影响发电厂热经济性的因素及提高热经济性的发展方向.pptx

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,第二章 影响发电厂热经济性的因素及提高热经济性的发展方向,内容提要,蒸汽参数对发电厂热经济性的影响,再热循环对电厂经济性的影响,给水回热循环对电厂经济性的影响,第二章 影响发电厂热经济性的因素及提高热经济性的发展方向,重 点,难 点,蒸汽参数对电厂热经济的影响,蒸汽参数与机组容量的关系,给水回热加热的热经济性,影响给水回热过程热经济性的基本参数,蒸汽初压力对相对内效率的影响,再热压力对实际效率的影响,回热抽汽排挤理论,回热加热分配,第二章 影响发电厂热经济性的因素及提高热经济性的发展方向,提高热力发电厂热经济性总的趋势和途径,1,提高蒸汽初参数以提高循环吸热过程的平均温度,2,采用蒸汽中间再过热以提高循环吸热过程的平均温度,3,降低蒸汽终参数以降低循环的平均放热温度,4,采用给水回热,5,有热负荷地区建设热电厂，采用热电联合生产,6,采用燃气蒸汽联合循环,第一节 蒸汽参数对发电厂热经济性的影响,蒸汽初参数指新蒸汽进入汽轮机自动主汽门前的蒸汽压力,和温度 。,蒸汽终参数指凝汽式汽轮机的排汽压力,和排汽温度,。,由于蒸汽参数主要影响,和,，本节重点分析蒸汽参数对,和,的影响。提示：,一、蒸汽初参数对电厂热经济性的影响,（一）蒸汽初参数对理想循环热效率的影响,1.,提高蒸汽初温,分析：,蒸汽初压力和终压力不变，蒸汽初温度上升，高温段吸热量增加，平均吸热温度增加，循环效率增加。,结论：,提高蒸汽初温，循环效率提高。,一、蒸汽初参数对电厂热经济性的影响,（一）蒸汽初参数对理想循环热效率的影响,2.,提高蒸汽初压,分析：,（,1,）蒸汽初温度和终压力不变，蒸汽初压力上升，汽化温度上升，高温吸热量增加，平均吸热温度增加，循环效率增加。,结论：,在极限初压力内，提高蒸汽初压，循环效率提高。,（,2,）当蒸汽初压力提高到某一极限数值后，继续提高初压力，汽化过程缩短，高温吸热量减少，低温吸热量比例增加，平均吸热温度降低，循环热效率开始下降。,一、蒸汽初参数对电厂热经济性的影响,（一）蒸汽初参数对理想循环热效率的影响,3.,同时提高蒸汽初温和初压,分析：,蒸汽初温度越高，对提高蒸汽初压力越有利。,结论：,在工程实用范围内，提高蒸汽初参数，循环效率提高。,一、蒸汽初参数对电厂热经济性的影响,（二）蒸汽初参数对相对内效率,的影响,1.,提高蒸汽初温,分析：,（,1,）汽轮机的容量、蒸汽初压力和排汽压力一定时，提高蒸汽初温度，蒸汽的比体积增大，容积流量增加，汽轮机叶片的高度增加，漏汽损失减少；（,2,）由于蒸汽初温度的提高，减少了汽轮机末几级叶片中蒸汽的湿度，汽轮机湿汽损失减少。,结论：,提高蒸汽初温，汽轮机相对内效率提高。,提示：漏汽损失与汽轮机间隙相对值,(/L),成正比。,一、蒸汽初参数对电厂热经济性的影响,（二）蒸汽初参数对相对内效率,的影响,2.,提高蒸汽初压,分析,（,1,）汽轮机的容量、蒸汽初温度和终压力一定时，提高蒸汽初压力，蒸汽的比体积变小，容积流量减少，汽轮机叶片的高度减少，漏汽损失增加；（,2,）蒸汽初压提高，末几级叶片中蒸汽的湿度增大，汽轮机湿汽损失增加。,结论：,提高蒸汽初压，汽轮机相对内效率下降。,一、蒸汽初参数对电厂热经济性的影响,（二）蒸汽初参数对相对内效率,的影响,3.,同时提高蒸汽初温和初压,分析,如果同时改变蒸汽初温和初压，由于初压力的影响大于初温度的影响，汽轮机的相对内效率下降。,提示：,容量大的汽轮机其相对内效率下降慢些。这主要是因为其蒸汽容积流量较大，汽轮机各高压级叶片的高度和汽轮机的部分进汽度大，而小容量的汽轮机相对内效率下降得快。,结论：,提高蒸汽初参数，汽轮机的相对内效率下降，但大容量机组下降较慢。,一、蒸汽初参数对电厂热经济性的影响,3.,同时提高蒸汽初温和初压,分析,如果同时改变蒸汽初温和初压，由于初压力的影响大于初温度的影响，汽轮机的相对内效率下降。,提示：,容量大的汽轮机其相对内效率下降慢些。这主要是因为其蒸汽容积流量较大，汽轮机各高压级叶片的高度和汽轮机的部分进汽度大，而小容量的汽轮机相对内效率下降得快。,结论：,提高蒸汽初参数，汽轮机的相对内效率下降，但大容量机组下降较慢。,（三）蒸汽初参数对绝对内效率 的影响,一、蒸汽初参数对电厂热经济性的影响,1.,初温提高的限制,分析,提高蒸汽初温对热经济性的影响总是有利的。但如果温度过高，将使钢材的高温持久强度迅速下降，蠕变加快，钢材变脆，严重影响部件的工作寿命，甚至引起破坏性事故。,结论：,提高蒸汽初温度会受到耐高温钢材的性能及价格的限制。,（四）提高蒸汽初参数的技术限制,钢材类别,碳钢,珠光体钢,奥氏体钢,温度极限,450,570,600,钢材价比,1,1.8,3.7,13,16,一、蒸汽初参数对电厂热经济性的影响,2,初压提高的限制,分析,随着初压力的提高，蒸汽膨胀终点的湿度增大，湿汽损失将增大，汽轮机的相对内效率将下降。而且，由于水珠的流动方向偏离汽流的设计流向，使叶栅受到冲蚀。蒸汽湿度愈大，相对内效率的降低和叶栅的冲蚀也愈甚。,结论：,蒸汽初压力的提高受汽轮机末级蒸汽湿度的限制。,（四）提高蒸汽初参数的技术限制,一、蒸汽初参数对电厂热经济性的影响,3.,同时提高蒸汽初温和初压,选择步骤：,1.,根据技术经济比较选择钢材，确定,t,0,；,2.,根据技术经济比较及环境温度，确定,t,c,，再查表得到,P,c,；,3.,选择,P,0,（,1,）根据最大末级允许蒸汽湿度,x,，在,h-S,图上确定排汽点,C,；（,2,）初选一,P,0,，根据,ri,的经验数据和,h,0,、,h,na,求出,h,c,，并作出热力过程线；（,3,）过,C,点作热力过程的平行线，与,t,0,等温线相交于,O,点，从而确定,P,0,。,（五）蒸汽初参数的选择,二、蒸汽终参数对电厂热经济的影响,（一）蒸汽终参数对循环效率的影响,分析,分析：在蒸汽初压和初温不变时，降低排汽压力，相应的排汽温度也下降。此时，工质放热过程的平均温度也下降，循环热效率提高。,结论：,降低蒸汽终参数，循环热效率提高。,二、蒸汽终参数对电厂热经济的影响,（二）降低蒸汽终参数的限制,1.,理论极限,分析,凝汽器的工作压力是靠冷却水不断带走排汽的放热量而维持，因此排汽温度不可能低于冷却水的进水温度,t,1,。,结论：,降低排汽压力首先受到凝汽器冷却水进水温度的限制。,2.,技术极限,汽轮机排汽温度由下式决定：,冷却水在凝汽器中的温升,t,，即冷却水出口水温与进口水温差取决于冷却水量或循环倍率，一般合理的温升为,6,11,。另外，降低排汽压力还要受到凝汽器传热端差,t,的限制，它与凝汽器面积、管材、冷却水量等有关，一般为,5,10,。,二、蒸汽终参数对电厂热经济的影响,3.,凝汽器运行的最佳真空,发电厂运行中适当增加凝汽器的冷却水量，可以降低排汽压力，但增加了对循环水泵的耗功电量，只有在降低排气压力，汽轮机出力增加与循环水泵耗电增量之差为最大值时，凝汽器真空才是最佳真空。,思考题习题,为什么蒸汽初压力和初温度的提高和蒸汽终参数的降低会受到限制？,1.,为什么蒸汽初压力和初温度的提高和蒸汽终参数的降低会受到限制？,2.,何谓凝汽器的最佳真空？如何确定凝汽器的最佳真空？,思考题：,习题：,第二节 再热循环对电厂经济性的影响,将汽轮机高压缸中作了部分功的蒸汽引至再热器，提高温度后再返回汽轮机中、低压缸继续作功的过程称为,蒸汽中间再热,，其装置循环称为,再热循环,。采用高参数大容量再热机组，已成为现代化火力发电厂的主要标志之一。,什么是再热循环？,4,1,2,3,再 热 器,b,a,S,T,1,2,4,3,6,5,a,b,c,二、蒸汽中间再热的热经济性,（一）蒸汽中间再热对理想循环热效率的影响,实例：采用一次中间再热，可以提高发电厂热经济性,4,7,左右。按无再热时厂效率,35,计算，,600MW,机组采用中间再热后厂效率相对提高,0.11,0.2,，年节约标煤,12.8,23.3,万吨。,1.,中间再热能减少汽轮机排汽的终湿度，有利于初压力的提高。,2.,再热参数选择合适时，中间再热可以提高机组的热经济性。,S,T,1,2,4,3,6,5,a,b,c,二、蒸汽中间再热的热经济性,理想再热循环热效率：,变换后得：,分析：,（,1,）如 ，则 提高。,（,2,）如再热后的蒸汽温度越高，越多，越大。,（,3,）如再热后的蒸汽压力越高，增加，越大，同时，减少，下降，故存在一个使再热循环热效率达到最大值的最佳再热压力。,结论：,（,1,）中间再热提高热经济性的必要条件：再热附加循环效率大于基本循环效率。（,2,）再热后的蒸汽温度越高，中间再热热经济性越高。（,3,）存在最佳再热压力。,二、蒸汽中间再热的热经济性,（二）蒸汽中间再热对汽轮机相对内效率的影响,分析：,采用蒸汽中间再热，汽轮末级蒸汽湿度下降，湿汽损失减少。,结论：,采用蒸汽中间再热，汽轮机相对内效率提高。,根据以上分析，适当选择蒸汽中间再热参数，蒸汽中间再热能提高电厂实际循环热效率。,（三）蒸汽中间再热对汽轮机绝对内效率的影响,三、再热压损对机组热经济性的影响,三、再热压损对机组热经济性的影响,特点：,再热后蒸汽温度较高，但再热管道中压力损失大、运行调节要求较高。,蒸汽管道的管径越大，蒸汽流速度越低，再热压损就越小，机组热经济性提高。但管道金属消耗量和投资增加。,应用：,有烟气中间再热和蒸汽中间再热两种。一般采用烟气再热法。,四、蒸汽中间再热方法,烟气再热,三、再热压损对机组热经济性的影响,2,、蒸汽再热,利用新汽或抽汽加热再热蒸汽,再热后汽温较低,热经济性提高,3%,4%,用途：再热温度调节（与烟气再热同时使用）核电站,蒸汽再热,第三节 给水回热循环对电厂经济性的影响,从汽轮机的某些中间级抽出部分蒸汽加热锅炉给水以提高给水温度，称给水回热加热，具有给水回热加热的热力循环称为回热循环。,现代大中型机组采用给水回热，其节煤量可达,10,20,，所以给水回热在火力发电厂中得到普遍应用。,什么是给水回热循环？,一、回热循环的热经济性,分析：（,1,）给水回热加热提高了工质的平均吸热温度，循环效率提高；（,2,）给水回热加热减少了汽轮机末几级的蒸汽流量，从而减少了汽轮机的湿汽损失，汽轮机相对内效率提高；（,3,）给水回热加热增大了耗汽量，即增加了汽轮机高压缸的通流量，有利于减少其通流部分的各种损失，汽轮机相对内效率提高。,（一）回热循环的绝对内效率,结论：采用给水回热加热，循环的绝对内效率提高。,实例：某,600MW,机组凝结水温度,34.3,，给水温度,278.6,，给水回热加热后锅炉内加热起点温度提高,244.3,，平均吸热温度大幅提高。,1.,回热加热意义,一、回热循环的热经济性,单级回热循环的汽流分配,2.,回热循环的绝对内效率,说明：回热循环抽汽量的多少受给水温度的限制，给水温度越高，给水温升越大，抽汽量也越多。而给水温度取决于最佳给水温度，由回热加热分配决定。实例：回热抽汽量通常占机组汽耗量的,30,左右，,600MW,机组回热抽汽量约占机组汽耗量的,41,。,分析：,（,1,）因为 ,0,，故 ,。,（,2,）抽汽量,D,j,增加，,h,j,减小，则 增大，增大。结论：采用给水回热加热，循环热经济性提高。且抽汽量越多，抽汽压力越低，回热循环热经济性越高。,推论：排挤抽汽，特别是排挤低压抽汽，回热循环热经济下降。又称“排挤理论”。,二、影响给水回热过程热经济性的基本参数,（一）回热级数,Z,对热经济性的影响,结论：回热循环级数越多，热经济性越高。,分析：如保持第,1,级抽汽压力不变，则单级与两级回热的给水加热温升相同，总的抽汽量几乎不变（不同压力下水的汽化潜热相近），而两级回热增加了低压抽汽量，热经济性提高。,二、影响给水回热过程热经济性的基本参数,结论：存在最佳给水温度，并由回热加热分配的最后一级抽汽压力决定。,分析：,（,1,）最后一级加热器出水温度即锅炉给水温度。,（,2,）对多级回热加热，当最后一级加热器抽汽压力增加，则给水温度提高，回热抽汽量增加，回热循环热经济性提高。同时，由于抽汽压力增大，抽汽焓提高，回热循环热经济性下降。,（二）最佳给水温度,二、影响给水回热过程热经济性的基本参数,方法：将 对给水温升求极大值，得到三种假设条件下回热分配的三个最优解：等温升分配、等焓降分配和几何级数分配。,提示：,（,1,）对多级回热，需要确定汽轮机各抽汽口的开口位置。,（,2,）开口位置取决于各级抽汽压力，各级抽汽压力又取决于各级加热器出口的给水温度。,（,3,）各级加热器出口的给水温度取决于各级回热器的温升,t,。,（三）回热加热分配,二、影响给水回热过程热经济性的基本参数,每一级加热器的给水焓升为,所谓等焓升分配法就是将给水的总焓升平均地分配到各级加热器中，即回热的每一级的给水焓升都相等。,等焓升分配法,式中的,Z+1,是将省煤器也作为一级加热器来考虑的。,若已知锅炉给水焓,二、影响给水回热过程热经济性的基本参数,结论：再热削弱了回热加热的效果，但再热后循环总的热经济性仍是提高的。,分析：,（,1,）再热后蒸汽作功焓降增加，功率不变时，汽机汽耗减少，给水量减少，各级抽汽量减少；,（,2,）对有过热度的抽汽级，抽汽过热度增加，抽汽量减少。,（三）再热对回热的影响,思考题习题,1,发电厂为何要采用蒸汽中间再热？再热的参数如何选择？与哪些因素有关？,2,为何采用蒸汽中间再热对给水回热的效果有所削弱？如何加以改善？,习题：,Diagram,ThemeGallery,is a Design Digital Content&Contents mall developed by Guild Design Inc.,Title,Add your text,ThemeGallery,is a Design Digital Content&Contents mall developed by Guild Design Inc.,Cycle Diagram,Text,Text,Text,Text,Text,Cycle name,Add Your Text,Diagram,Title,ThemeGallery,is a Design Digital Content&Contents mall developed by Guild Design Inc.,Title,ThemeGallery,is a Design Digital Content&Contents mall developed by Guild Design Inc.,Title,ThemeGallery,is a Design Digital Content&Contents mall developed by Guild Design Inc.,Diagram,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Diagram,Add your text,Add your text,Add your text,Add your text,Add your text,Your,Slogan,here,Diagram,Title,Add your text,Title,Add your text,Title,Add your text,Title,Add your text,Diagram,Concept,Add Your Text,Text,Text,Text,Text,Text,Text,Diagram,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Diagram,Add Your Text,Add Your Text,Add Your Text,Add Your 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