热力发电原理与系统

热力发电v 以煤、石油、天然气等化石燃料及铀等核燃料作为能源的发电，均称为热力发电。做功循环的理想循环卡诺循环火电厂简单蒸汽动力装置和朗肯循环v1、水在锅炉内等压加热变成蒸汽的过程，即图52中da的过程v2、蒸汽在汽轮机内的绝热膨胀过程，即图中的ab的过程v3、蒸汽从汽轮机排出后，在冷凝器内进行的等压凝结为饱和水的过程，即因中bc线段。v4、水在水泵内被绝热压缩的过程，即图中cd线现代热力发电循环回热循环现代热力发电循环回热循环v在朗肯循环中，进入汽轮机的蒸汽全部都在冷凝器内凝结，凝结水的温度就等于冷凝器内压力P2对应的饱和湿度，同时也就是锅炉给水的温度。将每kg给水加热到与锅炉工作压力P1相对应的饱和温度所需要的热量，在朗肯循环中是全部依靠炉内燃料的燃烧所放出的热量来供给的。v 如果将部分从汽轮机中间抽出的已作过部分功、但压力尚不太低的少量蒸汽用于凝结水的预加热，则减少了排入冷凝器中的乏汽量因此减少了工质吸热的不可逆度而会使循环的热效率提高。v这种用抽汽加热给水的蒸汽动力循环称为蒸汽回热循环现代热力发电循环再热循环v 提高蒸汽进汽轮机时的初压力，可以提高循环热效率。但如果此时蒸汽初温度不能提高，蒸汽在汽轮机内膨胀终了时的湿度将迅速增加。汽轮机主要部件(叶片)会受到蒸汽中大量水滴的冲击，易造成锈蚀而损坏。现代热力发电循环再热循环v为了使乏汽干度不致过低，在提高蒸汽初压力时要提高蒸汽温度；v如果受金属耐温能力的限制，初温不能相应提高，可以采取中间再过热的措施：新蒸汽在汽轮机中膨胀到某一中间压力以后全部抽出汽轮机，导入锅炉中的再热器，在定压下吸收烟气放出的热量(也可用其他热源和设备加热)，以增加干度或使之成为过热蒸汽，然后再导入汽轮机的后半部(或者另个压力较低的汽轮机)继续膨胀到终压，这样的循环叫做蒸汽再热循环，简称再热循环。现代热力发电循环再热循环现代热力发电循环热电联产v一般的火力发电厂只生产电能，除了为回热而抽出少量蒸汽外。其余的蒸汽都将进入冷凝器内凝结放出汽化潜热。这种发电厂也叫凝汽式发电厂它的热效率约为24一36，最现代化的可以达到40，即燃料所发出的热量中约有60没有得到利用。其中，最大量的是蒸汽在冷凝器内凝结时放给冷却水的热量，约占燃料所产生热量的50。v与此同时，工业上的各种工艺过程常需要大量蒸汽，什宅或公共建筑也需要大量供热。因此，可将电厂中为了实现热转化为功所必须放出的热量的部分或全部用来供给热用户的需要、从而形成既产热又产电的热电联产循环，热电联产循环能把部分放给冷却水的热量加以利用，可以大大提高燃料的利用率。现代热力发电循环热电联产热电联产系统热电联产系统热电分产系统热电分产系统汽轮机分类现代热力发电循环多种循环兼用燃气轮机发电装置燃气轮机发电循环布雷顿循环v线段ab为空气在压气机中的绝热压缩过程vb一c为空气在燃烧室中的等压加热过程vcd代表空气在燃气轮机里的绝热膨胀过程vd一a为空气在大气中的等压放热过程。新型动力循环燃气蒸汽联合循环新型动力循环燃气蒸汽联合循环新型动力循环燃气蒸汽联合循环卡林那循环减小传热温差，降低不可逆度新型动力循环注蒸汽燃气轮机循环（程氏循环）注蒸汽燃气轮机循环（程氏循环）新型动力循环燃煤联合循环v高效、洁净的燃煤技术1、整体煤气化联合循环(IGCC)2、流化床燃煤联合循环(FBCCC)3、外燃式燃煤联合循环(EFCC)4、直接燃煤(或水煤浆)联合循环(DFCC)5、整体煤气化燃料电池联合循环(IGFCCC)6、磁流体发电联合循环(MHDCC）整体煤气化联合循环(IGCC)磁流体发电开式磁流体发电循环闭式磁流体发电循环两种循环的特点v开式循环只能用空气和燃烧产物作为做功介质v闭式循环可以采用相对昂贵但电离温度较低的氩和氮v开式循环用钾作电离种子，工作温度较高，对材料耐温要求高；用液态金属作电离种子可以降低电离温度，但需解决气液两相流的问题