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1、第四章第四章 热力发电厂的蒸汽参数及循环热力发电厂的蒸汽参数及循环 第一节第一节 蒸汽初参数蒸汽初参数第二节第二节 蒸汽终参数蒸汽终参数 第三节第三节 给水回热加热给水回热加热 本本章章提提要要第四节第四节 蒸汽中间再热蒸汽中间再热 提高循环热效率的途径提高循环热效率的途径改变循环参数改变循环参数提高初温度、提高初压力提高初温度、提高初压力降低乏汽压力降低乏汽压力改变循环形式改变循环形式回热循环回热循环再热循环再热循环采用其他循环采用其他循环热电联产热电联产燃气燃气-蒸汽联合循环蒸汽联合循环 本章主要分析蒸汽参数和循环型式对电厂热经济本章主要分析蒸汽参数和循环型式对电厂热经济性的影响及其应用。
2、性的影响及其应用。（1 1）蒸汽动力循环的循环参数：新蒸汽压力）蒸汽动力循环的循环参数：新蒸汽压力p p0 0、温度、温度t t0 0，再热后进入中压缸的再热蒸汽温度，再热后进入中压缸的再热蒸汽温度t trhrh和进入凝汽和进入凝汽器的排汽压力器的排汽压力p pc c（2 2）现代火电厂常用蒸汽循环：回热循环、再热循环）现代火电厂常用蒸汽循环：回热循环、再热循环（3 3）蒸汽循环及其参数选择，对热经济性、可靠性、）蒸汽循环及其参数选择，对热经济性、可靠性、运行灵活性以及环境都有影响有关。运行灵活性以及环境都有影响有关。内容提要内容提要第一节第一节 蒸汽初参数蒸汽初参数 提高初参数的实质是通过提
3、高循环吸热过程的平均温度，提高初参数的实质是通过提高循环吸热过程的平均温度，以提高其热效率以提高其热效率t t。一、提高蒸汽初参数的经济性一、提高蒸汽初参数的经济性 （一）提高蒸汽初温（一）提高蒸汽初温t t0 0 t t=a a/q/q0 0=1=1(Tc/T(Tc/T0 0)初温提高后的效率为：t t，F1F1，即，即tt（一）提高蒸汽初温（一）提高蒸汽初温t0 t0 优点：优点：排汽干度提高，减少了低压缸排汽湿汽损失，同排汽干度提高，减少了低压缸排汽湿汽损失，同时有利于汽轮机的安全。时有利于汽轮机的安全。蒸汽比体积增大，汽轮机高压端的叶片高度加大，蒸汽比体积增大，汽轮机高压端的叶片高度加
4、大，相对减少了高压端漏汽损失，可提高汽轮机相对内效相对减少了高压端漏汽损失，可提高汽轮机相对内效率率缺点：缺点：对耐热及强度要求高，目前最高初温一般在对耐热及强度要求高，目前最高初温一般在550550左右左右 蒸汽出口比体积增大，汽机出口尺寸大蒸汽出口比体积增大，汽机出口尺寸大（二）提高蒸汽初压（二）提高蒸汽初压p0p0提高提高p p0 0并不总是能提高并不总是能提高t t，这是由水蒸气性质所决定的。当提，这是由水蒸气性质所决定的。当提高到某一蒸汽初压使得整个吸热平均温度低于高到某一蒸汽初压使得整个吸热平均温度低于 时，热效率即下降，时，热效率即下降，使得使得随随t t0 0的增加，使的增加，
5、使t t下降的极限压力愈高下降的极限压力愈高 当理想比内功当理想比内功w wa a（理想焓降）减小的相对值等于冷源热损失（理想焓降）减小的相对值等于冷源热损失q qcaca或初焓或初焓h h0 0减小的相对值时，减小的相对值时，t t达最大值达最大值（二）提高蒸汽初压（二）提高蒸汽初压p0p0优点：优点：工程应用范围内，提高蒸汽初压可提高热效率工程应用范围内，提高蒸汽初压可提高热效率 蒸汽出口比体积减小，汽机出口尺寸小蒸汽出口比体积减小，汽机出口尺寸小缺点：缺点：提高提高p0p0使蒸汽干度减小，湿汽损失增加；使蒸汽干度减小，湿汽损失增加；提高提高p0p0，使进入汽轮机的蒸汽比容和容积流量减少，
6、使进入汽轮机的蒸汽比容和容积流量减少，加大了高压端漏汽损失，有可能要局部进汽而导致鼓风加大了高压端漏汽损失，有可能要局部进汽而导致鼓风损失、斥汽损失，使得汽轮机相对内效率下降。损失、斥汽损失，使得汽轮机相对内效率下降。排汽湿度增加，对汽轮机强度要求高，排汽湿度增加，对汽轮机强度要求高，不利于汽轮不利于汽轮机安全。一般要求出口干度大于机安全。一般要求出口干度大于0.85-0.880.85-0.88，大型电厂在，大型电厂在0.90.9以上。以上。最有利初压最有利初压当当t t0 0、P Pc c一定，必有一个使一定，必有一个使i i达到最大的达到最大的P P0 0，称为理论上最，称为理论上最有利初
7、压有利初压 ，与机组容量有关，随着机组容量的增大、初温，与机组容量有关，随着机组容量的增大、初温的提高，以及回热完善程度越好，所对应的的提高，以及回热完善程度越好，所对应的 值越高值越高（三）提高蒸汽初参数与（三）提高蒸汽初参数与i i、汽轮机容量的关系、汽轮机容量的关系 提高提高t t0 0，t t、riri、i i均提高。均提高。提高初压提高初压p p0 0,在工程应用范围内，仍可提高在工程应用范围内，仍可提高t t，但，但riri却要降低，特别是容积流量小的汽轮机，却要降低，特别是容积流量小的汽轮机，riri下降愈下降愈甚。如果甚。如果riri的下降超过的下降超过t t的增加，将使得的增
8、加，将使得i i(i i=t triri)下降，则提高下降，则提高p p0 0效果就适得其反。若蒸效果就适得其反。若蒸汽容积流量足够大，使得提高汽容积流量足够大，使得提高p p0 0降低降低riri的程度远低的程度远低于于t t的增加，因而仍能提高的增加，因而仍能提高i i。大容量机组采用高蒸汽参数是有利的大容量机组采用高蒸汽参数是有利的二、蒸汽初参数系列二、蒸汽初参数系列三、超临界蒸汽参数大容量机组三、超临界蒸汽参数大容量机组 水的临界状态点：水的临界状态点：22.115MPa22.115MPa，温度，温度374.15374.15 当蒸汽参数值大于上述临界状态点的温度和压力值当蒸汽参数值大于
9、上述临界状态点的温度和压力值时，称为超临界参数时，称为超临界参数 对于火力发电机组，当机组做功介质蒸汽工作压力对于火力发电机组，当机组做功介质蒸汽工作压力大于水临界状态点压力时，称为超临界压力机组：大于水临界状态点压力时，称为超临界压力机组：常规超临界压力机组：常规超临界压力机组：24MPa24MPa，540-560540-560 高效超临界压力机组高效超临界压力机组（超超临界压力机组、高（超超临界压力机组、高参数超临界压力机组）：参数超临界压力机组）：28.5-30.5MPa28.5-30.5MPa，580-600 580-600（25MPa25MPa，580 580）（一）超临界压力机组的
10、意义（一）超临界压力机组的意义（1 1）热经济性高，节约一次能源，降低火电成本）热经济性高，节约一次能源，降低火电成本 （2 2）降低机组单位造价，缩短工期，减少占地面积）降低机组单位造价，缩短工期，减少占地面积 三、超临界蒸汽参数大容量机组三、超临界蒸汽参数大容量机组（二）国外超临界压力汽轮发电机组发展概况（二）国外超临界压力汽轮发电机组发展概况 超临界压力机组的应用与发展已超临界压力机组的应用与发展已5050年左右。前苏联、年左右。前苏联、美国、日本、德国、意大利、丹麦和韩国等国家已广为美国、日本、德国、意大利、丹麦和韩国等国家已广为采用，其中前苏联、美国和日本，超临界压力机组已占采用，其
11、中前苏联、美国和日本，超临界压力机组已占火电厂容量的火电厂容量的50%50%以上。以上。美国美国1965-19911965-1991年间，年间，800MW800MW以上超临界压力机组以上超临界压力机组2222台台，最大单机容量，最大单机容量1300MW1300MW 日本日本1974-20021974-2002年间投运年间投运2020台，最大单机容量台，最大单机容量1000MW1000MW 前苏联和俄罗斯前苏联和俄罗斯1967-19831967-1983年间投运年间投运8 8台，最大单机容台，最大单机容量量1200MW1200MW 德国德国1997-20021997-2002年间投运年间投运5
12、5台，最大单机容量台，最大单机容量1000MW1000MW （三）我国超临界压力汽轮发电机组发展现状（三）我国超临界压力汽轮发电机组发展现状 我国自我国自2020世纪世纪8080年代开始陆续引进并投运了一批年代开始陆续引进并投运了一批超临界压力机组。自超临界压力机组。自19851985年以来，全国已有年以来，全国已有100100多台多台600MW600MW机组相继投入运行。机组相继投入运行。华能沁北电厂华能沁北电厂1 1号机组投入商业化运行，标志着我号机组投入商业化运行，标志着我国国600MW600MW超临界压力机组的国产化成功超临界压力机组的国产化成功 华能玉环电厂已建成华能玉环电厂已建成4
13、1000MW41000MW超临界压力机组，超临界压力机组，已于已于20072007年年1111月全部投入运行。月全部投入运行。上海外高桥三厂的上海外高桥三厂的21000MW21000MW超超临界压力机组，超超临界压力机组，已于已于20082008年年6 6月全部投产。月全部投产。一、降低蒸汽终参数的热经济性一、降低蒸汽终参数的热经济性 l l降低蒸汽终参数的极限降低蒸汽终参数的极限 降低降低p pc c(即即t tc c)总是可以提高循环热效率总是可以提高循环热效率t t,受环境温度限制，受环境温度限制，现在大型机组现在大型机组p p2 2为为0.0035-0.005MPa0.0035-0.0
14、05MPa，相应的饱和温度约为，相应的饱和温度约为27-27-33 33，已接近事实上可能达到的最低限度。冬天热效率高，已接近事实上可能达到的最低限度。冬天热效率高第二节第二节 蒸汽终参数蒸汽终参数凝汽器实际能达到的排汽温度凝汽器实际能达到的排汽温度t tc c由下式确定由下式确定 凝汽器冷却水入口温度为排汽温度的理论极限。凝汽器冷却水入口温度为排汽温度的理论极限。由于冷却水量有限，必然存在由于冷却水量有限，必然存在tt；排汽与冷却水换热面积不能无限大，存在端差排汽与冷却水换热面积不能无限大，存在端差tt t与凝汽器工作状况有关，若凝汽器铜管有积垢，或有空与凝汽器工作状况有关，若凝汽器铜管有积
15、垢，或有空气附于铜管等情况，就会使气附于铜管等情况，就会使tt增大，排汽压力提高（真空降低）增大，排汽压力提高（真空降低），热经济性降低。，热经济性降低。2 2凝汽器的设计压力凝汽器的设计压力p pc c 降低汽轮机排汽压力可提高热经济性、节约燃料，但要增加降低汽轮机排汽压力可提高热经济性、节约燃料，但要增加凝汽器尺寸及其造价，并影响汽轮机排汽口数量和尺寸，使汽凝汽器尺寸及其造价，并影响汽轮机排汽口数量和尺寸，使汽轮机低压部分复杂，同时汽耗量减少，影响高压部分，总体使轮机低压部分复杂，同时汽耗量减少，影响高压部分，总体使汽轮机造价增加，故应通过技术经济比较确定汽轮机造价增加，故应通过技术经济比
16、较确定p pc c3 3额定工况汽轮机排汽压力的部标额定工况汽轮机排汽压力的部标4 4凝汽器的最佳真空与冷却水泵的经济调度凝汽器的最佳真空与冷却水泵的经济调度电厂运行时的蒸汽终参数，称为真空度，是影响汽轮机组电厂运行时的蒸汽终参数，称为真空度，是影响汽轮机组热经济性的一项重要指标，与排汽量、冷却水量和冷却水入口热经济性的一项重要指标，与排汽量、冷却水量和冷却水入口水温有关。在排汽量和冷却水入口水温一定的条件下，增大冷水温有关。在排汽量和冷却水入口水温一定的条件下，增大冷却水量可以降低真空度，使汽轮机输出功率增加，但循环水泵却水量可以降低真空度，使汽轮机输出功率增加，但循环水泵耗功相应增加，当输出净功率为最大时，即所对应的真空即凝耗功相应增加，当输出净功率为最大时，即所对应的真空即凝汽器的最佳真空汽器的最佳真空。二、电厂用水量、冷却系统的选择和空冷系统二、电厂用水量、冷却系统的选择和空冷系统 火电厂的蒸汽终参数即汽轮机的排汽压力火电厂的蒸汽终参数即汽轮机的排汽压力pcpc，不仅与凝汽设备，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，总称有关，而且还与汽轮机的低压部分
