热力发电厂动力循环及其热经济性

2
pc
1
p0
p1
It Ten Dstu
第十六页，共78页。
2
2a
Ten
s Δstu
不可逆绝热膨胀
1
2
（3）不可逆绝热压缩过程
——水泵(shuǐbèng) T
2
做功损失：
It Ten Ds
1
Δs
p2 p1
Ten s
不可逆绝热压缩
第十七页，共78页。
1
（4）节流过程
T
—汽轮机进汽调节结构 (jiégòu)
厂用电率（平均为8.2%）
300MW及以上机组(jīzǔ)电厂： 4.7%—5.5%；
125—200MW机组(jīzǔ)电厂： 8.5%；
中小容量机组(jīzǔ)电厂： 9%—12%。
第三十四页，共78页。
三 发电厂的动力(dònglì)循环
（一）朗肯循环(xú nhuá n)及其热经济性
1
1
T
TG
汽轮机内功率Wi=
发电机轴端功率Pax +机械损失△Qm
Wi Pax
G
△Qm
hm 3600Pax 1 DQm
Wi
Wi
0.965 ~ 0.99
zm
DQm Qcp
hh
b
h
pi
(1
hm
)
第九页，共78页。
（5）发电机
Pax G Pe
发电机能量平衡关系：
发电机输入(shūrù)功率Pax =发电机输出功率Pe+能量损失△Qg
I = Ten △s
第十四页，共78页。
典型不可逆过程的做功(zuògōng)能力 损失
（1）有温差的换热过程(guò—ch—én锅g) 炉、冷凝器、加热器
放热过程(guòchéng)：熵减△s a 吸热过程(guòchéng)：熵增△s b
放热量 = 吸热量 dq TaDsa TbDsb
换热过程熵增：
Im Ig
IP (Dp)
It
Ir Ic
IbII
I III b
Icp Ib I p It Ic Im Ig
第二十二页，共78页。
小结
1 总体：热量法与作功能力法的全厂总效率相同
hcp
3600Pe Bq1
2 局部：损失分析不同 热量法：从热损失的角度分析
作功能力法：从做功能力损失的角度分析
——反映发电机组每小时生产所消耗的能量 (né nglià ng)
全厂煤耗 Bcp 汽轮机热耗 Q0
全厂热耗 Qcp 汽轮机汽耗 D0
热平衡方程式： 3600Pe = Bqnetηcp
第二十五页，共78页。
= Qcpηcp
Qcp
Bqnet
3600 Pe
hcp
Bcp
3600 Pe
h qnet cp
——反映每生产(shēngchǎn)1kW.h电能所
消耗的能量
qcp
Qcp Pe
全 全厂 厂热发耗电率煤q耗c率p（bckpJ（/(kkgW/.(hk)Wb）cp.h)）BPcep
汽轮机热耗率q（kJ/(kW.h)）q
汽轮机汽耗率d（kg/(kW.h)）
d
Q0 Pe
D0
Pe
第二十七页，共78页。
标准(biāozhǔn)煤 q1=29270kJ/kg 发电标准(biāozhǔn)煤耗率
bs 3600 0.123 （kg标准煤/(kW.h)）
29270hcp hcp
供电(ɡònɡ diàn)标准煤耗率（扣除厂
用电）
bns
0.123
hcnp
bs （kg标准煤/(kW.h)）
(1 ap )
第二十八页，共78页。
3、热效率
（1）凝汽式汽轮机的绝对内效率ηi 汽轮机能量(néngliàng)Q平0 衡 W式i ：DQc
(3600Pe Wihmh g )
第三十三页，共78页。
3、凝汽式电厂热效率ηcp （全厂热效率）
hcp
3600Pe Bq1
3600Pe Qcp
hbh phihmhg hbh phe
全厂净热效率（扣除(kòuchú)厂用电功率的电厂效率）
h
n cp
3600(Pe Pap ) Bq1
hcp (1 ap )
发电厂热耗量（kJ/h） ： 发电厂煤耗(méihào)量（kg/h） ： 汽轮发电机组汽耗量（kg/h）：
D0
3600Pe
wihmh g
Q0
3600Pe
he
汽轮发电机组热耗量（kJ/h） ：
注意
能耗指标与产量有关，只能表明Pe为一定时的热经济性；
第二十六页，共78页。
2、能耗(nénɡ hào)率
I
c
凝汽式发电厂做功能力(né nglì) 损失
做功损失 ICP：
Icp Ib I p It Ic Im Ig
Bqnet 3600Pe I cp
IbI
Ip
全厂效率：
hcp
1
I cp Bqcp
en
IbII
I III b
It
Ic Im Ig
第二十一页，共78页。
IbI IP (Dt)
能流图
的程度来评价电厂的热经济性，常用于定性分析
第二页，共78页。
一、热量(rèliàng) 法
——通过热量(rèliàng)的利用程度（热效率）或损失大小
（热量(rèliàng)损失、热量(rèliàng)损失率）来评价电厂和
热力设备的热经济性
供给总能量
有效利用能量
热力设备
损失能量
热量守衡： 供给热量 = 有效利用(lìyòng)热量 + 损失热
h cp 3600Pe
Qcp
hbh phihmh g
0.24~0.42
Qcp
hbh phihmh g
DQ j cp
DQ△j Qb + △1Qp+ △Qc + △Qm + △Qg
1
z cp
1
cDpQj
QQzcpcjp
Σz
cp
j
1
Qcp
z j
cp
0.58~0.76
cp
第十一页，共78页。
量
热效率 η
有效利用热量 供给热量
100
热损失率z
1
损失热量 供给热量
100
第三页，共78页。
Q0 ηi
Qb
ηp
T
ηm G ηg
ηb B
C
ηcp=ηbηpηiηmηg
简单(jiǎndān)凝汽式发电厂循环系 统图
第四页，共78页。
G
有再热的凝汽式发电厂循环系统图 第五页，共78页。
（1）锅炉(guōlú)效 率h b
Q0
（2）管道(guǎndào)效率h PQb
管道(guǎndào)能量平衡关系： 锅炉热负荷Qb =
△Qp
T
B
汽轮机热耗量Q0 +管道(guǎndào)热损失△Qp
Q0
DQ p
hp 1
Qb
Qb
0.98~0.99
DQ p
zp
h (1 h p )
Qcp
b
第七页，共78页。
（3） 汽轮机效率(xiào lǜ)h i
火力发电厂的各项损失(sǔnshī)（%）
项目
锅炉△Qb 管道△Qp 汽轮机冷源△Qc 汽轮机机械△Qm 发电机△Qg 总能量损失
全厂总效率
高参数
超高参数
10
9
1
0.5
57.5
52.5
0.5
0.5
0.5
0.5
69.5
63
30.5
37
第十二页，共78页。
超临界参数 8 0.5 50.5 0.5 0.5 60 40
锅炉能量平衡(pínghé ng)关系： 输入燃料热量Qcp
= 锅炉热负荷Qb +锅炉热损失△Qb
Qb
B △Qb
Qcp
h
b 1
Qb Qb
Qcp
Bq net
DQ b Q cp
0.9~0.94
排烟损失、散热损失、 未完全(wá nquá n)燃烧损失、
排污损失
zb
DQb Qcp
1 hb
第六页，共78页。
做功损失：
I p Ten Dsp
p1 p2
Δs
2
h=const Ten s
第十八页，共78页。
（二）凝汽式发电厂各种损失(sǔnshī)及全厂 总效率
做功能力损失部位 锅炉 Ib 管道(guǎndào) Ip 汽轮机内部做功 It 凝汽器 Ic 传动装置 Im 发电机 Ig 回热加热器、给水泵（忽略）
绝对内效率ηi：
hi
Wi Q0
Wa Q0
Wi Wa
hthri
Q0
Wi
T
G
Wi——汽轮机汽耗为D0时实际内功率 Wa——汽轮机汽耗为D0时理想内功率 ηi——汽轮机的绝对内效率
第二十九页，共78页。
△QC
1kg新汽的热耗 汽轮机能量能量平衡：
q0 wi Dqc
比热耗q0（kJ/kg） ： 比内功wi（kJ/kg） ：
3 用途 热量法：定量分析(dìngliàngfēnxī)，指导工
第二十三页，共78页。
二 凝汽式发电厂的主要(zhǔyào)热 经济指标
能耗(nénɡ hào) （汽耗量、热耗量、煤耗量） 能耗(nénɡ hào)率（汽耗率、热耗率、煤耗率） 热效率
第二十四页，共78页。
1、能耗 (nénɡ hào)
Q0
Wi
汽轮机能量平衡关系：
T
汽轮机热耗Q0= 汽轮机内功率Wi+汽轮机冷源损失△Qc
G
△QC
hi
Wi Q0
1
DQc Q0
0.45~0.47
汽轮机排汽的汽化潜热损失、 膨胀节流、排汽、内部损失
zc
DQc Qcp
hh
b
p
(1
hi
)
第八页，共78页。
（4）机械效率(jīxiè xiàolǜ)h m
T
汽轮机机械能量(nénglià ng)平衡关系：
第十九页，共78页。
凝汽式发电厂做功能力(né nglì)损失 分布图
I 锅炉散热 I
做功损失 b
发电机做
功损失 Ig
I 锅炉能量 II
转换做功 b 损失
I 锅炉温差 III
传热做功 b 损失
I I 管道做
汽轮机内部
功损失 p 做功损失 t
第二十页，共78页。
en
I 机械摩擦
做功损失 m
凝汽器做 功损失
Ds
Dsb
Dsa
dq Tb
dq Ta
DT Ta
Ta
dq DT
做功损失：
I
Ten
Ds
Ten
DT Ta
Ta
dq DT
分析(fēnxī)：△T ↑ ， I ↑
第十五页，共78页。
I
Ten
p0
1
（2） 不过可程(g逆uòc绝hén热g)熵膨增:胀△s 过程
火用损△E
——汽轮机
T
做功(zuògōng)损失：
△Qg
hg Pe 1 DQg
Pax
3600 Pax
0.95 ~ 0.98
DQg
z g Qcp hbh phih m (1 hg )
第十页，共78页。
（6）全厂总效率(xiào lǜ)
全厂能量平衡关系(guān xì)：
全厂热耗量Qcp
3600 Pe
=发电机输出功h率cPpe + 全厂能量损失Σ△Qj
D0 , h0
qrh
汽轮机实际做功 Wi 的计算(jì suàn)： D1, h1
D2 , h2
（1）Wi ＝汽轮机凝汽流内功＋各级回热汽流内功
Wi Dc , hc
Wi Dc (h0 hc qrh ) D1 (h0 h1 ) D2 (h0 h2 )
（2）Wi ＝汽轮D机z (输h0入能h量z －q输rh )出能量
热力发电厂动力(dònglì) 循环及其热经济性
2021/11/10
第一页，共78页。
第一节 热力(rè ì)发电厂热经济性的评价方 法
热量法（热效率法） ——以燃料化学能从数量上被利用(lìyòng)的
程度来评价电厂的热经济性，常用于定量分析
做功能力法（熵方法、火用方法） ——以燃料化学能的做功能力被利用(lìyòng)
热流(rèliú) 图
3600Pe Bq1 DQ j Qcp DQ j
cp
cp
第十三页，共78页。
二、熵方法(fāngfǎ)
实际的动力过程是不可逆的，必然引起熵增
熵方法——通过熵增（熵产）的计算来确定做功 (zuògōng)的损失
环境温度Ten，则熵增 △s 引起的做功(zuògōng)损失 I 为：
z
Wi D0h0 Drhqrh D j hj Dchc
（3）Wi ＝汽轮机热耗Q0 －1 汽轮机冷源损失△Qc
第三十二页，共78页。
2、汽轮发电机组的绝对(juéduì)电 效率ηe
汽轮发电机组输出功率
Q0
he 汽轮发电机组热耗
T
3600Pe
G
he
3600Pe Q0
hihmh g
△Q
T1
B
2
C
4
3
TC
2
3
S
4
1-2-3-4-1 郎肯循环
(xúnhuán)
ht
wa q0
1 qc q0
1 Tc T1
第三十五页，共78页。
平均放热温度 平均吸热温度
（二）蒸汽初参数(cānshù)对电厂热经济性 的影响
1 提高(tí gāo)初温（t0)的热经济性分析
hi hthri T
（1）提高(tí gāo)初温对 t的影响
ht
wa q0
1 qc q0
1 Tc T1
T1'
4
t0↑， t↑
T1
（2）提高初温对hri的影响
3
t0↑，排汽湿度↓，hri ↑
t0↑，漏汽损失↓，hri ↑
1' T0'
1
5
T0
2 2' s
结论(jiélùn)： t0↑， t↑和 ri↑，因此，
i↑
第三十六页，共78页。
2、提高(tí gāo)初压（p0)的热经济 性分析
q0
Q0 D0
比冷源热损失(sǔnshī)△qc
： wi
Wi D0
内效率ηi ：
Dqc
DQc D0
hi
wi q0
1 Dqc q0
第三十页，共78页。
示例：计算图示系统中汽轮机的内效率（忽略汽水(qìshuǐ) 损失）
hi
Wi Q0
z
D0h0 Drhqrh D j hj Dchc
1
D0h0 Drhqrh D0hfw D0 (h0 hfw ) Drhqrh 第三十一页，共78页。