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1、第二章 影响发电厂热经济性的因素及提高热经济性的发展方向,内容提要,蒸汽参数对发电厂热经济性的影响 再热循环对电厂经济性的影响 给水回热循环对电厂经济性的影响,第二章 影响发电厂热经济性的因素及提高热经济性的发展方向,重 点,难 点,蒸汽参数对电厂热经济的影响 蒸汽参数与机组容量的关系 给水回热加热的热经济性 影响给水回热过程热经济性的基本参数,蒸汽初压力对相对内效率的影响 再热压力对实际效率的影响 回热抽汽排挤理论 回热加热分配,第二章 影响发电厂热经济性的因素及提高热经济性的发展方向,提高热力发电厂热经济性总的趋势和途径,1提高蒸汽初参数以提高循环吸热过程的平均温度 2采用蒸汽中间再过热以
2、提高循环吸热过程的平均温度 3降低蒸汽终参数以降低循环的平均放热温度 4采用给水回热 5有热负荷地区建设热电厂，采用热电联合生产 6采用燃气蒸汽联合循环,第一节 蒸汽参数对发电厂热经济性的影响,蒸汽初参数指新蒸汽进入汽轮机自动主汽门前的蒸汽压力 和温度 。,蒸汽终参数指凝汽式汽轮机的排汽压力 和排汽温度 。,由于蒸汽参数主要影响 和 ，本节重点分析蒸汽参数对 和 的影响。 提示：,一、蒸汽初参数对电厂热经济性的影响,（一）蒸汽初参数对理想循环热效率的影响,1.提高蒸汽初温,分析：蒸汽初压力和终压力不变，蒸汽初温度上升，高温段吸热量增加，平均吸热温度增加，循环效率增加。,结论：提高蒸汽初温，循环
3、效率提高。,一、蒸汽初参数对电厂热经济性的影响,（一）蒸汽初参数对理想循环热效率的影响,2.提高蒸汽初压,分析：（1）蒸汽初温度和终压力不变，蒸汽初压力上升，汽化温度上升，高温吸热量增加，平均吸热温度增加，循环效率增加。,结论：在极限初压力内，提高蒸汽初压，循环效率提高。,（2）当蒸汽初压力提高到某一极限数值后，继续提高初压力，汽化过程缩短，高温吸热量减少，低温吸热量比例增加，平均吸热温度降低，循环热效率开始下降。,一、蒸汽初参数对电厂热经济性的影响,（一）蒸汽初参数对理想循环热效率的影响,3.同时提高蒸汽初温和初压,分析：蒸汽初温度越高，对提高蒸汽初压力越有利。,结论：在工程实用范围内，提高
4、蒸汽初参数，循环效率提高。,一、蒸汽初参数对电厂热经济性的影响,（二）蒸汽初参数对相对内效率 的影响,1.提高蒸汽初温,分析：（1）汽轮机的容量、蒸汽初压力和排汽压力一定时，提高蒸汽初温度，蒸汽的比体积增大，容积流量增加，汽轮机叶片的高度增加，漏汽损失减少；（2）由于蒸汽初温度的提高，减少了汽轮机末几级叶片中蒸汽的湿度，汽轮机湿汽损失减少。,结论：提高蒸汽初温，汽轮机相对内效率提高。,提示：漏汽损失与汽轮机间隙相对值(/L)成正比。,一、蒸汽初参数对电厂热经济性的影响,（二）蒸汽初参数对相对内效率 的影响,2.提高蒸汽初压,分析（1）汽轮机的容量、蒸汽初温度和终压力一定时，提高蒸汽初压力，蒸汽
5、的比体积变小，容积流量减少，汽轮机叶片的高度减少，漏汽损失增加；（2）蒸汽初压提高，末几级叶片中蒸汽的湿度增大，汽轮机湿汽损失增加。,结论：提高蒸汽初压，汽轮机相对内效率下降。,一、蒸汽初参数对电厂热经济性的影响,（二）蒸汽初参数对相对内效率 的影响,3.同时提高蒸汽初温和初压,分析如果同时改变蒸汽初温和初压，由于初压力的影响大于初温度的影响，汽轮机的相对内效率下降。 提示：容量大的汽轮机其相对内效率下降慢些。这主要是因为其蒸汽容积流量较大，汽轮机各高压级叶片的高度和汽轮机的部分进汽度大，而小容量的汽轮机相对内效率下降得快。,结论：提高蒸汽初参数，汽轮机的相对内效率下降，但大容量机组下降较慢。
6、,一、蒸汽初参数对电厂热经济性的影响,3.同时提高蒸汽初温和初压,分析如果同时改变蒸汽初温和初压，由于初压力的影响大于初温度的影响，汽轮机的相对内效率下降。 提示：容量大的汽轮机其相对内效率下降慢些。这主要是因为其蒸汽容积流量较大，汽轮机各高压级叶片的高度和汽轮机的部分进汽度大，而小容量的汽轮机相对内效率下降得快。,结论：提高蒸汽初参数，汽轮机的相对内效率下降，但大容量机组下降较慢。,（三）蒸汽初参数对绝对内效率 的影响,一、蒸汽初参数对电厂热经济性的影响,1.初温提高的限制,分析提高蒸汽初温对热经济性的影响总是有利的。但如果温度过高，将使钢材的高温持久强度迅速下降，蠕变加快，钢材变脆，严重影
7、响部件的工作寿命，甚至引起破坏性事故。,结论：提高蒸汽初温度会受到耐高温钢材的性能及价格的限制。,（四）提高蒸汽初参数的技术限制,一、蒸汽初参数对电厂热经济性的影响,2初压提高的限制,分析随着初压力的提高，蒸汽膨胀终点的湿度增大，湿汽损失将增大，汽轮机的相对内效率将下降。而且，由于水珠的流动方向偏离汽流的设计流向，使叶栅受到冲蚀。蒸汽湿度愈大，相对内效率的降低和叶栅的冲蚀也愈甚。,结论：蒸汽初压力的提高受汽轮机末级蒸汽湿度的限制。,（四）提高蒸汽初参数的技术限制,一、蒸汽初参数对电厂热经济性的影响,3.同时提高蒸汽初温和初压,选择步骤： 1.根据技术经济比较选择钢材，确定t0； 2.根据技术经
8、济比较及环境温度，确定tc，再查表得到Pc； 3.选择P0 （1）根据最大末级允许蒸汽湿度x，在h-S图上确定排汽点C； （2）初选一P0，根据ri的经验数据和h0、hna求出hc，并作出热力过程线； （3）过C点作热力过程的平行线，与t0等温线相交于O点，从而确定P0。,（五）蒸汽初参数的选择,二、蒸汽终参数对电厂热经济的影响,（一）蒸汽终参数对循环效率的影响,分析分析：在蒸汽初压和初温不变时，降低排汽压力，相应的排汽温度也下降。此时，工质放热过程的平均温度也下降，循环热效率提高。,结论：降低蒸汽终参数，循环热效率提高。,二、蒸汽终参数对电厂热经济的影响,（二）降低蒸汽终参数的限制,1.理论
9、极限,分析 凝汽器的工作压力是靠冷却水不断带走排汽的放热量而维持，因此排汽温度不可能低于冷却水的进水温度t1。,结论：降低排汽压力首先受到凝汽器冷却水进水温度的限制。,2.技术极限,汽轮机排汽温度由下式决定：,冷却水在凝汽器中的温升t，即冷却水出口水温与进口水温差取决于冷却水量或循环倍率，一般合理的温升为611。另外，降低排汽压力还要受到凝汽器传热端差t的限制，它与凝汽器面积、管材、冷却水量等有关，一般为510。,二、蒸汽终参数对电厂热经济的影响,3.凝汽器运行的最佳真空,发电厂运行中适当增加凝汽器的冷却水量，可以降低排汽压力，但增加了对循环水泵的耗功电量，只有在降低排气压力，汽轮机出力增加与
10、循环水泵耗电增量之差为最大值时，凝汽器真空才是最佳真空。,思考题习题,为什么蒸汽初压力和初温度的提高和蒸汽终参数的降低会受到限制？,1.为什么蒸汽初压力和初温度的提高和蒸汽终参数的降低会受到限制？ 2.何谓凝汽器的最佳真空？如何确定凝汽器的最佳真空？,思考题：,习题：,第二节 再热循环对电厂经济性的影响,将汽轮机高压缸中作了部分功的蒸汽引至再热器，提高温度后再返回汽轮机中、低压缸继续作功的过程称为蒸汽中间再热，其装置循环称为再热循环。采用高参数大容量再热机组，已成为现代化火力发电厂的主要标志之一。,什么是再热循环？,二、蒸汽中间再热的热经济性,（一）蒸汽中间再热对理想循环热效率的影响,实例：采
11、用一次中间再热，可以提高发电厂热经济性47左右。按无再热时厂效率35计算，600MW机组采用中间再热后厂效率相对提高0.110.2，年节约标煤12.823.3万吨。,1.中间再热能减少汽轮机排汽的终湿度，有利于初压力的提高。,2.再热参数选择合适时，中间再热可以提高机组的热经济性。,二、蒸汽中间再热的热经济性,分析：（1）如 ，则 提高。 （2）如再热后的蒸汽温度越高， 越多， 越大。 （3）如再热后的蒸汽压力越高， 增加， 越大，同时， 减少， 下降，故存在一个使再热循环热效率达到最大值的最佳再热压力。,结论： （1）中间再热提高热经济性的必要条件：再热附加循环效率大于基本循环效率。 （2）
12、再热后的蒸汽温度越高，中间再热热经济性越高。 （3）存在最佳再热压力。,二、蒸汽中间再热的热经济性,（二）蒸汽中间再热对汽轮机相对内效率的影响,分析：采用蒸汽中间再热，汽轮末级蒸汽湿度下降，湿汽损失减少。 结论：采用蒸汽中间再热，汽轮机相对内效率提高。,根据以上分析，适当选择蒸汽中间再热参数，蒸汽中间再热能提高电厂实际循环热效率。,（三）蒸汽中间再热对汽轮机绝对内效率的影响,三、再热压损对机组热经济性的影响,三、再热压损对机组热经济性的影响,特点：再热后蒸汽温度较高，但再热管道中压力损失大、运行调节要求较高。,蒸汽管道的管径越大，蒸汽流速度越低，再热压损就越小，机组热经济性提高。但管道金属消耗
13、量和投资增加。,应用：有烟气中间再热和蒸汽中间再热两种。一般采用烟气再热法。,四、蒸汽中间再热方法,三、再热压损对机组热经济性的影响,2、蒸汽再热 利用新汽或抽汽加热再热蒸汽 再热后汽温较低 热经济性提高3%4% 用途：再热温度调节（与烟气再热同时使用）核电站,第三节 给水回热循环对电厂经济性的影响,从汽轮机的某些中间级抽出部分蒸汽加热锅炉给水以提高给水温度，称给水回热加热，具有给水回热加热的热力循环称为回热循环。现代大中型机组采用给水回热，其节煤量可达1020，所以给水回热在火力发电厂中得到普遍应用。,什么是给水回热循环？,一、回热循环的热经济性,分析：（1）给水回热加热提高了工质的平均吸热
14、温度，循环效率提高；（2）给水回热加热减少了汽轮机末几级的蒸汽流量，从而减少了汽轮机的湿汽损失，汽轮机相对内效率提高；（3）给水回热加热增大了耗汽量，即增加了汽轮机高压缸的通流量，有利于减少其通流部分的各种损失，汽轮机相对内效率提高。,（一）回热循环的绝对内效率,结论：采用给水回热加热，循环的绝对内效率提高。,实例：某600MW机组凝结水温度34.3，给水温度278.6，给水回热加热后锅炉内加热起点温度提高244.3，平均吸热温度大幅提高。,1.回热加热意义,一、回热循环的热经济性,2. 回热循环的绝对内效率,说明：回热循环抽汽量的多少受给水温度的限制，给水温度越高，给水温升越大，抽汽量也越多
15、。而给水温度取决于最佳给水温度，由回热加热分配决定。 实例：回热抽汽量通常占机组汽耗量的30左右，600MW机组回热抽汽量约占机组汽耗量的41。,分析：（1）因为 0，故 。 （2）抽汽量Dj增加，hj减小，则 增大， 增大。 结论：采用给水回热加热，循环热经济性提高。且抽汽量越多，抽汽压力越低，回热循环热经济性越高。 推论：排挤抽汽，特别是排挤低压抽汽，回热循环热经济下降。又称“排挤理论”。,二、影响给水回热过程热经济性的基本参数,（一）回热级数Z对热经济性的影响,结论：回热循环级数越多，热经济性越高。,分析：如保持第1级抽汽压力不变，则单级与两级回热的给水加热温升相同，总的抽汽量几乎不变（
16、不同压力下水的汽化潜热相近），而两级回热增加了低压抽汽量，热经济性提高。,二、影响给水回热过程热经济性的基本参数,结论：存在最佳给水温度，并由回热加热分配的最后一级抽汽压力决定。,分析： （1）最后一级加热器出水温度即锅炉给水温度。 （2）对多级回热加热，当最后一级加热器抽汽压力增加，则给水温度提高，回热抽汽量增加，回热循环热经济性提高。同时，由于抽汽压力增大，抽汽焓提高，回热循环热经济性下降。,（二）最佳给水温度,二、影响给水回热过程热经济性的基本参数,方法：将 对给水温升求极大值，得到三种假设条件下回热分配的三个最优解：等温升分配、等焓降分配和几何级数分配。,提示： （1）对多级回热，需要确定汽轮机各抽汽口的开口位置。 （2）开口位置取决于各级抽汽压力，各级抽
