热力发电厂ppt课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,热力发电厂知识培训完整版,绪论,第一章 热力发电厂的评价,第二章 热力发电厂的蒸汽参数及其循环,第三章 新型动力循环,第四章 给水回热加热系统,第五章 给水除氧和发电厂的辅助汽水系统,第六章 电厂常用阀门简介,第七章 发电厂原则性热力系统（用于课程设计）,第八章 发电厂全面性热力系统,.,绪 论,一、我国的能源资源和能源结,构,能源资源丰富，但人均拥有量相对不足,以煤炭为主要能源,占一次能源消费量62,预计到2050年仍占能源消费量50%,电力能源一直以煤为主,.,.,2002年我国能源状况,一次能源消费量为14.8亿吨标准煤，产量为13.87亿吨标准煤，为世界第二大能源消费国,煤炭占66.1%，石油23.4%，天然气2.7%，水电7.1%，核电0.7%,发电装机容量3.57亿千瓦，居世界第2位,据能源统计年鉴，我国石油进口达6600万吨,近年来我国能源需求已呈明显增长的趋势,.,.,能源利用率低，平均能耗高，产值能耗约为发达国家的45倍，产品单耗比发达国家高40%，能源综合利用率不到30%,。,污染严重，,CO,2,的排放量已成为世界第2位,.,二、我国火力发电工业的成就,我国电力工业的发展,年代,项 目,1882,1949,1987,1995,1998,2002,装机,容量,GW,12(kW),1.85,101.93,214.4,227,356,倍数,1,55,116,123,192,世界,顺位,21,7,4,2,发电量,TWh,4.3,496,1000,1167,1614,倍数,1,115,233,271,375,世界,顺位,25,2,.,三、我国电力规划及火电技术发展动向,.,近两年缺电拉闸给我们的启示,电量需大于供（电源和电网）：一段时间以来，电力发展的低速度和建设工程的长周期不能满足经济快速、持续发展和人民用电增长的需求；电力产、供、销瞬时平衡的特点要求电力必须超前需求而发展；,(去年浙江部分地区出现拉三送四情况，福建、湖南、上海、江苏、山西等拉闸限电),去年高温、缺雨揭开了电力供需低水平、暂时平衡隐患的盖子；,“十六大”提出经济翻两番目标的实现：经济发展推动电力，电力发展为经济列车提供强大的动力；,.,社会发展对电力的新需求,实现可持续发展要求研究和应用电能高效和洁净地生产、输送、储存、分配和使用的新技术及可再生能源发电新技术；,竞争性电力市场要求发展安全、有效、灵活、开放、节约土地、与环境友好的的输变电新技术；“厂网分开”要求制订厂网协调，统一规划、分头实施，确保安全和资源优化配置，在发展中求得多赢的制度；,现代化大都市和“全面实现小康“要求实现充足、可靠、优质、个性化的配、供电与营销新技术,;,.,与国民经济发展相协调的超前发展,高效,(高效率、高效益、高有效性),绿色,（洁净化、“三废“资源化、与环境友好）,节约,（节水源、节能源、节资源、节土地）,可靠,（高安全性、高灵活性、高电能质）,可柔性,（方便灵活、个性化）,管理现代,（信息化、数字化、网络化）,未来20年电力可持续发展主题,.,从,2003,年到,2020,年，平均年增装机,3000,万,kW,，,年投资约,1200,亿元，,18,年累计增加装机,5.5,亿,kW,，,需投资约,22000,亿元,.2010,年西电东送和区域电网间电力交换能力达,40000,和,30000MW,。,到2020年电源发展的蓝图,.,电源可持续发展思路,优化电源结构：,优先发展水电，加快发展核电，,优化发展煤电，配套发展调峰机组，,积极发展新能源发电，因地制宜发展天然气发电；,实施西电东送的同时，加强受端电源的支持；,重视生态环境，加大技术改造，提高能源效率，,优化发展煤电：,优先发展高效、洁净煤、节水发电，提高机组调 峰能力；,大力发展煤炭利用全过程的洁净利用；,努力试点发展发电、煤化工等多联产；,.,未来20年电源发展规划,年 代,项 目,2000,2005,2010,2020,装机总容量，亿kW,3.19,4.30,5.8,9 9.5,常规水电，亿kW,0.79,1.05,1.50,2.20,抽水蓄能，万kW,570,617,1582,2500,燃煤发电，亿kW,2.37,3.15,4.00,5.8 6.0,天然气发电，万kW,700,2000,5000,核电，万kW,210,870,1170,4000,风电，万kW,46.8(2002),100,250,1600,光伏发电，万kW,3（2002）,60,160,生物质发电，万kW,200,500,供电煤耗，gce/kWh,392,360,330,耗水率，m,3,/s/GW,0.91.0,0.80.15(空冷机组),0.6,0.15(空冷机组),.,高效、绿色发电技术,硫资源化脱硫,高效发电,超(超)临界机组,联合循环,多联产,煤炭加工与转化,流化床,F,B,C,整体煤气化联合循环,I,G,C,C,可再生能源发电及核电,烟气净化,灰渣及废水资源化,空冷机组,烟气循环流化床脱硫,其它节水技术,燃料电池,微型燃气轮机,太阳光发电,风力发电,洁净发电,节水发电,分布式电源,新型发电,以煤气化为核心,以发电为核心,.,火电发展的关键技术,超临界机组（SC）+高效烟气净化技术,超超临界机组（USC）+高效烟气净化技术,大型循环流化床（CFB）,蒸汽燃气联合循环机组(GTCC),整体煤气化蒸汽燃气联合循环（IGCC）,热电（冷）联产,大容量空冷机组,以煤气化为核心的多联产技术,.,超临界、超超临界机组-,现实而先进的发电技术,超临界点：22.115MPa,374.15,超临界机组（SC）：,全世界已运行600多台，一般主汽压力24MPa及以上,主汽和再热汽温度540-560,（效率比亚临界机组高约2%）,超超临界机组（USC）：,全世界已运行60多台，一般主汽压力25-28MPa及以上或主汽和再热汽温度580以上（效率比超临界机组高约4%）,2003年2010年新建火电机组40为SC机组；,2010年2020年：600MW及以上新建机组将全部建,SC机组；新建火电机组一半以上为USC；,.,美 国,前 苏 联,日 本,中 国,第一台机组,投运年份,1957,1953,1967,1962,最大单机容量，MW,1300,1200,1050,900,装机情况,1982年166台 112898MW,1988年222台，占火电机组容量的51%,94台，占火电机组容量的61%,引进11400 MW,投运10200 MW,占火电机组容量的3.5%,容量范围,500MW以上,300MW以上,450MW以上,300MW以上,我国与世界主要国家超临界机组的比较,.,超(超）临界机组经济性估算,2000年我国火电机组平均供电煤耗392g/kWh,比超临界机组 高7080 g/kWh，比超超临界机组高104g/kWh。2002年火电发电量16386 亿kWh，如一半由超（超超）临界机组发出，则每年可节约约50007000（9000）万吨（标准煤）;2020年为1.4-1.8(2.3)亿吨；,计划关停小火电30GW（煤耗高达550g/kWh以上），如其中的一半用超（超超）临界机组替代，每年可节煤2000万吨；,相应的节能、节水、节资源和环保效益显著,。,.,3,压,气,机,燃气,轮机,发电机,G,发电机,G,1,2,4,燃烧室,e,余热锅炉,8,9,气轮机,凝汽器,5,7,给水,加热器,水泵,10,燃气蒸气联合循环原理（GTCC）,.,当代先进燃气轮机及联合循环性能,机型,项目,西屋501-ATS,GE-MS7001H,ABB GT26,西门子KWU,燃气初温，,1510,1430,1260,1190,压 比,28,23,30,16.6,简单循环净出力,MW,290,265,240,简单循环效率,%,41,38.5,38,联合循环净出力,MW,426,400,396,359,联合循环效率,%,61,60,58.5,58.1,.,我国GTCC,（蒸汽燃气联合循环）,发展的展望,电力工业将持续发展并增加GTCC比重,2000,年我国,GTCC,装机容量约,700,万,kW,，,占装机容量,2%,我国计划到,2010,和,2020,年新增,GTCC,到,2000,和,5000,万,kW,（,占装机容量,3.4,和,5%,），,需天然气约,200,和,500,亿,m,3,/,年，占全国天然气用量,20,和,25,。,电力工业为提高效率、优化电源结构和减少环境,污染、增加调峰能力、机组增容，在东南沿海及,“西气东输”沿线因地制宜地发展,GTCC,发电。,必须燃用油、气等优质燃料，IGCC 发电技术将突破上述限制,.,煤整体气化蒸汽燃气联合循环,(IGCC),.,IGCC,的特点,1,.,联合循环热效率高，并可进一步提高效率,2.“最清洁的煤电”，环保性能优良,3.燃料适应性强，高硫煤的硫可资源化,4.调峰性能好，节约水资源,5.单位造价不断降低,全世界已建,在建和拟建IGCC电站30余座，我国,在山东烟台拟建300-400MW级的IGCC示范电站。,.,以煤气化为核心的发电、煤化工综合能源利用系统,21世纪能源工厂的预计指标：,发电效率,：燃煤 60%（HHV），,天然气 75%(LHV),热电联产,：热效率 85-90%,污染排放,：粉 尘和SO,2,、NO,x,接近零排放,温室气体,：排放减少50%，并100%分离,联产产品,：合成气、H,2,、煤化工产品等,.,“展望 21世纪“能源系统,高温高压,气化炉,变换制氢,氢气分离,高温,燃料,电池,煤,煤气,高温高压,热交换器,氧气分离,空气,先进循环,S,S,O,2,电,热水,CO,2,(去埋藏),污染物(H,2,S,PM,碱金属),H,2,O,2,O,2,.,我国煤炭高效洁净发电示范工程,河南沁北电厂：SC国产化示范机组,（600MW）,浙江玉环电厂：USC示范机组(2*900-1000 MW);江苏阚山电厂：600MW USC示范机组,四川白马及开远、黄角庄、秦黄岛等电厂,300MW流化床锅炉,山东烟台IGCC示范工程（2*300-400MW）,发电、煤化工多联产试点工程：如兖州 矿业集团鲁南化肥厂（76MW发电、10万吨甲醛）,.,四、热力发电厂的类型及对热力发电厂的要求,.,五、本课程的任务和作用,研究对象：,热力发电厂整个系统,研究内容,:,（1）研究不同热力发电厂热功转换理论基础,（2）提高热力发电厂经济性的方法和措施,（3）,分析和计算热力发电厂的热经济性。,研究方法：,（1）热力学第一定律法（热量法）,（2）热力学第二定律法（熵方法）,热经济性的定性分析以热力学二定律法（熵方法）为主，,定量计算以常规热力学第一定律法（热量法）为主,。,研究目的：,提高电厂工作人员理论水平，为分析、研究、解决电厂生产实际问题提供强有力的理论支撑和指导，并指导电厂实践。,.,第一章 热力发电厂的评价,热力发电厂的安全可靠性,火力发电厂的环境评价,凝汽式发电厂的热经济性指标,发电厂的技术经济比较与经济效益的指标体系,我国能源和电力工业的可持续发展,.,第一节 热力发电厂的安全可靠性,安全管理,可靠性管理,寿命管理,火电厂的计算机监视,设备的故障诊所,.,安 全 管 理,电力工业是电力的产、供、销是连续,电能不可能大量储存。,电力企业的效益首先体现在安全可靠供电的社会效益方面。,高参数、大机组、大电网虽然有很多优点，一旦发生事故，处理不及时会连锁反应酿成大面积或整个电网长时间停电，甚至全网瓦解。,电力企业必须坚持“安全第一、预防为主”的方针。,电力安全生产是涉及全过程管理的问题，应抓好各环节，才能做到预防为主、安全第一。,火电设备日趋先进，高度机械化、自动化，并能做到离线、在线计算机监控等。,提高火电职工素质将对保障安全、提高效益有极大作用。,.,火电厂可靠性管理的任务与作用,60,年代中期，可靠性管理引到电力工业。,1980,年美国电气电子工程师学会制订了“统计、评价发电设备可靠性、可用率和生产能力用的术语定义”试用标准。,日本、英、法和原苏联等国家都开展电力可靠性管理工作；,我国,70,年代后才起步，现已建有中国电力可靠性管理中心；,火电厂可靠性是指在预定时间内和规定的技术条件下，保持系统、设备、部件、元件发出额定电力的能力，并以量化的一系列可靠性指标来体现。,.,火电厂的可靠性指标,设备的可靠性是以统计时间为基准用机组所处状态的各种性能指标来表征。我国火电厂可靠性指标有 23个，其中最主要的为以下四个指标：,可用系数,非计划停用系数,等效可用系数,强迫停用率,.,.,寿命管理,火电设备寿命管理，以设备运行状态及金属材料的长期连续地监督为基础，计算其寿命损耗，并适时进行各种探伤检查，全面掌握设备技术状况，及时维修或更换。,经长期运行后，金属材料将发生蠕变或松弛，寿命减少；,现在大容量火电机组必须承担调峰任务，使机组启停次数增多，加剧火电设备的金属温度变化幅度和寿命损耗。,为保证火电设备的安全可靠运行，须合理选择寿命损耗系数，合理寿命分配。,高温蒸汽管道的主要延寿措施集中在弯管等应力集中的部件上，显然这些部件的寿命比直管短。,.,火电厂的计算机监视,一般火电厂的计算机监控功能为：,运行状况的巡回检测、数据处理和运行日报的打印制表；,运行异常情况的越限报警，发生故障能自动记录故障时的有关参数，即事故追忆的打印制表；,运行主要技术经济性指标的计算及其打印制表；,发电设备的启动操作顺序监控；,发供电生产过程的闭环控制；,发电设备的自动启停；,电厂故障自动监测与处理；,电厂安全经济运行的最佳控制。,.,设备的故障诊断,大型火电设备复杂，事故造成的损失、影响大，利用诊断技术对设备运行工况和部件材质性能的监测至关重要,设备的检修有三种情况：,事故维修又称强制维修；,定期维修；,预估检修；,.,第二节 火力发电厂的环保评价,.,环境保护的重要性,大型火电厂的建设，给环境带来极大的影响。,环境恶化威胁人类生存和发展。,1972年联合国在斯德哥尔摩召开了第一次人类环境会议，发表了人类环境宣言，它是促进全世界重视环境问题的里程碑。,我国对环境问题的认识较发达国家迟，在人类环境宣言发表一周年后，即1973年8月才召开了第一次全国环境保护会议，并相应成立了我国第一个环境保护机构。,我国电力工业环境保护工作开始于1973年，并成立了管理部门和电力环境保护研究所，在高校设立了环境工程系和专业及一个硕士点。,.,对火电环境保护评价的要求,一般要求,装机容量50MW及以上的火电厂（供热机组为25MW以上）要作环境影响评价，并编制环境影响报告书；50MW及以下的火电厂，只填写环境影响报告表。,应执行环境影响报告书（表）的编审制度，和防治污染的设计与主体工程同时设计、施工、投产的“三同时”制度。,火电建设项目的环境保护设计应贯彻统一规划、分期建设、分期收益的原则。,火电建设项目的环境保护设计，在满足环境保护要求的同时，必须确保安全经济发电。,.,各设计阶段的要求,初步可行性研究阶段应编写环境简要说明，根据拟建项目的性质、规模、厂址及环境现状等有关资料，对可能造成的环境影响简要说明，并得出厂址选择的可行性或推荐结论。,可行性研究阶段必须按规定编写环境影响报告书，要突出燃煤火电厂的特点，从“三废”对环境的影响出发，结合技术经济比较和社会效益分析进行综合评价，对厂址及规划容量做出推荐意见，提出防治污染的措施及环保投资估算。,初步设计阶段应有环境保护专篇，提出防止污染工程措施和设计文件、环境保护投资概算、环境管理、监测机构及定员等。,施工图设计、施工及竣工验收阶段，环保专业人员除分工完成所承担的设计文件外，并对有关设计文件及图纸进行会签。火电厂试生产结束前应进行环境保护设施的验收。,.,火电厂的废气排放,（一）环境空气质量标准,环境空气质量功能区分为三类：,一类区为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护地区；,二类区为城镇规划中确定居住区、商业交通居民混合区、文化,区、一般工业区和农村地区，,三类区为特定工业区。,不同区执行不同的标准,.,（二）火电厂大气污染物排放标准,GB132231996（火电厂大气污染物排放标准）,（三）大气污染防治,1高烟囱排放,2高效除尘器,3SO,2,控制技术的开发应用,.,节约水资源及废水资源化,节约水资源,最大排放为冲灰水，,减少冲灰排水的措施有：,采用闭路循环，灰水回收使用。,高浓度（灰浆中灰渣重量含量40%以上）输送灰浆。,灰渣分别除比灰渣混除节约用水40%。,贮灰场灰水循环使用，灰场澄清水再用于冲灰。,废污水处理:生活污水宜引入城市的污水处理系统统一处理。无条件者，应因地制宜采取相应措施进行处理，如沉淀、曝气、消毒、生化处理等。,.,灰渣热排水治理及综合利用,灰渣综合利用原则是“贮用结合，因地制宜，多种途径，积极利用，讲究实际”。,我国开发的灰渣利用技术已达200多项，进人工程应用的50多项。如粉煤灰生产建筑材料（水泥、砖、砌块、加气混凝土及耐热耐火材料等），粉煤灰用于建筑工程（大体积混凝土、水下混凝土、泵送混凝土等）。,国外已有利用热排水养殖各种贝类、对虾及藻类。,美国用以加热埋入土中的灌溉管系，使作物早熟、增收。,我国有的电厂用热排水养殖鱼类，具有生长快、产量高的优点，并能降低鱼种越冬死亡率。有的电厂用以农业灌溉，也收效良好。,.,噪声防止,火电厂是噪声源相对集中、噪声幅量大、噪声种类繁多，噪声源控制，由国家规定的产品噪声标准控制，没有的可参考以下数据：,引风机（进风口前3m处）85 dB（A）；,送风机（进风口前3m处）90 dB（A）；,钢球磨煤机 95105 dB（A）；,汽轮机（包括注油器，距声源1m处)90 dB（A）；,发电机及励磁机（距声源1m处)90 dB（A）；,排料机（距机壳 105m处)85 dB（A）；,汽动给水泵 101 dB（A）。,.,噪声传播途径控制,对易于封闭的噪声源，如水泵、风机、汽轮发电机组，采用隔板、阻尼和隔声措施，降噪量可达1030dB（A）。,对不易封闭的设备及系统，如锅炉，加热器和水、煤、汽（气）管道等，采用包覆隔振阻尼材料或设置隔声结构，降噪量可达2050dB（A）。,不能进行噪声源控制和传播途径控制的场所，采取个人防护如戴护耳器（耳塞、的广大盗寺），现在噪声外境中设置隔声间等办法，降噪量可在1540dB(A)之间。,.,第三节 热力发电厂热经济性评价,.,一、,评价热力发电厂热经济性的两种基本分析方法,评价火电厂热经济性的方法有很多，但从热力学观点来分析，只有两种基本分析方法：,（1）基于热力学第一定律的热量法（效率法、热平衡法）,（2）基于热力学第二定律的佣方法（可用能法、,做功能力法）或熵方法（佣损、做功能力损失）,.,热量法是从能量转换的数量角度来评价其效果的，其指标是基于热力学第一定律的各种循环热效率，即有效利用的热量与供给的热量之比。,Q,1,外部热源供给的热量；,Wa该动力装置的理想比内功（以热量计）；,循环中各项能量损失之和,各项能量损失系数之和,.,佣方法从能量的质量（品位）来评价其效果，其指标为基于热力学第二定律的佣效率，即有效利用的可用能与供给的可用能之比。就动力装置循环而言热力学第二定律为：,Esup供入系统的可用能；,循环中各项不可因素导致的各项可用能损失之和,循环中各项可用能损失系数之和,.,若循环供入可用能是温度为T,1,的热源提供的热量Q,1,，,于是可得两种基本分析方法效率之间的关系式为：,.,二、佣方法,1 佣效率与佣损 佣损的计算通式为：,.,2典型不可逆过程的熵增及其佣损,.,.,3凝汽式发电厂的佣损分布,.,.,三、热量法,.,四、两种热经济性评价方法的比较及其应用,.,（1）两种方法算得的总损失量和全厂效率是相同的；,（2）对于损失的分布，两种分析方法得出了完全,不同的结果,。,热量法中的能量损失以散失到环境为准，不区分能量品位的高低，故,汽轮机的损失为最大,；,佣方法的可用能损失，以过程的不可逆性为准，指的是在不可逆过程中可用能转换为用的部分；由于燃烧、传热的严重不可逆性，,锅炉可用能损失,却占供入可用能,最大,一部分。,（3）热量法只表明能量数量转换的结果，不能揭示能量损失的本质原因；佣方法不仅表明能量转换的结果，并能确切,揭示能量损失的部位、数量及其损失的原因,，,（4）火电厂的热经济性指标计算，本书的定量计算即采用热量法，定性分析采用熵方法。,（5）冷源热损失是除锅炉散热佣损失、机械损失及发电机损失外的其他各项佣损失之和，因此要真正实现冷源热损失的降低，可以减少各项佣损失中最大者。,.,第四节 凝汽式发电厂的热经济性指标,通常火力发电厂采用热量法定量评价其热经济性，常用的热经,济性指标汽耗率、热耗率、煤耗率。,一、汽轮发电机组热经济性指标,(一)凝汽式汽轮机组的绝对内效率i,用正热平衡法计算,用反热平衡法时,汽轮机热耗量Q,0,.,2 汽轮机的实际比内功w,i,的五种计算方法,（1）能量平衡方程，W,i,=输入能量-输出能量,（2）凝气流与各回热抽汽所做内功之和,（3）w,i,为1kg凝汽流所做内功与各段抽汽作功不足之差,（4）w,i,等效于 kg的凝汽流的实际焓降,（5）w,i,=q,0,-,qc,3 给水泵功使给水焓升的处理,低参数机组可忽略泵功，对于高蒸汽初参数需考虑,两种处理方法：作为内热源处理和作为外部热源处理,.,4i的另一种表达式,.,（二）汽耗D,0,和汽耗率d,0,Dc0机组纯凝汽（无回热抽汽）运行时的汽耗,由于回热抽汽而增大的汽耗系数；,Y,j回热抽汽做功不足系数,.,再热前的回热抽汽做功不足系数,再热后的回热抽汽做功不足系数,汽耗率d0,由式（l24）的分母得出：,具有再热、回热汽轮机组以热量计的实际比内功，等价于,kg的凝汽流从蒸汽初参数膨胀至排汽压力p,c,所做以热量计的实际比内功。,.,（三）热耗Q,0,和热耗率q,0,Q0=D0（h0hfw）Drhqrh (128),q=Q0/Pe=d0(h0hfw,rhqrh,)（129）,回热式汽轮机的热经济性，高于无回热时的情况，但其汽耗、,汽耗率却高于朗肯循环，故严格讲汽耗、汽耗率不能作为单独的,热经济性指标。只有当q,0,一定时，d,0,才能作为热经济性指标。Q,0,却能单独用，是机组的重要热经济性指标,。,.,二、锅炉效率b与主蒸汽管道效率p,锅炉效率：,b,=Q,b,/Q,cp,=Q,b,/Bq,1,锅炉热负荷Q,b,：,.,主蒸汽管道效率 p=Q,0,/Q,b,若不考虑冷、热再热蒸汽管道的散热损失，则,qrh(b),=q,rh,，,不计工质损失和锅炉连排。现代火电厂的,p,可达 99%左右。,Q,0,=Q,b,Q,p,.,三、全厂热经济性指标,1全厂发电热经济性指标,标准煤的低位发热量q,1,=29270kJ/kg，则全厂标准煤耗率,.,全厂热效率cp,qcp，cp三者知其一，即可根据这三个关系式求得其,余两项指标.,2全厂供电热经济性指标,全厂净效率,全厂供电热耗率,.,全厂供电标准煤耗率,四、热经济性指标间的变化关系,一般用热经济性指标的绝对量或相对量变化，表明热经济性变化,1汽轮机组热耗率的变化与机组绝对内效率变化的关系,.,2全厂标准煤耗率的变化与机组绝对内效率变化的关系,.,3机组绝对内效率、热耗率及全厂标准煤耗率相对变化之间关系,当经济性变化微小时,则,五、汽轮机组热耗率的考核,火电设备安装后应通过有关热力试验来考核是否达到,保证值能否验收。,GB811787电站汽轮机热力性能验收试验规程,.,第五节 发电厂的技术经济比较与经济效益的指标体系,.,一、发电厂的技术经济比较,提高发电厂的热经济性，可节约燃料，但是要付出一定的代价（材料、设备、资金、人力等），应有最佳的经济效果才可取。,为科学地寻求最佳经济效果，工程上普遍采用通过众多方案的技术经济比较的方法，进行技术经济、环境保护诸方面的分析、计算、论证，从中选择最好的方案。,要强调指出，方案比较的前提是它的热经济性，但要落实到技术经济、环境保护来取舍，即要在保证发电厂安全生产前提下的技术上可行，符合环保要求，又要考虑经济上合理。,.,1技术经济比较的原则,方案比较时，首先要考虑所提方案必须符合党和国家的方针、政策（如燃料政策、节能政策、环境保护政策等）,还要保证电能生产的安全、可靠，又具有一定的灵活性；,经济上要求能耗少、投资省、成本低、见效快，以发挥最大的经济效益。,既要考虑直接效益，也要考虑间接效益；不仅要考虑以货币形式表现的效益，还要考虑减轻环境污染、有利于生态平衡、便于生产、改善生活等非货币形式表现的社会效益。,方案比较时，必须满足一定的可比条件，即使用价值的可比、消耗费用的可比、时间因素的可比和价格指标的可比。,.,2技术经济比较的基本方法,技术经济比较的方法主要有：,专家评价法、经济论证法、综合评价法、系统分析法和不确定分析法等。,它又可基本分为两类：方案比较法和数学分析法。,方案比较法又称对比分析法，对实现同一目标的若干不同技术方案进行技术经济分析、计算和比较，也可定量计算，是工程项目中应用较普通的一种方法，计算中是否考虑时间因素对资金的影响而产生的静态与动态分析的不同。,.,二、发电厂经济效益的指标体系,衡量发电厂经济效益要在评价经济效益的原则基础上，作定量的比较。要有定量比较的客观尺度，即评价经济效益的标准。经济效益评价标准由指标来反映，因经济效益是一个综合性的概念，需用一套指标体系。,企业经济效益指标体系的设置，既要反映经济效益的主要内容和部门生产特点，又要有可比性，不同用途的指标要有明确区别，而且考核指标不宜太多。,综合反映经济效益的指标主要为利润方面的指标。,.,第六节 我国能源和电力工业的可持续发展,.,一、可持续发展战略任务的提出,随着经济建设的发展，能源利用带来的污染严重,1972年联合国召开了第一次人类环境会议，引起全世界认识到环境问题的重要性,1981年美国人率先提出了可持续发展的思想，搞经济建设还要考虑下一代人的经济建设对资源的需求，留一个山青水绿的良好的生态环境。,1992年联合国召开了第二次世界环境与发展大会，正式提出了可持续发展的战略，发表了里约热内卢环境与发展宣言、21世纪议程。,1994年，我国政府制定了中国21世纪议程中国21世纪人口、环境与发展白皮书。白皮书指出“走持续发展之路。,.,1我国电力工业的现状,能源资源短缺，人均资源远低于世界平均水平；,能源结构决定了我国电力结构主要是以火电为主,火电厂、工业锅炉、工业窑炉是我国大气污染、酸雨沉降的主要原因。,能源利用率低，远低于发达国家；,能源价格并未反映其经济成本和资源的稀缺性；,.,2我国电力工业的可持续利用对策,发展300、600MW以上的大机组。积极发展超临界参数 600MW机组，特别是在我国缺煤而经济又较发达的东部地区。,限期逐步关闭中小机组。,提高大型发电设备的效率。,发展洁净燃烧技术；,调整工业结构，煤炭除用于冶金、化工原料外，基本上用以转变电能。,调整我国的工业结构，更多煤转化为电能。,.,第二章 热力发电厂的蒸汽参数及其循环,内容提要,（1）蒸汽动力循环的循环参数,（2）现代火电厂常用的蒸汽循环,（3）蒸汽循环及其参数选择，对热经济性、可靠性、,运行灵活性以及对环境的影响有关。,.,第一节 提高蒸汽初参数,提高初参数的实质是通过提高循环吸热过程的平均温度，,以提高其热效率,t,。,一、提高蒸汽初参数的经济性,（一）提高蒸汽初温t,0,t,=,a,/q,0,=1(Tc/T,0,),初温提高后的效率为：,t,，F1，即,t,.,.,（二）提高蒸汽初压,p,0,提高p,0,并不总是能提高,t,，这是由水蒸气性质所决定的。当提高到某一蒸汽初压使得整个吸热平均温度低于 时，热效率即下降，使得,.,随t,0,的增加，使,t,下降的极限压力愈高,.,当理想比内功w,a,（理想焓降）减小的相对值等于冷源热损失,q,ca,或初焓h,0,减小的相对值时，,t,达最大值,提高p,0,使蒸汽干度减小，湿汽损失增加；提高p,0,，使进入汽轮机,的蒸汽比容和容积流量减少，加大了高压端漏汽损失，有可能要局,部进汽而导致鼓风损失、斥汽损失，使得汽轮机相对内效率下降。,.,同时提高p,0,、t,0,所增加,的理想比内功远大于,增加的冷源热损失,.,（三）提高蒸汽初参数与,i,、汽轮机容量的关系,提高初压p,0,在工程应用范围内，仍可提高,t,，但,ri,却要降,低，特别是容积流量小的汽轮机，,ri,下降愈甚。如果,ri,的下降,超过,t,的增加，将使得,i,(,i,=,t,ri,)下降，则提高p,0,效果就适,得其反。若蒸汽容积流量足够大，使得提高p,0,降低,ri,的程度远低,于,t,的增加，因而仍能提高,i,。,二、提高蒸汽初参数的技术经济可行性,（一）影响提高蒸汽初参数的主要因素,（1）提高蒸汽初参数可提高热经济性和节约燃料。,（2）提高t,0,受金属材料的制约,（3）提高P,0,受蒸汽膨胀终了时湿度的限制,.,.,(4）提高p,0,、t,0,影响电厂的钢材消耗和总投资,（5）更高蒸汽初参数，更大容量机组的可用率,（二）最有利初压,.,（三）蒸汽初参数系列,.,三、超临界蒸汽参数大容量机组,（一）国外超临界和超超临界汽轮发电机组,1国外超临界汽轮发电机,发展超临界机组，主要原因为：,（1）热经济性高，节约一次能源，降低火电成本,.,（2）降低机组单位造价，缩短工期，减少占地面积,（3）可靠性已相当高,达到90%,2国外超超临界汽轮发电机组,丹麦建 2 X412MW超超临界机组，蒸汽参数为28.5MPa、580580580，热效率可达 49。,日本已研制成 2 X 700MW超超临界机组，蒸汽参数为309MPa566566566，热效率达到42。,.,（二）我国超临界机组的发展概况,1必要性,为了节约能源，降低污染,2可能性,上海石洞口 浙江玉环电厂,3实施意见,.,第二节 降低蒸汽终参数,火电厂的蒸汽终参数即汽轮机的排汽压力pc，不仅与凝汽设备,有关，而且还与汽轮机的低压部分以及供水冷却系统有关，总称,为火电厂的冷端。,一、电厂用水量和供水系统的选择,1电厂用水量,最大者为凝汽器的冷却水，占95%,Gc=mDc m为冷却倍率,m与地区、季节、供水系统、凝汽器结构等因素有关。,.,2冷却系统的选择,（1）,直流供水（开式供水）,江河水，海水,（2）循环供水（闭式供水）,循环利用，需要循环泵,冷却设施有冷却池、喷水池及喷射冷却装置、冷却塔三种,自然通风冷却塔,机械通风冷却塔（耗电量大）,（3）混合供水。,.,二、降低蒸汽终参数的热经济性,l降低蒸汽终参数的极限,降低pc(即tc)总是可以提高循环热效率t,.,凝汽器实际能达到的排汽温度tc由下式确定,t与凝汽器工作状况有关，若凝汽器铜管有积垢，或有空,气附于铜管等情况，就会使t增大，排汽压力提高（真空降低）,，热经济性降低。,2凝汽器的设计压力pc,Pc选取还与经济性有关,.,3额定工况汽轮机排汽压力的部标,4多压凝汽器,在不增加冷却面积的情况下，采用多压凝汽器，会降低排汽平均温度，提高热经济性。,.,5凝汽器的最佳真空与冷却水泵的经济调度,真空度，是影响汽轮机组热经济性的一项重要指标，,当输出净功率为最大时，即所对应的真空即凝汽器的最佳真空,。,三、空气冷却凝汽器,火电机组容量增大，用水量增大，对于缺水地区，采用空冷是最佳选择。,（一）空气冷却器凝汽器系统的类型,（1）直接空冷,（2）间接空冷,a 混合式（喷射式）凝汽器（海勒系统）,b 表面式凝汽器（哈蒙间冷）,.,.,（二）国外空冷式发电厂,（三）我国的空冷发电厂,大同第二发电厂（海勒系统）,内蒙古丰镇电厂（海勒系统）,太原第二热电厂（哈蒙系统）,.,四、火电厂冷端系统的优化,（1）维持机组出力不变，冷端参数变化，引起汽轮机背压和进汽量变化，导致热耗率的变化，使燃料费用发生变化。,（2）维持汽轮机进汽量不变，冷端参数变化，引起汽轮机背压，功率变化，使电费收入变化。将燃料费用或电费收人的变化值，同电厂相应设备费投资变化相比，即可确定最佳参数组合。,.,第三节 给水回热循环,一、给水回热的热经济性,提高循环热效率的本质原因是提高了循环的吸热平均温度,1采用回热提高,i,.,用回热抽汽动力系数Ar来表征实际单级回热循环较实际朗肯循环,的循环热效率的提高量。,.,多级回热抽汽作功系数,因,i,1，故,i,采用回热总是能提高热经济性,.,2采用回热导致作功能力损失,.,回热虽然可提高热经济性，D,0,=D,c0,却使机组汽耗及机组汽耗率相应增大。,回热抽汽的压力愈高，其作功不足（不能继续膨胀至排汽压力而少做的功）愈大，相应值也随之加大；可见，为提高回热的热经济性，应充分利用低压的回热抽汽。,.,二、给水回热基本参数对热经济性的影响,（一）混合式回热加热器系统的,c,表达式,对于Z级混合式加热器系统的a,c,为:,.,（二）、tfw、z三参数的关系,1（总的给水焓升量）回热分配,分配方法：焓降分配法、平均分配法、等焓降分配法、几何级数分配法。中国电力建设研究所马芳礼循环函数法导出如下公式：,按下列条件求极值,.,同理推出：,.,若进一步简化，忽略某些次要因素，可得出某些近似的最佳回热,分配通式。如蒸汽参数不高，忽略q随的变化，即,0,其意义为：将每一级加热器内水的焓升，取为前一级至本级的,蒸汽在汽轮机中的焓降，简称为“焓降分配法,”,若再忽略各加热器间蒸汽凝结放热量qj的微小差异，,即q1=q2=qz，则式（2-13）可简化为,.,其意义为：将每一回热器中水的焓升取为相等来分配的，即美国,J.K.Salisbury推导的方法，又简称为“平均分配法”。,将,代入式2-13得：,即每一级加热器中水的焓升，取为等于汽轮机的各级焓降，简称“等焓降分配法”。,.,几何级数分配法：,m=1.011.04,不同回热分配的热经济结果略有差异，当蒸汽参数不高时，,数值上差别不大。,.,2最佳给水温度,（2）作功能力法：,随着t,fw,提高，锅炉的吸热过程平均温度提高，使其在炉内同烟,气的换热温差减少；降低了做功能力损失e,b,。但是因此增加的,换热器，产生了回热加热器的换热温差，导致存在e,r,，削弱了,回热的效果。,必然存在一个最佳的,t,fw,随回热级数z的增加，,i,不断提高，是递增函数关系。,而给水温度的提高，对,i,的影响是双重的。存在最佳给水温度点,（1）热量法：,一方面使比热耗q,0,=(h,0,h,fw,）降低，另一方面使比内功,w,i,=(h,0,h,c,)减少，为达到同样的做功量，必导致汽耗率 d,0,增大。两者均同时影响,i,=w,i,/q,0,或 q=d,0,*q,0,两种解释：,.,.,3回热级数Z,理论上讲：z=无穷大时，,i,最大,（1）即随z的增加，回热循环的热经济性不断提高，但提高的幅度,却是递减的,；,（2）,t,fw,一定时，回热的热经济性也是随z增加而提高，其增长率,也是递减的；,（3）z一定时，有其对应的最佳给水温度值。它是随z的增加而提高；,（4）实际给水温度若与理论上的t,fw,op,稍有偏差，对回热的热经济,性影响不大。,.,.,第四节 蒸汽再热循环,一、蒸汽再热的目的及其热经济性,（一）再热的目的,提高蒸汽初压、降低排汽压力，使湿度增大，降低内效率，危及安全，蒸汽再热是保证汽轮机最终湿度在允许范围内有效措施。,再热参数选择合适，再热是进一步提高初压和热经济性的重要手段,。,（二）理想再热循环热经济性分析,1再热循环的热效率,.,.,再热循环热效率相对提高为rh：,当,则,当,则,当,则,整个在热循环吸热平均温度是否能提高，取决于两个基本参数,再热压力和再热温度,.,存在一个最佳再热压力,.,2.实际再热循环的内效率,.,反平衡算法：,.,二、最佳再热参数的选择,1,一次烟气再热温度(再热前温度）,最大值是取其一阶导数，并取其等于零。即,.,等价卡诺循环的热效率：,最佳