动力循环及其热经济性分析ppt课件.ppt

第三节热力发电厂的蒸汽参数及其循环 目的 兼顾安全 环保的条件下 提高热经济性 方法 1提高蒸汽初参数 2降低蒸汽终参数 3给水回热循环 4蒸汽再热循环 5热电联合循环 1 3 1朗肯循环及其热经济性 图1吸热平均温度图示 1 减少冷源损失 热电联产2 减少锅炉传热温差 提高锅炉给水温度 回热 再热 1 3 2给水回热循环 一 给水回热的热经济性 二 回热基本参数对回热经济性的影响 基本概念给水回热加热 利用从汽轮机某中间级后抽出的一部分蒸汽来加热锅炉给水 回热抽汽 从汽轮机某中间级后抽出的一部分蒸汽 回热过程 回热抽汽在回热加热器里加热锅炉给水的过程 目的 本质 提高吸热过程的平均温度 改进吸热过程 a 热量法 减少冷源损失 Qc 提高机组的热经济性 b 作功能力法 提高给水温度tfw 减少锅炉受热面和给水因温差过大而产生的不可逆损失 一 给水回热的热经济性 1 定性分析 热量法 抽汽加热给水 Dc i 作功能力法 锅炉换热温差 Eb tfw B 2 采用回热对热经济指标的影响 1 采用回热提高 i 在时 回热抽汽作功系数 回热作功比 i 相应朗肯循环绝对内效率 有再热 Ar 动力系数 抽汽与凝汽作功之比 R 回热循环与朗肯循环绝对内效率之比 输入 输出汽轮机能量之差 凝汽流 各级回热抽汽所做内功之和 物质平衡式 2 机组比热耗 循环吸热量 汽轮机机组无工质损失时 3 汽轮机的绝对内效率 2 回热使D0 d0 增加 回热产生作功不足 为了使Wi一定 势必增加D0 即 回热抽汽的压力愈高 作功不足愈大 值加大 应充分利用低压的回热抽汽 3 采用回热导致作功能力损失 4 回热使比热耗q0减小 循环热效率增加 有再热时 无再热时 采用回热使给水焓hfw大大增加 但也使汽耗率d增大 但冷源损失减小 故使比热耗降低 二 回热基本参数对回热经济性的影响 回热基本参数 回热分配给水温度回热级数z 省煤器 过热器 No1 q1 hw1 hfw qb0 hb ts0 1 z 1 h1 h2 hz 1 hz hz 1 h1 No2 Noz 1hwz 1 h0 1Kg h0 tfw q2 hw2 hw3 qz 1 qz hwz Noz qc hw1 hw2 hwz 1 hwz 非再热机组全混合式加热器的热力系统 回热加热基本参数分析 回热加热级数z 设 j级混合式加热器1kg给水吸热量 1kg抽汽放热量 No 1加热器热平衡 No 2加热器热平衡 依次类推 对冷凝器 汽轮机绝对内效率 b0和qb0分别指水在省煤器和锅炉的吸热量 假设各加热器放热量qj及吸热量 hwj均相等 即各级加热平均分配 则 将锅炉省煤器作为0级加热器T S图 其中 当循环参数一定情况下 M为定值 讨论 1 i是z的递增函数 2 i是收敛级数 最佳回热分配 最佳分配 tfw和z一定时 i最大 热交换不可逆损失总和为最小 思路 列热平衡式 求出 i 应用拉各朗日求极值的方法对 i求偏导 可求出 i为最大值的回热分配即为最佳分配 则可得通式 z与 i i的关系 最佳回热分配 1 使机组绝对循环热效率 i达最大值的回热分配称理论上最佳回热分配 2 最佳回热分配的推导 对 i求极值以获得最佳回热分配 令 当循环初参数一定时 h1在变 则 根据通式 忽略一些变化 可得几种近似分配方法 1 焓降分配法 在蒸汽初参数不太高时 忽略q随 的变化 即 则通式简化为 即 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 2 平均分配法 若再忽略间的微小不同 即 即 每一级加热器内水的焓升相等 3 等焓降分配法 即 每一级加热器内水的焓升等于汽轮机的各级焓降 几何级分配回热的方法 m 1 01 1 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 当z一定 存在 1 热量法 给水温度与抽汽压力相对应 2 作功能力法 当z一定 存在 平均分配法 焓降分配法 几何分配法 工程上的技术经济最佳值应考虑汽轮机的结构及全厂投资的影响 经济上的最佳给水温度 省煤器换热温差 排烟温度 一般 3 回热级数z 热量法 当时 z 意味着利用低压抽汽代替了部分高压抽汽 回热抽汽作功不足 回热作功比 作功能力法 当时 z 根据平均分配法的简化条件 结论 技术经济原因 z是有限的 1 3 3提高蒸汽初参数 一 影响 二 影响 三 影响 一 提高蒸汽初参数的经济性 二 提高蒸汽初参数的技术经济可行性 三 超临界蒸汽参数大容量机组 一 影响 一 提高蒸汽初参数的经济性 提高蒸汽初参数热经济性分析 提高蒸汽初参数对热经济性的影响初温T0提高 初压不变 循环吸热平均温度增加 理想循环热效率 t提高 但受到材料限制 初压P0提高 初温不变 循环吸热平均温度增加 循环热效率 t提高 但使高压缸漏汽损失增加 相对内效率 ri减小 可通过提高汽轮机流量加以改善 同时提高初压使汽轮机低压缸湿汽损失增加 相对内效率 ri减小 采用再热可以使其得到改善 t0 则 t 极限压力 t0 t0 pc一定是 p0 则 t 但相对提高幅度越来越小 p0到20MPa左右时 t达最大值 再 p0 t 结论 1 p0 pc一定 t0 则 t 2 t0 pc一定 p0 在工程实用范围内 t 3 t0 p0同时改变 t0愈高 p0对 t愈有利 二 影响 原理 结论 1 t0漏汽损失 湿汽损失等 则 ri 2 p0漏汽损失 湿汽损失等 则 ri t0越低 p0变化时 ri的变化越大 三 影响 原理 汽轮机绝对内效率与初参数的关系 结论 1 t0时 因 t ri 故 i 2 p0时 t先 后 ri近似成比例 3 同时 t0 p0 对 i的影响如下 1 t0 则 i 2 对于一定的t0和汽机容量D0 则必有使 i最大的p0 即 且t0越高 或D0越大 则越大 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 金属允许温度t允许限制t0的提高 t0 t允许 2 汽轮机排汽湿度限制p0的提高 p0 湿度 3 电厂的钢材消耗和总投资 4 可用率 t0 p0 机组热经济性 燃料消耗 二 最有利初压 1 当t0 pc一定时 必有一个使 i最大的p0 即理论最有利初压 即 2 t0越高 或机组容量D0越大 以及回热完善程度越好 则越大 3 经济最有利初压 理论最有利初压 三 蒸汽初参数系列 三 超临界蒸汽参数大容量机组 临界点 22 115MPa 374 15 超临界机组 SC p0 23 25MPa及以上 t0 trh 530 560 超超临界机组 USC p0 25 31MPa及以上 如27MPa t0 trh 580 以上 一 超临界和超超临界汽轮发电机组 优点 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 二 我国超临界机组的发展概况 1 必要性节约能源 降低污染 2 可能性上海石洞口 浙江玉环电厂 3 实施意见 国华绥中电厂一期两台俄罗斯产800MW超临界燃煤机组 主蒸汽压力 25 01MPa 主蒸汽和再热蒸汽温度 545 配套建设脱硫设施 华能玉环电厂一期两台1000MW机组 国家超超临界机组技术实现国产化的依托工程 主蒸汽压力为26 25MPa 主蒸汽和再热蒸汽温度分别为600 1 3 4降低蒸汽终参数 一 电厂用水量和供水系统的选择 二 降低蒸汽终参数的热经济性 三 空气冷却凝汽器 四 火电厂冷端系统的优化 原理 pc tc 则 t pc 1 x 则 ri略有 降低蒸汽终参数Pc对热经济性的影响排汽压力Pc降低 初参数P0 t0不变 则循环放热温度tc下降 理想循环热效率 t提高 排汽压力Pc降低 初参数P0 t0不变 排汽比容Vc增加 若排汽面积一定 则余速损失增加 相对内效率 ri降低 极限真空 当Pc降低带来的理想比内功wa的增加等于余速损失增量时 就达到极限真空 再降低背压 i也不会增大 降低蒸汽终参数热经济性分析 一 电厂用水量和供水系统的选择 1 电厂用水量 冷却倍率 Gc mDc 2 冷却系统的选择 1 直流供水 开式供水 2 循环供水 闭式供水 3 混合供水 循环供水的冷却设施 冷却池 喷水池及喷射冷却装置 冷却塔自然通风冷却塔 机械通风冷却塔 l 降低蒸汽终参数的极限 凝汽器实际能达到的排汽温度 二 降低蒸汽终参数的热经济性 凝汽器端差 t tc two 换热面积 管材 工作状况等 冷却水温升 t two twi 冷却水量 冷却倍率 凝汽器入口水温 冷源温度 2 凝汽器的设计压力pc 技术经济比较 pc 则 i pc 凝汽器尺寸增加 汽轮机低压缸部分复杂化 3 额定工况汽轮机排汽压力的部标 4 多压凝汽器不增加冷却面积的情况下 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 汽轮机组热经济性的一项重要指标 最佳背压 或最佳真空 是与最大的净功率相对应 冷凝器最佳运行真空 最佳终参数 设计最佳终参数 汽轮机的冷端优化设计 年费用 minK Pc f 冷凝面积A 冷却水流量G 水泵 冷却塔等 最佳运行真空 在汽轮机末级尺寸 冷凝器面积已定的情况下 背压降低汽轮机功率的增加与水泵多耗功的差值达到最大时对应的压力 原理 用空气来冷却汽轮机的排汽突出优点 节水空气冷却凝汽系统 干塔冷却系统 空冷汽轮机 空冷凝汽器 三 空气冷却凝汽器 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 大同二电厂600MW直接空冷机组空冷凝汽器 二 国外空冷式发电厂 三 我国的空冷发电厂内蒙古戴海电厂 直接空冷 两台600MW 石家庄上安电厂 直接空冷 两台600MW 大同第二发电厂 直接空冷 两台600MW 四 火电厂冷端系统的优化 冷端系统 汽轮机低压部分 凝汽器 冷却水供水系统 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 1 3 5热电联产循环 一 热电联产的效益 二 集中供热锅炉房 三 热电冷三联产 四 我国的热电联产 一 热电联产的效益 数量很大 品价较低常以高品位的一次能源来供应 一 热能消费的特点 二 热电分别能量生产与热电联合能量生产的特点 热电分产系统 热电分产 单一能量生产 电能或热能 热电联产 发电厂同时对热电用户供应电能和热能 而其生产的热能是取自汽轮机作过部分或全部功的蒸汽 中间可调整抽汽式 C型 背压加凝汽式机组 B型 节能原因 联产效果 进行热电联产 大量减少电厂的冷源损失 集中效果 用高效率的大型电站锅炉代替分散的 低效率的小锅炉进行供热 以减少锅炉的热损失 分产 能量品位贬值严重联产 实现能量的有效梯级利用供热式汽轮机类型 单抽 C型 凝汽式汽轮机 双抽 CC型 凝汽式汽轮机 背压式 B型 汽轮机或抽背式 CB型 汽轮机 三 热电联产的热量法 效率法 定性分析 理想朗肯循环热效率 t和实际朗肯循环热效率 i 理想纯供热循环的热效率 th和实际循环热效率 ih 1 朗肯循环 t i值均较低 冷源热损失大 能源利用率低 2 纯供热循环 th ih均为1 无冷源损失 给水回热循环的回热抽汽流也属于热电联产的性质 3 抽汽凝汽式机组 供热汽流完全 无冷源热损失 ih 1 凝汽汽流 有冷源热损失 ic 1 比相同循环参数 同容量的凝汽式汽轮机的绝对内效率 i要低 即 ic i 4 ic i的原因为 节流导致的不可逆热损失 非设计工况的效率要降低 初参数都低于代替电站的凝汽式机组 供水条件比凝汽式电厂的差 四 热电联产的综合效益1 热电联产的热经济性 与相同电 热负荷的热电分产相比 热电联产较分产节省燃料 1 集中供热节煤 节煤原因 b b d 分散供热煤耗 集中供热煤耗 节煤量 节煤条件 2 联产发电节煤 分产煤耗 联产煤耗 节煤量 热电联产必须满足两项要求 1 热电厂内必须有联产电能和热能两种能量 2 由热电厂向众多热用户集中供热 并保证用热质量和数量 热电联产优点 1 节约能源 2 减轻大气污染 改善环境 3 提高供热质量 改善劳动条件 4 其他经济效益 二 集中供热锅炉房 集中供热锅炉房属分产供热 较分散供热节约燃料 不如热电联产时的效益 三 热电冷三联产1 热电冷三联产的必要性2 溴化锂 水吸收式制冷简介3 热电冷三联产的特点 1 热电联产 将低品位热用于制冷 形成三联产 2 提高了热电厂夏季运行时的效益 3 溴化锂 水吸收式系统制冷缓解电力紧张 4 对于有大量余热的企业 节约能源 5 溴化锂吸收式制冷机对环境无污染 6 可满足宾馆高层建筑 办公楼和生产设施空调的要求4 热电冷三联产的应用目前一些分布式能量系统多用此形式 1 热电联产发展的简要回顾2 存在的问题 1 规模小 2 供热机组容量小 3 我国生产用汽以汽网为主 采暖以水网为主 4 热电冷三联产 核供热刚刚起步3 发展前景 四 我国的热电联产 1 3 6蒸汽再热循环 一 蒸汽再热的热经济性 二 最佳再热参数的选择 三 再热对回热的影响 四 蒸汽再过热的方法 定义 把在汽轮机高压缸作完功的蒸汽重新送到锅炉 在再热器里吸收热量后又送回到汽轮机中低压缸继续作功 目的 a 减少排汽湿度 1 x b 提高热经济性 一 蒸汽再热的热经济性 热量法 作功能力法 定性分析 附加循环热效率 当 则 当 则 当 则 思路 求出 求出 讨论 1 理想再热循环的热效率 2 实际再