蒸汽動(dòng)力循環(huán)

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1、Click to edit Master title style,,Click to edit Master text styles,,Second level,,Third level,,Fourth level,,Fifth level,,,第七章,,蒸汽動(dòng)力循環(huán),,,第七章 蒸汽動(dòng)力循環(huán),水蒸氣：,火力發(fā)電、核電,低沸點(diǎn)工質(zhì)：,氨、氟里昂,太陽能、余熱、地?zé)岚l(fā)電,動(dòng)力循環(huán)：,以獲得功為目的,元寶山火電廠,,大型坑口電站,(,陜西韓城電廠,),,德國,1.35MW,核電站,,首臺(tái)國產(chǎn),20,萬千瓦機(jī)組,(,遼寧朝陽電廠,),,,660MW,發(fā)電機(jī)內(nèi)部（邯鄲發(fā)電廠,),,石橫發(fā)電廠,30,

2、萬千瓦機(jī)組集控室,揚(yáng)州第二發(fā)電廠,600MW,監(jiān)控系統(tǒng),火電廠系統(tǒng)圖,,,四個(gè)主要裝置：,,,鍋爐,,,汽輪機(jī),,,凝汽器,,,給水泵,§,7-1,,郎肯循環(huán),水蒸氣動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng),,鍋,,爐,汽輪機(jī),發(fā)電機(jī),給水泵,凝汽器,鍋爐設(shè)備圖,,凝汽器和冷卻塔系統(tǒng)圖,,冷卻塔實(shí)體圖,,水蒸氣動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化,鍋,,爐,汽輪機(jī),發(fā)電機(jī),給水泵,凝汽器,郎肯循環(huán),1,2,3,4,簡(jiǎn)化（理想化）：,1,?,2,汽輪機(jī),s,,膨脹,2,?,3,凝汽器,p,,放熱,3,?,4,給水泵,s,,壓縮,4,?,1,,鍋爐,p,,吸熱,1,3,4,2,p,v,郎肯循環(huán),pv,圖,1,?,2,汽輪機(jī),s,,膨脹,2,?

3、,3,凝汽器,p,,放熱,3,?,4,給水泵,s,,壓縮,4,?,1,,鍋爐,p,,吸熱,4,3,2,1,T,s,h,s,1,3,2,4,郎肯循環(huán),Ts,和,hs,圖,1,?,2,汽輪機(jī),s,,膨脹,2,?,3,凝汽器,p,,放熱,3,?,4,給水泵,s,,壓縮,4,?,1,,鍋爐,p,,吸熱,h,s,1,3,2,4,郎肯循環(huán)功和熱的,計(jì)算,,汽輪機(jī)作功：,凝汽器中的定壓放熱量：,水泵絕熱壓縮耗功：,鍋爐中的定壓吸熱量：,h,s,1,3,2,4,郎肯循環(huán)熱效率的,計(jì)算,,一般很小,，,占,0.8,~,1%,，忽略泵功,,,工程上常用,耗汽率,,,反映裝置經(jīng)濟(jì)性，設(shè)備尺寸,耗汽率：,蒸汽動(dòng)力裝置

4、每輸出單位功量所消耗的蒸汽量，通常用,d,表示。,耗汽率的概念,理想可逆條件下的耗汽率,-----,理想耗汽率,d0,郎肯循環(huán),與卡諾循環(huán)比較,s,T,6,4,2,1,10,9,8,7,5,3,?,,,q,2,相同；,?,,q,1,卡諾,>,,q,1,朗肯,,,?,,?,卡諾,>,?,,朗肯,；,,?,等溫吸熱,4’1,難實(shí)現(xiàn),?,,11,點(diǎn),x,太小,,,不利于汽機(jī)強(qiáng)度；,?,,12,-,9,兩相區(qū)難壓縮；,,,?,,w,net,卡諾,小,,?,,?,卡諾,<,?,,朗肯,；,,?,,w,net,卡諾,<,w,net,,朗肯,11,12,對(duì)比同溫限,123,4’,對(duì)比,56,78,對(duì)比,9-

5、10-11-12,s,p,1,, t,1,, p,2,6,5,4,3,2,1,如何提高,郎肯循環(huán),的熱效率,影響熱效率的參數(shù)？,T,s,T,6,5,4,3,2,1,蒸汽初壓對(duì),郎肯循環(huán),熱效率的影響,t,1,,,p,2,不變,，,p,1,優(yōu)點(diǎn)：,,,,，,汽輪機(jī)出口尺寸小,缺點(diǎn)：,,,對(duì)強(qiáng)度要求高,,,不,利于汽輪機(jī)安全。一般要求出口干度大于,0.85~ 0.88,s,T,6,5,4,3,2,1,蒸汽初溫對(duì),郎肯循環(huán),熱效率的影響,優(yōu)點(diǎn)：,,,,，,有利于汽機(jī)安全。,缺點(diǎn)：,,,對(duì)耐熱及強(qiáng)度要求高，目前最高初溫一般在,550,℃,左右,,汽機(jī)出口尺寸大,p,1,,,p,2,不變,，,t,1,s

6、,T,6,5,4,3,2,1,乏汽壓力,對(duì),郎肯循環(huán),熱效率的影響,優(yōu)點(diǎn)：,,,缺點(diǎn)：,,受環(huán)境溫度限制，現(xiàn)在大型機(jī)組,p,2,為,0.0035~0.005MPa,，,相應(yīng)的飽和溫度約為,27~ 33,℃,,，已接近事實(shí)上可能達(dá)到的最低限度。冬天熱效率高,p,1,,,t,1,不變,，,p,2,國產(chǎn)鍋爐、汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的初參數(shù)簡(jiǎn)表,§*,7-2,,實(shí)際蒸汽動(dòng)力循環(huán)分析,s,T,5,3,2,2’,4’,1’’,1’,1,4,非理想因素：,給水泵不可逆,( 3,4 ’,),汽機(jī)不可逆,(,1,2 ’,),汽機(jī)汽門節(jié)流,(,1’,,1,,),,蒸汽管道摩擦降壓，散熱,(1’’,1’,),,幾個(gè),效率定

7、義,可逆循環(huán)效率,汽機(jī)相對(duì)內(nèi)效率,實(shí)際循環(huán)內(nèi)部效率,機(jī)械效率,理論耗氣率,do,內(nèi)部功耗氣率,d,i,有效功耗氣率,de,s,T,5,3,2,2’,4’,1,4,實(shí)際蒸汽動(dòng)力循環(huán)分析方法,熱一律：,熱效率分析法,熱二律：,熵分析法,,,Ex,分析法,√,√,實(shí)際蒸汽動(dòng)力循環(huán),熱效率法,s,T,5,3,2,2’,4’,1’’,1’,1,4,忽略泵功,可逆循環(huán)效率,汽機(jī)相對(duì)內(nèi)效率,管道和節(jié)流，管道效率,鍋爐散熱和排煙，鍋爐效率,整個(gè),實(shí)際蒸汽,動(dòng)力循環(huán),熱效率,s,T,5,3,2,2’,4’,1’’,1’,1,4,整個(gè)電廠,熱效率,s,T,5,3,2,2’,4’,1’’,1’,1,4,機(jī)械效率,電

8、機(jī)效率,提高循環(huán)熱效率的途徑,改變循環(huán)參數(shù),提高初溫度,提高初壓力,降低乏汽壓力,改變循環(huán)形式,回?zé)嵫h(huán),再熱循環(huán),改變循環(huán)形式,熱電聯(lián)產(chǎn),燃?xì)?-,蒸汽聯(lián)合循環(huán),新型動(dòng)力循環(huán),T,s,6,5,4,3,1,b,§,7-3,蒸汽再熱循環(huán),(reheat),,T,s,6,5,4,3,1,b,蒸汽再熱循環(huán)的,熱效率,?,,再熱循環(huán)本身,不一定,提高循環(huán)熱效率,?,與再熱壓力有關(guān),?,x,2,降低,,,給提高初壓創(chuàng)造了條件，選取再熱壓力合適，一般采用,一次再熱可使熱效率提高,2,％～,3.5,％,。,蒸汽再熱循環(huán)的實(shí)踐,?,再熱壓力,,p,b,=,p,a,?,0.2,~,0.3,p,1,?,p,1,<

9、,10MPa,，,一般不采用,再熱,?,我國常見機(jī)組，,10,、,12.5,、,20,、,30,萬機(jī)組，,p,1,>,13.5MPa,，,一次,再熱,?,超臨界機(jī)組，,t,1,>,600℃,，,p,1,>,25MPa,，,二次,再熱,?,超優(yōu)點(diǎn)：通過提高初臨界機(jī)組，,t,1,>,600℃,，,p,1,>,25MPa,，,二次,再熱,T,s,6,5,4,3,1,b,蒸汽再熱循環(huán)的,定量計(jì)算,吸熱量：,放熱量：,凈功（忽略泵功）：,熱效率：,§,7-4,蒸汽回?zé)嵫h(huán),(regenerative),,抽汽,去凝汽器,冷凝水,表面式回?zé)崞?抽汽,冷凝水,給水,混合式回?zé)崞?抽汽式回?zé)?蒸汽,抽汽,回?zé)?/p>

10、循環(huán),(1-,?,)kg,?,kg,6,5,a,s,4,3,2,1,1kg,T,,a,?,kg,4,(1-,?,)kg,5,1kg,由于,T,-,s,圖上各點(diǎn)質(zhì)量不同，面積不再直接代表熱和功,抽汽,回?zé)嵫h(huán)的抽汽量,計(jì)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?zé)崞鳛槔?熱一律,忽略泵功,抽汽,回?zé)嵫h(huán)熱效率的,計(jì)算,(1-,?,)kg,?,kg,6,5,a,s,4,3,2,1,1kg,T,吸熱量：,放熱量：,凈功：,熱效率：,為什么抽汽,回?zé)釤嵝侍岣撸?(1-,?,)kg,?,kg,6,5,a,s

11、,4,3,2,1,1kg,T,教材推導(dǎo),簡(jiǎn)單朗肯循環(huán)：,?,物理意義,：,?,,kg,工質(zhì),100%,利用,,,1-,?,kg,工質(zhì)效率未變,蒸汽,抽汽,回?zé)嵫h(huán)的特點(diǎn),小型火力發(fā)電廠回?zé)峒?jí)數(shù)一般為,1,～,3,級(jí)，中大型火力發(fā)電廠一般為,4,～,8,級(jí)。,優(yōu)點(diǎn),,提高熱效率,,減小汽輪機(jī)低壓缸尺寸，末級(jí)葉片變短,,減小凝汽器尺寸，減小鍋爐受熱面,,可兼作除氧器,缺點(diǎn),,循環(huán)比功減小，汽耗率增加,,增加設(shè)備復(fù)雜性,,回?zé)崞魍顿Y,>,缺點(diǎn),提高循環(huán)熱效率的途徑,改變循環(huán)參數(shù),提高初溫度,提高初壓力,降低乏汽壓力,改變循環(huán)形式,回?zé)嵫h(huán),再熱循環(huán),改變循環(huán)形式,熱電聯(lián)產(chǎn),燃?xì)?-,蒸汽聯(lián)合循環(huán),新

12、型動(dòng)力循環(huán),IGCC,PFBC-CC,…...,§,7-5,熱電聯(lián)產(chǎn),(,供,),循環(huán),,用發(fā)電廠作了功的蒸汽的余熱來滿足熱用戶的需要，這種作法稱為,熱電聯(lián),(,產(chǎn),),供,。,背壓式機(jī)組,(,背壓,>0.1MPa,),熱用戶為什么要用換熱器而不直接用熱力循環(huán)的水？,背壓式,熱電聯(lián)產(chǎn),(,供,),循環(huán),,背壓式,缺點(diǎn),：,,,?,,熱電互相影響,,,?,,供熱參數(shù)單一,抽汽調(diào)節(jié)式,熱電聯(lián)產(chǎn),(,供,),循環(huán),,,抽汽式熱電聯(lián)供循環(huán),,,可以自動(dòng)調(diào)節(jié)熱、電供應(yīng)比例，以滿足不同用戶的需要。,熱電聯(lián)產(chǎn),(,供,),循環(huán),的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià),?,只采用熱效率 顯然不夠全面,?,

13、能量利用系數(shù),，但未考慮熱和電的品位不同,?,Ex,經(jīng)濟(jì)學(xué)評(píng)價(jià),?,熱電聯(lián)產(chǎn)、集中供熱是發(fā)展方向，經(jīng)濟(jì)環(huán)保,§,7-6,現(xiàn)代,新型動(dòng)力循環(huán),蒸汽電站提高電廠供電效率的措施：,,提高初參數(shù)，向亞臨界和超臨界發(fā)展；,,采用大功率機(jī)組，降低廠用電率；,,采用熱電聯(lián)供。,,火電廠發(fā)展現(xiàn)狀,,占總裝機(jī)容量的,80%,左右，效率,37~40%,；,,,耗煤占總產(chǎn)量,30%,，油占,10%,左右；,,,提高供電效率和改善環(huán)境有重要意義。,燃?xì)?-,蒸汽聯(lián)合循環(huán),燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展,,熱力參數(shù)與單機(jī)容量逐步提高，達(dá),W>200MW,，,熱效率,35~41%,；,,可靠性,95~98.5%,，可作為基本負(fù)荷電站；,

14、,聯(lián)合,循環(huán)的現(xiàn)實(shí)可行性,,燃?xì)廨啓C(jī),排氣溫度,t,4,=400~600,℃,；,,大功率機(jī)組排氣量,300kg/s,以上；,,利用排氣能量加熱蒸汽輪機(jī)給水,(,取代鍋爐,),，大大提高供電效率，極限效率,(,燒氣,),約,58%,。,,燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán),燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán),法國,GEC,Alsthom,公司的聯(lián)合循環(huán)電站,,,燃?xì)廨啓C(jī)：,227.2 MW,,,蒸汽輪機(jī)：,128.3 MW,,,燃料：天然氣,,,熱效率：,54.5%,1,、,熟悉,郎肯循環(huán),圖示,與,計(jì)算,,2,、,郎肯循環(huán),與,卡諾循環(huán),,3,、,蒸汽參數(shù),對(duì)朗肯循環(huán)熱效率的影響,,4,、,再熱,、,回?zé)嵩砑坝?jì)算,第,七,章,小 結(jié),第七章 完,