发电厂蒸汽动力循环示意图

3
2 2
wt 汽轮机的相对内效率 oi wt wp 水泵的相对内效率 p wp
s
五、实际循环的计算
已知 p1, t1, p2 ,oi ,c,oi 求
, w0 ,t q1 h2 , h4
T
１
关键： 得到 因
4
4
wt h1 h2 oi wt h1 h2
h3 h 137.72kJ/kg s3 s 0.4761kJ/(kg.K)
p4 p1 5MPa
查表得
h4 142.87kJ/kg q1 h1 h4 3432.2 142.87 3289.33kJ/kg q2 h2 h3 2126.14 137.72 1988.42kJ/kg
四、有摩阻的实际循环
吸热量 放热量
h1 h4 q1 h2 h3 q2
4
T
１
汽轮机作功 wt h1 h2 水泵耗功
w p h4 h3
q1 q2 wT w 循环净功 w0 P
w0 循环热效率 t q1
4
欧洲 Future Ⅰ
欧洲 Future Ⅱ 平圩电厂 600 MW (亚临界 )
33.5 MPa,610 ℃ /630 ℃
40.0 MPa,700 ℃ /720 ℃ 17 MPa,537 ℃ /537 ℃
>50
52-55 36.9
2005
2015 1989
(2)降低乏气压力可以提高循环热效率(乏气压 力每降低2kPa,循环效率提高1个百分点)。但乏 气压力受环境温度限制。目前火力发电厂一般 在0.004MPa─0.006MPa的乏气压力下运行。
～ ～
0.8
1.0
～
500
～
535
～
566
～
566
～
593
～
613
～
720
蒸汽压 力Mpa
再热次 数
1.5
3.0
3.0
～ ～
～
8.0
8～ 14
亚临 界
一次
亚临 界
二次
超临 界
二次
33.5
40
二次
注：临界压力：22.12 MPa, 临界温度：374.15 ℃ • 第一台试验性超临界125MW机组（31 MPa,621/566/538℃）,1957年在美国投运。 第二台超临界325MW机组（34.4 MPa,649/566/566℃）,1959年在美国投运。
qout
３
简单蒸汽动力装置流程图
朗肯循环在T-S图和p-v图中的表示
T
1
4
p
1
4
1
4
3
3
2
2
3
2
s
v
朗肯循环在h-s图上的表示
h
1
2
4
3
s
2、朗肯循环的计算
吸 热 量 放 热 量
q1 h1 h4 q2 h2 h3
w0 q1 q2 q 1 2 q1 q1 q1
的亚临界机组参数见表11.1。 表11.1 亚临界及以下参数的机组(汽轮机进口参数)
低参数 初压/MPa 1.3 中参数 3.5 高参数 9.0 超高参数 13.5 亚临界参数 16.5
初温/℃
发电功率/MW
340
1.5—3
435
6—25
535
50—100
550, 535
125, 200
550, 535
137.72 0.8207 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2560.55 137.72) 2126.14kJ/kg
h2 h ' x(h " h ')
h1 3432.2kJ/kg; s1 6.9735kJ/(kg.K)
h2 2126.14kJ/kg
s2 s1 s4 s3 0.4761kJ/(kg.K)
二、回热循环的计算
T
吸热量 q1 h1 h6 放热量 q2 1 h2 h3
1kg
1
汽轮机作功
wT h1 hA 1 hA h2
4
6
5
Ａ
kg
水泵耗功 wp 1 h4 h3 h6 h5 循环净功 w0 q1 q2 wT wP
Condenser Pump
5
Open FWH
Pump
4
3
qout
2
s
FWH=Feedwater heater
回热器的能量分析 模型
回热器的能量分析模型
hA
h5
Open
(1 )h4
FWH
能量平衡方程
hA (1 )h4 h5 0
h5 h4 hA h4
抽汽量
200, 300, 600
我国超临界机组的参数尚未形成标准系列。
表11.2 超临界参数机组(锅炉出口参数)
机组类型
蒸汽压力 MPa
蒸汽温度℃
电厂效率%
供电煤耗 g/kWh
亚临界机组 超临界机组 高温超临界 超超临界机组 高温超超临界
17.0 25.5 25.0 30.0 30.0
540/540 567/567 600/600 600/600/600 700
4 5 3 2 2
0.45 0.44
5'
T0
0.43 0.42
3'
0.41
0.40 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
s3’ s3
s1
s
p2 kPa
蒸汽参数的影响归纳如下:
(1)提高蒸汽初参数 p1，t1,可以提高循环热效率（蒸
汽温度提高50 ℃，循环效率提高2个百分点）现
代蒸汽动力循环朝着高参数方向发展。我国目前采用
表11.4
电厂
部分超临界机组经济性举例
项目 蒸汽参数 25.1 MPa,560 ℃ /560 ℃ 25 MPa,540 ℃ /560 ℃ 25 MPa,540 ℃ /560 ℃ 24 MPa,538 ℃ /538 ℃ 24.2 MPa,538 ℃ /566 ℃ 机组效率 ,% 45.3 42.5 42.5 41 41.09 1992 投运年份 1992 1992 1994
1kg
2 kg
1 1 kg
02
Pump
Condenser
丹麦 Vesk 电厂 407 MW 法国 STAUD INGE 厂 550 MW 德国 ROSTOCK 电厂 559 MW 韩国 500 MW 石洞口二厂 600 MW 日本松蒲电厂 1000 MW
25.2 MPa,598 ℃ /596 ℃
44
47 >45
1997
1998 1999
丹麦 Nordjylland 电厂 410 MW 28.5 MPa,580 ℃ /580 ℃ /580 ℃ 西门子设计 400-1000 MW 27.5 MPa,589 ℃ /600 ℃
T2
3
2
s
汽耗率：每生产１kW.h
（3600kJ）的功 所消耗的蒸汽量。
例1
已知朗肯循环的初压p1=5MPa,初温t1=500℃，乏汽压力 p2=5kPa，试求该循环的平均吸热温度、循环热效率及乏 汽干度。
１
T
解
查水蒸气表 由p1=5MPa,t1=500℃查得
h1 3432.2kJ/kg; s1 6.9735kJ/(kg.K)
吸热量
放热量 熵变量
s1 s4 6.9735 0.4761 6.4974kJ/(kg.K)
T1 q1 3289.33 506.3K s1 s4 6.4974
吸热平均温度
放热平均温度
q2 1988.42 T2 306.K s1 s4 6.4974
吸热量 放热量 热效率
火电厂生产过程简介
汽包锅炉，开式循环系统
11-1
简单蒸汽动力装置循环─朗肯循环
一、工质为水蒸汽的卡诺循环
p T
4
1
4
１
3
2
3
2
v
s
饱和蒸汽的卡诺循环
二、朗肯循环及其热效率
1、朗肯循环的组成
定压吸热、定熵膨胀、定压放热、定熵压缩
１
qin
Boiler
Turbine ２
Wturb,out
４ Wpump,in Pump Condenser
T
1
6
h6
5 4
3 2‘
h5
5 p2
2
h2 h2‘ s 2’ x2
2 x9
x=1
s
三、再热循环分析
q1 (h1 h4 ) (h6 h5 )
忽略水泵消耗 功， 循环作功：
wT (h1 h5 ) (h6 h2 )
循环热效率：
wT (h1 h5 ) (h6 h2） t q1 (h1 h4 ) (h6 h5）
T
１
循环热效率 t
T1
4
吸热平均温度 T 1 q1 h1 h4 s1 s4 s1 s4 放热平均温度 T 2 q2 h2 h3 s2 s3 s1 s4
q2 T2 循环热效率 t 1 1 q1 T1 3600 汽 耗 率 d kg/(kW.h) w0
T1
4
p2=5kPa=0.005MPa时
h 137.72kJ/kg; s 0.4761kJ/(kg.K) h 2560.55kJ/kg; s 8.3930kJ/(kg.K)
T2
3 2
s
计算乏汽的干度
乏汽的焓
s2 s 6.9735 0.4761 x2 0.8207 s s 8.3930 0.4761
四、再热压力对循环热效率大小的影响
T
1
再热压力对循环热效率大 小的影响
T1
1
1
T 1'
5 4
6
T1
T 1"
T2
3 2 2'
2
s
11-3
回热循环
一、回热循环系统示流程图和T-s图
1
wturb,out
T
1
qin
Boiler
Turbine
1kg
A 6
２
6
5 4 3
(1 ) kg
A
kg
qin
Boiler
Reheater
High-P turbine
Low-P turbine
wturb,out
8 5
9
wpump,in
3
Pump
Condenser
qout
蒸汽再热循环系统示意图
蒸汽再热循环的T-s图和h-s图
二、蒸汽再热循环在T-s图和p-v图中表示
h p1 1 h1 pRH 6 t1
吸热平均温度 放热平均温度
热 效 率
t 1
T2 306. 1 0.395 T1 506.
三、蒸汽参数对热效率的影响
1、蒸汽初温对循环热效率的影响
T
T1’
T1
蒸汽初温对循环热效率的 影响
1
ηt%
1
40 39
38
T1 T1
5
4
37 36
35
3
2
2
s
0
300
350 400 450 500 550
初温
t℃
2、蒸汽初压对循环热效率的影响
T T1 1` 1
蒸汽初压对循 环热效率的影 响
ηT
0.48 550℃
4'
T1 T1
4 5
500℃ 0.44 400℃ 350℃
3
2'
2
0.40
s
0.36 0
3
6
9
12
15 18
21
初压p1 MPa
3、背压对循环热效率的影响
T T1
1
ηt
0.48
0.47 0.46
q1 h1 h4 3432.2 142.87 3289.33kJ/kg q2 h2 h3 2126.14 137.72 1988.42kJ/kg
t
w0 q 1988.42 1 2 1 0.395 q1 q1 3289.33 T1 T2 q1 3289.33 506.3K s1 s4 6.4974 q2 1988.42 306.K s1 s4 6.4974
w0 循环热效率 t q1
(1 ) kg
3
2
s
分级(二级)抽汽回热循环系统示意图
1kg
qin
h1 Boiler Turbine Generator
T 1
Pump
p1 5
01
1kg h01’
Open FWH Ⅰ
α 1kg h01
h2
Electricity
02
01
p01 p02 p2
第十一章
蒸汽动力循环装置
教学目标：使学生掌握蒸汽动力循环及其计算方法。 知识点：蒸汽动力基本循环；朗肯循环；回热循环与再热 循环；热电循环；蒸汽—燃气联合循环。 重 点：回热循环、再热循环以及热电循环的组成、热效 率计算及提高热效率的方法和途径。 难 点：回热循环与再热循环计算，提高循环热效率的途 径和计算方法。
3
2 2
wp h4 h3 p w h4 h3 p
s
所以
h2 h1 oi wt h1 oi h1 h2
h4 h3 wp
c,oi
h3
h4 h3
c,oi
11-2
一、蒸汽再热循环
1
再热循环
L.P H.P 7
蒸汽再热循环系统 示意图
38 41 44 48 57
324 300 278 256 215
表11.3
参数\年 代 蒸汽温 度℃
20世 纪初 期
国外火电机组蒸汽参数的发展
40年 代 480 50年 代 500 538 60年 代 538 90年 代 566 2005 610 2015 700
30年 代 400 430
250 370