽耗量为D0时的汽轮机实际内功率为Wi，kJ/kg；汽轮机 轴端机械功率Px，kW、发电机功率Pe,kW。图中Q表示各处的热量损失。 电厂的热经济性XJU电厂的热经济性XJU在能量转换及传递过程中，热平衡式为：供给热量=有效利用热量+损失热量凝汽式发电厂能量转换全过程有以下部分组成：燃料在锅炉中燃烧。烟气将热量传 递 给工质，工质通过主蒸汽管道将热能输送给汽轮机，热能在汽轮机中进行热功转换， 再通过机械传动及发电机将机械能转换为电能。 上述每一过程对应其相应的设备
3、及热效率，包括：锅炉效率b、管道效率b、汽 轮 机绝对内效率(汽轮机装置效率)i、机械效率m和发电机效率g，而整个能量转换 过 程的热量利用程度用全厂热效率cp表示。表51列出了凝汽式发电厂各热力设备及 全厂 的热量利用，各设备效率及其数据范围。 电厂的热经济性XJU电厂的热经济性XJU二. 汽轮机机组绝对内效率 对于凝汽式汽轮机，其能量平衡式为： (51) (52) 有 或 (53) 对于蒸汽动力循环，i称作实际循环效率(或绝对内效率)，它的大小不仅反映了热量利用率，也反映了汽轮机的实际热功转换率。 三. 汽轮发电机组的绝对电效率 (54) 电厂的热经济性XJU四. 锅炉效率六. 凝汽式发电
4、厂热效率 (56) (57) cp是发电的热效率，又称为电厂的毛效率。 扣除厂用电量Pap(kW)的全厂热效率称“净热效率”或“供电热效率” (58) 式中 为厂用电率， 。电厂的热经济性XJU七. 几点说明 （1）效率的意义是表明能量转换的利用率，效率和损失是能量转换过程同一问题的两个方面，用能量利用率和利用能量损失率求各设备效率是两种不同的分析方法和计算方法，它们是可以相互检验的。(2) 以上的效率可以分为两类：一类是绝对效率，如i、e、cp，它们不仅反映热量的利用率，还反映热功转换的程度，所以既是数量指标又是质量指标。另一类是相对效率如b、p、ri、m、g，它们是反映在相应设备中制造工艺
5、的完善程度和运行管理水平。 （3） ，既反映了发电厂燃料热量的利用程度，又反映了热能转换为电能的能量转换率，它也是凝汽式发电厂最全面的指标。 （4） 称效率法，或称热量法。是当前应用广泛的衡量电厂热经济性的方法，是基于热力学第一定律。 电厂的热经济性XJU5.1.2 凝汽式发电厂的热经济指标一、热经济指标的分类 发电厂热经济指标可分为四类，所用符号和单位如下： 汽耗：汽轮机组的汽耗量D0，kg/h或t/h； 汽耗率d0，kg/(kWh) 热耗：发电厂的热耗量Qcp，kJ/h或GJ/h； 热耗率qcp，kJ/(kWh)汽轮机组的热耗量Q0，kJ/h或GJ/h；热耗率q0，kJ/(kWh) 煤耗：
6、发电厂煤耗量B，kg/h或t/h；煤耗率b，kg/(kWh)或g/(kWh)效率：发电效率（又称全厂效率）cp；供电效率cpn；汽轮发电机组绝对电效率e 电厂的热经济性XJU二、各指标的意义及基本计算方法 1、汽耗量和汽耗率 汽耗量是指在电功率Pe时汽轮发电机组所需的进汽量 。(510) 式中： wi为1kg进汽在汽轮机中的内功，如对于朗肯循环的机组：wi=h0hc，h0、hc为汽轮 机进汽和排汽比焓。 汽耗率是指汽轮发电机组发1kWh电能所需的进汽量 。(511) 电厂的热经济性XJU2. 热耗量和热耗率 (1) 汽轮发电机组的热耗量和热耗率 汽轮发电机组的热耗量Q0是指所发功率Pe时所消耗
7、的热量 ，它的基本概念是 ：Q0 工质带入汽轮机组热量工质进入锅炉的热量。对于朗肯循环对于有回热的再热循环可写为：式中Drh为进出再热器的蒸汽量；qrh为1kg蒸汽在再热器中的吸热量；hfw为给水 焓。 热耗率q0是指汽轮发电机组发1kWh电能所消耗的热量，其计算式为： 式中 为1kg进汽时再热蒸汽的份额。(512) (513) (514) 电厂的热经济性XJU(2) 发电厂的热耗量和热耗率 发电厂热耗量Qcp是指在电功率为Pe时发电厂所消耗的热量，即所消耗燃料带入的 热量。发电厂的热耗率 为： (3) 发电厂的煤耗量和标准煤耗率 全厂煤耗量 发电厂标准煤耗率为 (515) (516) (51
8、7) (518) 电厂的热经济性XJU(519) 全厂供电煤耗率为 表53所示为100MW以上凝汽式机组的e、d0、q0的数值范围。表54列出我 国凝汽式发电厂平均标准煤耗率的变化情况。 电厂的热经济性XJU电厂的热经济性XJU三、说明 (1) 在一个发电厂的范围内，标准煤耗率是表明能量转换过程技术完善程度最全面的指 标。它既反映电厂的管理水平和运行水平，也是厂际、班组间的经济评比、考核的 重要指标之一。 (2) 对一个汽轮机组，热耗率q0是一个最完善的指标，它的保证值作为新机组的验收标 准，机组改造时或热力试验时作为考核的标准。(3) 应注意到，热耗率qcp及b与效率之间是一一对应的，它们是
9、通用的热经济指标， 但d0例外，它不直接与热效率有关，而主要取决于1kg进汽在汽轮机里的做功量wi， 作为热经济指标有其应用的局限性。 四、热经济指标间的变化关系 一般用热经济指标的绝对量或相对量的变化，表明热经济性变化(改善或下降)， 表55为热经济性的变化，其中带“”者为变化后的数值。它为正时，表明热经济改 善，热效率提高，能耗率降低(如表中所示)，反之为负。 电厂的热经济性XJU电厂的热经济性XJU热经济指标的相对变化量间有如下关系： 某一分项热效率的相对变化，导致总热效率产生相同的相对变化，即: (520) 某一分项热效率的相对变化，会导致全厂能耗率产生相同的相对变化(iq b)。 分
10、项热效率变化不大时，其相对变化近似等于机组和全厂的能耗率相对变化，即：(524) 电厂的热经济性XJU5.2 热电厂的热经济性及其指标装有供热式汽轮机的发电厂称为热电厂。 5.2.1供热汽轮机的型式及其特点 供热汽轮机的型式有：背压式汽轮机、抽汽式汽轮机、凝汽采暖两用机、低真空 供热的凝汽机组。 一、背压式汽轮机(B型,CB型) 背压式汽轮机利用排汽向外供热，热用户作为它的冷源，其优点是热能利用率高， 结构简单，不需要凝汽器，投资省。但它的运行特点是：按“以热定电”的运行方式。抽汽背压式汽轮机，即CB型，其特点是在背压排汽供热的同时，还有一级较高压 力的调节抽汽供热。 二、抽汽式汽轮机(C型，
11、CC型) C型表示汽轮机带有一级调整抽汽：抽汽可供工业用汽，压力调整范围一般为0.78 1.23MPa；可供采暖用汽，压力调整范围一般为0.1180.245MPa。 抽汽式汽轮机的特点是：热电负 荷可独立调节 ，运行灵活。抽汽式汽轮机有最小 凝气 流量，以保证低压缸有通风冷却蒸汽。凝汽汽流存在着节流损失，凝汽流的绝对 内效率 比同 参数的凝汽机组低 . 电厂的热经济性XJU三、凝汽采暖两用机组(简称两用机)该机组在采暖期供热，在非采暖期或暂无热负荷时仍以凝汽机组运行。 两用机的特点是：它的高压缸通流容积是按凝汽流设计 ，当抽汽供热时 ，电功率减 少。由于在导汽管上蝶阀压损 的影响，在非采暖期虽
12、为 凝汽机组，热经济 性仍会下 降约0.10.5。在抽汽运行时具有抽汽式汽轮机的特点，但它的设计 、制造简 单，成本低 。 图52国产200MW凝汽采暖两用 机示意图 电厂的热经济性XJU四、低真空供热的凝汽机组该机组在冬季采暖期时，提高机组背压，用循环水供热。由于提高了排汽压力也会 使电功率减少。5.2.2 热电联合能量生产 一、热电分产与热电联产的特点 热电分别能量生产简称热电分产，它是指以凝汽式发电厂对外供电，用工业锅炉或 采暖 热水锅炉乃至民用灶生产热能对热用户供热的供能方式。热电联合能量生产简称热电联产或热化，它是将燃料的化学能转化为高品位的热能 用以 发电，同时将已在供热式汽轮机中
13、做了功(即发了电或热化发电)后的低品位热能，用以 对 外供热，符合按质利用热能的原则，达到了“热尽其用”的目的，提高了热能利用率，使 热 电厂的热经济性大大提高，节约了能源。在此要特别指出的是对于抽汽式汽轮机，只有先发电后供热的供热汽流Dh才属热电联 产，而凝汽流Dc仍属于分产发电。 电厂的热经济性XJU二、热电联产的主要优点1节约能源 2减轻大气污染，改善环境 3提高供热质量，改善劳动条件 4其它经济效益 二、热电厂的不利因素 热电厂的投资比凝汽电厂大，一般每千瓦的投资比凝汽电厂大12倍。热电 厂中的 工质 损失比凝汽式电厂大得多。热电 厂的发电 部分存在着比代替凝汽机组经济 性(i 、q0
14、) 差的 凝汽流循环发电 。 电厂的热经济性XJU5.2.3 热电厂的总指标 热电厂总指标有两个。 一、热电厂的燃料利用系数tp (529)式中：Pe为热电厂的总发电量；Q为热电厂的供热量；Btp为热电厂的煤耗量。 二、供热机组的热化发电率 热化发电率的定义为：kWh/GJ (530) 式中,Wh为热电联产 的热化发电 量；Qh为热电联产 的热化供热量。 热化发电 率的意义是表明供热机组每单位GJ供热量的发电 量。 电厂的热经济性XJU图54抽汽式汽轮机的系统图。图中供热抽汽量Dh在热用户处放出热量后以h.h 返回除氧器。然后经H2、H1加热到hfw进入锅炉，产生蒸汽再进入到汽轮机，这部分 蒸
15、汽完成一个供热循环，相当一个背压机循环。该循环的发电量由Dh在汽轮机中膨胀 电能Wh0和其回水引入加热器的各级回热抽汽产生的电能Whi组成，即Wh=Wh0+Whi。 (1)外部热化发电 率0 只考虑抽汽Dh在汽轮机的膨胀做功称为外部热化发电率。 (531) (532) 则： (533) 电厂的热经济性XJU电厂的热经济性XJU(2)内部热化发电率i 若回水在所经各级加热器(图中的1，2和CY)的抽汽所产生的电能，这部分的热化 发电率称为内部热化发电率。 (534) 那么: (535) (3)供热汽轮机的热化发电率 (536) 式中， 称为相对热化发电份额，它表示供热循环中，回热部分作功与抽汽作功的比值，也表示回热作功所占的比例。 电厂的热经济性XJU要指出的是：回热抽汽Djh是指对供热返回水加热的抽汽量；当热网工质有 损失 时，回水率为(在01之间)，则需补充热网水(1)，补充水焓为hw.m，那么回水 焓为。 2、热化发电率指标的特点 （1）热化发电率是质量指标。(2)影响的因素有供热机组的初参数，抽汽参数，回热参数，回水温度，回水率 ，补充水温度，设备 的技术完善程度以及回水所流经的加热器的级数等。(3)的应用：只能用来比较供热参数相同的供热式机组的热经济 性 。 5.2.4 热电厂的
