火电厂热力系统.
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火电厂热力系统概述
众凯公司
2010年1月13日
摘要
燃烧系统 汽水系统 循环水系统（冷却水系统）
2
火电厂总示意图
3
一.燃烧系统
4
1.1 燃烧系统组成
1. 煤粉由一次风携带进入炉膛，煤粉着火后，一次风很快 被消耗；为了使煤燃烧充分，需补充二次风。
2. 经炉膛燃烧过后的高温烟气： （1）通过炉膛间壁把水加热成饱和湿蒸汽 （2）通过屏式过热器（辐射）和对流过热器（对流）把 饱和湿蒸汽加热成满足给定条件的过热蒸汽 （3）汽轮机高压缸排气经过再热器进入汽轮机中低压缸 （4）给水泵的水进过省煤器预热进入汽包
s2 s2
=0.816得：
状态3（饱和水）：
其是 p2 =0.01MP压力下的饱和水
h3 h2 =191.84kj/kg
12
状态4（由于压力升高，未饱和水）： p4 p1=4MP，t4 t3 t2 =45.83℃，由未饱和水和过热水蒸
汽表和内插计算得：
h4=195.3 kj/kg
定压吸热过程4-1总吸热为：q1 h1 h4 =3019.2kj/kg 定熵膨胀过程1-2作功量为：wT h1 h2 =1070.3kj/kg 3-4水泵耗功量为:wp h4 h3 =3.5kj/kg 循环净功为：wo wT wp =1066.8kj/kg 循环热效率为： w0 =0.353
q1
13
郎肯循环效率与只取决于各个状态的 参数，与循环过程是无关的。那么，如果 我们想提高郎肯循环的效率，只有从各个 状态的参数下手，明确我们可以提供怎么 样的蒸汽，可以让排气达到怎样的状态。
14
2.4 汽轮机
主蒸汽系统： 吹动汽轮机旋转，带动发电机做功，是发电厂主要的做功 介质通过的系统。
再热蒸汽系统： 辅助主蒸汽系统做功，提高机组热效率。
7
二.汽水系统
8
2.1 汽水系统流程
（1）给水泵的水进过省煤器预热进入汽包 （2）汽包中的水进入下联箱，通过炉膛水冷壁与其内部的
高温烟气进行辐射换热，得到汽水混合物 （3）汽水混合物回到汽包，经汽水分离器分离，得到的饱
和蒸汽进入过热器，从而得到过热蒸汽 （4）过热蒸汽进入汽轮机高压缸做功 （5）高压缸排出蒸汽一部分进入再热器然后进入中低压缸
，另一部分直接进入中低压缸做功 （6）中低压缸排出蒸汽进入凝汽器冷凝，并经过除氧等操
作经水箱最终回到给水泵，完成一个循环
9
2.2 汽轮机做功机理——郎肯循环
朗肯循环是水蒸气的可逆循环，它经过四个过程：
4-1定压吸热 2-3定压放热
1-2定熵膨胀 3-4定熵压缩
其T-S图如下：
10
h1
2.3 应用郎肯循环计算热力过程
水的临界温度与临界压力：374℃、22.15MPa
19
三.循环水系统（冷却水）
20
我们说火电厂是耗水大户，主要是因为冷却汽轮机排 气使之凝结所消耗的冷却水多。 一般，每凝结1kg蒸汽， 需消耗50-80kg的冷却水。
21
h1=3214.5kj/kg, s1 =6.7731kj/(kg·k)
11
状态2（湿饱和水蒸气）：
根据 p2 =0.01MP，由饱和水和饱和蒸汽表查得:
t2 =45.83℃, h2=191.84kj/kg, h2=2584.4kj/kg,
hs22=根(10据.6x4s292)3h2ks1j=/(x6k2.hg72·7k=3)21,s1k24j/4=(k.82g.k1·kj5/)k0，g5 xk2j/(kgss·22k )
5
1Байду номын сангаас2 煤——标准煤
煤和标准煤并不是一个概念，煤大家比较好理解，那 么标准煤呢？
标准煤是一个能量单位：1吨标准煤产生的热能是七 百万大卡（7000000Kcal）
热值换算： 1吨原煤=0.714吨标准煤 1吨原油=1.43吨标准煤 1000立方米天然气=1.33吨标准煤 1万千瓦时电力=1.229吨标准煤
6
1.3 煤燃烧的化学反应
（1）碳的燃烧： C + O2 = CO2 2C + O2 = 2CO(不完全燃烧)
（2）氢的燃烧： 2H2 +O2 = 2H2O
（3）硫的燃烧： S + O2 = SO2
在整个燃烧过程中氧气需要过量，否则就会残存可燃 物体如：CO、H2、CH4、碳粒等。这更进一步验证了需要 通入二次风。
回热抽汽系统： 尽量减少进入凝汽器的无用能量，提高机组热效率。
效率：
主+再+回>主+再、主+回>主
一般再热和回热系统用在高压多级汽轮机，所以效率这里就
不再证明
15
16
汽轮机里头有高压缸、中压缸、低压缸,对应多级汽 轮机的高压段、中压段和低压段。
100MW以下的机组通常采用单缸结构； 100MW以上的机组通常采用多缸结构。 如我国生产的100MW机组采用双缸结构（1高压缸、 1低压缸）；200MW机组为三缸结构（1高压缸、1中压缸 、1低压缸）；600MW机组为四缸结构（1高压缸、1中压 缸、2低压缸）。
17
下图为进口300MW汽轮机示意图：
其中：低压缸的进气温度为337℃，排气温度为32.5℃。
18
2.5 临界温度和临界压力
临界温度： 物质以液态形式出现的最高温度。 温度不超过某一数值，对气体进行加压，可以使
气体液化，而在该温度以上，无论加多大压力都不能使气 体液化。 临界压力：
就是在临界温度时使气体液化所需的最小压力。 也就是液体在临界温度时的饱和蒸气压。
已知：汽轮机进气压力为 p1=4MP,进气温度为 t1=400℃，排 气压力为 p2 =0.01MP。
那么我们就可以算出此热力过程各个状态的参数和热力循 环效率（郎肯循环效率）。其计算过程如下，主要是算出 各个状态的焓： 解： 状态1（是过热蒸汽）：
根据 p1 =4MP, t1=400℃，由未饱和水和过热水蒸汽表查得：
众凯公司
2010年1月13日
摘要
燃烧系统 汽水系统 循环水系统（冷却水系统）
2
火电厂总示意图
3
一.燃烧系统
4
1.1 燃烧系统组成
1. 煤粉由一次风携带进入炉膛，煤粉着火后，一次风很快 被消耗；为了使煤燃烧充分，需补充二次风。
2. 经炉膛燃烧过后的高温烟气： （1）通过炉膛间壁把水加热成饱和湿蒸汽 （2）通过屏式过热器（辐射）和对流过热器（对流）把 饱和湿蒸汽加热成满足给定条件的过热蒸汽 （3）汽轮机高压缸排气经过再热器进入汽轮机中低压缸 （4）给水泵的水进过省煤器预热进入汽包
s2 s2
=0.816得：
状态3（饱和水）：
其是 p2 =0.01MP压力下的饱和水
h3 h2 =191.84kj/kg
12
状态4（由于压力升高，未饱和水）： p4 p1=4MP，t4 t3 t2 =45.83℃，由未饱和水和过热水蒸
汽表和内插计算得：
h4=195.3 kj/kg
定压吸热过程4-1总吸热为：q1 h1 h4 =3019.2kj/kg 定熵膨胀过程1-2作功量为：wT h1 h2 =1070.3kj/kg 3-4水泵耗功量为:wp h4 h3 =3.5kj/kg 循环净功为：wo wT wp =1066.8kj/kg 循环热效率为： w0 =0.353
q1
13
郎肯循环效率与只取决于各个状态的 参数，与循环过程是无关的。那么，如果 我们想提高郎肯循环的效率，只有从各个 状态的参数下手，明确我们可以提供怎么 样的蒸汽，可以让排气达到怎样的状态。
14
2.4 汽轮机
主蒸汽系统： 吹动汽轮机旋转，带动发电机做功，是发电厂主要的做功 介质通过的系统。
再热蒸汽系统： 辅助主蒸汽系统做功，提高机组热效率。
7
二.汽水系统
8
2.1 汽水系统流程
（1）给水泵的水进过省煤器预热进入汽包 （2）汽包中的水进入下联箱，通过炉膛水冷壁与其内部的
高温烟气进行辐射换热，得到汽水混合物 （3）汽水混合物回到汽包，经汽水分离器分离，得到的饱
和蒸汽进入过热器，从而得到过热蒸汽 （4）过热蒸汽进入汽轮机高压缸做功 （5）高压缸排出蒸汽一部分进入再热器然后进入中低压缸
，另一部分直接进入中低压缸做功 （6）中低压缸排出蒸汽进入凝汽器冷凝，并经过除氧等操
作经水箱最终回到给水泵，完成一个循环
9
2.2 汽轮机做功机理——郎肯循环
朗肯循环是水蒸气的可逆循环，它经过四个过程：
4-1定压吸热 2-3定压放热
1-2定熵膨胀 3-4定熵压缩
其T-S图如下：
10
h1
2.3 应用郎肯循环计算热力过程
水的临界温度与临界压力：374℃、22.15MPa
19
三.循环水系统（冷却水）
20
我们说火电厂是耗水大户，主要是因为冷却汽轮机排 气使之凝结所消耗的冷却水多。 一般，每凝结1kg蒸汽， 需消耗50-80kg的冷却水。
21
h1=3214.5kj/kg, s1 =6.7731kj/(kg·k)
11
状态2（湿饱和水蒸气）：
根据 p2 =0.01MP，由饱和水和饱和蒸汽表查得:
t2 =45.83℃, h2=191.84kj/kg, h2=2584.4kj/kg,
hs22=根(10据.6x4s292)3h2ks1j=/(x6k2.hg72·7k=3)21,s1k24j/4=(k.82g.k1·kj5/)k0，g5 xk2j/(kgss·22k )
5
1Байду номын сангаас2 煤——标准煤
煤和标准煤并不是一个概念，煤大家比较好理解，那 么标准煤呢？
标准煤是一个能量单位：1吨标准煤产生的热能是七 百万大卡（7000000Kcal）
热值换算： 1吨原煤=0.714吨标准煤 1吨原油=1.43吨标准煤 1000立方米天然气=1.33吨标准煤 1万千瓦时电力=1.229吨标准煤
6
1.3 煤燃烧的化学反应
（1）碳的燃烧： C + O2 = CO2 2C + O2 = 2CO(不完全燃烧)
（2）氢的燃烧： 2H2 +O2 = 2H2O
（3）硫的燃烧： S + O2 = SO2
在整个燃烧过程中氧气需要过量，否则就会残存可燃 物体如：CO、H2、CH4、碳粒等。这更进一步验证了需要 通入二次风。
回热抽汽系统： 尽量减少进入凝汽器的无用能量，提高机组热效率。
效率：
主+再+回>主+再、主+回>主
一般再热和回热系统用在高压多级汽轮机，所以效率这里就
不再证明
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汽轮机里头有高压缸、中压缸、低压缸,对应多级汽 轮机的高压段、中压段和低压段。
100MW以下的机组通常采用单缸结构； 100MW以上的机组通常采用多缸结构。 如我国生产的100MW机组采用双缸结构（1高压缸、 1低压缸）；200MW机组为三缸结构（1高压缸、1中压缸 、1低压缸）；600MW机组为四缸结构（1高压缸、1中压 缸、2低压缸）。
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下图为进口300MW汽轮机示意图：
其中：低压缸的进气温度为337℃，排气温度为32.5℃。
18
2.5 临界温度和临界压力
临界温度： 物质以液态形式出现的最高温度。 温度不超过某一数值，对气体进行加压，可以使
气体液化，而在该温度以上，无论加多大压力都不能使气 体液化。 临界压力：
就是在临界温度时使气体液化所需的最小压力。 也就是液体在临界温度时的饱和蒸气压。
已知：汽轮机进气压力为 p1=4MP,进气温度为 t1=400℃，排 气压力为 p2 =0.01MP。
那么我们就可以算出此热力过程各个状态的参数和热力循 环效率（郎肯循环效率）。其计算过程如下，主要是算出 各个状态的焓： 解： 状态1（是过热蒸汽）：
根据 p1 =4MP, t1=400℃，由未饱和水和过热水蒸汽表查得：