蒸汽动力循环15

1、工程工程热力学热力学蒸汽动力循环Vapor Power Cycles工程工程热力学热力学提高循环热效率的途径改变循环参数改变循环参数提高初温度提高初温度提高初压力提高初压力降低乏汽压力降低乏汽压力改变循环形式改变循环形式回热循环回热循环再热循环再热循环联合循环联合循环热电联产热电联产燃气燃气-蒸汽联合循环蒸汽联合循环新型动力循环新型动力循环IGCCPFBC-CC.ReheatRegenerativeCogeneration工程工程热力学热力学Ts65431ba2蒸汽再热循环(reheat)1234再热ba工程工程热力学热力学Ts65431ba2蒸汽再热循环的热效率 再热循环本身不一再热循环本身

2、不一定提高循环热效率定提高循环热效率 与再热压力有关与再热压力有关 x2增大增大,给提高初给提高初压创造了条件，选压创造了条件，选取再热压力合适，取再热压力合适，一般采用一般采用一次再热一次再热可使热效率提高可使热效率提高2 23.53.5。工程工程热力学热力学蒸汽再热循环的实践 再热压力再热压力 pb=pa 0.20.3p1 p113.5MPa，一次，一次再热再热 超临界机组，超临界机组， t1600，p125MPa， 二次二次再热再热工程工程热力学热力学Ts65431ba2蒸汽再热循环的定量计算吸热量：吸热量： 114abqhhhh放热量：放热量：223qhh净功（忽略泵功）：净功（忽略泵

3、功）： net12bawhhhh热效率：热效率：net12t,RH114()()()()baabwhhhhqhhhh工程工程热力学热力学蒸汽回热循环(regenerative)12361kga45kg(1-)kg抽汽抽汽去凝汽器去凝汽器冷凝水冷凝水表面式回热器表面式回热器抽汽抽汽冷凝水冷凝水给水给水混合式回热器混合式回热器抽汽式回热抽汽式回热Feedwater heaterOpen Feedwater heaterClosed Feedwater heater工程工程热力学热力学蒸汽蒸汽抽汽抽汽回热循环回热循环(1- )kg kg65as43211kgT12361kga45kg(1-)kga

4、kg4(1- )kg51kg由于由于T-s图上各点质图上各点质量不同，面积不再量不同，面积不再直接代表热和功直接代表热和功工程工程热力学热力学抽汽回热循环的抽汽量计算(1- )kg kg65as43211kgTa kg4(1- )kg51kg以混合式回热器为例以混合式回热器为例热一律热一律a4511hhh 54a4hhhha2a2hhhh忽略泵功忽略泵功工程工程热力学热力学抽汽回热循环热效率的计算(1- )kg kgas211kgT吸热量：吸热量：放热量：放热量：1,RG151aqhhhh2,RG221qhhRG1aa21whhhh净功：净功：热效率：热效率： 1aa2t,RG1a1hhhhh

5、h2a5工程工程热力学热力学为什么抽汽回热热效率提高？(1- )kg kgas211kgT22t,RG121a11hhhhhh 22t121hhhh 简单朗肯循环：简单朗肯循环：1a01hht,RGt物理意义物理意义： kgkg工质工质100%利用利用 1- 1- kg kg工质效率未变工质效率未变a2工程工程热力学热力学蒸汽抽汽回热循环的特点小型火力发电厂回热级数一般为小型火力发电厂回热级数一般为13级级中大型火力发电厂一般为中大型火力发电厂一般为 48级。级。优点优点l 提高热效率提高热效率l 减小汽轮机低压缸尺寸，末级叶片变短减小汽轮机低压缸尺寸，末级叶片变短l 减小凝汽器尺寸，减小锅炉

6、受热面减小凝汽器尺寸，减小锅炉受热面l 可兼作除氧器可兼作除氧器缺点缺点l 循环比功减小，汽耗率增加循环比功减小，汽耗率增加l 增加设备复杂性增加设备复杂性l 回热器投资回热器投资缺点缺点工程工程热力学热力学提高循环热效率的途径改变循环参数改变循环参数提高初温度提高初温度提高初压力提高初压力降低乏汽压力降低乏汽压力改变循环形式改变循环形式回热循环回热循环再热循环再热循环联合循环联合循环热电联产热电联产燃气燃气-蒸汽联合循环蒸汽联合循环新型动力循环新型动力循环IGCCPFBC-CC.ReheatRegenerativeCogeneration工程工程热力学热力学热电联产(供)循环1234给水泵热

7、用户汽轮机过热器锅炉用发电厂作了功的蒸用发电厂作了功的蒸汽的余热来满足热用汽的余热来满足热用户的需要，这种作法户的需要，这种作法称为称为热电联热电联( (产产) )供供。背压式机组背压式机组( (背压背压0.1MPa) )热用户为什么要用换热用户为什么要用换热器而不直接用热力热器而不直接用热力循环的水？循环的水？Cogeneration工程工程热力学热力学抽汽调节式热电联产(供)循环过热器汽轮机发电机锅炉冷却水冷凝器加热器水泵 1水泵 2调节阀 抽汽式热电联抽汽式热电联供循环供循环, , 可以自动可以自动调节热、电供应比调节热、电供应比例，以满足不同用例，以满足不同用户的需要。户的需要。工程工

8、程热力学热力学热电联产(供)循环的经济性评价net1qwKq供热已被利用的能量工质从热源得到的能量nett1wq 只采用热效率只采用热效率 显然不够全面显然不够全面 能量利用系数能量利用系数，但未考虑热和电的品位不同，但未考虑热和电的品位不同 Ex经济学评价经济学评价 热电联产、集中供热是发展方向，经济环保热电联产、集中供热是发展方向，经济环保Utilization factor工程工程热力学热力学现代新型动力循环 蒸汽电站提高电厂供电效率的措施：蒸汽电站提高电厂供电效率的措施： 提高初参数，向亚临界和超临界发展；提高初参数，向亚临界和超临界发展； 采用大功率机组，降低厂用电率；采用大功率机组

9、，降低厂用电率； 采用热电联供。采用热电联供。 火电厂发展现状火电厂发展现状 占总装机容量的占总装机容量的80%左右，效率左右，效率3740%； 耗煤占总产量耗煤占总产量30%，油占，油占10%左右；左右； 提高供电效率和改善环境有重要意义。提高供电效率和改善环境有重要意义。工程工程热力学热力学高效、绿色发电技术高效、绿色发电技术硫资源化脱硫硫资源化脱硫高效发高效发电电超超(超超)临界机组临界机组联合循环联合循环多联产多联产煤炭加工与转化煤炭加工与转化流化床流化床FBC整体煤气化联合循环整体煤气化联合循环IGCC可再生能源发电及核电可再生能源发电及核电烟气净化烟气净化灰渣及废水资源化灰渣及废水

10、资源化空冷机组空冷机组烟气循环流化床脱硫烟气循环流化床脱硫其它节水技术其它节水技术燃料电池燃料电池微型燃气轮机微型燃气轮机太阳光发电太阳光发电风力发电风力发电洁净发电洁净发电节水发电节水发电分布式电源分布式电源新型发电新型发电 以煤气化为核心以煤气化为核心以发电为核心以发电为核心工程工程热力学热力学超临界、超超临界机组超临界、超超临界机组-现实而先进的发电技术现实而先进的发电技术超临界点：超临界点：22.115MPa,374.15超临界机组（超临界机组（SC）：全世界已运行）：全世界已运行600多台，一般主多台，一般主汽压力汽压力24MPa及以上及以上,主汽和再热汽温度主汽和再热汽温度540-

11、560 （效率比亚临界机组高约（效率比亚临界机组高约2%）超超临界机组（超超临界机组（USC） ：全世界已运行：全世界已运行60多台，一多台，一般主汽压力般主汽压力25-28MPa及以上或主汽和再热汽温度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以上（效率比超临界机组高约4%） 2003年年-2010年新建火电机组年新建火电机组40为为SC机组；机组； 2010年年-2020年：年：600MW及以上新建机组将全部建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机组；新建火电机组一半以上为USC； 超超临界超超临界(2006年年8月我国第一台试车月我国第一台试车,浙江玉环

12、浙江玉环, 28MPa,580,46%)工程工程热力学热力学燃气-蒸汽联合循环 燃气轮机的发展燃气轮机的发展 热力参数与单机容量逐步提高，达热力参数与单机容量逐步提高，达W200MW，热效率热效率3541%； 可靠性可靠性9598.5%，可作为基本负荷电站；，可作为基本负荷电站； 联合循环的现实可行性联合循环的现实可行性 燃气轮机排气温度燃气轮机排气温度t4=400600 ； 大功率机组排气量大功率机组排气量300kg/s以上；以上； 利用排气能量加热蒸汽轮机给水利用排气能量加热蒸汽轮机给水(取代锅炉取代锅炉)，大大提高供电效率。大大提高供电效率。Combined Gas-Vapor Powe

13、r Cycles工程工程热力学热力学燃气蒸汽联合循环空气压气机燃气轮机燃烧室发电机发电机凝汽器给水泵蒸汽轮机余热锅炉排气工程工程热力学热力学燃气蒸汽联合循环Ts燃气轮机循环燃气轮机循环蒸汽轮机循环蒸汽轮机循环工程工程热力学热力学气化炉煤气净化装置 煤空气蒸汽渣粗煤气洁净煤气去气化炉压气机燃气轮机燃烧室发电机发电机去电网蒸汽轮机水水凝汽器蒸汽去气化炉余热锅炉烟道整体煤气化联合循环整体煤气化联合循环(IGCC-Integrated Gasification Combined Cycle)工程工程热力学热力学 优点优点 热效率高，目前热效率高，目前4046%，预计可，预计可52%； 环保性能好，环保

14、性能好，SO2, NOx, CO2, 粉尘排放低，粉尘排放低，可燃用高硫煤；可燃用高硫煤； 可实现煤化工综合利用，生产硫、硫酸、甲可实现煤化工综合利用，生产硫、硫酸、甲醇、尿素等；醇、尿素等； 单机功率可达单机功率可达300400MW 缺点缺点 目前煤气化和净化的热损失还偏大；目前煤气化和净化的热损失还偏大； 初期投资大。初期投资大。整体煤气化联合循环整体煤气化联合循环(IGCC)工程工程热力学热力学 应用 目前已建成或拟建的IGCC电站10余座，美国预测，2030年IGCC市场份额达35%左右 如美国加州有一个电站，“世界上最洁净的燃煤火电站，脱硫98-99%，产生元素硫，排渣中主要是Al、Si、Fe、Ca等无害元素，用于绝缘材料和筑路材料整体煤气化联合循环(IGCC)工程工程热力学热力学以煤气化为核心的发电、煤化工以煤气化为核心的发电、煤化工综合能源利用系统综合能源利用系统21世纪能源工厂的预计指标：世纪能源工厂的预计指标：l发电效率：燃煤发电效率：燃煤 60% （HHV），）， 天然气天然气 75% (LHV)l热电联产：热效率热电联产：热效率 8