热力发电厂习题答案全面要点.doc

.一 名词解释热电厂的燃料利用系数：电、热两种产品的总能量与输入能量之比。热化发电率：质量不等价的热电联产的热化发电量与热化供热量的比值。发电热耗率：每发一度电所消耗的能（热）量。端差：加热器汽侧压力下的饱和温度与出口水温之间的差值。最佳真空：在汽轮机排汽量和循环水入口水温一定的条件下，增大循环水量使汽轮机输出功率增加，同时输送循环水的循环水泵的耗功随之增加，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。二 简答题1、混合式加热器的优点有哪些？答：混合式加热器的优点是：(1)传热效果好，能充分利用加热蒸汽的热量；(2)结构简单，造价低；(3)便于汇集不同温度和压力的疏水。2、高压加热器的过热蒸汽冷却段的任务是什么？答：利用蒸汽的过热度，通过强制对流而使蒸汽在只降低过热度的情况下，放出过热热量加热给水，以减少传热端差，提高热经济性。3、表面式加热器的疏水冷却段的任务是什么？答：利用刚进入加热器的低温给水来冷却加热器内的疏水，疏水温度的降低后进入下级加热器。这样可使本级抽汽量增加，压力较低一级抽汽量减少，提高机组的经济性。5、除氧器滑压运行的优点与存在的问题？答：滑压运行的优点是：避免除氧器用汽的节流损失，使汽机抽汽点分配合理，热经济性高，系统简单投资省。缺点是：当汽机负荷突然增加时，使给水溶氧量增加；当汽机负荷减少时，尤其是汽机负荷下降很大时，给水泵入口发生汽蚀，引起给水泵工作失常。6、提高蒸汽初参数、降低蒸汽终参数均可提高机组的热经济性，其受哪些主要条件限制？答：提高蒸汽初温主要受金属材料的制约。金属材料的强度极限，主要取决于其金相结构和承受的工作温度。随着温度的升高，金属材料的强度极限、屈服点以及蠕变极限都要随之降低，高温下金属还要氧化，甚至金相结构也要变化，导致热力设备零部件强度大为降低，乃至毁坏。提高蒸汽初压主要受蒸汽膨胀终了时湿度的限制，而且提高蒸汽初参数还会影响电厂钢材消耗的总投资。降低蒸汽终参数主要受凝汽器的设计面积、管材和冷却水量的限制。7、锅炉连续排污的目的是什么？答：锅炉连续排污的目的是：为了保持炉水的水质指标在允许范围内，从而使锅炉产生出来的蒸汽品质合乎要求。防止在受热面及汽机通流部分积垢从而增强了传热效果，保证汽轮机出力，减少轴向推力，提高了机组的经济性和安全性。8、在回热系统中，为什么都选用比混合式热经济性差的表面式加热器？答：每个混合式加热器后都必须配置水泵，为防止水泵汽蚀，水泵应低位布置，为了可靠，还需备用泵，这些都使回热系统和主厂房布置复杂化，投资和土建费用增加；采用表面式加热器系统简单、无旋转设备、阀门少、漏点少、可靠性高、维护量小；因此，选用了热经济性较差的面式加热器组成回热系统。9、简述滑压运行除氧器比定压运行除氧器热经济性高的原因。答：定压运行除氧器抽汽管路上装有压力调整门，节流压降大，故经济性差；滑压运行除氧器水的焓升和相邻的加热器相同，根据最佳回热分配原则，属于等焓升分配，而定压运行除氧器其水的焓升远小于相邻的加热器。11、简述中间再热对给水回热的影响。答：中间再热使给水回热加热的效果减弱：功率相同的条件下，再热使汽轮机的主蒸汽消耗量减少，回热抽汽量减少，回热抽汽作功减少；再热使汽轮机的中、低压缸各级抽汽焓和过热度增加，回热抽汽量减少，回热抽汽作功减少。1 提高蒸汽初温可提高机组的热经济性，分析其原因，并说明提高蒸汽初温在工程中主要受哪些因素限制。答：（1）提高机组热经济性的原因A.提高蒸汽初温，吸热过程的平均吸热温度提高，循环热效率提高。B.提高蒸汽初温，蒸汽比容增大，漏汽损失、叶轮摩擦损失变小；在汽轮机功率不变的情况下，汽轮机体积流量增大，叶高增长，叶高损失变小；提高蒸汽初温，湿度降低，湿汽损失减小，所以汽轮机的相对内效率提高。汽轮机的绝对内效率提高，所以机组热经济性提高。（2）限制因素提高蒸汽初温受金属材料的制约。随着温度的升高，金属材料的强度极限、屈服点以及蠕变极限都要随之降低，高温下金属还要发生氧化，甚至金相结构也要变化，导致热力设备零部件强度大为降低，乃至毁坏。所以提高蒸汽初温，就要使用优质合金钢，设备投资增加。2 现在绝大多数大容量再热式机组都设置了旁路系统，简述旁路系统的作用。答：（1）保护再热器。（2）协调启动参数和流量，缩短启动时间，延长汽轮机寿命。（3）回收工质和热量、降低噪声。（4）防止锅炉超压，兼有锅炉安全阀的作用。（5）电网故障和机组甩负荷时，锅炉能维持热备用状态或带厂用电运行。3在现代的高参数、大容量采用中间再热机组的热力系统中，大多数回热加热器都采用了内置式疏水冷却段以提高热经济性，试利用热量法分析其原因。答：加热器加装内置式疏水冷却段后，给水或凝结水在疏水冷却段内吸热，进入加热器本体的水温升高，给水或凝结水在加热器本体内的吸热量减少，使本级抽汽量减少；并且疏水在疏水冷却段放热，进入下级加热器的水温降低，疏水在下级加热器内放热量减少，使低压抽汽量增加。高压抽汽量减少，低压抽汽量增加，回热做功比增大，故热经济性提高。4 给水热除氧的机理基于哪两个基本定律？根据热除氧机理指出监测哪些参数就可了解给水溶氧量情况。答：（1）给水热除氧机理的两个基本定律a. 分压定律（道尔顿定律）混合气体全压力等于其组成各气体分压力之和，即除氧器内水面上混合气体全压力，应等于溶解水中各气体分压力之和：如定压下加热水至沸腾并使水蒸气分压力趋近于全压，则水面上所有其他气体的分压力即趋近于零。b. 亨利定律气体在水中的溶解度，与该气体在水面上的分压力成正比。即单位体积水中溶解某气体量与水面上该气体的分压力成正比，表达式为： mg/L（2）监测除氧器汽侧压力和除氧水箱水温，由汽侧压力求得饱和温度，则除氧水的过冷度，根据过冷度的大小可以给水溶氧量情况。5 什么是除氧器的自生沸腾现象？为防止这种现象的发生，可采取哪些解决措施？答：除氧器的自生沸腾：当除氧器接收的高加疏水及有关辅助汽水流量在除氧器内放热很大，无需四段抽汽的热量就可以使除氧器的水达到饱和温度的现象称为除氧器的自生沸腾。解决措施：a.可将一些辅助汽水流量如轴封漏汽、门杆漏汽或某些疏水改为引至其它较合适的加热器；b.设置高加疏水冷却器，降低其焓值后再引入除氧器；c.采用高压除氧器，即通过提高除氧器的工作压力来减少高压加热器的目，使其水量降低。d.将化学补水引入除氧器，但热经济性降低。6在火力发电厂原则性热力系统计算中，拟定回热加热器的热平衡式并据以求解加热器的抽汽量是其中很重要的一步，试对下图中的加热器根据所给符号写出热平衡式。答：（1） （2） 7对于抽汽凝汽式机组，其做功汽流可分为供热汽流和凝汽汽流，这两部分汽流与代替凝汽式机组做功汽流的热经济性满足下述关系，试分析其原因。答：分析，供热式机组的供热汽流在汽轮机做功后抽出对热用户供热，完全没有冷源热损失，其实际循环热效率为：而凝汽式机组由于排汽排入凝汽器，放出热量，存在冷源损失，故其绝对内效率小于1，即： 因为：，所以，。分析，的主要原因为：该凝汽流量通过供热式机组调节抽汽用的回热隔板，恒有节流导致的不可逆热损失。抽汽式供热机组非设计工况的效率要降低，如采暖用单抽汽式机组在非采暖期运行时，采暖热负荷即为零，就是这种情况。电网中一般供热机组的初参数都低于代替电站的凝汽式机组。热电厂必须建在热负荷中心，有时其供水条件比凝汽式电厂的差，使其热经济性有所降低。（4分）因为： ，所以，。三 作出符合下列条件的火电厂热力系统图1. 高、中、低压三缸两排汽，低压缸对称分流，一次中间再热； 2. 机组有八级回热，三高、四低、一除氧，其中高压缸两段、中压缸两段抽汽； 3. #1、#2高压加热器带有内置式蒸冷段和疏冷段，#3号高压加热器带外置式蒸汽冷却器（串联布置），#5低压加热器只带有内置式蒸汽冷却段；4. 高压加热器的疏水逐级自流入除氧器，低压加热器除最低一级加热器外均采用疏水逐级自流方式，最末一级低压加热器疏水采用疏水泵方式打到其出口，轴封加热器疏水至凝汽器热井；5. 前置泵、给水泵均由小汽轮机带动，汽源来自第四段抽汽，排汽至主凝汽器；6. 带给水泵、凝结水泵再循环；7. 补水补入凝汽器；8. 锅炉一级连排扩容器扩容蒸汽至除氧器，未扩容的排污水经排污冷却器至地沟；9. 第一至第六段抽汽管路上有电动阀和逆止阀，最末两段抽汽管路上没有任何阀门。10. 过热器减温水引自给水泵出口，再热器减温水引自给水泵中间抽头。三用阀旁路系统实质上为_两级串联_旁路系统。除氧器排汽量过大，产生水击会引起除氧器_振动_。蒸汽的初温度愈高，则最有利的蒸汽初压_愈高_。在朗肯循环基础上，采用_单级或多级给水回热_加热所形成的循环，称为给水回热循环。表面式加热器疏水回收系统，采用疏水泵方式时热经济性_高_。锅炉与汽轮机之间的蒸汽管道及其母管与通往用新汽处的支管称为发电厂的_主蒸汽管道_。背压式供热机组发出的电功率取决于热负荷的大小，而热负荷是随热用户的需要而变，即“_以热定电_”。当汽轮机的容量已定时，可认为其蒸汽的容积流量只与_蒸汽初参数_有关。11表面式加热器的回热系统中两种介质混合过程发生在_除氧器。12增大加热器受热面面积，加热器端差_减少_。13确定管子内径时，应根据允许的最大压力损失和运行中介质的最大_流量_计算。14实际焓降法分配总热耗量时，采用的是供热抽汽的_实际焓降不足_与新蒸汽实际焓降的比值。15当其他条件不变时，热效率随着初温的提高而_提高_。五、名词解释（每小题2分，共10分）41平均负荷系数：指电厂在某一段时间内的实际发电量W与在此时间内以最大负荷产生的电量Wmax之比。42凝汽式发电厂的热耗量：凝汽式发电厂单位时间内所消耗的热量。43主蒸汽管道系统的切换母管制系统：每台锅炉与其相对应的汽轮机组成一个单元，且各单元间仍装有母管，每一单元与母管相连处有三个切换阀门，机炉即可单元运行，也可以切换到蒸汽母管上由邻炉取得蒸汽，称为切换母管制系统。45给水回热的焓降分配法：每一级加热器内水的焓升取作等于前一级至本级蒸汽在汽轮机中的焓降。六、简答题46对主蒸汽管道的要求是什么？答：系统简单，工作安全可靠；运行调度灵活，便于切换；便于维修，安装和扩建；投资费用和运行费用最少。47简述为什么要对给水除氧。答：给水中的氧会对钢铁组成的热力管道和设备产生强烈的腐蚀，二氧化碳及会加剧氧腐蚀，危及设备及系统的安全运行，因此要对给水除氧。48以C型机带采暖负荷为例，分析其热经济性随热负荷在一年中的变化规律及原因。答：抽汽式供热机组以供热工况为设计工况，其供热汽流的ih=1，而凝汽汽流发电的绝对内效率低于同档次凝汽式机组的绝对内效率i,即存在iciih的关系。在采暖期，由于热负荷比较高，机组在接近设计工况下运行时，热经济性很高。随着热负荷的降低，凝汽流发电份额增大，热经济性降低。在非采暖期，热负荷为零或接近为零，这时接近全凝汽工况运行，最不经济。49简述并列运行凝汽式机组的负荷经济分配的任务及原则。答：任务：满足一定电能时各并列机组的总能耗为最少。原则：按能耗徽增率由小到大的顺序依次带负荷。七、分析计算题51.说明热量法是如何进行总热耗量的分配的，并写出计算公式。答：将总热耗量按热电厂生产两种能量的数理比例来分配，或按供热气流热耗量与整机热耗量的比例来分配。供热方面的热耗量等于对外供热量及其在锅炉、航空航天工业部和供热设备中的热损失；发电方面的热耗量则等于总热耗量减去供热方面的热耗量。热电厂的总热耗量：Qtp=Qo/pb=Do(ho-hfw)/ pb(KJ/Kg)(1分)供热方面分配的热耗量：Qtp（h）=Qh/pb=Do(ho-hwh)/ pb= Qtp Dh(ho-hwh)/ Do(ho-hwh) (KJ/Kg)50说明热化系数的含义，为什么说热化系统值tp70%时，压力调整门关小；70%负荷时有节流损失，20%负荷时，采用本级抽汽，70%负荷时的节流损失，20-70%之间时，没有停用本级抽汽且没有节流损失。滑压方式优于定压运行的表现在于滑压运行采用最佳回热分配方式。2、给水回热利用已在汽机中作过功的蒸汽，通过给水回热加热器将回热蒸汽冷却放热加热给水，以减少液态区低温工质的吸热，提高循环的吸热平均温度。由于采用回热，增加了抽汽量，所以汽耗率提高；但同时采用回热提高了给水出口温度，降低了锅炉中的吸热量，所以锅炉效率提高，热经济性提高3、中间再热将汽轮机高压缸排气经过再次加热后再送进中压缸做功，从而提高进入低压缸的蒸汽温度，使排气湿度在允许范围内，保证汽轮机安全运行。 方法：（1）烟气再热汽轮机高压缸排气直接引至锅炉再热器，然后返回中压缸。优点是再热后的气温等于或接近于新汽温度，缺点是压损较高，增加了系统投资，启停时要保护再热器，设置旁路系统。（2）蒸汽再热利用汽轮机的新汽或抽汽为热源来加热蒸汽。优点是压损小，投资少，缺点是再热后的气温较低。 第四章 给水回热加热系统1加热器分类形式特点（1）按压力（水侧）：高压加热器（承受给水泵）、低压加热器（承受凝结水泵）（2）按布置方式分：卧式（换热效果好，易布置蒸汽冷却段和疏水冷却段）、立式（占地面积小）（3）按传热方式：表面式（系统简单，可靠性高）、混合式（端差大，热经济性好，结构简单）3出口端差（上端差）：加热器抽汽压力对应的饱和水的温度与出口水温之差。入口端差（下端差）：离开加热器的疏水温度度与加热器进口温度之差。4端差、抽汽压损对机组热经济性的影响：端差：端差下降，本级抽汽量增加，本级加热器出口水温升高，高一级抽汽量减少，绝对内效率。抽汽压损：抽汽管压降升高，第j级加热器内汽侧压力下降，对应的饱和温度下降，加热器出口水温下降，本级抽汽量下降，高一级抽汽量增加，绝对内效率下降。5蒸汽和疏水冷却器的作用蒸汽：（有无蒸汽冷却器对热经济性的影响？）（1）本级加热器出口水温增加，抽汽量增加，高一级抽汽量增加，Xr（回热做功比）增加，绝对内效率增加（2）蒸汽与水的平均换热温差降低，做功能力损失下降。疏水：减少了对低压抽汽的排挤，提高了机组的热经济性，降低了疏水节流后形成的两相流的可靠性。6、回热做功比？Xr=回热气流以热量计的内功与总功的比第五章给水除氧和发电厂的辅助汽水系统 1汽水损失的类型：（1）内部损失：工艺要求的正常性汽水损失（暖管的疏放水）、偶然性非正常汽水损失（跑冒滴漏）（2）外部损失。汽水损失多好少好？火电厂汽水损失既是工质又有热量损失，不仅影响电厂的经济性有的还危及设备安全运行和使用寿命，有必要减少汽水损失。2补充水方式：软化水、高参数化学除盐水。3汇入地点：（1）中低参数凝汽式电厂，除氧器（水位调节，热经济性差）（2）高参数凝汽式电厂，凝汽器（热经济性好）3锅炉连续排污利用系统的工作原理：从汽包内盐段炉水浓度高的炉水表面处，通过连续排污管排除，引至连续排污扩容器，扩容降压蒸发出部分工质，引入热力系统除氧器，以回收工质利用其热量；扩容蒸发后剩余的排污水水温还高于100度，可再引入排污冷却器用以加热从化学车间来的软化水，排污水降温至50度左右后，方可排入地沟。6给水除氧方式：（1）化学除氧：N2H4+O2-N2+H2O，可除去水中的氧，提高水的PH，在水中形成保护膜，只能除氧，昂贵(2)物理除氧：可除去O2、N2、CO2等，廉价12防止给水泵汽蚀条件？（1）除氧器高位布置（2）减少必需汽蚀余量，给水先经过低速前置泵再进入高速给水泵（3）减少下降管的流阻（4）缩短滞后时间（5）增加水箱的储水量（6）投入备用电源第六章 热电厂的热经济性及供热系统2、代替电站：与热电联产有相同电热负荷但消耗燃料多的分产发电凝汽式发电厂3、供热气流和代替电站煤耗大小的比较:供热气流代替电站凝汽气流6热电厂总耗分配：（1）热量法（2）实际焓降法：按联产供热气流在汽轮机中少做的功与新蒸汽实际的焓降来分配供热热耗量（3）做功能力法联产供热气流的热耗量按照供热蒸汽和新蒸汽的最大做功能力来分配全厂的总热耗量7热化系数及选择？热化系数：供热式机组抽汽的每小时最大热化供热量与每小时最大热负荷之比。选择：（1）工业热负荷0.75（）采暖热负荷.5.558供热机组选择?(1)背压机(以热定电、没有冷源损失额定工况下热经济性高、结构简单投资少、偏离额定工况时热经济性急剧下降)（2）抽汽凝汽式（热负荷和电负荷具有调整范围、凝气流比代替电站的绝对内效率低）（3）采暖-凝汽两用机（安装了蝶阀在采暖期以减少电功率增加对外供热、在非采暖期，为凝汽式机组，比纯凝汽式机组热经济性低，但比单抽汽凝汽式机组高、采暖期两用机为变工况，其热经济性比单抽凝汽式机组稍低）第八章 发电厂全面性热力系统1主蒸汽系统特点：工质流量大，参数高，金属材料要求高。形式：（1）单元制：系统简单，管道短，阀门少，安全可靠性高，调度不灵活（2）切换母管制：运行灵活，阀门多，管道长，系统复杂出事故多（3）集中母管制：系统简单，布置方便，运行不灵活2中间再热机组为什么采取单元制？单元制机组的控制系统是按单元设计制造的，各单元的情况不尽相同而且同容量相同蒸汽初参数的再热机组的再热参数相互间有差异，且单元制可靠性最高，技术经济性最好，热经济性最好，最方便。3单管：管径大，重量大，支吊困难。双管：管径小，管壁薄一些，重量不集中，便于布置，导致气温偏差。一、填空题（每小题1分，共15分）1.在回热循环基础上再采用蒸汽中间再热过程所形成的循环，为回热再热循环。2.热量法计算结果表明，循环的冷源损失最大。3.热量法与烟方法的区别在于能量的质量上。4.蒸汽管道正常工作压力下进行的疏水叫经常疏水。5.高压缸排汽管道上设有逆止阀，以防止汽轮机事故停机时旁路系统的蒸汽倒流入汽轮机。6.热电厂原则性热力系统计算中所谓给定的发电厂工况，是指在一定工况下的热负荷和电负荷。7.热除氧的后期，制造蒸汽在水中的鼓泡作用，可强化深度除氧。8.热电厂供热系统的载热质一般是蒸汽和水。9.大气式除氧器水中离析出来的气体是靠压差自动排出除氧器的。10.属于季节性热负荷的有采暖热负荷、通风热负荷和制冷热负荷。11.热电厂生产电能节省燃料，主要是由于采用热电联产方式减少了冷源损失。12.用来比较热电联产与热电分产发电节约燃料的凝汽式电厂，一般称为代替凝汽式电厂。13.微增热耗率的单位是kJ/kWh。14.给水回热级数越多，中间再热提高效率的作用相对越小。15.我国大型机组的排汽压力目前一般为0.0050.0054MPa。二、单项选择题16.低负荷时高加疏水由逐级自流入除氧器切换成逐级自流入低压加热器，其原因是（）防止除氧器自生沸腾 不能自流入除氧器 防止除氧水箱水位过高 防止给水泵汽蚀17.疏水逐级自流加装疏水冷却器后，可提高机组的热经济性，其原因是（）减少了对低压抽汽的排挤 增加了对低压抽汽的排挤 减少了对高压抽汽的排挤 充分利用了疏水的热量18.现低大型凝汽式电厂的化学补充水普遍引入（）除氧器 疏水扩容器 凝汽器 疏水箱19.发电厂中下列设备效率最高的是（）锅炉效率 汽轮机效率 凝汽器效率 发电机效率20.下列阀门属于保护类的阀门是（）闸阀 节流阀 逆止阀 调节阀21.一般中小机组的运行给水泵是（）汽动给水泵 电动给水泵 燃汽轮机带动的给水泵 汽轮发电机主轴带动的给水泵23.我国采用的各种建筑物开始和停止供暖日期，通常确定的标准为室外平均气温是（）-5 0 +5 +1024.热化系数是一个表明以热电联产为基础，把热电联产与热电分产按一定比例组成的热电联产能量供应系统综合经济性的（）总的热经济指标 分项热经济指标 宏观控制指标 综合控制指标25.当蒸汽初压和排汽压力不变时，提高蒸汽初温，循环吸热的平均温度（）升高 降低 不变 无法确定四、名词解释题（每小题2分，共8分）31.发电煤耗率：发电厂单位发电功率所需要的耗煤量。32.自由疏水：在大气压力下，把管道内在停用时的凝结水放出，叫自由疏水。33.除氧器的自生沸腾：指进入除氧器的辅助热源量已能满足或超过除氧器用热需要使除氧器内的给水及其它需要被加热的水流不需要回热抽汽加热就自己产生沸腾的现象。34.热电联合生产：当动力设备同时对外部供应电能和热能，而且所供热能是利用热转变为功过程中工质的余热（或不可避免的冷源损失的热量）来进行的，这种能量生产方式称为热电联合生产。五、判断题（每小题1分，共10分）35.疏水回收系统采用疏水泵方式热经济性高，所以回热系统设计时应多采用疏水泵方式回收疏水。（）36.从技术经济角度看，小机组也应采用蒸汽冷却器和疏水冷却器。（）37.发电厂的热经济性不能用烟方法进行计算。（）38.锅炉效率是反映燃料的化学能转变为热能过程中，设备和运行完善程度的指标。（）39.直流锅炉的旁路系统主要特点是装有启动分离器。（）40.建厂地区既有电负荷又有热负荷，经技术经济比较认定合理时可建热电厂。（）41.只要是热电联产基础上的供热就是集中供热。（）42.鉴于热化系数对热电联产系统综合经济性影响，可以把热化系数最佳值作为一个表明热电联产能量生产过程完善程度的经济指标。（）