发电厂动力循环示意图

热力发电厂动力循环及其热经济性一、热量法——通过热量的利用程度（热效率）或损失大小（热量损失、热量损失率）来评价电厂和热力设备的热经济性损失能量有效利用能量供给总能量热力设备η热损失率z热量守衡：供给热量=有效利用热量+损失热量热力发电厂动力循环及其热经济性简单凝汽式发电厂循环系统图GBCηbηiηcp=ηbηpηiηmηgηgηmηpTQbQ0热力发电厂动力循环及其热经济性有再热的凝汽式发电厂循环系统图G热力发电厂动力循环及其热经济性（3）汽轮机效率hi汽轮机能量平衡关系：汽轮机热耗Q0=

汽轮机内功率Wi+汽轮机冷源损失△Qc汽轮机排汽的汽化潜热损失、膨胀节流、排汽、内部损失TWiQ0G△QC010QcQQiWiD-==h0.45~0.47)1(ipbcpQcQchhhz-=D=热力发电厂动力循环及其热经济性（4）机械效率hm汽轮机机械能量平衡关系：汽轮机内功率Wi=

发电机轴端功率Pax+机械损失△Qm

TWiPaxG△Qm0.965~0.99热力发电厂动力循环及其热经济性（5）发电机发电机能量平衡关系：发电机输入功率Pax

=发电机输出功率Pe+能量损失△Qg

0.95~0.98PaxG△QgPe热力发电厂动力循环及其热经济性（6）全厂总效率全厂能量平衡关系：全厂热耗量Qcp =发电机输出功率Pe

+全厂能量损失Σ△Qj

0.24~0.42QjcpQcpzD==Σzjcp0.58~0.76△Qb+△Qp+△Qc+△Qm+

△Qg热力发电厂动力循环及其热经济性热流图热力发电厂动力循环及其热经济性二、熵方法实际的动力过程是不可逆的，必然引起熵增熵方法——通过熵增（熵产）的计算来确定做功的损失环境温度Ten，则熵增△s

引起的做功损失I

为：

I=Ten

△s

热力发电厂动力循环及其热经济性典型不可逆过程的做功能力损失（1）有温差的换热过程放热过程：熵减△sa吸热过程：熵增△sbTen放热量=吸热量做功损失：换热过程熵增：分析：△T↑，I

↑——锅炉、冷凝器、加热器I热力发电厂动力循环及其热经济性

过程熵增:△s

火用损△E

（2）不可逆绝热膨胀过程

——汽轮机做功损失：不可逆绝热膨胀21spcp1TenΔstu12aTp0p02热力发电厂动力循环及其热经济性（3）不可逆绝热压缩过程

——水泵做功损失：不可逆绝热压缩

21sp2p1TenΔs12T热力发电厂动力循环及其热经济性（4）节流过程

—汽轮机进汽调节结构做功损失：21Tsp1p2TenΔsh=const热力发电厂动力循环及其热经济性（二）凝汽式发电厂各种损失及全厂总效率做功能力损失部位锅炉Ib管道Ip汽轮机内部做功It凝汽器Ic传动装置Im发电机Ig回热加热器、给水泵（忽略）热力发电厂动力循环及其热经济性en锅炉散热做功损失锅炉能量转换做功损失锅炉温差传热做功损失管道做功损失汽轮机内部做功损失凝汽器做功损失机械摩擦做功损失发电机做功损失凝汽式发电厂做功能力损失分布图热力发电厂动力循环及其热经济性

凝汽式发电厂做功能力损失

做功损失

ICP：

en

全厂效率：热力发电厂动力循环及其热经济性能流图热力发电厂动力循环及其热经济性小结1总体：热量法与作功能力法的全厂总效率相同2局部：损失分析不同

热量法：从热损失的角度分析作功能力法：从做功能力损失的角度分析3用途热量法：定量分析，指导工程实际作功能力法：定性分析，指导技术革新热力发电厂动力循环及其热经济性二

凝汽式发电厂的主要热经济指标能耗（汽耗量、热耗量、煤耗量）能耗率（汽耗率、热耗率、煤耗率）热效率热力发电厂动力循环及其热经济性1、能耗——反映发电机组每小时生产所消耗的能量全厂煤耗Bcp全厂热耗Qcp

汽轮机热耗Q0

汽轮机汽耗D0

热平衡方程式：3600Pe=Bqnetηcp=Qcpηcp

=Bqnetηbηpηiηmηg=Q0ηiηmηg=Q0ηe=D0wiηmηg kJ/h热力发电厂动力循环及其热经济性发电厂热耗量（kJ/h）：发电厂煤耗量（kg/h）：汽轮发电机组汽耗量（kg/h）：汽轮发电机组热耗量（kJ/h）：注意能耗指标与产量有关，只能表明Pe为一定时的热经济性；热力发电厂动力循环及其热经济性2、能耗率——反映每生产1kW.h电能所消耗的能量全厂热耗率qcp（kJ/(kW.h)）

全厂发电煤耗率bcp（kg/(kW.h)）

汽轮机热耗率q（kJ/(kW.h)）

汽轮机汽耗率d（kg/(kW.h)）

热力发电厂动力循环及其热经济性标准煤q1=29270kJ/kg发电标准煤耗率

供电标准煤耗率（扣除厂用电）

（kg标准煤/(kW.h)）（kg标准煤/(kW.h)）热力发电厂动力循环及其热经济性3、热效率（1）凝汽式汽轮机的绝对内效率ηi

汽轮机能量平衡式：

绝对内效率ηi：

Wi——汽轮机汽耗为D0时实际内功率

Wa——汽轮机汽耗为D0时理想内功率ηi——汽轮机的绝对内效率ηt——汽轮机的理想热效率ηri——汽轮机的相对内效率TWiQ0G△QC热力发电厂动力循环及其热经济性1kg新汽的热耗汽轮机能量能量平衡：比热耗q0（kJ/kg）

：比内功wi（kJ/kg）

：比冷源热损失△qc

：内效率ηi：热力发电厂动力循环及其热经济性示例：计算图示系统中汽轮机的内效率（忽略汽水损失）热力发电厂动力循环及其热经济性汽轮机实际做功Wi的计算：（1）Wi＝汽轮机凝汽流内功＋各级回热汽流内功（2）Wi＝汽轮机输入能量－输出能量（3）Wi＝汽轮机热耗Q0－汽轮机冷源损失△Qc热力发电厂动力循环及其热经济性2、汽轮发电机组的绝对电效率ηeGTQ03600Pe△Q热力发电厂动力循环及其热经济性3、凝汽式电厂热效率ηcp

（全厂热效率）全厂净热效率（扣除厂用电功率的电厂效率）厂用电率（平均为8.2%）300MW及以上机组电厂：4.7%—5.5%；125—200MW机组电厂：8.5%；中小容量机组电厂： 9%—12%。热力发电厂动力循环及其热经济性三

发电厂的动力循环（一）朗肯循环及其热经济性TS1-2-3-4-1 郎肯循环

1

2

3

4TC平均放热温度平均吸热温度GBCT

1

2

3

4热力发电厂动力循环及其热经济性1提高初温（t0)的热经济性分析

（1）提高初温对

t的影响

t0↑，

t↑（二）蒸汽初参数对电厂热经济性的影响

结论：

t0↑，

t↑和

ri↑，因此，

i↑（2）提高初温对

ri的影响

t0↑，排汽湿度↓，

ri↑

t0↑，漏汽损失↓，

ri↑51234TsT0T11'T0'2'T1'热力发电厂动力循环及其热经济性2、提高初压（p0)的热经济性分析（1）提高初压对

t

的影响极限压力p*1)p0<p*,p0↑，Dh↑，

t↑

2)p0=p*，

t最高3)p0>p*,p0↑，

t↓P0=22MPasPc=4kPahwa工程压力小于极限压力t0热力发电厂动力循环及其热经济性不同温度下的极限压力与

tT↑,极限压力p*↑,

t↑热力发电厂动力循环及其热经济性3蒸汽初参数对发电厂热经济性的影响大容量机组

初参数↑，

i↑小容量机组

初参数↑，

i↓高参数必须是大容量热力发电厂动力循环及其热经济性4、提高蒸汽初参数的限制

1）提高初温的限制

金属材料性能限制2）提高初压的限制

安全性、热经济性措施：（1）提高P0的同时采用蒸汽再热（2）提高P0的同时增大单机容量Pe=300MW200150100450500550600650P0OPt0热力发电厂动力循环及其热经济性1）理论上的初参数选择

初温由选用钢材确定初压由最大允许排汽湿度确定2）技术经济上的初参数选择

热经济性的提高

投资和维修增加、安全性降低回报>投资5、蒸汽初参数的选择

热力发电厂动力循环及其热经济性（三）蒸汽终参数对电厂热经济性的影响1、降低蒸汽终参数pc对热经济性的影响(最大)（1）有利影响

t↑（

t=1-Tc/T1，wa↑）凝汽器做功损I

↓（2）不利影响Pc↓→湿气损失↑→叶片寿命↓→

ri↓Pc↓→vc↑→余速损失↑→

i↓结论：在极限背压以上，降低pc对热经济性有利2'2345Ts1Pc'Pc热力发电厂动力循环及其热经济性排汽压力与理想循环热效率关系曲线

热力发电厂动力循环及其热经济性汽轮机排气压力（背压）pc由排汽饱和温度tc决定

tc=tc1

t

t

t—冷却水温升

t—凝汽器传热端差tc决定因素：冷却水温、冷却水量、换热面积、换热面清洁度1）自然条件（理论限制）自然水温tc1；2）技术水平冷却水量和凝汽器面积都不可能无限大末级长叶片的设计和制造水平2、降低蒸汽终参数的限制热力发电厂动力循环及其热经济性3、最佳蒸汽终参数以年计算费用最小时所对应的pc为最佳终参数 汽轮机功率增加值与循环水泵耗功之差取得最大值时的pc根据该终参数确定凝汽器面积、冷却水量及循环水泵、冷却塔（循环供水时）的选型和配置等。热力发电厂动力循环及其热经济性三、回热循环及其热经济性给水回热加热

——汽轮机某些中间级抽出部分蒸汽，送入回热加热器对锅炉给水进行加热的过程目的：减少冷源热损失，提高电厂的热经济性TS123546897ⅡS81234567ⅠABaA

aB

热力发电厂动力循环及其热经济性（一）给水回热加热的意义1）汽轮机进入凝汽器的凝汽量减少，冷源损失降低；2）提高锅炉给水温度，工质的平均吸热温度提高；3）抽汽加热给水的传热温差小，做功能力损失小。不利：回热抽汽存在作功不足，wi减小，D0增大，削弱了Dc的减小ⅡS81234567ⅠABaA

aB

热力发电厂动力循环及其热经济性（二）给水回热加热的热经济性单级回热汽轮机的绝对内效率：单级回热循环的汽流分配hc'回热式汽轮机的动力系数（抽汽做功/凝汽做功）同参数朗肯循环的汽轮机的绝对内效率分析：热力发电厂动力循环及其热经济性多级无再热的回热循环，汽轮机的绝对内效率：总内功：回热抽汽做内功之和凝汽流做内功

回热抽汽做功比：

↑

，↑分析：回热抽汽在汽轮机中的做功量↑，

↑，↑热力发电厂动力循环及其热经济性（三）影响回热过程热经济性的因素1多级回热给水总焓值（温升）在各加热器间的分配

2锅炉给水温度；

3回热加热级数热力发电厂动力循环及其热经济性非再热机组全混合式加热器回热系统热力发电厂动力循环及其热经济性1号加热器：α1q1=(1-α1)△hw1α1=△hw1/(q1+△hw1),1-α1=q1/(q1+△hw1)2号加热器：α2q2=(1-α1-α2)△hw2α2=(1-α1)△hw2/(q2+△hw2)1-α1-α2=q1/(q1+△hw1)*q2/(q2+△hw2) 1 多级回热给水总焓值（温升）在各加热器间的分配h1h2h3hw1hw2hw3hw41kg高低1#2#3#△hw1热力发电厂动力循环及其热经济性同理：最佳回热分配：热力发电厂动力循环及其热经济性焓降分配法(每一级加热器焓升=前一级至本级汽轮机中的焓降)Δhw2=h1-h2=Δh1△h01234c热力发电厂动力循环及其热经济性热力发电厂动力循环及其热经济性平均分配法(各级加热器中的焓升相等)等焓降分配法(每级加热器焓升=汽轮机各级组的焓降)几何级数分配法(每级加热器绝对温度按几何级数分配)热力发电厂动力循环及其热经济性2 最佳给水温度

——回热循环汽轮机绝对内效率为最大值时对应的给水温度

最小，最大

做功不足系数：再热前：再热后：qrh热力发电厂动力循环及其热经济性

提高给水温度tfw的影响：抽汽压力↑，抽汽做功↓，做功不足系数Yj↑，汽耗量D0=D0R

+YjDj↑，汽耗率d

=D0/Pe↑；工质吸热量q0=h0-hfw↓，发电机组热耗率q=dq0、汽轮机内效率

i受双重影响；锅炉内的换热温差↓，相应的做功损失↓；回热加热器内换热温差↑，相应的做功损失↑；存在最佳给水温度tfwop；通常给水温度tfw=（0.65—0.75）tfwop热力发电厂动力循环及其热经济性回热级数、给水温度与回热经济性

单级回热多级回热热力发电厂动力循环及其热经济性

3给水加热级数Z（1）tfw一定，回热级数z增加，可利用低压抽汽代替部分高压抽汽，使回热抽汽做功↑，

i↑；（2）回热级数z↑，各加热器中的换热温差↓，I↓；（3）回热级数z↑，最佳给水温度↑；（4）z↑，

i增长率△

i↓

；（5）实际给水温度稍偏离最佳给水温度，对

i影响不大

热力发电厂动力循环及其热经济性热力发电厂动力循环及其热经济性四、蒸汽中间再热循环及其热经济性蒸汽中间再热

——将汽轮机高压部分做过功的蒸汽从汽轮机某一中间级引出，送到锅炉的再器加热，提高温度后送回汽轮机继续做功目的：提高电厂的热经济性，适应大机组发展4123再热器baST12'43651'b2热力发电厂动力循环及其热经济性（一）蒸汽中间再热的热经济性1、再热对汽轮机相对内效率

ri的影响 再热使排汽湿度↓，湿度损失↓，

ri↑2、再热对汽轮机理想热效率

t的影响当：Trh>T0，

t↑3、采用中间再热，↓汽轮机总汽耗量；

↑蒸汽初压，增大单机容量

ST12'43651'b2基本循环吸热过程平均温度附加循环吸热过程平均温度热力发电厂动力循环及其热经济性（二）再热参数的合理选择1、再热后蒸汽温度trh

trh↑，

r

↑

，但受材料限制，常取trh=t02、再热后蒸汽压力prh

prh↑，

r

↑，附加循环热量△q↓

最佳再热压力当trh=t0，prh=（18%—26%）p0再热前有抽汽，prh=（18%—22%）p0再热前无抽汽，prh=（22%—26%）p0ST124365ba热力发电厂动力循环及其热经济性（三）再热的方法1、烟气再热

——利用锅炉烟道中烟气加热蒸汽 可加热蒸汽到500—6000C

热经济性提高6%—8%不利：安全、成本用途：热电厂(a)

烟气再热热力发电厂动力循环及其热经济性2、蒸汽再热

——利用新汽或抽汽加热再热蒸汽

热经济性提高3%—4%结构简单不利：再热后汽温较低、压力低用途：核电站 再热温度调节

(b)

蒸汽再热热力发电厂动力循环及其热经济性3、中间载热质再热载热质再热

热经济性高结构简单