章2 水蒸汽及其動(dòng)力循環(huán)

1、第二章第二章水蒸汽及其動(dòng)力循環(huán)水蒸汽及其動(dòng)力循環(huán) 問題：為什么用水蒸氣而不用 別的工質(zhì)？ n 水蒸氣是熱力工程中使用最早、應(yīng)用最廣的工 質(zhì)，第一熱機(jī)就是用水蒸氣做工質(zhì)的。 n長(zhǎng)期以來(lái)，人們對(duì)水和水蒸氣的性質(zhì)做過(guò)很多 專門研究。但迄令為止尚不能用一個(gè)代數(shù)方程 同時(shí)很精確地描述它們的性質(zhì)，較多的是按照 它們所處狀態(tài)分段，每段都有各自很復(fù)雜的狀 態(tài)方程。 n水蒸氣的計(jì)算主要靠用公式算出的數(shù)據(jù)配合實(shí) 驗(yàn)驗(yàn)證而編制成的圖表進(jìn)行。 第一節(jié) 水蒸氣的定壓形成過(guò) 程及圖表應(yīng)用 n一、水蒸氣的基本概念和有關(guān)術(shù)語(yǔ)一、水蒸氣的基本概念和有關(guān)術(shù)語(yǔ) n二、水蒸汽定壓形成過(guò)程：二、水蒸汽定壓形成過(guò)程： 汽化汽化：水變成蒸

2、汽的現(xiàn)象。：水變成蒸汽的現(xiàn)象。 n汽化：從微觀上講，液體中的分子克服周圍液體分子 的引力和液體表面張力而逸出液面的現(xiàn)象稱為汽化。 n蒸發(fā)：在液面進(jìn)行的汽化過(guò)程； n沸騰：在液體容積空間內(nèi)的汽化過(guò)程。 n局部沸騰：當(dāng)液體整體溫度較低時(shí)，如果存在局部溫 度較高，產(chǎn)生小汽泡，而這些小汽泡不能上升到液面 就被淹滅。此時(shí)液體的溫度上升速率很大。 n整體沸騰：當(dāng)液體溫度上升到與壓力相應(yīng)確定的溫度 時(shí)，整個(gè)水空間產(chǎn)生汽泡，汽泡不再淹滅而集匯上升 到液面逸出。 液化：液化：蒸汽變成水的現(xiàn)象。蒸汽變成水的現(xiàn)象。 n從微觀上講，處于容器汽空間的汽態(tài)分子進(jìn)入 容器液體空間的現(xiàn)象稱為液化。 n液面上空間的壓力越大（密

3、度大），撞回液面 的水分子也越多液化速度取決于蒸汽空間 的壓力。 n對(duì)于汽、液共存系統(tǒng)，汽化、液化同時(shí)存在， 汽化速度大于液化的速度就是汽化，反之液化 的速度大于汽化的速度就是液化。如果汽化和 液化速度相等，就是我們馬上講的飽和狀態(tài) 飽和狀態(tài) n對(duì)于一個(gè)汽液共存系統(tǒng)，微觀意義上的汽化速 度等于液化速度相等時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的液體量和汽 體量達(dá)到平衡的狀態(tài)。即汽化和液化還在同時(shí) 進(jìn)行，但汽液兩相分子數(shù)量都不再增加或減少。 n此時(shí)系統(tǒng)的壓力、溫度就稱之為飽和壓力、飽 和溫度。飽和壓力與飽和溫度不是彼此獨(dú)立的， 它們有一定的函數(shù)關(guān)系。因?yàn)橐后w的汽化速度 取決于液體的溫度，而汽體的液化速度取決于 蒸汽的壓力。

4、 Ts = f(ps) 4.常用術(shù)語(yǔ)及表示參數(shù) n過(guò)冷水過(guò)冷水：在定壓下，未達(dá)到飽和狀態(tài)的水。 n飽和水飽和水：在定壓下，達(dá)到飽和狀態(tài)的水 n濕飽和蒸汽濕飽和蒸汽：在定壓下，飽和水與飽和蒸汽的機(jī)械混 合物。 n干飽和蒸汽干飽和蒸汽：在定壓下，純飽和水蒸汽。 n過(guò)熱蒸汽過(guò)熱蒸汽：在定壓下，對(duì)干飽和蒸汽進(jìn)一步加熱。 n過(guò)冷度：過(guò)冷度：過(guò)冷水的溫度低于同壓力下飽和溫度的差。 用“D”表示。 D= ts -t n過(guò)熱度：過(guò)熱度：過(guò)熱蒸汽溫度高于同壓力下飽和溫度的差。 用“D”表示。 D=t- ts 二、水蒸汽定壓形成過(guò)程：二、水蒸汽定壓形成過(guò)程： n在火電廠中，做功的工質(zhì)是流動(dòng)性好、易于膨 脹、極易獲

5、得、價(jià)格低廉、無(wú)毒副作用的水蒸 汽，它是近似看作水在鍋爐中定壓力下產(chǎn)生的。 n為了對(duì)水蒸汽的定壓形成過(guò)程規(guī)律性有一個(gè)全 面的了解，我們?nèi)?kg，0的過(guò)冷水，置于一 個(gè)帶有活塞的封閉汽缸內(nèi)，進(jìn)行定壓力p下加 熱，觀察一個(gè)近似可逆的定壓水蒸汽形成過(guò)程 示意圖 在p-v圖與T-s圖上表示 A B C A B C pC pC TC TC n飽和水線飽和水線或下界線下界線 n干飽和蒸汽線干飽和蒸汽線或上界線上界線 n當(dāng)壓力增加到某一臨界值時(shí)，飽和水與干飽和蒸汽不當(dāng)壓力增加到某一臨界值時(shí)，飽和水與干飽和蒸汽不 僅具有相同的壓力和比體積，而且還具有相同的溫度僅具有相同的壓力和比體積，而且還具有相同的溫度 和

6、熵，這時(shí)的飽和水與干飽和蒸汽之間的差異已完全和熵，這時(shí)的飽和水與干飽和蒸汽之間的差異已完全 消失，在圖中由同一點(diǎn)消失，在圖中由同一點(diǎn)C表示，這個(gè)點(diǎn)稱為表示，這個(gè)點(diǎn)稱為臨界點(diǎn)，臨界點(diǎn)，這 樣一種特殊的狀態(tài)稱為臨界狀態(tài)臨界狀態(tài)。 A B C A B C pC pC TC TC n綜上所述，在表示水的汽化過(guò)程的圖與圖上有 n1點(diǎn)（臨界點(diǎn)） n2線（上、下界線） n3區(qū)（液相區(qū)，汽液兩相區(qū)，汽相區(qū)） n5態(tài)（未飽和水、飽和水、濕蒸汽、干蒸汽、 過(guò)熱蒸汽）。 三、水蒸氣圖、表應(yīng)用 n飽和水與干飽和蒸汽表（壓力排列）P218、 223頁(yè)。 n飽和水與干飽和蒸汽表（溫度排列）P219、 224頁(yè)。 n未飽和

7、水與過(guò)熱蒸汽表P220、225頁(yè)。 n水蒸氣圖。P18、26頁(yè) n展開講清右上角半圖。壓力線簇、比容 線簇、溫度線簇、干度線簇。 n用圖做熱力過(guò)程。 幾點(diǎn)說(shuō)明 n中間狀態(tài)用內(nèi)插法求 n內(nèi)能 n濕蒸汽 pvhu vvxvvxvxv x 1 hhxhhxhxhx 1 ssxssxsxsx 1 T-s圖 n它用于分析蒸汽的 熱力過(guò)程較為直觀。 圖上每條過(guò)程線下 的面積都代表了 1kg工質(zhì)在此過(guò)程 中所吸收(或放出) 的熱量。 h-s圖 A B C 第二節(jié)第二節(jié)水蒸氣典型熱力過(guò)水蒸氣典型熱力過(guò) 程程 n一、一、換熱器內(nèi)的定壓流動(dòng)過(guò)程 n二、汽輪機(jī)及水泵內(nèi)絕熱流動(dòng)過(guò)程 n三、通過(guò)噴管的絕熱流動(dòng)： n四、

8、絕熱節(jié)流 2 s 1 2 qhcgzw 一、換熱器內(nèi)的定壓流動(dòng)過(guò)程 一、換熱器內(nèi)的定壓流動(dòng)過(guò)程 n能量分析 n與外界無(wú)動(dòng)量交換Ws=0; n動(dòng)能變量忽略不計(jì) c20 n宏觀勢(shì)能忽略不計(jì) gZ0 n于是有q = （h2- h1） n每公斤工質(zhì)在換熱器內(nèi)所吸收(或放出)的 熱量等于工質(zhì)焓的升高(或減少)。 h1h2 q 圖 2-4 換熱器示意圖 汽輪機(jī)內(nèi)的絕熱流動(dòng)過(guò)程 n能量分析q=0 c20 gZ0 n記為：Wi=h1-h2 kJ/kg 對(duì)外做出正 功 n該式說(shuō)明了蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的絕熱流動(dòng)過(guò)程中， 對(duì)外所作的內(nèi)功等于工質(zhì)的焓降。 n上式也適用于水泵等壓縮耗功設(shè)備，但式中的 wi為外界所消耗的壓縮

9、功，以wP表示，此功轉(zhuǎn) 變?yōu)楣べ|(zhì)的焓升，即wP = h2 - h1。 圖 2-5 汽輪機(jī)示意圖 h2 h1 w 通過(guò)噴管的絕熱流動(dòng) n能量分析 n絕熱q0 gZ0 Ws=0 21 2 1 2 2 2 1 hhcc 2 1212 )(2chhc 21212 72.44)(2000hhhhc 工質(zhì)在噴管中的流動(dòng) n當(dāng)Ma1,即流速大于當(dāng)?shù)匾羲?，稱超音速流動(dòng)。 p1、v1、T1 p2、v2、T2 c2c1 Ac p1、v1、T1 p2、v2、T2 c2c1 p1、v1、T1 p2、v2、T2 c2c1 漸縮噴管 Ma1Ma1 Ma1 縮放噴管（拉伐爾噴管） 漸擴(kuò)噴管 a c Ma kRTkpva 噴

10、管中的穩(wěn)定流動(dòng)基本方程式噴管中的穩(wěn)定流動(dòng)基本方程式 n連續(xù)性方程式連續(xù)性方程式 n能量方程式能量方程式 n過(guò)程方程式過(guò)程方程式 n可逆過(guò)程 常數(shù) v Ac qm f 0 f v Ac ddqm0 f f v dv c dc A dA 常數(shù) 2 f 2 1 ch 0)( 2 1 2 f ch 0 ff dccdh 常數(shù) pv 0 v dv p dp vdphwhq t vdpdh n壓力與流速的關(guān)系： n比容與速度的關(guān)系： n截面積與流速的關(guān)系： c dc kM p dp p dp vpdc c c a 2 2 c dc M v dv p dp kcv dv a 2 1 c dc M A dA

11、v dv c dc A dA a ) 1(0 2 n進(jìn)入噴管的工質(zhì)速度c時(shí)，1則，10，故dAa而dc0， 故dA0。即當(dāng)工質(zhì)流動(dòng)從亞音速流動(dòng)過(guò)渡到超 音速時(shí)，噴管截面必須是先逐漸縮小，一旦達(dá) 到音速，噴管截面便縮小到最小值（喉部）， 之后再逐漸增大，這樣的噴管稱為漸縮漸擴(kuò)管 （簡(jiǎn)稱縮放噴管，也稱拉伐爾噴管）。 c dc M A dA a ) 1( 2 噴管的壓力比 n噴管的壓力比：工質(zhì)進(jìn)口壓 力P1與工質(zhì)在噴管出口外的 背壓力（即環(huán)境壓力）Pb之 比。 n在噴管的最小截面（臨界截 面）上，有臨界壓力比 n工程熱力學(xué)推導(dǎo)知，臨界壓 力比： n對(duì)于過(guò)熱蒸汽 k=1.3 c 0.546 1 c c

12、 P P 1 P P b 1 1 2 () 1 k c k c P Pk 噴管的選擇 絕熱節(jié)流 nq0 c20 gZ0 Ws=0 nh1= h2 1 1 02 2 0 n絕熱節(jié)流是典型的不可逆過(guò)程，是不等焓過(guò) 程。 n節(jié)流前后，h=0，流速略有上升，壓力明 顯下降，熵值明顯增大。 n節(jié)流使工質(zhì)做功能力降低 n節(jié)流的工程應(yīng)用：制定流量（節(jié)流孔板）； 獲得流量控制（閥門）。 h s x=1 0 P2 P1 Pb h h s 0 第三節(jié)第三節(jié) 蒸汽動(dòng)力循環(huán)蒸汽動(dòng)力循環(huán) 水蒸氣：水蒸氣：火力發(fā)電、核電火力發(fā)電、核電 低沸點(diǎn)工質(zhì)：低沸點(diǎn)工質(zhì)：氨、氟里昂氨、氟里昂 太陽(yáng)能、余熱、地?zé)岚l(fā)電太陽(yáng)能、余熱、地?zé)?/p>

13、發(fā)電 動(dòng)力循環(huán)：動(dòng)力循環(huán)：以獲得功為目的以獲得功為目的 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán) s T 4 2 1 3 s T 4 2 1 3 卡諾循環(huán)改造卡諾循環(huán)改造 s T 4 2 1 3 1 23 1郎肯循環(huán)郎肯循環(huán) 鍋鍋 爐爐 汽輪機(jī)汽輪機(jī) 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 給水泵給水泵 凝汽器凝汽器 郎肯循環(huán)郎肯循環(huán) 1 2 3 4 簡(jiǎn)化（理想化）：簡(jiǎn)化（理想化）： 12 汽輪機(jī)汽輪機(jī) s 膨脹膨脹 23 凝汽器凝汽器 p 放熱放熱 34 給水泵給水泵 s 壓縮壓縮 41 鍋爐鍋爐 p 吸熱吸熱 1 3 4 2 p v 郎肯循環(huán)郎肯循環(huán)pv圖圖 12 汽輪機(jī)汽輪機(jī) s 膨脹膨脹 23 凝汽器凝汽器 p 放熱放熱 34 給水泵

14、給水泵 s 壓縮壓縮 41 鍋爐鍋爐 p 吸熱吸熱 4 32 1 T s h s 1 3 24 郎肯循環(huán)郎肯循環(huán)Ts和和hs圖圖 12 汽輪機(jī)汽輪機(jī) s 膨脹膨脹 23 凝汽器凝汽器 p 放熱放熱 34 給水泵給水泵 s 壓縮壓縮 41 鍋爐鍋爐 p 吸熱吸熱 h s 1 3 24 郎肯循環(huán)功和熱的郎肯循環(huán)功和熱的計(jì)算計(jì)算 汽輪機(jī)作功：汽輪機(jī)作功： 2121 , hhws 凝汽器中的定壓放熱量：凝汽器中的定壓放熱量： 322 hhq 水泵絕熱壓縮耗功：水泵絕熱壓縮耗功： 3443 , hhws 鍋爐中的定壓吸熱量：鍋爐中的定壓吸熱量： 411 hhq h s 1 3 24 郎肯循環(huán)熱效率的郎肯

15、循環(huán)熱效率的計(jì)算計(jì)算 ,1 2,3 4 net t 11 ss www qq 一般很小，一般很小， 占占0.81%， 忽略泵功忽略泵功 12 13 t hh hh 工程上常用工程上常用汽耗率汽耗率, 反映裝置經(jīng)濟(jì)性，設(shè)備尺寸反映裝置經(jīng)濟(jì)性，設(shè)備尺寸 汽耗率：汽耗率：蒸汽動(dòng)力裝置每輸出蒸汽動(dòng)力裝置每輸出1kW.h 功量所消耗的蒸汽量功量所消耗的蒸汽量kg net 3600 d w 汽耗率的概念汽耗率的概念 net w 的單位是的單位是kJ/kg 1kW=1 kJ/s net 36003600 1 3600 kgkgkgkg d kJkJ kWhkJw hh s h 郎肯循環(huán)郎肯循環(huán)與卡諾循環(huán)比較

16、與卡諾循環(huán)比較 s T 6 4 2 1 4 109 87 5 3 q2相同； 相同； q1卡諾卡諾 q1朗肯 朗肯 卡諾 卡諾 朗肯朗肯； ； 等溫吸等溫吸 熱熱41難實(shí)現(xiàn)難實(shí)現(xiàn) 11點(diǎn)點(diǎn)x太小太小,不利于不利于 汽機(jī)強(qiáng)度；汽機(jī)強(qiáng)度； 12-9兩兩 相區(qū)難壓縮；相區(qū)難壓縮； wnet卡諾 卡諾小 小 卡諾卡諾 朗肯；朗肯； wnet卡諾卡諾 wnet 朗肯 朗肯 1112 對(duì)比同溫限對(duì)比同溫限1234 對(duì)比對(duì)比5678 對(duì)比對(duì)比9-10-11-12 s p1, t1, p2 6 5 4 32 1 如何提高如何提高郎肯循環(huán)郎肯循環(huán)的熱效率的熱效率 12 13 t hh hh 影 響 熱 效 率影

17、 響 熱 效 率 的參數(shù)？的參數(shù)？ T s T 6 5 4 3 2 1 1 6 5 4 2 蒸汽初壓對(duì)蒸汽初壓對(duì)郎肯循環(huán)郎肯循環(huán)熱效率的影響熱效率的影響 t1 , p2不變不變，p1 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： ，汽輪機(jī)出口汽輪機(jī)出口 尺寸小尺寸小 1 Tt 2 v 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 對(duì)強(qiáng)度要求高對(duì)強(qiáng)度要求高 不不利于汽利于汽 輪機(jī)安全。一般輪機(jī)安全。一般 要求出口干度大要求出口干度大 于于0.85 0.88 2 x s T 6 5 4 32 1 1 2 蒸汽初溫對(duì)蒸汽初溫對(duì)郎肯循環(huán)郎肯循環(huán)熱效率的影響熱效率的影響 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： ，有利于汽機(jī)有利于汽機(jī) 安全。安全。 1 Tt 2 x 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 對(duì)耐熱及強(qiáng)度

18、要對(duì)耐熱及強(qiáng)度要 求高，目前最高求高，目前最高 初溫一般在初溫一般在550 左右左右 汽機(jī)出口汽機(jī)出口 尺寸大尺寸大 2 v p1 , p2不變不變，t1 s T 6 5 4 3 2 1 2 乏汽壓力乏汽壓力對(duì)對(duì)郎肯循環(huán)郎肯循環(huán)熱效率的影響熱效率的影響 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 2 Tt 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 受環(huán)境溫度限制，受環(huán)境溫度限制， 現(xiàn)在大型機(jī)組現(xiàn)在大型機(jī)組p2為為 0.00350.005MPa， 相應(yīng)的飽和溫度約為相應(yīng)的飽和溫度約為 27 33 ，已接近事，已接近事 實(shí)上可能達(dá)到的最低實(shí)上可能達(dá)到的最低 限度。冬天熱效率高限度。冬天熱效率高 p1 , t1不變不變，p2 4 3 2實(shí)際蒸汽動(dòng)力循環(huán)分析

19、實(shí)際蒸汽動(dòng)力循環(huán)分析 s T 5 32 2 4 1 1 1 4 非理想因素：非理想因素： 給水泵不可逆給水泵不可逆( 3 4 ) 汽機(jī)不可逆汽機(jī)不可逆( 1 2 ) 汽機(jī)汽門節(jié)流汽機(jī)汽門節(jié)流( 1 1 ) 蒸汽管道摩擦降蒸汽管道摩擦降 壓，散熱壓，散熱(11) 提高循環(huán)熱效率的途徑提高循環(huán)熱效率的途徑 改變循環(huán)參數(shù) 提高初溫度提高初溫度 提高初壓力提高初壓力 降低乏汽壓力降低乏汽壓力 改變循環(huán)形式 回?zé)嵫h(huán)回?zé)嵫h(huán) 再熱循環(huán)再熱循環(huán) 改變循環(huán)形式 熱電聯(lián)產(chǎn)熱電聯(lián)產(chǎn) 燃?xì)馊細(xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)蒸汽聯(lián)合循環(huán) 新型動(dòng)力循環(huán)新型動(dòng)力循環(huán) IGCC PFBC-CC . T s 6 5 4 3 1 b a 2

20、 3蒸汽再熱循環(huán)的熱效率蒸汽再熱循環(huán)的熱效率 再熱循環(huán)本身不一再熱循環(huán)本身不一 定提高循環(huán)熱效率定提高循環(huán)熱效率 與再熱壓力有關(guān)與再熱壓力有關(guān) x2降低降低,給提高初給提高初 壓創(chuàng)造了條件，選壓創(chuàng)造了條件，選 取再熱壓力合適，取再熱壓力合適， 一般采用一般采用一次再熱一次再熱 可使熱效率提高可使熱效率提高2 2 3.53.5。 蒸汽再熱循環(huán)的實(shí)踐蒸汽再熱循環(huán)的實(shí)踐 再熱壓力再熱壓力 pb=pa 0.20.3p1 p113.5MPa，一次，一次再熱再熱 超臨界機(jī)組，超臨界機(jī)組， t1600，p125MPa，二，二 次次再熱再熱 超優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)提高初臨界機(jī)組，超優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)提高初臨界機(jī)組， t1600

21、，p125MPa，二次，二次再熱再熱 T s 6 5 4 3 1 b a 2 蒸汽再熱循環(huán)的蒸汽再熱循環(huán)的定量計(jì)算定量計(jì)算 吸熱量：吸熱量： 114ab qhhhh 放熱量：放熱量： 223 qhh 凈功（忽略泵功）：凈功（忽略泵功）： net12ba whhhh 熱效率：熱效率： net12 t,RH 114 ()() ()() ba ab whhhh qhhhh 4 蒸汽蒸汽抽汽抽汽回?zé)嵫h(huán)回?zé)嵫h(huán) (1- )kg kg 6 5 a s 4 32 1 1kg T 1 2 36 1kg a 45 kg (1-)kg a kg 4 (1- )kg 5 1kg 由于由于T-s圖上各點(diǎn)質(zhì)圖上各點(diǎn)質(zhì)

22、 量不同，面積不再量不同，面積不再 直接代表熱和功直接代表熱和功 抽汽抽汽回?zé)嵫h(huán)的抽汽量回?zé)嵫h(huán)的抽汽量計(jì)算計(jì)算 (1- )kg kg 6 5 a s 4 32 1 1kg T a kg 4 (1- )kg 5 1kg 以混合式回?zé)崞鳛槔曰旌鲜交責(zé)崞鳛槔?熱一律熱一律 a45 11hhh 忽略泵功忽略泵功 54 a4 hh hh a2 a2 hh hh 抽汽抽汽回?zé)嵫h(huán)熱效率的回?zé)嵫h(huán)熱效率的計(jì)算計(jì)算 (1- )kg kg 6 5 a s 4 32 1 1kg T 吸熱量：吸熱量： 放熱量：放熱量： 1,RG151a qhhhh 2,RG22 1qhh RG1a a2 1 whh hh 凈

23、功：凈功： 熱效率：熱效率： 1aa2 t,RG 1a 1hhhh hh 為什么抽汽為什么抽汽回?zé)釤嵝侍岣?？回?zé)釤嵝侍岣撸?(1- )kg kg 6 5 a s 4 32 1 1kg T 22 t,RG 121a 1 1 hh hhhh 22 t 12 1 hh hh 簡(jiǎn)單朗肯循環(huán)：簡(jiǎn)單朗肯循環(huán)： 1a 0 1 hh t,RGt 物理意義物理意義： kgkg工質(zhì)工質(zhì)100%利用利用 1- 1- kg kg工質(zhì)效率未變工質(zhì)效率未變 蒸汽蒸汽抽汽抽汽回?zé)嵫h(huán)的特點(diǎn)回?zé)嵫h(huán)的特點(diǎn) 小型火力發(fā)電廠回?zé)峒?jí)數(shù)一般為小型火力發(fā)電廠回?zé)峒?jí)數(shù)一般為13級(jí)，級(jí)， 中大型火力發(fā)電廠一般為中大型火力發(fā)電廠一般為

24、48級(jí)。級(jí)。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) l 提高熱效率提高熱效率 l 減小汽輪機(jī)低壓缸尺寸，末級(jí)葉片變短減小汽輪機(jī)低壓缸尺寸，末級(jí)葉片變短 l 減小凝汽器尺寸，減小鍋爐受熱面減小凝汽器尺寸，減小鍋爐受熱面 l 可兼作除氧器可兼作除氧器 缺點(diǎn)缺點(diǎn) l 循環(huán)比功減小，汽耗率增加循環(huán)比功減小，汽耗率增加 l 增加設(shè)備復(fù)雜性增加設(shè)備復(fù)雜性 l 回?zé)崞魍顿Y回?zé)崞魍顿Y 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 5 熱電聯(lián)產(chǎn)熱電聯(lián)產(chǎn)(供供)循環(huán)循環(huán) 1 2 3 4給水泵 熱用戶 汽輪機(jī) 過(guò)熱器 鍋爐 用發(fā)電廠作了功用發(fā)電廠作了功 的蒸汽的余熱來(lái)的蒸汽的余熱來(lái) 滿足熱用戶的需滿足熱用戶的需 要，這種作法稱要，這種作法稱 為為熱電聯(lián)熱電聯(lián)( (產(chǎn)產(chǎn)) )供供

25、。 背壓式機(jī)組背壓式機(jī)組( (背壓背壓0.1MPa) ) 熱用戶為什么要熱用戶為什么要 用換熱器而不直用換熱器而不直 接用熱力循環(huán)的接用熱力循環(huán)的 水？水？ 抽汽調(diào)節(jié)式抽汽調(diào)節(jié)式熱電聯(lián)產(chǎn)熱電聯(lián)產(chǎn)(供供)循環(huán)循環(huán) 過(guò)熱器汽輪機(jī) 發(fā)電機(jī) 鍋爐 冷卻水 冷凝器 加熱器水泵 1水泵 2 調(diào)節(jié)閥 抽汽式熱電聯(lián)抽汽式熱電聯(lián) 供循環(huán)供循環(huán), , 可以自動(dòng)可以自動(dòng) 調(diào)節(jié)熱、電供應(yīng)比調(diào)節(jié)熱、電供應(yīng)比 例，以滿足不同用例，以滿足不同用 戶的需要。戶的需要。 熱電聯(lián)產(chǎn)熱電聯(lián)產(chǎn)(供供)循環(huán)循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià) net 1 qw K q 供熱 已被利用的能量 工質(zhì)從熱源得到的能量 net t 1 w q 只采用

26、熱效率只采用熱效率 顯然不夠全面顯然不夠全面 能量利用系數(shù)能量利用系數(shù)，但未考慮熱和電的品位不同，但未考慮熱和電的品位不同 Ex經(jīng)濟(jì)學(xué)評(píng)價(jià)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)保熱電聯(lián)產(chǎn)、集中供熱是發(fā)展方向，經(jīng)濟(jì)環(huán)保 6 現(xiàn)代現(xiàn)代新型動(dòng)力循環(huán)新型動(dòng)力循環(huán) n蒸汽電站提高電廠供電效率的措施：蒸汽電站提高電廠供電效率的措施： n提高初參數(shù)，向亞臨界和超臨界發(fā)展；提高初參數(shù)，向亞臨界和超臨界發(fā)展； n采用大功率機(jī)組，降低廠用電率；采用大功率機(jī)組，降低廠用電率； n采用熱電聯(lián)供。采用熱電聯(lián)供。 n火電廠發(fā)展現(xiàn)狀火電廠發(fā)展現(xiàn)狀 n占總裝機(jī)容量的占總裝機(jī)容量的80%左右，效率左右，效率 3740

27、%； n耗煤占總產(chǎn)量耗煤占總產(chǎn)量30%，油占，油占10%左右；左右； n提高供電效率和改善環(huán)境有重要意義。提高供電效率和改善環(huán)境有重要意義。 燃?xì)馊細(xì)? -蒸汽聯(lián)合循環(huán)蒸汽聯(lián)合循環(huán) n燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展 n熱力參數(shù)與單機(jī)容量逐步提高，達(dá)熱力參數(shù)與單機(jī)容量逐步提高，達(dá) W200MW，熱效率，熱效率3541%； n可靠性可靠性9598.5%，可作為基本負(fù)荷電站；，可作為基本負(fù)荷電站； n聯(lián)合循環(huán)的現(xiàn)實(shí)可行性聯(lián)合循環(huán)的現(xiàn)實(shí)可行性 n燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度t4=400600； n大功率機(jī)組排氣量大功率機(jī)組排氣量300kg/s以上；以上； n利用排氣能量加熱蒸汽輪機(jī)給水利用排氣能量加

28、熱蒸汽輪機(jī)給水( (取代鍋爐取代鍋爐) )， 大大提高供電效率，極限效率大大提高供電效率，極限效率( (燒氣燒氣) )約約58%。 燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán) T s 燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán) 蒸汽輪機(jī)循環(huán)蒸汽輪機(jī)循環(huán) 燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán) 法國(guó)法國(guó)GEC Alsthom公司的聯(lián)合循環(huán)電站公司的聯(lián)合循環(huán)電站 燃?xì)廨啓C(jī)：燃?xì)廨啓C(jī)：227.2 MW 蒸汽輪機(jī)：蒸汽輪機(jī)：128.3 MW 燃料：天然氣燃料：天然氣 熱效率：熱效率：54.5% 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC) n工作流程工作流程 n氣化爐中煤氣化爐中煤煤氣；煤氣； n煤氣的凈化；煤氣的凈化； n燃?xì)廨?/p>

29、機(jī)循環(huán)；燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)； n余熱鍋爐回收排氣熱量；余熱鍋爐回收排氣熱量； n蒸汽輪機(jī)循環(huán)蒸汽輪機(jī)循環(huán) 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC) n優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) n熱效率高，目前熱效率高，目前4046%，預(yù)計(jì)可，預(yù)計(jì)可52%； n環(huán)保性能好，環(huán)保性能好，SO2,NOx,CO2,粉塵排放低，粉塵排放低， 可燃用高硫煤；可燃用高硫煤； n可實(shí)現(xiàn)煤化工綜合利用，生產(chǎn)硫、硫酸、甲可實(shí)現(xiàn)煤化工綜合利用，生產(chǎn)硫、硫酸、甲 醇、尿素等；醇、尿素等； n單機(jī)功率可達(dá)單機(jī)功率可達(dá)300400MW n缺點(diǎn)缺點(diǎn) n目前煤氣化和凈化的熱損失還偏大；目前煤氣化和凈化的熱損失還偏大； n初期投資大。初期投資大。 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC) 應(yīng)用應(yīng)用 n目前已建成或擬建的目前已建成或擬建的IGCC電站電站10余余 座，美國(guó)預(yù)測(cè)，座，美國(guó)預(yù)測(cè)，203