第三章第一二節(jié)熱力發(fā)電廠的熱經(jīng)濟(jì)性

第三章第一二節(jié)熱力發(fā)電廠的熱經(jīng)濟(jì)性第一頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日

第一節(jié)熱力發(fā)電廠的熱經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法發(fā)電廠能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程中恒有各種損失化學(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能通過(guò)衡量能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中的能量利用程度（正平衡）或能量損失大小（反平衡）來(lái)評(píng)價(jià)火電廠的熱經(jīng)濟(jì)性目的：研究損失產(chǎn)生的部位、大小、原因及其相互關(guān)系，找出減少這些熱損失的方法和相應(yīng)措施第二頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日一、兩種基本分析方法（一）熱量法（熱效率法、熱平衡法）

基于熱力學(xué)第一定律——從能量轉(zhuǎn)換的數(shù)量來(lái)評(píng)價(jià)其被利用的效果，即有效利用的熱量與供給熱量之比。

式中，Q1—外部熱源供給的熱量，—該動(dòng)力裝置的理想比內(nèi)功（以熱量計(jì)），—循環(huán)中各項(xiàng)能量損失之和（以熱量計(jì)），—各項(xiàng)能量損失系數(shù)之和。第三頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日（二）火用方法（可用能法、做功能力法）或熵方法

基于熱力學(xué)第二定律——從能量的質(zhì)量來(lái)評(píng)價(jià)其效果，即有效利用的可用能與供給的可用能之比。式中:Esup—供入系統(tǒng)的可用能，—循環(huán)中各項(xiàng)不可逆因素導(dǎo)致的各項(xiàng)可用能損失之和，—循環(huán)中各項(xiàng)可用能損失系數(shù)之和。第四頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日若循環(huán)供入可用能是溫度為T(mén)1的熱源提供的熱量Q1,,于是可得兩種基本分析方法效率之間的關(guān)系式為：

式中，—循環(huán)火用效率，—卡諾循環(huán)效率，T1—熱源溫度，K，Ten—冷源（環(huán)境）溫度，K。第五頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日非理想因素：給水泵不可逆(3-4’)汽機(jī)不可逆(1’-2’)蒸汽管道摩擦降壓，散熱(1-1’)sT322’11’4二、蒸汽動(dòng)力循環(huán)——朗肯循環(huán)第六頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日熱量法以熱效率或熱損失率來(lái)衡量能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的熱經(jīng)濟(jì)性。用絕對(duì)量表示，即汽輪機(jī)熱耗Q0、全廠熱耗量Qcp，單位均為kJ/h，且Qcp

=BqL；當(dāng)汽輪機(jī)的汽耗量為D0時(shí)，其實(shí)際內(nèi)功率以熱量為單位計(jì)為Wi，kJ/h;其軸端機(jī)械功率為Pax，kW；發(fā)電機(jī)功率為Pe，kW。

三、熱量法第七頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日第八頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日第九頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日（一）火用效率與火用損火用：某種能量理論上能夠可逆的轉(zhuǎn)換為功的最大數(shù)量，用Ex表示熱量火用、溫度火用、潛熱火用、壓力火用、化學(xué)火用、焓火用焓火用（穩(wěn)定流動(dòng)工質(zhì)的火用）：火用平衡關(guān)系：火用效率：

四、火用方法第十頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日

火用平衡方程的圖解

火用損：熱力設(shè)備eqeinwaeout第十一頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日鍋爐的Ex分析（燃燒）排煙過(guò)熱汽1水4（3）渣燃料空氣空氣燃料設(shè)燃料完全是Ex（1）燃燒，煙氣熱量以環(huán)境為基準(zhǔn)平均燃燒溫度第十二頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日鍋爐的Ex分析（散熱）排煙過(guò)熱汽1水4（3）渣燃料空氣（2）排煙，渣，散熱后，可傳給水的ex第十三頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日鍋爐的Ex分析（傳熱）排煙過(guò)熱汽1水4（3）渣燃料空氣（3）傳熱，水的溫度遠(yuǎn)比燃?xì)獾?，溫差傳熱水得到的ex第十四頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日管道的Ex分析11’sT322’11’4第十五頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日管道的Ex分析11’汽機(jī)入口ex管道的ex損失////第十六頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日汽輪機(jī)的Ex分析1’2’wnet’絕熱sT322’11’4第十七頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日汽輪機(jī)的Ex分析汽輪機(jī)最大可能作功汽輪機(jī)的ex損失1’2’wnet’汽輪機(jī)實(shí)際輸出功/////第十八頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日冷凝器的Ex分析32’sT322’11’4第十九頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日五、兩種熱經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)方法的比較及其應(yīng)用以按朗肯循環(huán)工作的同一凝汽式發(fā)電廠為實(shí)例，用兩種熱經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)方法的具體計(jì)算結(jié)果，予以對(duì)比說(shuō)明。pb=14MPa，tb=560℃，p0=13.5MPa，t0=550℃，pc=0.004MPa，各項(xiàng)效率為b=0.9，ri=0.85，燃料發(fā)熱量3738.2kJ/kg，求忽略泵功時(shí)，循環(huán)熱效率、裝置效率；各部分能量損失大小及百分率。計(jì)算結(jié)果如表所示：第二十頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日熱量法的熱損失火用方法的火用損項(xiàng)目數(shù)量kJ/kg所占份額%項(xiàng)目數(shù)量kJ/kg所占份額%鍋爐373.8210鍋爐2183.9258.42蒸汽管道21.010.56蒸汽管道18.080.48汽輪機(jī)汽輪機(jī)215.525.77凝汽器2083.9555.75凝汽器61.981.66裝置做功1259.7033.7裝置做功1259.7033.7總損失2478.79總損失2479.50動(dòng)力裝置效率33.7動(dòng)力裝置效率33.7第二十一頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日第二十二頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日由計(jì)算結(jié)果可知：本例中供入的熱量和可用能相等，因此兩種方法算得的總損失量和裝置效率是相同的。熱量法不區(qū)分能量品位的高低，故凝汽器的熱損失為最大，而火用方法鍋爐損失最大。熱量法只表明能量數(shù)量轉(zhuǎn)換的結(jié)果，不能揭示能量損失的本質(zhì)原因?；痣姀S熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算，中外各國(guó)仍廣泛采用熱量法。第二十三頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)凝汽式發(fā)電廠的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)我國(guó)熱力發(fā)電廠采用熱量法定量評(píng)價(jià)熱經(jīng)濟(jì)性，衡量對(duì)象為汽輪發(fā)電機(jī)組或整個(gè)發(fā)電廠。常用的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)主要有1、能耗（汽耗、熱耗、煤耗，以每小時(shí)、每年計(jì)其耗量）2、能耗率（汽耗率、熱耗率、煤耗率，以每千瓦時(shí)或兆瓦時(shí)計(jì)其能耗率，效率以%度量）。第二十四頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日一、汽輪發(fā)電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)第二十五頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日一、汽輪發(fā)電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)（一）凝汽式汽輪機(jī)的絕對(duì)內(nèi)效率ηi

1.i表達(dá)式

Q0為汽輪機(jī)熱耗故：絕對(duì)內(nèi)效率ηi等于理想循環(huán)熱效率ηt乘以汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率ηri，因此可稱(chēng)為實(shí)際循環(huán)熱效率。第二十六頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日一、汽輪發(fā)電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)（一）凝汽式汽輪機(jī)的絕對(duì)內(nèi)效率ηi

2.汽輪機(jī)實(shí)際內(nèi)功Wi和比內(nèi)功ωi的計(jì)算

汽輪機(jī)實(shí)際內(nèi)功Wi為汽耗量為D0的蒸汽在汽輪機(jī)中做出的功汽輪機(jī)比內(nèi)功ωi為1kg蒸汽在汽輪機(jī)中做出的功（1）輸入能量-輸出能量（2）凝汽流與各級(jí)回?zé)岢闅饬魉龉χ停?）1kg凝汽流做功與各段抽汽流做工不足之差（4）等效于kg的凝汽流的實(shí)際焓降（5）比熱耗-熱量損失第二十七頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日一、汽輪發(fā)電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)（一）凝汽式汽輪機(jī)的絕對(duì)內(nèi)效率ηi

3.給水泵功的處理

蒸汽初參數(shù)不高時(shí)，一般不考慮給水泵泵功；蒸汽初參數(shù)較高時(shí)，一般要考慮給水泵泵功如考慮給水泵功所帶來(lái)的影響第二十八頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日一、汽輪發(fā)電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)（二）汽耗量D0和汽耗率d0

汽耗量是在電功率為Pe時(shí)汽輪發(fā)電機(jī)組的進(jìn)汽量。汽輪機(jī)功率方程：

汽耗率是指汽輪發(fā)電機(jī)組每發(fā)1kWh電能所需的進(jìn)汽量第二十九頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日一、汽輪發(fā)電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)（三）熱耗量Q0和熱耗率q0

熱耗量是在電功率為Pe時(shí)汽輪發(fā)電機(jī)組所消耗熱量。

熱耗率是指汽輪發(fā)電機(jī)組每發(fā)1kWh電能所需的熱量第三十頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日一、汽輪發(fā)電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)（三）熱耗量Q0和熱耗率q0

汽輪發(fā)電機(jī)組輸入能量為汽輪機(jī)組熱耗Q0，輸出能量為電功率Pe，其熱效率稱(chēng)為汽輪發(fā)電機(jī)組絕對(duì)電效率。

對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)組，熱耗率是一個(gè)最完善的指標(biāo)。

第三十一頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日一、汽輪發(fā)電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)第三十二頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日二、全廠熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（一）全廠發(fā)電熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)全廠熱耗

全廠熱耗率

全廠煤耗率全廠標(biāo)準(zhǔn)煤耗率全廠發(fā)電熱效率（全廠毛效率）

，三者知其一，即可根據(jù)這三個(gè)關(guān)系式求得其余兩項(xiàng)指標(biāo)

qcp

cp

第三十三頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日二、全廠熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（二）全廠發(fā)電熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)全廠供電熱效率（全廠凈效率）

全廠供電熱耗率

全廠供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率第三十四頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日年代1950196019701980199020002005709553463413392363352848600502448427392374我國(guó)火力發(fā)電廠歷年煤耗率，g/(kWh)

標(biāo)準(zhǔn)煤耗率表明一個(gè)電廠范圍內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的技術(shù)完善程度，也反映其管理水平和運(yùn)行水平，同時(shí)也是廠際、班組間經(jīng)濟(jì)評(píng)比和考核的重要指標(biāo)之一。

第三十五頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日三、熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)間的變化關(guān)系（一）汽輪機(jī)組熱耗率的變化與機(jī)組絕對(duì)內(nèi)效率變化的關(guān)系（二）全廠標(biāo)準(zhǔn)煤耗率的變化與機(jī)組絕對(duì)內(nèi)效率變化的關(guān)系第三十六頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日三、熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)間的變化關(guān)系（三）機(jī)組絕對(duì)內(nèi)效率、熱耗率及全廠標(biāo)準(zhǔn)煤耗率相對(duì)變化之間的關(guān)