蒸汽動力循環(huán)

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,第七章,蒸汽動力循環(huán),第七章 蒸汽動力循環(huán),水蒸氣：,火力發(fā)電、核電,低沸點工質(zhì)：,氨、氟里昂,太陽能、余熱、地熱發(fā)電,動力循環(huán)：,以獲得功為目的,元寶山火電廠,大型坑口電站,(,陜西韓城電廠,),德國,1.35MW,核電站,首臺國產(chǎn),20,萬千瓦機組,(,遼寧朝陽電廠,),660MW,發(fā)電機內(nèi)部（邯鄲發(fā)電廠,),石橫發(fā)電廠,30,萬千瓦機組集控室,揚州第二發(fā)電廠,600MW,監(jiān)控系統(tǒng),火電廠系統(tǒng)圖,四個主要裝置：,鍋爐,汽輪機,凝汽器,給水泵,§,7-1,郎肯循環(huán),水蒸氣動力循環(huán)系統(tǒng),鍋,爐,汽輪機,發(fā)電機,給水泵,凝汽器,鍋爐設(shè)備圖,凝汽器和冷卻塔系統(tǒng)圖,冷卻塔實體圖,水蒸氣動力循環(huán)系統(tǒng)的簡化,鍋,爐,汽輪機,發(fā)電機,給水泵,凝汽器,郎肯循環(huán),1,2,3,4,簡化（理想化）：,1,2,汽輪機,s,膨脹,2,3,凝汽器,p,放熱,3,4,給水泵,s,壓縮,4,1,鍋爐,p,吸熱,1,3,4,2,p,v,郎肯循環(huán),pv,圖,1,2,汽輪機,s,膨脹,2,3,凝汽器,p,放熱,3,4,給水泵,s,壓縮,4,1,鍋爐,p,吸熱,4,3,2,1,T,s,h,s,1,3,2,4,郎肯循環(huán),Ts,和,hs,圖,1,2,汽輪機,s,膨脹,2,3,凝汽器,p,放熱,3,4,給水泵,s,壓縮,4,1,鍋爐,p,吸熱,h,s,1,3,2,4,郎肯循環(huán)功和熱的,計算,汽輪機作功：,凝汽器中的定壓放熱量：,水泵絕熱壓縮耗功：,鍋爐中的定壓吸熱量：,h,s,1,3,2,4,郎肯循環(huán)熱效率的,計算,一般很小,，,占,0.8,1%,，忽略泵功,工程上常用,耗汽率,反映裝置經(jīng)濟性，設(shè)備尺寸,耗汽率：,蒸汽動力裝置每輸出單位功量所消耗的蒸汽量，通常用,d,表示。,耗汽率的概念,理想可逆條件下的耗汽率,-,理想耗汽率,d0,郎肯循環(huán),與卡諾循環(huán)比較,s,T,6,4,2,1,10,9,8,7,5,3,q,2,相同；,q,1,卡諾,>,q,1,朗肯,卡諾,>,朗肯,；,等溫吸熱,41,難實現(xiàn),11,點,x,太小,不利于汽機強度；,12,-,9,兩相區(qū)難壓縮；,w,net,卡諾,小,卡諾,<,朗肯,；,w,net,卡諾,<,w,net,朗肯,11,12,對比同溫限,123,4,對比,56,78,對比,9-10-11-12,s,p,1, t,1, p,2,6,5,4,3,2,1,如何提高,郎肯循環(huán),的熱效率,影響熱效率的參數(shù)？,T,s,T,6,5,4,3,2,1,蒸汽初壓對,郎肯循環(huán),熱效率的影響,t,1,p,2,不變,，,p,1,優(yōu)點：,，,汽輪機出口尺寸小,缺點：,對強度要求高,不,利于汽輪機安全。一般要求出口干度大于,0.85 0.88,s,T,6,5,4,3,2,1,蒸汽初溫對,郎肯循環(huán),熱效率的影響,優(yōu)點：,，,有利于汽機安全。,缺點：,對耐熱及強度要求高，目前最高初溫一般在,550,左右,汽機出口尺寸大,p,1,p,2,不變,，,t,1,s,T,6,5,4,3,2,1,乏汽壓力,對,郎肯循環(huán),熱效率的影響,優(yōu)點：,缺點：,受環(huán)境溫度限制，現(xiàn)在大型機組,p,2,為,0.00350.005MPa,，,相應的飽和溫度約為,27 33,，已接近事實上可能達到的最低限度。冬天熱效率高,p,1,t,1,不變,，,p,2,國產(chǎn)鍋爐、汽輪機發(fā)電機組的初參數(shù)簡表,§*,7-2,實際蒸汽動力循環(huán)分析,s,T,5,3,2,2,4,1,1,1,4,非理想因素：,給水泵不可逆,( 3,4 ,),汽機不可逆,(,1,2 ,),汽機汽門節(jié)流,(,1,1,),蒸汽管道摩擦降壓，散熱,(1,1,),幾個,效率定義,可逆循環(huán)效率,汽機相對內(nèi)效率,實際循環(huán)內(nèi)部效率,機械效率,理論耗氣率,do,內(nèi)部功耗氣率,d,i,有效功耗氣率,de,s,T,5,3,2,2,4,1,4,實際蒸汽動力循環(huán)分析方法,熱一律：,熱效率分析法,熱二律：,熵分析法,Ex,分析法,實際蒸汽動力循環(huán),熱效率法,s,T,5,3,2,2,4,1,1,1,4,忽略泵功,可逆循環(huán)效率,汽機相對內(nèi)效率,管道和節(jié)流，管道效率,鍋爐散熱和排煙，鍋爐效率,整個,實際蒸汽,動力循環(huán),熱效率,s,T,5,3,2,2,4,1,1,1,4,整個電廠,熱效率,s,T,5,3,2,2,4,1,1,1,4,機械效率,電機效率,提高循環(huán)熱效率的途徑,改變循環(huán)參數(shù),提高初溫度,提高初壓力,降低乏汽壓力,改變循環(huán)形式,回熱循環(huán),再熱循環(huán),改變循環(huán)形式,熱電聯(lián)產(chǎn),燃氣,-,蒸汽聯(lián)合循環(huán),新型動力循環(huán),T,s,6,5,4,3,1,b,§,7-3,蒸汽再熱循環(huán),(reheat),T,s,6,5,4,3,1,b,蒸汽再熱循環(huán)的,熱效率,再熱循環(huán)本身,不一定,提高循環(huán)熱效率,與再熱壓力有關(guān),x,2,降低,給提高初壓創(chuàng)造了條件，選取再熱壓力合適，一般采用,一次再熱可使熱效率提高,2,3.5,。,蒸汽再熱循環(huán)的實踐,再熱壓力,p,b,=,p,a,0.2,0.3,p,1,p,1,<,10MPa,，,一般不采用,再熱,我國常見機組，,10,、,12.5,、,20,、,30,萬機組，,p,1,>,13.5MPa,，,一次,再熱,超臨界機組，,t,1,>,600,，,p,1,>,25MPa,，,二次,再熱,超優(yōu)點：通過提高初臨界機組，,t,1,>,600,，,p,1,>,25MPa,，,二次,再熱,T,s,6,5,4,3,1,b,蒸汽再熱循環(huán)的,定量計算,吸熱量：,放熱量：,凈功（忽略泵功）：,熱效率：,§,7-4,蒸汽回熱循環(huán),(regenerative),抽汽,去凝汽器,冷凝水,表面式回熱器,抽汽,冷凝水,給水,混合式回熱器,抽汽式回熱,蒸汽,抽汽,回熱循環(huán),(1-,)kg,kg,6,5,a,s,4,3,2,1,1kg,T,a,kg,4,(1-,)kg,5,1kg,由于,T,-,s,圖上各點質(zhì)量不同，面積不再直接代表熱和功,抽汽,回熱循環(huán)的抽汽量,計算,(1-,)kg,kg,6,5,a,s,4,3,2,1,1kg,T,a,kg,4,(1-,)kg,5,1kg,以混合式回熱器為例,熱一律,忽略泵功,抽汽,回熱循環(huán)熱效率的,計算,(1-,)kg,kg,6,5,a,s,4,3,2,1,1kg,T,吸熱量：,放熱量：,凈功：,熱效率：,為什么抽汽,回熱熱效率提高？,(1-,)kg,kg,6,5,a,s,4,3,2,1,1kg,T,教材推導,簡單朗肯循環(huán)：,物理意義,：,kg,工質(zhì),100%,利用,1-,kg,工質(zhì)效率未變,蒸汽,抽汽,回熱循環(huán)的特點,小型火力發(fā)電廠回熱級數(shù)一般為,1,3,級，中大型火力發(fā)電廠一般為,4,8,級。,優(yōu)點,提高熱效率,減小汽輪機低壓缸尺寸，末級葉片變短,減小凝汽器尺寸，減小鍋爐受熱面,可兼作除氧器,缺點,循環(huán)比功減小，汽耗率增加,增加設(shè)備復雜性,回熱器投資,>,缺點,提高循環(huán)熱效率的途徑,改變循環(huán)參數(shù),提高初溫度,提高初壓力,降低乏汽壓力,改變循環(huán)形式,回熱循環(huán),再熱循環(huán),改變循環(huán)形式,熱電聯(lián)產(chǎn),燃氣,-,蒸汽聯(lián)合循環(huán),新型動力循環(huán),IGCC,PFBC-CC,.,§,7-5,熱電聯(lián)產(chǎn),(,供,),循環(huán),用發(fā)電廠作了功的蒸汽的余熱來滿足熱用戶的需要，這種作法稱為,熱電聯(lián),(,產(chǎn),),供,。,背壓式機組,(,背壓,>0.1MPa,),熱用戶為什么要用換熱器而不直接用熱力循環(huán)的水？,背壓式,熱電聯(lián)產(chǎn),(,供,),循環(huán),背壓式,缺點,：,熱電互相影響,供熱參數(shù)單一,抽汽調(diào)節(jié)式,熱電聯(lián)產(chǎn),(,供,),循環(huán),抽汽式熱電聯(lián)供循環(huán),可以自動調(diào)節(jié)熱、電供應比例，以滿足不同用戶的需要。,熱電聯(lián)產(chǎn),(,供,),循環(huán),的經(jīng)濟性評價,只采用熱效率 顯然不夠全面,能量利用系數(shù),，但未考慮熱和電的品位不同,Ex,經(jīng)濟學評價,熱電聯(lián)產(chǎn)、集中供熱是發(fā)展方向，經(jīng)濟環(huán)保,§,7-6,現(xiàn)代,新型動力循環(huán),蒸汽電站提高電廠供電效率的措施：,提高初參數(shù)，向亞臨界和超臨界發(fā)展；,采用大功率機組，降低廠用電率；,采用熱電聯(lián)供。,火電廠發(fā)展現(xiàn)狀,占總裝機容量的,80%,左右，效率,3740%,；,耗煤占總產(chǎn)量,30%,，油占,10%,左右；,提高供電效率和改善環(huán)境有重要意義。,燃氣,-,蒸汽聯(lián)合循環(huán),燃氣輪機的發(fā)展,熱力參數(shù)與單機容量逐步提高，達,W>200MW,，,熱效率,3541%,；,可靠性,9598.5%,，可作為基本負荷電站；,聯(lián)合,循環(huán)的現(xiàn)實可行性,燃氣輪機,排氣溫度,t,4,=400600,；,大功率機組排氣量,300kg/s,以上；,利用排氣能量加熱蒸汽輪機給水,(,取代鍋爐,),，大大提高供電效率，極限效率,(,燒氣,),約,58%,。,燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán),燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán),法國,GEC,Alsthom,公司的聯(lián)合循環(huán)電站,燃氣輪機：,227.2 MW,蒸汽輪機：,128.3 MW,燃料：天然氣,熱效率：,54.5%,1,、,熟悉,郎肯循環(huán),圖示,與,計算,2,、,郎肯循環(huán),與,卡諾循環(huán),3,、,蒸汽參數(shù),對朗肯循環(huán)熱效率的影響,4,、,再熱,、,回熱原理及計算,第,七,章,小 結(jié),第七章 完,