熱能與動力工程概論 教學課件 呂太 9章修訂

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或者直接輸入下面地址：第九章熱力發(fā)電原理與系統(tǒng)第一節(jié)熱力發(fā)電根本循環(huán)高溫熱源低溫熱源熱力循環(huán)1.根本蒸汽動力循環(huán)可逆定溫吸熱過程

可逆絕熱膨脹過程可逆定溫放熱過程可逆絕熱壓縮過程卡諾循環(huán)效率最高●朗肯循環(huán)1.根本蒸汽動力循環(huán)材料的限制環(huán)境溫度的限制

吸熱過程的溫度

放熱過程的溫度

水蒸汽為工質(zhì)

直接壓縮消耗大過熱蒸汽

冷卻為液相水壓縮朗肯循環(huán)●朗肯循環(huán)1.根本蒸汽動力循環(huán)鍋爐給水泵123凝汽器汽輪機Ts4321定壓吸熱等熵膨脹定溫放熱定熵壓縮2.回熱循環(huán)朗肯循環(huán)回熱系統(tǒng)提高給水溫度提高吸熱溫度減少冷源損失減少排汽量減小凝汽器面積

系統(tǒng)復雜性↑汽輪機中作過功的蒸汽加熱給水＋回熱循環(huán)1鍋爐高壓加熱器低壓加熱器給水泵765432凝結(jié)水泵凝汽器發(fā)電機汽輪機ABsTAB12346572.回熱循環(huán)溫度提高壓力提高材料限制末級蒸汽濕度

再熱循環(huán)朗肯循環(huán)再熱系統(tǒng)＋高壓缸蒸汽送到鍋爐的再熱器中吸熱3.再熱循環(huán)ba243再熱蒸汽鍋爐給水泵凝汽器1汽輪機T32ba1s4c1-c-3-4-1：根本朗肯循環(huán)a-2-c-b-a：再熱附加循環(huán)3.再熱循環(huán)提高的汽輪機末級蒸汽的干度附加循環(huán)吸熱溫度高于根本循環(huán)一次再熱：循環(huán)熱效率提高2％～3.5％提高循環(huán)熱效率3.再熱循環(huán)第二節(jié)化石燃料發(fā)電技術(shù)1.燃煤電廠的熱力系統(tǒng)發(fā)電廠熱力系統(tǒng)圖

熱力局部的主設(shè)備熱力局部的輔設(shè)備熱力局部管道附件原那么性熱力系統(tǒng)全面性熱力系統(tǒng)

有序連成一個整體的線路圖分類定義1.燃煤電廠的熱力系統(tǒng)原那么性熱力系統(tǒng)16.8MPa540℃1124t/h3.37MPa540℃965t/h疏水泵給水泵凝汽器凝結(jié)水泵低中高鍋爐J6J5CY0.0049MPa273℃J7J3J2J1J8軸封加熱器規(guī)定符號熱力設(shè)備間聯(lián)系1.燃煤電廠的熱力系統(tǒng)原那么性熱力系統(tǒng)主蒸汽和再熱蒸汽系統(tǒng)鍋爐和汽輪機之間的蒸汽、再熱蒸汽管道回熱加熱器以及相應的汽水管路、閥門等與主設(shè)備平行的管路、減溫減壓器和閥門等回熱系統(tǒng)旁路系統(tǒng)1.燃煤電廠的熱力系統(tǒng)全面性熱力系統(tǒng)圖

規(guī)定符號所有熱力設(shè)備汽水管道連接增加備用設(shè)備和備用管路滿足啟動正常工況變工況停止運行總系統(tǒng)圖特點定義2.燃煤電廠的效率和熱經(jīng)濟指標

效率

循環(huán)熱效率實際循環(huán)效率機械效率電效率鍋爐效率蒸汽管道效率總效率

2.燃煤電廠的效率和熱經(jīng)濟指標

熱經(jīng)濟指標

全廠熱耗量

全廠熱耗率

全廠供電效率煤耗率

標準煤耗率

供電煤耗率煤耗第三節(jié)核燃料發(fā)電技術(shù)1.核反響核反響〔質(zhì)的變化〕原子核間質(zhì)點轉(zhuǎn)移原子轉(zhuǎn)化為它種原子原子發(fā)生質(zhì)變能量效應兆電子伏計量入射粒子（或原子核）＋原子核（稱靶核）原子核狀態(tài)發(fā)生變化形成新核的過程化學反響原子重新排列組合不能變成它種原子原子核不變幾個電子伏1.核反響裂變反響重核發(fā)生核反響裂變高能量碎片與其它重核碰撞更高能量、更多裂變碎片鏈式反響方式反響核消耗完畢裂變反響三種主要易裂變元素：鈾〔U〕235、U233和钚〔Pu〕2391.核反響聚變反響兩個輕核聚合成較重核超高溫或超高壓原子核失去局部質(zhì)量釋放出巨大能量聚變反響核聚變中高溫〔幾百萬度〕聚變反響速度不可控核電站中無法利用2.核反響堆反響堆的組成活性區(qū)

反射層

調(diào)節(jié)裝置和事故裝置冷卻系統(tǒng)

防護層

放置核燃料和中子減速劑自活性區(qū)飛出的中子反射回去含有大量的強烈吸收中子的硼、鎘或其它物質(zhì)的棒保護工作人員傳送反響堆活性區(qū)中產(chǎn)生的熱量2.核反響堆反響堆的類型沸水堆

石墨水堆

高溫氣冷堆石墨氣冷堆壓水堆

載熱質(zhì)：普通水減速劑：普通水燃料：輕度濃縮鈾載熱質(zhì)：普通水減速劑：石墨載熱質(zhì)：惰性氣體減速劑：石墨燃料：強濃縮鈾與釷

載熱質(zhì)：普通水減速劑：普通水燃料：高濃縮鈾快中子增殖堆

載熱質(zhì)：二氧化碳減速劑：石墨燃料：天然鈾燃料增加

3.核電站工作原理

蒸汽發(fā)生器（飽和蒸汽）二回路高壓缸汽輪機低壓缸發(fā)電機循環(huán)水凝結(jié)泵抽氣器低加給水泵汽水分離站（疏水）高加主泵一回路反應堆穩(wěn)壓器3.核電站工作原理

核島(核電站的核心)核供汽系統(tǒng)廠房反響堆廠房核輔助機廠房建筑物有關(guān)的系統(tǒng)機械設(shè)備汽輪發(fā)電機廠房有關(guān)的系統(tǒng)機械設(shè)備核島、常規(guī)島之外所有構(gòu)筑物所有系統(tǒng)所有設(shè)備常規(guī)島核電站配套設(shè)施

3.核電站工作原理

第一回路核燃料發(fā)生鏈式核裂變反響產(chǎn)生的熱量傳給冷卻劑冷卻劑從堆芯到蒸汽發(fā)生器冷卻劑在蒸汽發(fā)生器內(nèi)放熱排到反響堆反響堆內(nèi)重新加熱后送到蒸汽發(fā)生器中第二回路冷卻劑熱量傳給工質(zhì)預熱、蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽合格蒸汽汽輪機作功除氧后再送到蒸汽發(fā)生器第一、二回路的介質(zhì)能量轉(zhuǎn)換過程：核能一熱能一機械能一電能４.核電站特點

燃料能量高度集中l(wèi)kg天然鈾可代替20～40t煤減少燃料及廢渣的運輸量環(huán)境污染小只涉及核廢料的封存核聚變?nèi)剂蟽Σ亓糠浅ＸS富第四節(jié)熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)

高參數(shù)再熱熱變電效率低于50％回熱其余能量放給環(huán)境不能再轉(zhuǎn)化為機械功生產(chǎn)電能向熱用戶提供熱能提高能源的利用效率發(fā)電與供熱相結(jié)合1.熱電循環(huán)

給水泵熱用戶發(fā)電機汽輪機鍋爐142′3′T3′4T2′T2s22′132″3″56汽輪機排汽不向環(huán)境放熱將熱量提供給熱用戶1.熱電循環(huán)

排汽參數(shù)提高循環(huán)熱效率沒有冷源損失排入環(huán)境評價熱電循環(huán)經(jīng)濟指標－能量利用系數(shù)K熱效率：未考慮低位熱能的利用能量利用系數(shù)：未考慮電能與熱能之間的差異Q1：已利用的能量〔kJ〕Q0：工質(zhì)從熱源得到能量〔kJ〕在理想情況下，K=12.熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)

實現(xiàn)熱電循環(huán)途徑背壓式系統(tǒng)

抽汽式系統(tǒng)

背壓高于0.1MPa不向環(huán)境放熱無冷源損失熱電互相制約

抽出一定比例的蒸汽供熱局部蒸汽排人凝汽器內(nèi)能量利用系數(shù)低熱電互相影響較小2.熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)

加熱器水泵2水泵1冷卻水發(fā)電機汽輪機鍋爐熱用戶調(diào)節(jié)閥凝汽器抽汽式系統(tǒng)

第五節(jié)新型聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)高溫區(qū)采用燃氣輪機高溫工質(zhì)直接作功排氣作為蒸汽動力循環(huán)的熱源形成簡單燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)

1.聯(lián)合循環(huán)原理

燃燒室3142壓縮機燃氣輪機43T21scT3sb5a21ed41-2-3-4-1:燃氣輪機中循環(huán)a-b-c-d-e-a：蒸汽輪機中循環(huán)不補燃的余熱鍋爐型方案補燃的余熱鍋爐型方案增壓鍋爐型方案整體煤氣化燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)方案〔IGCC〕燒煤的增壓流化床燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)方案〔PFBC－CC〕燒煤的常壓流化床燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)方案〔AFBC-CC〕2.聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)

燃氣一蒸汽聯(lián)合循環(huán)方案不補燃的余熱鍋爐2.聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)

空氣燃料排氣主蒸汽抽汽給水燃氣

壓縮機余熱鍋爐汽輪機凝汽器回熱加熱器燃氣輪機余熱鍋爐沒有任何燃料供給熱效率高結(jié)構(gòu)簡單運行可靠性高燃氣輪機是可以單獨運行主蒸汽參數(shù)偏低2.聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)

空氣燃料排氣主蒸汽抽汽給水燃氣

壓縮機余熱鍋爐汽輪機凝汽器回熱加熱器燃氣輪機燃料補燃的余熱鍋爐補充燃燒一定數(shù)量的燃料增大余熱鍋爐的蒸汽產(chǎn)量增大聯(lián)合循環(huán)的單機功率鍋爐煙氣溫度大于燃氣排氣溫度蒸汽的初溫可高于燃氣排氣溫度蒸汽量大幅度增加蒸汽輪機發(fā)電功率可大于燃氣輪機

2.聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)

增壓鍋爐主蒸汽抽汽燃料給水排氣空氣空氣燃氣余熱鍋爐排氣換熱器壓縮機燃氣輪機回熱加熱器凝汽器汽輪機燃燒室與鍋爐成一個整體鍋爐換熱系數(shù)很高鍋爐體積小排氣換熱器大耐壓的增壓鍋爐造價昂貴只能用液體燃料或天然氣2.聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)

整體煤氣化燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)煤氣化成為中熱值煤氣或低熱值煤氣脫除固體灰粒和含硫物質(zhì)潔凈煤氣在燃氣輪機燃燒室中燃燒間接將燃煤應用于燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)技術(shù)的關(guān)鍵經(jīng)濟有效地把煤氣化凈化煤氣2.聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)

燒煤的增壓流化床燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)增壓流化床鍋爐燃用原煤燃燒過程脫除煙氣中的SO2

流化床的低溫條件抑制NOx流化床出口高溫除塵裝置潔凈的燃氣進入燃氣輪機流化床燃燒溫度的限制燃氣初溫830～850℃燃氣輪機循環(huán)效率稍低高溫條件下除塵處理2.