热力发电厂第三章PPT课件.ppt

第一节热电联产循环 书2 5 第二节燃气 蒸汽联合循环 书3 1 第三章 1 2 5热电联产循环 2 5 1热电联产的效益 1 热能消费的特点 2 热电联产与热电分产 3 热电联产的热量法分析2 5 2集中供热锅炉房2 5 3热电冷三联产2 5 4我国的热电联产 2 2 5 1热电联产的效益 1 热能消费的特点热能用户包括生产和生活两大类热能的载能体有热水和蒸汽两类热能是全部能量消费中最大的一项 大约70 热能消耗中的大约60 是120 以下的低温热能热能消费的特点是数量大 种类多 但作功能力低 3 2 热电分产与热电联产热电分产指由凝汽机组发电和供热锅炉供热的方式凝汽机组发电存在大量的冷源损失工业锅炉供热不仅有降温供热的损失还有炉效不高的损失热电联产利用汽轮机作功抽汽或排汽对外供热为联产在热电厂中锅炉生产的高品位热能用来发电作功后利用低品位的抽汽用来供热热电联产符合 按质用能 和 热尽其用 的目的具有节能潜力供热机组的类型有背压式机组 B型 指排汽全部用来供热的汽轮机有抽汽凝汽机组 C型和CC型 指利用抽汽来供热 2 5 1热电联产的效益 4 3 热电联产的热效率1朗肯循环与供热循环的T s图 2 5 1热电联产的效益 5 3 热电联产的热效率2朗肯循环与供热循环效率 t wa q0 1 qca q0 h0 hca h0 hwc th wa qha q0 h0 hha hha hwc h0 hwc 1效益分析朗肯循环效率较低是由于低温热源伴随着数量巨大的热量损失背压供热循环效率很高是因为由热用户消费了循环的冷源损失热电联产中发电节煤与供热机组的热化发电比有关定义 热化发电比是供热汽流发电与机组发电的比Xh Wh W背压供热机组的热化发电比为1 发电节煤效果显著抽凝供热机组的热化发电比小于1 发电节煤效果减弱 2 5 1热电联产的效益 6 3 热电联产的热效率3背压供热循环是纯供热循环利用汽轮机排汽对外供热为满足热用户的需要提高排汽压力使其作功减少背压供热机组的电负荷由热负荷确定 两者不独立抽凝供热循环为背压供热循环和凝汽循环的复合利用汽轮机抽汽对外供热热电负荷具有一定独立调节能力 但仍有冷源损失供热抽汽的循环等同于背压循环 其效率同上凝汽循环由于参数较低 供热调节等因素 其效率偏低 2 5 1热电联产的效益 7 2 5 1热电联产的效益 4 热电联产的综合效益供热节煤量和节煤条件 Bhs 34 1Qh hs b d p d 1 b p 节煤条件 b b d hs背压供热机组发电节煤量和节煤条件令 eq b p m g Bes 0 123 eq W i Wh Wcs iar Bes 0 123Wh eq 1 iar 1 1 Xh 1 iar 1 i 节煤条件 xh 1 iar 1 i 1 iar 1 8 2 5 1热电联产的效益 4 热电联产的综合效益2热电联产的节煤条件供热节煤条件与锅炉效率和供热管道效率有关只有当分散供热小容量锅炉的效率比较小联产才能节煤只有当联产供热管道的效率比较高联产才能节煤只有当联产供热大容量锅炉的效率足够高联产才能节煤发电节煤条件与供热机组热化发电比Xh同向变化只有当热化发电比比较大联产才能节煤热负荷比较充分供热机组选型恰当只有当分产机组的内效率比较低联产才能节煤只有当补偿机组的效率比较高联产才能节煤 9 2 5 2集中供热锅炉房 集中供热锅炉对于分散的热负荷供应可以建区域性集中供热锅炉蒸汽锅炉 容量不大于65t h 压力不大于2 35MPa热水锅炉 供热量约2 5 25GJ h 应力更低集中供热锅炉房的效益锅炉效率比小容量锅炉高 且环保措施比较齐全投资较低 建设周期短适于经技术经济论证不宜建热电站的区域供热城市的热化事业三北地区的集中供热的热化率不足30 为保证可靠性 集中供热锅炉房宜配置两台锅炉 10 2 5 3热电冷三联产 热电冷三联供的必要性现状三北地区有冬季采暖的要求但集中供热不足黄河以南广大地区无集中供热设施随着生活水平的提高制冷需求日益强劲采暖 除湿 制冷均采用电驱动的设备我国新增住宅大量增加 暖通需求旺盛三联产的必要性发展集中的三联产 可以发挥大容量设备高效节能的优越性发展集中的三联产 可以发挥大容量设备清洁生产的优越性发展集中的三联产 符合按质用能的要求 11 2 5 3热电冷三联产 制冷技术压缩机是制冷机组的关键设备有容积式和离心式两类利用热能的制冷方式蒸汽压缩制冷蒸汽喷射制冷氨 水吸收式制冷溴化锂 水吸收式制冷溴化锂 水吸收式制冷以水为制冷剂 溴化锂为吸收剂溴化锂 水吸收式制冷技术成熟 已经商品化采用两级发生器的溴化锂制冷机是我国今年研制的节能型产品 12 2 5 3热电冷三联产 热电冷三联产的特点在热电联产的同时利用蒸汽热能经制冷机组产生6 8 冷水三联产可以保证供热机组具有稳定的热负荷 提高经济性蒸汽动力循环加溴化锂 水吸收式制冷 循环效率可达65 可以缓解夏季居民使用空调造成的用电紧张状况可以利用工业企业的余热作为制冷循环的热源 提高其能效利用溴化锂制冷机生产的7 左右的冷水可替代中央制冷系统热电冷三联产的应用三联产具有节能环保和较高的社会经济效益应当推广三联产要求具有稳定的热和冷负荷和一定的供应半径对于热电厂当冬夏季节热负荷相差30 以上应当供冷需要强调指出 三联产的应用是有条件的 13 2 5 4我国的热电联产 热电联产的历史发展50年代迅速发展 装机容量占有高 比例27 60 70年代发展缓慢 装机容量一度降至9 80年代以来装机比重回复至12 且多为高参数大容量机组存在的主要问题热电联产规模小 大量分散供热的小锅炉大量存在供热机组的技术水平低 表现为低参数小容量供热机组比重大工业生产热负荷多为蒸汽网络 生活热负荷多为热水网络热电冷三联产与核供热技术刚刚起步发展前景规划要求全国集中供热的热化率达到15 新增大量供热机组大力发展高参数大容量供热机组以及热电冷煤气多联产技术热电厂与热网同步建设 统一规划与管理 14 2 6燃气蒸汽联合循环 联合循环的节能效果高温燃气在燃气轮机内作功可改善高温热量的利用效果配用预热锅炉 可以降低烟气与工质之间的传热温差联合循环可以提高热效率 并减少污染联合循环的实践西气东输工程为我国开展联合循环创造了条件环保压力迫使人们注重洁净燃料的利用煤炭资源的供应紧张 加剧了燃料选择多样化国外先进技术的引进 促进了联合循环的发展 15 2 6燃气蒸汽联合循环 1燃气蒸汽联合循环的特点2燃气蒸汽联合循环的热效率3燃煤的联合循环4热电煤气三联产 16 燃气轮机组发电燃气轮机组由压气机 燃烧室和燃气轮机组成燃气轮机的特点整套装置体积小 重量小 金属耗量少 造价较低占地少 约为电厂的1 4 安装期短 维修简单用水少 约为电厂的1 3 能快速起动 30s 30m 燃料昂贵 燃用天然气或石油 压气机耗功大 约为发电量的2 3 单机功率较小 热效率不高 25 32 燃气轮机组多用于调峰 移动电站或缺水地区 1燃气蒸汽联合循环的特点 17 汽轮机组发电汽轮机组由锅炉 汽轮机和凝汽器等设备组成蒸汽动力循环的特点汽轮机放热温度比较理想 约为30 蒸汽循环的上限温度较低 小于600 锅炉炉膛烟气温度比较高 约为1400 汽轮机循环的热效率不高 约为26 40 燃气蒸汽联合循环利用燃气轮机排放的高温烟气 在余热锅炉中加热水余热锅炉产生的水蒸汽在汽轮机中作功 1燃气蒸汽联合循环的特点 18 1燃气蒸汽联合循环的特点 联合循环的特点在容量和参数相互匹配的条件下热效率高 大于45 由于燃料和效率的双重影响 气态污染物减少适于在缺水地区和水源条件较差的坑口电站适于老旧电厂改造 仅需报废蒸汽锅炉而利用汽轮机联合循环的类型余热锅炉联合循环 燃机为主 汽机为辅 补燃余热锅炉联合循环 可用混合燃料 汽机容量增大 助燃锅炉联合循环 燃机为辅 汽机为主 正压锅炉联合循环 锅炉体积小 启动快 厂用电少 19 2燃气蒸汽联合循环的热效率 余热锅炉型联合循环的T s图 20 2燃气蒸汽联合循环的热效率 余热锅炉型联合循环设循环吸热量Q23 循环放热量Qda燃气在余热锅炉放热量Q41 g 1 Q41 Q23 Q41 1 g Q23 s 1 Qda Q41 Qda 1 s Q41联合循环效率及其效率提高 c 1 Qda Q23 1 Q41 1 s Q23 1 1 g 1 s c g g s 1 g 1 c s s g 1 s 1 21 我国的燃煤联合循环我国的煤资源相对丰富 是目前最重要的一次能源我国电煤由于灰分 硫和氮含量高 造成严重污染以流化床为基础的洁净燃煤发电技术具有重要意义循环流化床燃烧 CFBC 常压增压流化床燃煤联合循环 AFBC CC PFBC CC 整体煤气化联合循环 IGCC 整体煤气化燃料电池联合循环 IGFC CC 磁流体发电联合循环 MHD CC 3燃煤的联合循环 22 增压流化床燃煤联合循环 1969年开始 煤和脱硫剂在增压流化床中燃烧 高温燃气经脱硫除尘处理燃气在燃气轮机中作功 燃机排气经省煤器利用其余热排放增压流化床锅炉产生的过热蒸汽在汽轮机内作功并发电增压流化床燃煤联合循环的特点结构简单 采用技术成熟的设备 无需专用的脱硫脱硝设备燃烧洁净 SOx和NOx比常规火电厂减少95 99 热效率高 随着燃气初温提高联合循环热效率达45 48 装置紧凑 由于采用了压力化的过程 装置体积较小贾汪PFBC CC中试电站东南大学负责完成的15MWPFBC CC中试电站已经建成 3燃煤的联合循环 23 3燃煤的联合循环 整体煤气化燃气 蒸汽联合循环 IGCC 将煤在2 3MPa压力下气化成可燃粗煤气 用压缩空气和蒸汽 净化粗煤气在燃机中作功 燃机排气至余热锅炉产生蒸汽过热蒸汽在汽轮机内作功并发电整体煤气化燃气 蒸汽联合循环的特点热效率高 目前供电效率达40 46 甚至突破50 燃烧洁净 SOx和NOx远低于美国国家环保标准可多联产 除热电冷生产外还产煤气和化工产品 甲醇 尿素 易于大型化 耗水少 但初投资大 煤的气化与净化热损失大美国的冷水IGCC美国能源部等建设的120MW冷水I