核能發(fā)電技術

核能發(fā)電技術主講：韓奎華山東大學能源與動力工程學院熱力過程與熱力基礎

22023/5/4核能發(fā)電技術——熱力過程與熱力循環(huán)

四個主要裝置：鍋爐

汽輪機

凝汽器給水泵朗肯循環(huán)RankineCycle朗肯循環(huán)的裝置系統(tǒng)

鍋爐汽輪機發(fā)電機給水泵凝汽器32023/5/4核能發(fā)電技術——熱力過程與熱力循環(huán)23凝汽器p

放熱34給水泵s

壓縮水蒸氣動力循環(huán)系統(tǒng)的簡化鍋爐汽輪機發(fā)電機給水泵凝汽器朗肯循環(huán)1234簡化（理想化）：12汽輪機s

膨脹41

鍋爐p

吸熱42023/5/4核能發(fā)電技術——熱力過程與熱力循環(huán)4321Tshs1324朗肯循環(huán)T-s和h-s圖12汽輪機s

膨脹23凝汽器p

放熱34給水泵s

壓縮41

鍋爐p

吸熱52023/5/4核能發(fā)電技術——熱力過程與熱力循環(huán)hs1324朗肯循環(huán)熱經(jīng)濟性指標汽輪機作功：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：62023/5/4核能發(fā)電技術——熱力過程與熱力循環(huán)hs1324朗肯循環(huán)熱效率的計算一般很小，占0.8~1%，忽略泵功

72023/5/4核能發(fā)電技術——熱力過程與熱力循環(huán)工程上常用耗汽率,反映裝置經(jīng)濟性，設備尺寸耗汽率：蒸汽動力裝置每輸出1kW.h

功量所消耗的蒸汽量kg耗汽率(SteamRate)的概念的單位：kJ/kg1kW=1kJ/s82023/5/4核能發(fā)電技術——熱力過程與熱力循環(huán)熱耗率：蒸汽動力裝置每輸出1kW.h

功量所消耗的熱量kJ熱耗率(HeatRate)的概念92023/5/4核能發(fā)電技術——熱力過程與熱力循環(huán)朗肯循環(huán)的汽耗率和熱耗率朗肯循環(huán)汽耗率：朗肯循環(huán)熱耗率：102023/5/4核能發(fā)電技術——熱力過程與熱力循環(huán)sp1t1p2654321蒸汽參數(shù)對循環(huán)熱效率的影響影響熱效率的參數(shù)？T112023/5/4核能發(fā)電技術——熱力過程與熱力循環(huán)sT6543211、蒸汽初溫對朗肯循環(huán)熱效率的影響優(yōu)點：

，有利于汽機安全。缺點：

對耐熱及強度要求高，目前初溫一般在550℃左右汽機出口尺寸大p1,p2不變，t1122023/5/4核能發(fā)電技術——熱力過程與熱力循環(huán)sT6543212、蒸汽初壓對朗肯循環(huán)熱效率的影響t1,p2不變，p1優(yōu)點：

，汽輪機出口尺寸小缺點：

對強度要求高

不利于汽輪機安全。一般要求出口干度大于0.85~0.88132023/5/4核能發(fā)電技術——熱力過程與熱力循環(huán)sT6543213、降低蒸汽終壓對朗肯循環(huán)熱效率的影響優(yōu)點：耗汽率減少

缺點：受環(huán)境溫度限制，現(xiàn)在大型機組p2為0.0035~0.005MPa，相應的飽和溫度約為27~33℃

，已接近事實上可能達到的最低限度。冬天熱效率高；p1,t1不變，p2142023/5/4核能發(fā)電技術——熱力過程與熱力循環(huán)有摩擦阻力的實際朗肯循環(huán)2′對于汽輪機定義內部效率為1432Ts(2’)對于汽輪機相對內部效率為152023/5/4核能發(fā)電技術——熱力過程與熱力循環(huán)循環(huán)計算2act1432sTs(2’)162023/5/4核能發(fā)電技術——熱力過程與熱力循環(huán)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)形式回熱循環(huán)再熱循環(huán)聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)新型動力循環(huán)ReheatRegenerativeCogeneration172023/5/4核能發(fā)電技術——熱力過程與熱力循環(huán)回熱循環(huán)(regenerative)抽汽去凝汽器冷凝水表面式回熱器抽汽冷凝水給水混合式回熱器抽汽式回熱182023/5/4核能發(fā)電技術——熱力過程與熱力循環(huán)蒸汽抽汽回熱循環(huán)(1-)kgkg65a(0)s43211kgTakg4(1-)kg51kg由于T-s圖上各點質量不同，面積不再直接代表熱和功192023/5/4核能發(fā)電技術——熱力過程與熱力循環(huán)抽汽回熱循環(huán)的抽汽量計算(1-)kgkg65as43211kgTakg4(1-)kg51kg以混合式回熱器為例熱一律忽略泵功(2’)202023/5/4核能發(fā)電技術——熱力過程與熱力循環(huán)抽汽回熱循環(huán)熱效率的計算(1-)kgkg65as43211kgT吸熱量：放熱量：凈功：熱效率：212023/5/4核能發(fā)電技術——熱力過程與熱力循環(huán)為什么抽汽回熱熱效率提高？(1-)kgkg65as43211kgT簡單朗肯循環(huán)：物理意義：

kg工質100%利用

1-kg工質效率未變222023/5/4核能發(fā)電技術——熱力過程與熱力循環(huán)蒸汽抽汽回熱循環(huán)的特點小型火力發(fā)電廠回熱級數(shù)一般為1～3級中大型火力發(fā)電廠一般為4～8級。優(yōu)點提高熱效率減小汽輪機低壓缸尺寸，末級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循環(huán)比功減小，汽耗率增加增加設備復雜性回熱器投資>缺點232023/5/4核能發(fā)電技術——熱力過程與熱力循環(huán)Ts65431b再熱循環(huán)(reheat)242023/5/4核能發(fā)電技術——熱力過程與熱力循環(huán)Ts65431b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

x2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.