热力发电厂第一章 评价电厂热经济性的方法--杨义波

xn
式中
h0 h n 100 % h0 hna
h。，hna——汽轮机的实际排汽焓和理想排汽焓，kJ／kg。 汽轮机的相对内效率—般为78％一85％。
h0 h n 汽轮机组的绝对内效率为 ： jn t xn 100% h0 h gs
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(四)汽轮机机械效率
热量㶲Eq 系统所提供的热量 中可转化为有用功 的最大值 热力学能 㶲Eu 闭口系从给定的状态 可逆地变到与环境相 平衡的状态所能做的 最大有用功称为该状 态下闭口系的㶲 焓㶲Eh 开口系统中，当稳 态流动工质只与环 境作用时，从给定 的状态可逆地变到 环境状态所能做出 的最大有用功
1.1 热力发电厂热经济性的评价方法
损失，排污热损失等，其中排烟热损失约占总损失的40％一50％。 锅炉效率表示锅炉在完成燃料化学能转变为蒸汽热能的过程中，锅
炉设备的热负荷与输入燃料的热量之比，其表达式为：
gl
) D gr ( h gr h gs Q DW B d
100 %
锅炉效率反映了锅炉设备运行经济性的完善程度，其影 响因素很多，如锅炉的参数、容量、结构特性及燃料种类等。 大、中型锅炉的效率一般在85％一94％范围内。
T s w TA TB s w
结论：高温换热比低温换热做功能力损失小
1.1 热力发电厂热经济性的评价方法
2）工质绝热节流过程
蒸汽在汽轮机进汽调节机构中的节流过程，节流前后工质的焓不变， 即
dh 0
*并非等焓过程
T
P0 4 4＇
P1
由热力学第一定律解析式
厂的热经济性。
1.1 热力发电厂热经济性的评价方法
评价热力发电厂热经济性的两种基本方法 热量法以燃料产生的热量被利用的程度对电厂热经
济性进行评价，可以用各种效率或损失率的大小来衡量。
热量法—效率法、热平衡法 做功能力分析法—熵分析法、㶲分析法 定量分析 定性分析
以能量做功能力的有效利用程度或做功能力损失的 大小作为评价动力设备热经济性的指标。
与之相平衡。 管道效率反映了管道绝热保温的完善程度，若不计工质损失，
则管道效率的数值一般为99％。若考虑工质损失，则其值为
96％一97％。
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(三)汽轮机相对内效率
汽轮机在实际工作过程中存在着进汽节流、排汽及内部
(包括漏汽、摩擦、湿汽等)损失，使工质的实际焓降小于理想 焓降。汽轮机的实际焓降与理想焓降之比的百分数，称为汽轮 机的相对内效率。其表达式为 ：
据能量平衡，单位工质的换热量为： δq TAsA
TB sB
δq δq T δq 换热过程的熵增 s sB s A TB TA TBTA
单位工质做功能力的损失为 w T s T δqT l amb amb
T TA TB
TBTA
可知，Tamb一定时,
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(二)管道效率
在工质流过蒸汽管道和给水管道时，会有一部分热损失。 热损失的大小用汽轮机组的热耗量与锅炉设备热负荷的比值的 百分数来表示。其表达式为：
gd
h0 h gs Q0 100 % Q gr h gr h gs
对于给水管道的散热损失，可视为水在水泵中的焓升值
的实质是能量的
数量平衡，所以 也称为热力学第
一定律效率。
1.1 热力发电厂热经济性的评价方法
1.1.2 做功能力分析法
1. 熵分析法—孤立系统熵增原理 熵分析法是通过计算熵增来确定做功能力损失的方法， 通常取环境状态作为衡量系统做功能力大小的参考状态，
即认为系统与环境相平衡时，系统不再有做功能力。
㶲方程和㶲效率
㶲方程 输入－输出－㶲损＝系统的㶲变 稳流热力系统
L Ein,i Eout,j
1 1
n
m
开口稳流系统㶲平衡的通用方程
㶲效率—相对指标
有效利用的可用能 e 100% 供给的可用能
1.1 热力发电厂热经济性的厂能量转换 过程的热经济性 。
3600 p d 100% B d Q DW
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三、发电厂的热平衡 以发电厂每发出1kW· h的电能为基础，根据发电厂的能量分 配情况，得出其热平衡式为：
q n d c 3600 q d q j q t q g d q g l
图1—3为一个简单凝汽式发电厂 的热平衡图，它反映了发电厂 的能量分配情况。由发电厂总 效率的汁算值和热平衡图可知， 纯凝汽式发电厂对燃料热能的 有效利用程度是很低的，这主 要是由于排汽传给冷源的热量 损失太大的缘故。所以，提高 发电厂燃料热能利用程度的途 径，主要是减少冷源损失。我 们在后面将要讲述的回热、供 热等，就是以减少进入凝汽器 中的蒸汽量来减少冷源损失的
T A 1 4 2 3 B T TB TA
1）有温差的换热 —— 冷凝器、加热器 l-2过程，工质A放热，平均温度为 TA 单位工质的熵减少了 s A，放热量为 TAsA 3-4过程，工质B吸热，平均温度为 TB 单位工质的熵增加了sB ，吸热量为 TBsB
Tamb o s
sA sB
s
1.1 热力发电厂热经济性的评价方法
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(六)、纯凝汽式发电厂的总效率 1. 已知电厂的各项上述损失，则纯凝汽式发电厂的 总效率ηndc为:
ndc gl gd xn t j d
2. 若已知汽轮发电机组输出功率户 Pd、燃料消耗量 Bd、燃料低位发热量 QDW，则纯凝汽式发电厂的总效率 也可由下式进行计算：
ndc
7 sc
s
同理，在发电厂热力系统中，工质在水泵中被 不可逆绝热压缩也将引起做功能力的损失。
显然，减少工质膨胀或压缩过程做功能力损失的途径是
减少其做功过程中的扰动、摩擦等不可逆影响。
1.1 热力发电厂热经济性的评价方法
2. 㶲分析法 㶲效率 — 可用能的利用率
㶲损失 — 做功能力的损失 㶲的类型
•
朗肯循环热效率ηt 表示1kg 工质在循环中产生的净功 wt( 不 包括1kg水在给水泵中的焓升)与其从锅炉(热源)中吸收的热 量q。之比，即：
w h h h h t 0 na na 100 % 0 t q h h h h 0 0 n 0 gs
式中wt——朗肯循环的净功，kJ／kg qo——朗肯循环工质的吸热量，kJ／kg h0，hna——蒸汽在汽轮机内等熵膨胀过程的初焓和终焓， kJ／kg； 、hn ——锅炉给水焓和凝汽器凝结水焓 ( 对纯凝汽式发 h gs 电厂=)，kJ／kg。
d
pd 100 % p yx
发电机效率反映了发电机轴与支持轴承摩擦耗功，以及发 电机机内冷却介质的摩擦和铜损 ( 线圈发热 ) 、铁损 ( 激磁铁芯 涡流发热等)造成的功率消耗。 发电机效率随发电机的冷却方式和冷却介质的不同而有一 些差异，如大型空冷发电机效率ηd=97％一98 ％，氢冷发电机 效率ηd=98％一99％,水内冷发电机效率ηd=96.0％--98.7％。 水内冷发电机效率较低的原因是，由于水的冷却效果好且一般 都是直接冷却,制造发电机的材料与同容量空冷、氢冷发电机相 比较可减少30％左右，发电机体积的减小，导致铁损，铜损增 大，使发电机效率较低。
二、纯凝汽式发电厂的各种热损失和效率
在发电厂的实际生产过程中，任何情况下都不可能实
现理想循环，即循环的各个过程都是不可逆的。在整个能
量转换过程的不同阶段都存在着数量不等，原因不同的各 种损失。为此，采用各种效率采反映不同阶段的输入能量 转变为有用能量的利用程度。
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(一)锅炉效率
锅炉设备中的热损失主要包括有排烟，散热热损失，未完全燃烧热
若环境温度为 Tamb，某一热力过程或设备中的熵为 S ， 则引起的做功损失 Wl 为 发电厂总的能量损失
Wl Tamb S
Wl Wli Tamb Si
i 1 i 1 n n
1.1 热力发电厂热经济性的评价方法
三种典型的不可逆过程
存在温差的换热 工质绝热节流 工质膨胀（或压缩）
汽轮机输出给发电机轴端的功率与汽轮机的内功率之比的 百分数，称之为机械效率，即：
j
p yx pn
汽轮机机械效率反映了汽轮机支持轴承、推力轴承与轴和 推力盘之间的机械摩擦耗功，以及拖动主油泵、凋速系统耗功 量的大小。机械效率一般为 96％一99％。
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(五)发电机效率
发电机的输出电功率与轴端输入功率之比的百分数称为发 电机效率ηd ，即 ：
1.1 热力发电厂热经济性的评价方法
热力发电厂热经济性 ◇ 热力发电厂的电能生产过程
锅 炉
化学能 (燃料) 热能
汽轮机 蒸汽 机械能
发电机
电能
1.1 热力发电厂热经济性的评价方法
◇ 转换过程的不同阶段产生各种损失，能量不能被全 部利用。 ◇ 发电厂的热经济性是用来表明电厂燃料利用程度以 及热力过程中各部分的能量利用或损失的情况。 ◇ 通过能量转换过程中能量的利用程度（正平衡方法） 或损失的大小（反平衡方法）来衡量。 ◇ 研究损失产生的部位、大小、原因及其相互关系， 找出减少这些热损失的方法和相应措施，进而提高发电
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朗肯循环热效率 ηt 反映了冷源损失的大小，其 数值约在40％一45％。 蒸汽初压力在 10MPa 以上时，给水泵消耗的压 缩功使给水在给水泵中的焓升不容忽略，其计算公 式为： 1 hgs ( p gs p gs ) gs kj/kg
gs
式中: gs —— 不计入容积损失的给水泵效率，一般在 0．8—0.85之间 pgs, p ——给水泵出口和入口水的压力，Pa， gs vgs ——绐水泵中水的平均比容，m3／kg。
1.1 热力发电厂热经济性的评价方法
热量法
能量平衡关系