蒸汽动力循环

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,第七章,蒸汽动力循环,第七章 蒸汽动力循环,水蒸气：,火力发电、核电,低沸点工质：,氨、氟里昂,太阳能、余热、地热发电,动力循环：,以获得功为目的,元宝山火电厂,大型坑口电站,(,陕西韩城电厂,),德国,1.35MW,核电站,首台国产,20,万千瓦机组,(,辽宁朝阳电厂,),660MW,发电机内部（邯郸发电厂,),石横发电厂,30,万千瓦机组集控室,扬州第二发电厂,600MW,监控系统,火电厂系统图,四个主要装置：,锅炉,汽轮机,凝汽器,给水泵,7-1,郎肯循环,水蒸气动力循环系统,锅,炉,汽轮机,发电机,给水泵,凝汽器,锅炉设备图,凝汽器和冷却塔系统图,冷却塔实体图,水蒸气动力循环系统的简化,锅,炉,汽轮机,发电机,给水泵,凝汽器,郎肯循环,1,2,3,4,简化（理想化）：,1,2,汽轮机,s,膨胀,2,3,凝汽器,p,放热,3,4,给水泵,s,压缩,4,1,锅炉,p,吸热,1,3,4,2,p,v,郎肯循环,pv,图,1,2,汽轮机,s,膨胀,2,3,凝汽器,p,放热,3,4,给水泵,s,压缩,4,1,锅炉,p,吸热,4,3,2,1,T,s,h,s,1,3,2,4,郎肯循环,Ts,和,hs,图,1,2,汽轮机,s,膨胀,2,3,凝汽器,p,放热,3,4,给水泵,s,压缩,4,1,锅炉,p,吸热,h,s,1,3,2,4,郎肯循环功和热的,计算,汽轮机作功：,凝汽器中的定压放热量：,水泵绝热压缩耗功：,锅炉中的定压吸热量：,h,s,1,3,2,4,郎肯循环热效率的,计算,一般很小,，,占,0.8,1%,，忽略泵功,工程上常用,耗汽率,反映装置经济性，设备尺寸,耗汽率：,蒸汽动力装置每输出单位功量所消耗的蒸汽量，通常用,d,表示。,耗汽率的概念,理想可逆条件下的耗汽率,-,理想耗汽率,d0,郎肯循环,与卡诺循环比较,s,T,6,4,2,1,10,9,8,7,5,3,q,2,相同；,q,1,卡诺,q,1,朗肯,卡诺,朗肯,；,等温吸热,41,难实现,11,点,x,太小,不利于汽机强度；,12,-,9,两相区难压缩；,w,net,卡诺,小,卡诺,朗肯,；,w,net,卡诺,w,net,朗肯,11,12,对比同温限,123,4,对比,56,78,对比,9-10-11-12,s,p,1, t,1, p,2,6,5,4,3,2,1,如何提高,郎肯循环,的热效率,影响热效率的参数？,T,s,T,6,5,4,3,2,1,蒸汽初压对,郎肯循环,热效率的影响,t,1,p,2,不变,，,p,1,优点：,，,汽轮机出口尺寸小,缺点：,对强度要求高,不,利于汽轮机安全。一般要求出口干度大于,0.85 0.88,s,T,6,5,4,3,2,1,蒸汽初温对,郎肯循环,热效率的影响,优点：,，,有利于汽机安全。,缺点：,对耐热及强度要求高，目前最高初温一般在,550,左右,汽机出口尺寸大,p,1,p,2,不变,，,t,1,s,T,6,5,4,3,2,1,乏汽压力,对,郎肯循环,热效率的影响,优点：,缺点：,受环境温度限制，现在大型机组,p,2,为,0.00350.005MPa,，,相应的饱和温度约为,27 33,，已接近事实上可能达到的最低限度。冬天热效率高,p,1,t,1,不变,，,p,2,国产锅炉、汽轮机发电机组的初参数简表,*,7-2,实际蒸汽动力循环分析,s,T,5,3,2,2,4,1,1,1,4,非理想因素：,给水泵不可逆,( 3,4 ,),汽机不可逆,(,1,2 ,),汽机汽门节流,(,1,1,),蒸汽管道摩擦降压，散热,(1,1,),几个,效率定义,可逆循环效率,汽机相对内效率,实际循环内部效率,机械效率,理论耗气率,do,内部功耗气率,d,i,有效功耗气率,de,s,T,5,3,2,2,4,1,4,实际蒸汽动力循环分析方法,热一律：,热效率分析法,热二律：,熵分析法,Ex,分析法,实际蒸汽动力循环,热效率法,s,T,5,3,2,2,4,1,1,1,4,忽略泵功,可逆循环效率,汽机相对内效率,管道和节流，管道效率,锅炉散热和排烟，锅炉效率,整个,实际蒸汽,动力循环,热效率,s,T,5,3,2,2,4,1,1,1,4,整个电厂,热效率,s,T,5,3,2,2,4,1,1,1,4,机械效率,电机效率,提高循环热效率的途径,改变循环参数,提高初温度,提高初压力,降低乏汽压力,改变循环形式,回热循环,再热循环,改变循环形式,热电联产,燃气,-,蒸汽联合循环,新型动力循环,T,s,6,5,4,3,1,b,7-3,蒸汽再热循环,(reheat),T,s,6,5,4,3,1,b,蒸汽再热循环的,热效率,再热循环本身,不一定,提高循环热效率,与再热压力有关,x,2,降低,给提高初压创造了条件，选取再热压力合适，一般采用,一次再热可使热效率提高,2,3.5,。,蒸汽再热循环的实践,再热压力,p,b,=,p,a,0.2,0.3,p,1,p,1,13.5MPa,，,一次,再热,超临界机组，,t,1,600,，,p,1,25MPa,，,二次,再热,超优点：通过提高初临界机组，,t,1,600,，,p,1,25MPa,，,二次,再热,T,s,6,5,4,3,1,b,蒸汽再热循环的,定量计算,吸热量：,放热量：,净功（忽略泵功）：,热效率：,7-4,蒸汽回热循环,(regenerative),抽汽,去凝汽器,冷凝水,表面式回热器,抽汽,冷凝水,给水,混合式回热器,抽汽式回热,蒸汽,抽汽,回热循环,(1-,)kg,kg,6,5,a,s,4,3,2,1,1kg,T,a,kg,4,(1-,)kg,5,1kg,由于,T,-,s,图上各点质量不同，面积不再直接代表热和功,抽汽,回热循环的抽汽量,计算,(1-,)kg,kg,6,5,a,s,4,3,2,1,1kg,T,a,kg,4,(1-,)kg,5,1kg,以混合式回热器为例,热一律,忽略泵功,抽汽,回热循环热效率的,计算,(1-,)kg,kg,6,5,a,s,4,3,2,1,1kg,T,吸热量：,放热量：,净功：,热效率：,为什么抽汽,回热热效率提高？,(1-,)kg,kg,6,5,a,s,4,3,2,1,1kg,T,教材推导,简单朗肯循环：,物理意义,：,kg,工质,100%,利用,1-,kg,工质效率未变,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,1,3,级，中大型火力发电厂一般为,4,8,级。,优点,提高热效率,减小汽轮机低压缸尺寸，末级叶片变短,减小凝汽器尺寸，减小锅炉受热面,可兼作除氧器,缺点,循环比功减小，汽耗率增加,增加设备复杂性,回热器投资,缺点,提高循环热效率的途径,改变循环参数,提高初温度,提高初压力,降低乏汽压力,改变循环形式,回热循环,再热循环,改变循环形式,热电联产,燃气,-,蒸汽联合循环,新型动力循环,IGCC,PFBC-CC,.,7-5,热电联产,(,供,),循环,用发电厂作了功的蒸汽的余热来满足热用户的需要，这种作法称为,热电联,(,产,),供,。,背压式机组,(,背压,0.1MPa,),热用户为什么要用换热器而不直接用热力循环的水？,背压式,热电联产,(,供,),循环,背压式,缺点,：,热电互相影响,供热参数单一,抽汽调节式,热电联产,(,供,),循环,抽汽式热电联供循环,可以自动调节热、电供应比例，以满足不同用户的需要。,热电联产,(,供,),循环,的经济性评价,只采用热效率 显然不够全面,能量利用系数,，但未考虑热和电的品位不同,Ex,经济学评价,热电联产、集中供热是发展方向，经济环保,7-6,现代,新型动力循环,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；,采用大功率机组，降低厂用电率；,采用热电联供。,火电厂发展现状,占总装机容量的,80%,左右，效率,3740%,；,耗煤占总产量,30%,，油占,10%,左右；,提高供电效率和改善环境有重要意义。,燃气,-,蒸汽联合循环,燃气轮机的发展,热力参数与单机容量逐步提高，达,W200MW,，,热效率,3541%,；,可靠性,9598.5%,，可作为基本负荷电站；,联合,循环的现实可行性,燃气轮机,排气温度,t,4,=400600,；,大功率机组排气量,300kg/s,以上；,利用排气能量加热蒸汽轮机给水,(,取代锅炉,),，大大提高供电效率，极限效率,(,烧气,),约,58%,。,燃气蒸汽联合循环,燃气蒸汽联合循环,法国,GEC,Alsthom,公司的联合循环电站,燃气轮机：,227.2 MW,蒸汽轮机：,128.3 MW,燃料：天然气,热效率：,54.5%,1,、,熟悉,郎肯循环,图示,与,计算,2,、,郎肯循环,与,卡诺循环,3,、,蒸汽参数,对朗肯循环热效率的影响,4,、,再热,、,回热原理及计算,第,七,章,小 结,第七章 完,