热力发电厂-学习指南.doc

热力发电厂-学习指南1. （15分）某电厂燃用 Ql=20515kJ/kg的煤，B=148.5103t/a，发出电量W=200106(kw/a)，厂用电率=0.07，试求供电的标准煤耗率？2. （15分）某凝汽式发电厂共装有4台汽轮发电机组，其中3台容量为50MW，1台容量为100MW，已知该厂的年设备利用小时数为n=5500h/a，假定全厂的总效率=0.342，所用燃料的低位发热量为23446 kJ /kg。试求平均每昼夜所需的燃料量？3. （15分）某凝汽式发电厂的热耗率为10764.3 kJ /(kWh)，生产过程中每发1kWh电各处的损失为：锅炉设备971.3kJ、主蒸汽管道96.3kJ、凝汽器4777.14kJ、机械损失113kJ、发电损失75.4kJ。试求发电机组的绝对内效率和发电厂的效率。4. （13分）为什么要对热电厂总热耗量进行分配，目前主要分配方法有几种？它们之间有何异同？5. （13分）热电厂的热经济指标是怎样表示的？它与凝汽式电厂热经济指标的表示方法有何异同？6. （13分）为什么说热化发电率是评价供热设备的质量指标？供热返回水的流量和温度对供热循环的热化发电率有什么影响？对整个循环的热经济性有何影响？7. （13分）为什么中间再热压力有一最佳值？如何确定再热蒸汽压力和再热后温度？它与那些技术因素有关？8. （13分）降低凝汽式发电厂的蒸汽终参数在理论上和技术上受到什么限制？凝汽器的最佳真空是如何确定的？9. （13分）给水回热加热能提高循环热效率的根本原因是什么？10. （16分）给水热力除氧的原理是什么？根据热力除氧原理对除氧器的结构有那些主要要求？11. （16分）为什么有些表面式加热器要装过热蒸汽冷却器和疏水冷却器？12. （16分）混合式加汽器（一般指除氧器）和表面式加热器各有何特点，再回热系统中的应用如何？怎样扩大混合式加热器的应用范围？13. （13分）供热机组电厂的原则性热力系统的特点是什么？14. （13分）发电厂原则性热力系统的特点和作用是什么？15. （13分）发电厂原则性热力系统的组成? 16. （30分）某发电厂机组型号为N300-16.7/538/538，配HG-1025/18.2-YM6强制循环汽包锅炉及QFSN-300-2水氢氢冷发电机。其原则性热力系统图如下图所示。请回答下列问题。（1）（10分）说明汽轮机的参数、抽汽级数、汽缸数和排汽口数量。（2）（10分）说明回热系统的组成。（3）（10分）说明辅助热力系统的组成。N300-16.7/538/538发电厂原则性热力系统图17. （30分）下图为引进美国技术国产的N600-16.7/537/537型机组，配HG-2008/186M强制循环汽包炉的发电厂原则性热力系统图。请回答下列问题。（1）（10分）说明汽轮机的参数、抽汽级数、汽缸数和排汽口数量。（2）（10分）说明回热系统的组成。（3）（10分）说明辅助热力系统的组成。N600-16.7/537/537型机组发电厂原则性热力系统图18. （30分）下图为某发电厂的原则性热力系统图。请回答下列问题。（1）（10分）说明汽轮机的参数、抽汽级数、汽缸数和排汽口数量。（2）（10分）说明回热系统的组成。（3）（10分）说明辅助热力系统的组成。 参考答案1. 解：= 发电标准煤耗量 = =0.520kg标准煤/kw.h 标准供电煤耗率 =520/(1-0.07)=559.1g标准煤/kw.h2. 解：4台机组的年发电总能量为 Qa=3Q1a+Q2a=(350103+100103)36005500=4.951012 kJ 则平均每昼夜所需的燃料量为 =1691.3吨3. 解：汽轮发电机组的绝对内效率为 发电厂的效率为 4. 答：热电两种能量不仅形式不同而且质也不等价，为了建立热电联产合理的热经济指标计算体系,就必须选择一种把热电厂总热耗量合理分配到两种能量产品上去的方法,以便于热电指标的分项计算；它应具有正确反映热电厂生产过程中的完善性,同时还应具有明显性和简便性。由于在电能和热能的生产成本中，燃料费用所占的比重很大，因此热电厂的总热耗分配方法对电热售价有很大影响。这一分配方法既是技术经济问题，又是热工理论问题，因此很受人们重视，目前具有代表性的分配方法有三种，即热量法、实际焓降法、作功能力法。上述三种方法，热量法是按热电厂生产两种能量的数量关系来分配，没有反应两种能量在质量上的差别，将不同参数蒸汽的供热量按等价处理，但使用上较为方便，得到广泛运用。而实际焓降法合作功能力法却不同程度的考虑了能量质量上的差别；供热蒸汽压力越低时，供热方面分配的热耗量越少，可鼓励热用户尽可能降低用气的压力，从而降低热价；但实际焓降法对热电联产的得到的热效益全归于供热，因而会挫伤热电厂积极性。而作功能力法具有较为完善的热力学理论基础，但使用上极不方便，因而后两种方法未得到广泛的应用。5. 答：凝汽式发电厂的主要热经济指标为全厂热效率,全厂热耗率为qcp,和电厂标准煤耗率bcps,它们均能表明凝汽式发电厂能量转换过程的技术完善程度，且算式简明，三者相互联系，知其一可求其余两个。热电厂的主要热经济指标比凝汽式电厂复杂的多，其主要原因是热电联产汽流在汽轮机中先发电后再去供热；且电、热两种能量产品的质量不等价。作为热电厂的热经济指标应既能反映热电厂能量转换过程中的技术完善程度，又能反映电厂总的经济性；既便于在凝汽实机组间热电厂间进行比较，也应便于在凝汽式电厂热电厂间比较，而且要计算简便。遗憾的是迄今还没有满足上述要求的单一的热电厂用的热经济指标，只能采用热电厂总的热经济指标和热电厂分项计算的热经济指标来进行评价。6. 答： 热化发电率决定于供热汽轮机得初参数、供热抽汽压力、给水温度、供热抽汽回水所通过的加热器级数、从热用户返回的凝结水百分率、水温、补充水温度、供热气流经通流部分的相对内效率、机械效率和发电机效率等。当初蒸汽参数及供热抽汽参数一定时，汽轮机中热变功的过程越完善、汽轮发电机的结构愈完善、热化发电率越高，故热化发率是评价热电机组技术完善程度的质量指标。供热返回水流量和温度的大小和高低对热电循环的回热抽汽量及总热耗量都有一定影响，因此会影响整个循环的热经济性。由热化发电率的公式可看出，供热返回水的流量和温度越高，则热化 发电率越高。7. 答：当Prh选的过低时，由于附加循环平均吸热温度低于基本循环的平均吸热温度Tav使整个再热循环效率下降。反之，如Prh选的过高，虽然附加循环的吸热平均温度高于的数值可能很大；但此时因附加循环热量占整个循环的份额很小，而使中间再热作用甚微，甚至失去中间再热作用。由此可见，对于每一个中间再热后的温度都相应存在一个中间再热最有利的再热压力值，此时中间再热循环效率最高，这一压力值称为热力学上最佳中间再热压力。而实际的最佳中间再热压力值应通过技术经济比较确定。提高再热后的温度trh有利于增加附加循环吸热过程平均温度，因此希望Trh越高越好；但它受再热方法和所采用钢材的限制，中间再热后温度trh一般选择等于蒸汽初温度的值。8. 答：虽然降低蒸汽终参数是提高机组热经济性的一个很有效的手段,但它的降低却受到理论上和技术上两方面的限制。 汽轮机的pc降低,取决于凝汽器中排汽凝结水的温度tc的降低。已知tc=tc1+t + t；其中ttc2-tc1式中t是冷却水进、出口温差，取决于冷却水量G或循环被率m，一般合理的t为011 ； tc1,tc2为冷却水进、出口温度，；t为凝汽器的端差,t = tc-tc2,它与凝汽器的面积、管材、冷却水量等有关。t一般为3-10。由上式可见，冷却水进口水温度tc1受自然环境决定， 是降低pc的理论限制；而冷却水量不可能无限多，凝汽器面积也不可能无限大，汽轮机末级叶片不能太长限制了末级通流能力，均是降低pc的技术限制。最佳真空，是在汽轮机末级尺寸，凝汽器面积一定的情况下，运行中循环水泵的功耗与背压降低机组功率增加间的最佳关系。当tc1一定，汽轮机Dc不变时，背压只与凝汽器冷却水量G有关。当G增加时，汽轮机因背压降低增加的功率Pe与同时循环水泵耗功也增加的Ppu差值最大时的背压即为最佳真空。9. 答：给水回热加热能提高循环热效率的根本原因是减少冷源损失。用做功能力法分析，回热使给水温度提高，提高了工质在锅炉内吸热过程的平均温度，降低了换热温差引起的火用损。用热量法分析，汽轮机回热抽汽做功没有冷源损失，使凝汽量减少；从而减少了整机的冷源损失，提高了循环热效率。10. 答：给水热力除氧的原理：热除氧的原理是以亨利定律和道尔顿定律为基础。如果水面上某气体的实际分压力小于水中溶解气体所对应的平衡分压力pb时，则该气体就会在不平衡压差p的作用下,自水中离析出来（质量转移），直至达到新的平衡状态为止，反之，将会发生该气体继续溶于水中的过程。如果能使某种气体在液面上的实际分压力等于零，在不平衡压差p的作用下就可把该气体从液体中完全除去，这就是物理除氧的原理。除氧器的构造首先必须满热除氧原理基本规律的要求，结构上应有利于传热、传质的加速进行以达到较好的除氧效果，为此对除氧器结构的基本要求是：（1） 要除氧的水应在除氧器内均匀地播散成雾状水滴或极薄的水膜，使水具有较大的自由表面与蒸汽接触，有利于传热传质，这样还可减小除氧器容积。（2） 加热蒸汽和要除氧的水一般应逆向流动，这样可使给水充分加热到工作压力下的饱和温度，使汽水所有接触点都形成最大的不平衡压差p，以利于气体析出，同时逆向流动还利于迅速排走溢出的气体。（3） 除氧器应具有一定的容积空间和截面积，以保证有足够的时间来传递热量和析出气体；同时还保证蒸汽以合适的速度通过。（4） 应迅速排走逸出的气体，防止在水面上它们分压力的升高。（5） 应保证深度除氧阶段的水为紊流状态，以增加气体自水中离析出来的速度。（6） 定压运行除氧器应具有灵敏可靠的自动压力调整装置，以保证除氧器压力稳定。使任何工况下除氧器内的工质都处于饱和状态，为除氧创造必要条件。（7） 除氧器各组成元件应紧固耐用、耐腐蚀，运行中不应发生拱曲变形，损坏脱落现象。11. 答：为减少疏水逐级自流排挤低压抽汽所引起的附加冷源损失，又不拟装疏水泵时，可采用疏水冷却器。它是用装在主凝结水管上的孔板造成压差，使部分主凝结水进入疏水冷却器吸收疏水的热量，疏水焓值由hj,降为hj, 后在流入下一级加热器中，从而减少对下一级回热抽汽量排挤所引起的附加冷源损失。再热回热循环中再热后的各级回热抽汽过热度大幅度提高，尤其是再热后的第一、二级的抽汽口的蒸汽过热度高达150-200，甚至更高。导致再热后各级回热加热器的换热温差加大，而增大了火用损降低了热经济性，为了减少火用损失，故可采用蒸汽冷却器；即具有高过热度的回热抽汽先送至蒸汽冷却器冷却至饱和蒸汽温度后，在引至加热器本体，可减少总的不可逆换热损失。12. 答：混合式加热器可将水加热至加热蒸汽压力下的饱和温度,即无端差加热，热经济性高。它没有金属受热面，构造简单，投资少；便于汇集不同温度的水流，并能除去水中所含的气体。但是混合式加热器组成的系统有严重的缺点，每个加热器的出口必须配置水泵；有的水泵还是在高温水条件下工作，特别是汽轮机变工况条件运行时，会严重影响水泵工作的可靠性。为此要装备用水泵，为防止水泵入口产生汽蚀，混合式加热器及其水箱应装在每台水泵之上的一定高度，从而使混合式加热器的热力系统和厂房布置复杂化，既增加了设备和厂房的费用又危及电厂的安全运行。表面式加热器的特点是，通过金属壁换热因有热阻；所以加热蒸汽凝结水的饱和温度与加热器出口被加热水温存在传热端差，从而增大了抽汽做功能力的损失，降低了电厂的热经济性，端差越大，热经济性降低越多。表面式加热器与混合式加热器相比，虽有端差，热经济性降低，金属耗量达、造价高、加热器本身工作可靠性差等缺点，但就整个表面式加热器组成的回热系统而言，却比混合式加热器系统简单、运行也较可靠。所以，在现代发电厂中，广泛采用表面式加热器。一般只配一台混合式加热器作为锅炉给水除氧和汇集各种水流之用。扩大混合式加热器的应用范围，目前有的大型机组低压加热器采用了重力自流接触式混合加热器，其特点是将相邻的两个或三个混合式加热器串联叠置布置，利用高差形成的压头将低压水流能自动落入压力稍高的下一个加热器，从而减少了水泵的台数。13. 答：对于供热机组电厂，除要确定回热系统、除氧系统、补水系统、废热回收利用系统外，还要进行供热系统的确定。依据供热负荷的具体特性选择供热机组（直接供热或间接供热），要根据具体情况来选择经济性好的供热方式。对于采暖负荷要确定基本热网加热器的热源，而尖峰热网加热器的热源根据供热机组的容量及热网规模可采用本厂锅炉的富裕蒸汽量，或尖峰锅炉的蒸汽量作为调峰热源。在拟定系统时要合理的选择热网加热器的疏水汇入回热系统的地点。14. 答：特点：发电厂原则性热力系统是按规定的符号把主要热力热备按某种热力循环连接起来的线路图，它只表示工质流经时的状态参数起了变化的各种必要的热力设备，故同类型、同参数的设备在图中只表示一台，备用设备及配件在图中不表示（额定工况所必需的附件除外,如定压运行除氧器进汽管上的调节阀）。作用：发电厂原则性热力系统表明了电厂热力循环的工质在能量转换及利用过程中的基本特征和变化规律，同时也反映了发电厂的技术完善程度和热经济性高低。合理的确定发电厂的原则性热力系统，是发电厂设计工作中的一项主要任务；对系统的理解、运用和改进，则是对发电厂热力工作者的一项基本要求。15. 答：发电厂原则性热力系统是以汽轮发电机组的原则性回热系统为基础，考虑锅炉与汽轮机的匹配及有关辅助热力系统与回热系统的配合而行成的。辅助热力系统一般考虑：锅炉排污回收利用蒸汽、补充水系统、轴封器和发电机热量的回收系统、汽动给水泵等；小汽轮机的蒸汽利用系统、生水和软化水加热系统、热电厂的对外供热系统。因此，发电厂的原则性热力系统主要由以下局部热力系统组成（1）锅炉、汽轮机及凝汽设备的联接系统；（2）给水回热加热系统；（3）除氧器联接系统；（4）补充水引入系统；（5）锅炉排污及其它废热回收利用系统；（6）热电厂的对外供热系统。16. 答：（1）该机组额定功率300MW。汽轮机为单轴双缸双排汽，高中压缸采用合缸反流结构，低压缸为三层缸结构。高中压部分为冲动、反动混合式低压部分为双流、反动式。有八级不调整抽汽。（2）回热系统为“三高四低一除氧”，除氧器(国产YC-型带恒速雾化喷嘴的卧式除氧器)为滑压运行