发电厂热经济性-给水回热循环对发电厂热经济性的影响（热力发电厂课件）

给水回热循环对发电厂热经济性的影响知识点1给水回热概述给水回热的概念一从汽轮机的某些中间级抽出部分做过部分功的蒸汽送到相应的加热器中加热锅炉给水，以提高给水温度。给水回热加热给水回热的概念给水回热目的二1.回热抽汽做功汽流没有冷源损失，减小了汽轮机凝汽流流量，从而减小了整机的冷源损失，提高了循环热效率。2.利用抽汽对给水分段加热的较小换热温差取代了锅炉对给水加热的巨大的换热温差，减小了给水回热过程的不可逆损失。现代大中型机组采用给水回热，其节煤量可达10％～20％，所以给水回热在火力发电厂中得到普遍应用。实例给水回热循环对发电厂热经济性的影响知识点3给水实际回热循环给水实际回热循环效率是用循环吸热量在汽轮机中转变为有效利用内功的多少来表示，又称回热循环汽轮机的绝对内效率。定义条件：以Z级回热循环为例，汽轮机进汽1kg为基准，αj表示抽汽份额；αc表示凝汽份额，则：给水实际回热循环效率：Hi—1kg蒸汽在汽轮机内的有效焓降；Ha—1kg蒸汽在汽轮机内的理想焓降。忽略给水泵的耗功和不考虑加热器散热损失，则1kg蒸汽在汽轮机内的有效焓降：KJ/kg每1kg蒸汽在锅炉内的吸热量为：KJ/kWh根据回热系统热平衡可得：凝结水焓KJ/kg根据以上两方程式可得：KJ/kWh则：KJ/kWh1kg凝汽流在汽轮机中所做的功；1kg抽汽流在汽轮机中所做的功；1kg凝汽在汽轮机和凝汽器中的放热量；上式又可变为：Ar—回热抽汽的做功系数。因为＜1，系数R=＞1，所以大于，回热循环与朗肯循环相比，其效率相对增长为：0102Ar越大，则效率相对增长越大。抽汽量越多，抽汽压力越低，回热循环热经济性越高。分析给水回热的热经济性结论01给水回热加热提高了工质的平均吸热温度，循环效率提高；02给水回热减少了汽轮机的排汽量，减少了凝汽器中的冷源损失；03给水回热减少了汽轮机末几级的蒸汽流量，减少了汽轮机的湿汽损失，汽轮机相对内效率提高；04给水回热加热增大了耗汽量，即增加了汽轮机高压缸的通流量，有利于减少其通流部分的各种损失，汽轮机相对内效率提高。05采用回热循环存在附加冷源损失热量法分析表明：由于回热抽汽作功不足，要保证机组做功量一定，将使机组进汽量D0上升，根据连续性方程，Dc=D0-ΣDj，凝气流量Dc将上升(削弱了凝汽流量Dc的减少)，冷源损失上升。作功能力法分析表明：实际工程应用中存在许多回热过程不可逆因素：①有限级回热加热时有温差的换热过程；②由于热力管道安全与布置的需要，回热抽汽在抽汽管道里流动过程中存在局部阻力损失和沿程阻力损失，因而存在压降和火用损ΔEr，存在附加的冷源损失。注意：在实际回热过程中，必须设法降低回热过程中的一切不利因素（如优化管道及附件设计与布置等），以提高实际回热循环的热经济性。结论：采用回热循环总是使机组的绝对内效率增加。说明：回热循环抽汽量的多少受给水温度的限制，给水温度越高，给水温升越大，抽汽量也越多。而给水温度取决于最佳给水温度，由回热加热分配决定。回热抽汽量通常占机组汽耗量的30％左右，600MW机组回热抽汽量约占机组汽耗量的41％。举例给水回热循环对发电厂热经济性的影响知识点4回热级数对热经济性的影响回热级数对热经济性的影响在回热循环中，可以通过不同的方法将给水加热到给定温度：（1）单级高压抽汽一次加热；（2）用若干级压力不同的抽汽逐级加热。0102对于一定的给水加热温度，所需要的总抽汽量与抽汽级数几乎无关；每千克不同压力的抽汽在等压放热而凝结成饱和水的过程中所放出的总热量大体相同。分析结论：在维持机组功率不变的条件下，采用多级回热可以利用较低压力的抽汽对给水分段加热，则抽汽在汽轮机中总的做功量增加，凝汽做功量减小，凝汽器内冷源损失减小，汽轮机的绝对内效率增加。01z愈多，

i愈高，

i上升,这是因为抽汽段数增多时，更充分地利用了低压抽汽多作功的缘故；分析02随着加热级数的增多，回热循环热效率增量

ηi开始增长较快，以后增加值逐渐减少，各级效率的相对增量从某级后逐渐下降。当抽汽段数多于4～5段时，再增加回热级数，回热循环热效率的增加便很有限（这是因为在一定的给水温度下，对应饱和状态下压力一定，为避免水变成汽，当级数增加时，给水在每级中的吸热量相对减少。）。因此，只有当采用很高的蒸汽初压（10MPa以上）时，才采用较多的加热级数。随着蒸汽初压力的提高，多级回热带来的效益才会越大；分析03回热加热的级数越多，最佳给水温度越高；分析04在各曲线的最高点附近都有比较平坦的一段，它表明实际给水加热温度少许偏离于最佳给水温度时，对系统经济性的影响并不大。这样，也可以少量的热经济性损失换得更合理的汽轮机组结构；分析05回热级数并不是越多越好，应综合结合技术经济角度考虑，国产中参数机组一般1-3级，高参数机组一般5-7级，超高参数及以上机组7-9级。分析给水回热循环对发电厂热经济性的影响知识点2回热汽轮机的汽耗量和热耗量回热汽轮机的汽耗量和热耗量1.汽耗量纯凝汽式汽轮机的汽耗量为：Kg/h

如图所示，由于抽汽量D1在汽轮机中少做了功，其值为D1（h1-hc），若汽轮机要发出同样的功率，必须增加的进汽量为D1（h1-hc）/（h0-hc），则右图具有一级回热的凝汽式汽轮机汽耗量为：Kg/h同理可得出多级回热凝汽式汽轮机的汽耗量为：Kg/hαj—某级回热抽汽份额，等于某级回热抽汽量与汽轮机汽耗量之比；Yj—回热抽汽做功不足系数；Z—回热抽汽级数；hj—第j级回热抽汽的焓。把D0C的计算公式代入上式并整理可得：Kg/h具有回热加热的凝汽式汽轮机的汽耗率为：Kg/kWh具有蒸汽中间再热给水回热的凝汽式汽轮机的汽耗率：Kg/kWh高压缸排汽焓中压缸进汽焓再热蒸汽的吸热量再热前抽汽的做功不足系数Yj为：再热后抽汽的做功不足系数Yj为：2.热耗量具有蒸汽中间再热给水回热的凝汽式汽轮机的热耗量和热耗率分别为：KJ/hKJ/kWh再热蒸汽流量再热蒸汽份额注意：由于采用给水回热，机组的汽耗率增大了，但是锅炉给水焓也提高了，使给水在锅炉中的吸热量减少，其影响比汽耗率变化的影响大，因此机组的热耗率是降低的。当机组无中间再热时：KJ/hKJ/kWh具有回热抽汽的汽轮机的热耗率：KJ/kWh具有回热抽汽的汽轮机的绝对内效率无回热抽汽的汽轮机的热耗率：KJ/kWh无回热抽汽的汽轮机的绝对内效率因为，则，则回热抽汽式汽轮机的热耗率比无回热抽汽的汽轮机的热耗率要低，热经济性要高。01回热抽汽式汽轮机的热经济性高于无回热抽汽的，而汽耗量、汽耗率却高于朗肯循环，故严格讲汽耗量、汽耗率不能作为单独的热经济指标。分析只有q0一定时，d0才能作为热经济指标。q0却能单独用，是机组的重要热经济指标。给水回热循环对发电厂热经济性的影响知识点7再热对回热经济的影响再热对回热经济性的影响再热机组采用给水回热，其效果比非再热机组采用给水回热的效果略差？原因（1）由于蒸汽中间再热使单位质量蒸汽的做功能力增加，机组功率一定时，新蒸汽流量将减少（约可减少15%-18%），使得机组给水量减少，进而使回热抽汽量减少，经济性下降；（2）由于再热使汽轮机中低压缸各级抽汽的焓和过热度增大，使加热器的传热温差增加，不可逆传热损失增加。（3）由于再热使汽轮机中低压缸各级抽汽的焓和过热度增大，使得抽汽对加热器放热增加，抽汽量减少，经济性下降。改进措施（3）使再热前那级抽汽的抽汽量是再热后第一级抽汽量的1.3~2倍，甚至更多。其目的是减少给水加热过程的不可逆损失，从而提高回热经济效果。（2）在再热后的前两段过热度较高的抽汽管道上或加热器内装设蒸汽冷却器，利用过热度提高给水温度，减少加热器端差，以达到降低热交换过程的不可逆性，削弱再热带来的不利影响；（1）将再热后第一段抽汽口位置适当后移，以利用蒸汽的过热度多做功，并使抽汽焓适当降低；注意尽管再热对给水回热效果带来不利影响，但现代高参数大容量机组均同时采用再热和回热，只要再热和回热配合参数选择合理，则热经济性就会提高。国产中间再热机组的再热参数汽轮机型号冷段参数热段参数pinrh/p0△prh/pinrh压力(MPa)温度（℃）压力(MPa)温度（℃）%%N125-13.24/550/5502.553312.295501910N200-12.75/535/5352.473122.165351912.6N300-16.18/550/5503.583373.225550229.9N600-1667/537/5373.71316.23.345372210N600-24.2/538/5664.66298.83.3456619.36.87N1000-25/600/6004.73344.84.2560018.910N1000-25/600/6006.004376.55.3956002410N1000-25/600/6005.12353.64.6160020.510给水回热循环对发电厂热经济性的影响知识点6最佳给水温度最佳给水温度（1）回热循环存在最佳给水温度的原因给水温度的提高对ηi的影响是双重的，既有正面影响，也有负面影响。最佳给水温度：就是机组热耗最小或机组绝对内效率最大时的温度。做功能力法分析表明：当回热级数z一定，一方面随着给水温度tfw提高，锅炉内的平均吸热温度T1上升，则锅炉内平均换热温差

Tb将下降，换热温差带来的火用损

EbIII将下降；但另一方面，随着给水温度tfw提高，则每个加热器的换热温差

Tr

将上升，加热器火用损

Er

增加，因此，存在一个最佳的给水温度。热量法分析表明：当机组参数一定及回热级数z=常数时，一方面随着tfw上升，给水焓hfw也上升，因此，汽轮机比热耗q0=h0–hfw将下降；但另一方面，随着tfw上升,汽轮机最高抽汽压力p1上升，回热抽汽作功不足Yj上升，机组单位蒸汽作功量Wi将下降，如维持一定的机组功率Wi，则机组的汽耗量d将增加，汽轮机热耗量Q0将上升，综合分析，其存在一个最佳给水温度。回热级数z增加，可利用较低参数的蒸汽来加热给水，同时每级加热器之间的温差减小，削弱了不利因素的影响，将使机组热经济性

i上升，因此，最佳给水温度将上升。（2）回热级数及最佳回热分配对的影响1）回热级数对的影响结论01对每一回热加热级数均有一相应的最佳给水温度，且回热级数↑→最佳给水温度↑02回热加热级数Z↑→热经济性↑但提高幅度↓03各最佳给水温度对应△ηi曲线附近变化平坦，故给水温度稍偏离最佳值，对经济性影响不大2）最佳回热分配对影响若按等焓升分配法或焓降分配法进行回热分配时，Z级回热的最佳给水温度所对应的焓值为：（焓降分配法）（等焓升分配法）（3）技术经济值分析：t给水↑→

1）燃料量↓

2）t排烟↑→η锅↓→锅炉尾部受热面↑→锅炉投资↑3）汽耗量↑→使得锅炉、汽轮机、回热装置、主蒸汽和给水管路↑，给水泵的投资和厂用电耗↑且系统复杂因此：实际给水温度的选择，不能单纯追求热经济性，还必须考虑技术经济性和综合效益。0102高参数大容量机组宜采用较完善的回热，即应有较多的回热级数及较高的给水温度；04经济上最有利给水温度与整个装置的综合技术经济性有关（应以较小的投资与运行费用获取最大经济效益为原则）。在实际工程中还要考虑新汽管路、给水管路、给水泵、加热器设备、汽轮机低压部分、凝汽设备、燃运系统、煤粉制备和除灰除尘系统等的折旧费及运行费用的变化。技术经济确定原则考虑汽轮机的结构设计、投资，故其较理论上的低；03实际上，热力学上的最佳给水温度必然影响到汽轮机车间和锅炉车间的设备运行工况，而且还影响到运行费用和设备投资费用的变化；结论技术经济上最有利的给水温度主要取决于煤钢比价，即取决于燃料价格和设备的投资，并与机组容量和设备利用率有关。通常，可以取经济上最佳给水温度的0.65～0.75。表3-6国产凝汽式机组的容量、初参数、给水温度以及回热级数之间的关系初参数容量回热级数给水温度热效率相对增加P0(MPa)To/Trh(℃)Pe(MW)Ztfw(℃)2.353900.75;1.5;3.01~3105~1506~73.434396;12;253~5150~1708~98.8353550;1006~7210~23011~1312.75535/5352008220~25014~1513.24550/5501257220~25014~1516.08550/5503008245~27515~1616.67538/5386008270~28015~1623.6565/5656008280~29017~1825.0600/6001000829517~1801给水温度比设计值升高，会产生什么影响，为什么？问题（1）锅炉方面，省煤器内会发生沸腾，产生蒸汽，改变了锅炉受热面的功能,降低锅炉效率；虽然换热温差减小,排烟温度却增大。

（2）汽轮机方面，抽汽压力增加，回热抽汽做功不足增加。给水回热循环对发电厂热经济性的影响知识点5最佳回热分配概念锅炉给水采用多级回热加热，能够提高机组的循环热效率。使

i达最大值的回热焓升分配称为理论上最佳回热分配。背景采用多级回热时，给水在各级加热器的回热分配也会对电厂热经济性产生影响。回热分配不同，所需的抽汽量也不同，而且由于各抽汽点的位置的变化，将会改变各级抽汽流在汽轮机中的焓降，从而使回热抽汽总做功量发生变化，这样必然影响到汽轮机的绝对内效率，因此多级回热存在一个最佳分配问题。最佳回热分配原则锅炉给水的多级回热加热焓升分配，其目的是为了获得最高的机组热经济性，即最高的机组热效率。当最有利的锅炉给水温度确定以后，回热加热最佳焓升分配就是在什么条件下采用什么方法使得机组的热效率有极大值。同时还需注意下列因素：01对多级回热加热，需要合理确定汽轮机各抽汽口的开口位置。02抽汽口的开口位置取决于各级抽汽压力，各级抽汽压力又取决于各级加热器出口的水温度。03各级加热器出口的水温度取决于各级回热加热器的温升Δt。方法多级回热加热焓升分配方法常根据不同的假设条件，根据热平衡式和热效率表达式，列出ηi与给水焓升之间的关系式，将ηi对给水焓升求极大值，而获得不同的焓升分配方法。1.等温升分配法即各加热器温升相等。问题：tfw末知。措施：将省煤器当作一级回热加热器，tS0

为已知。1号高加出水温度即最佳给水温度。实例600MW机组，Z=8，PS0=17.35MPa，tS0=352℃，tc=34℃。

=（352-34）/（8+1）=35℃回热分配结果：

加热器编号

12345678分配出水温度

31427924420917413910469分配抽汽压力10.56.53.631.90.90.380.120.03实际出水温度27924821718413912110178.1实际抽汽压力6.353.972.31.150.390.230.120.