第二章 熱力發(fā)電廠(chǎng)的蒸汽參數(shù)及其循環(huán)

第二章熱力發(fā)電廠(chǎng)的蒸汽參數(shù)及其循環(huán)

第一節(jié)提高蒸汽初參數(shù)第二節(jié)降低蒸汽終參數(shù)

第三節(jié)給水回?zé)嵫h(huán)

第五節(jié)熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)

本章提要第四節(jié)蒸汽再熱循環(huán)

第六節(jié)燃?xì)狻羝?lián)產(chǎn)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?zé)嵫h(huán)再熱循環(huán)采用其他循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)本章主要分析蒸汽參數(shù)和循環(huán)型式對(duì)電廠(chǎng)熱經(jīng)濟(jì)性的影響及其應(yīng)用。（1）蒸汽動(dòng)力循環(huán)的循環(huán)參數(shù)：新蒸汽壓力p0、溫度t0，再熱后進(jìn)入中壓缸的再熱蒸汽溫度trh和進(jìn)入凝汽器的排汽壓力pc（2）現(xiàn)代火電廠(chǎng)常用的蒸汽循環(huán)：回?zé)嵫h(huán)、再熱循環(huán)、熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)和熱電冷三聯(lián)產(chǎn)循環(huán)（3）蒸汽循環(huán)及其參數(shù)選擇，對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性、可靠性、運(yùn)行靈活性以及環(huán)境都有影響有關(guān)。內(nèi)容提要第一節(jié)提高蒸汽初參數(shù)

提高初參數(shù)的實(shí)質(zhì)是通過(guò)提高循環(huán)吸熱過(guò)程的平均溫度，以提高其熱效率ηt。

一、提高蒸汽初參數(shù)的經(jīng)濟(jì)性（一）提高蒸汽初溫t0

ηt=ωa/q0=1－(Tc/T0)

初溫提高后的效率為：ηΔ>ηt，F(xiàn)>1，即ηt′>ηΔ

（一）提高蒸汽初溫t0優(yōu)點(diǎn)：排汽干度提高，減少了低壓缸排汽濕汽損失，同時(shí)有利于汽輪機(jī)的安全。蒸汽比體積增大，汽輪機(jī)高壓端的葉片高度加大，相對(duì)減少了高壓端漏汽損失，可提高汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率缺點(diǎn)：對(duì)耐熱及強(qiáng)度要求高，目前最高初溫一般在550℃左右蒸汽出口比體積增大，汽機(jī)出口尺寸大（二）提高蒸汽初壓p0

提高p0并不總是能提高ηt，這是由水蒸氣性質(zhì)所決定的。當(dāng)提高到某一蒸汽初壓使得整個(gè)吸熱平均溫度低于時(shí)，熱效率即下降，使得隨t0的增加，使ηt下降的極限壓力愈高

當(dāng)理想比內(nèi)功wa（理想焓降）減小的相對(duì)值等于冷源熱損失△qca或初焓h0減小的相對(duì)值時(shí)，ηt達(dá)最大值

（二）提高蒸汽初壓p0優(yōu)點(diǎn)：工程應(yīng)用范圍內(nèi)，提高蒸汽初壓可提高熱效率蒸汽出口比體積減小，汽機(jī)出口尺寸小缺點(diǎn)：提高p0使蒸汽干度減小，濕汽損失增加；提高p0，使進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽比容和容積流量減少，加大了高壓端漏汽損失，有可能要局部進(jìn)汽而導(dǎo)致鼓風(fēng)損失、斥汽損失，使得汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率下降。排汽濕度增加，對(duì)汽輪機(jī)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，大型電廠(chǎng)在0.9以上。

最有利初壓

當(dāng)t0、Pc一定，必有一個(gè)使ηi達(dá)到最大的P0，稱(chēng)為理論上最有利初壓，與機(jī)組容量有關(guān)，隨著機(jī)組容量的增大、初溫的提高，以及回?zé)嵬晟瞥潭仍胶茫鶎?duì)應(yīng)的值越高（三）提高蒸汽初參數(shù)與ηi、汽輪機(jī)容量的關(guān)系提高t0，ηt、ηri、ηi均提高。

提高初壓p0,在工程應(yīng)用范圍內(nèi)，仍可提高ηt，但ηri卻要降低，特別是容積流量小的汽輪機(jī)，ηri下降愈甚。如果ηri的下降超過(guò)ηt的增加，將使得ηi(ηi=ηtηri)下降，則提高p0效果就適得其反。若蒸汽容積流量足夠大，使得提高p0降低ηri的程度遠(yuǎn)低于ηt的增加，因而仍能提高ηi。

大容量機(jī)組采用高蒸汽參數(shù)是有利的二、蒸汽初參數(shù)系列三、超臨界蒸汽參數(shù)大容量機(jī)組水的臨界狀態(tài)點(diǎn)：22.115MPa，溫度374.15℃當(dāng)蒸汽參數(shù)值大于上述臨界狀態(tài)點(diǎn)的溫度和壓力值時(shí)，稱(chēng)為超臨界參數(shù)對(duì)于火力發(fā)電機(jī)組，當(dāng)機(jī)組做功介質(zhì)蒸汽工作壓力大于水臨界狀態(tài)點(diǎn)壓力時(shí)，稱(chēng)為超臨界壓力機(jī)組：

常規(guī)超臨界壓力機(jī)組：24MPa，540-560

℃高效超臨界壓力機(jī)組（超超臨界壓力機(jī)組、高參數(shù)超臨界壓力機(jī)組）：28.5-30.5MPa，580-600℃（25MPa，>580℃）（一）超臨界壓力機(jī)組的意義

（1）熱經(jīng)濟(jì)性高，節(jié)約一次能源，降低火電成本

（2）降低機(jī)組單位造價(jià)，縮短工期，減少占地面積三、超臨界蒸汽參數(shù)大容量機(jī)組（二）國(guó)外超臨界壓力汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)展概況

超臨界壓力機(jī)組的應(yīng)用與發(fā)展已50年左右。前蘇聯(lián)、美國(guó)、日本、德國(guó)、意大利、丹麥和韓國(guó)等國(guó)家已廣為采用，其中前蘇聯(lián)、美國(guó)和日本，超臨界壓力機(jī)組已占火電廠(chǎng)容量的50%以上。美國(guó)1965-1991年間，800MW以上超臨界壓力機(jī)組22臺(tái)，最大單機(jī)容量1300MW日本1974-2002年間投運(yùn)20臺(tái)，最大單機(jī)容量1000MW前蘇聯(lián)和俄羅斯1967-1983年間投運(yùn)8臺(tái)，最大單機(jī)容量1200MW德國(guó)1997-2002年間投運(yùn)5臺(tái)，最大單機(jī)容量1000MW

（三）我國(guó)超臨界壓力汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)自20世紀(jì)80年代開(kāi)始陸續(xù)引進(jìn)并投運(yùn)了一批超臨界壓力機(jī)組。自1985年以來(lái)，全國(guó)已有100多臺(tái)600MW機(jī)組相繼投入運(yùn)行。華能沁北電廠(chǎng)1號(hào)機(jī)組投入商業(yè)化運(yùn)行，標(biāo)志著我國(guó)600MW超臨界壓力機(jī)組的國(guó)產(chǎn)化成功華能玉環(huán)電廠(chǎng)已建成4×1000MW超臨界壓力機(jī)組，已于2007年11月全部投入運(yùn)行。上海外高橋三廠(chǎng)的2×1000MW超超臨界壓力機(jī)組，已于2008年6月全部投產(chǎn)。一、降低蒸汽終參數(shù)的熱經(jīng)濟(jì)性l．降低蒸汽終參數(shù)的極限降低pc(即tc)總是可以提高循環(huán)熱效率ηt,受環(huán)境溫度限制，現(xiàn)在大型機(jī)組p2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。冬天熱效率高第二節(jié)降低蒸汽終參數(shù)凝汽器實(shí)際能達(dá)到的排汽溫度tc由下式確定凝汽器冷卻水入口溫度為排汽溫度的理論極限。由于冷卻水量有限，必然存在Δt；排汽與冷卻水換熱面積不能無(wú)限大，存在端差δtδt與凝汽器工作狀況有關(guān)，若凝汽器銅管有積垢，或有空氣附于銅管等情況，就會(huì)使δt增大，排汽壓力提高（真空降低），熱經(jīng)濟(jì)性降低。2．凝汽器的設(shè)計(jì)壓力pc

降低汽輪機(jī)排汽壓力可提高熱經(jīng)濟(jì)性、節(jié)約燃料，但要增加凝汽器尺寸及其造價(jià)，并影響汽輪機(jī)排汽口數(shù)量和尺寸，使汽輪機(jī)低壓部分復(fù)雜，同時(shí)汽耗量減少，影響高壓部分，總體使汽輪機(jī)造價(jià)增加，故應(yīng)通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定pc3．額定工況汽輪機(jī)排汽壓力的部標(biāo)4．凝汽器的最佳真空與冷卻水泵的經(jīng)濟(jì)調(diào)度電廠(chǎng)運(yùn)行時(shí)的蒸汽終參數(shù)，稱(chēng)為真空度，是影響汽輪機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的一項(xiàng)重要指標(biāo)，與排汽量、冷卻水量和冷卻水入口水溫有關(guān)。在排汽量和冷卻水入口水溫一定的條件下，增大冷卻水量可以降低真空度，使汽輪機(jī)輸出功率增加，但循環(huán)水泵耗功相應(yīng)增加，當(dāng)輸出凈功率為最大時(shí)，即所對(duì)應(yīng)的真空即凝汽器的最佳真空。

二、電廠(chǎng)用水量、冷卻系統(tǒng)的選擇和空冷系統(tǒng)火電廠(chǎng)的蒸汽終參數(shù)即汽輪機(jī)的排汽壓力pc，不僅與凝汽設(shè)備有關(guān)，而且還與汽輪機(jī)的低壓部分以及供水冷卻系統(tǒng)有關(guān)，總稱(chēng)為火電廠(chǎng)的冷端。

1．電廠(chǎng)用水量

凝汽器和冷卻塔等冷卻設(shè)備補(bǔ)充水；各種冷卻器（冷油器、發(fā)電機(jī)空冷器等）和各種轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械軸承冷卻水；鍋爐補(bǔ)水；除塵和通風(fēng)用水；生活和消防用水。最大者為凝汽器的冷卻水，占95%。凝汽器冷卻水量Gc=mDcm—冷卻倍率，與地區(qū)、季節(jié)、供水系統(tǒng)、凝汽器結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)；Dc—汽輪機(jī)最大凝汽量。

2．冷卻系統(tǒng)的選擇

（1）直流供水（開(kāi)式供水）：從江河、湖泊、水庫(kù)、海灣等水源取水，利用水泵和管渠將水送入凝汽器，將汽輪機(jī)排汽冷卻為凝結(jié)水后即排棄回水源的系統(tǒng)。當(dāng)?shù)乇硭闯渥闱铱拷鼜S(chǎng)址，供水高度不大時(shí)，宜采用直流排水。（2）循環(huán)供水（閉式供水）：凝汽器使用了的冷卻水經(jīng)冷卻設(shè)備冷卻降溫后，由循環(huán)水泵再送往凝汽器重復(fù)使用系統(tǒng)。當(dāng)水源不足，或通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較不宜采用直流供水時(shí)，宜采用循環(huán)供水。（3）混合供水：若地表水源僅個(gè)別季節(jié)水量不足，而取水條件又很有利時(shí)，可采用循環(huán)供水。

2．冷卻系統(tǒng)的選擇

常用的循環(huán)供水冷卻設(shè)施有冷卻池、噴水池、噴射冷卻裝置和冷卻塔。（1）按通風(fēng)方式分：自然通風(fēng)冷卻塔（省電、運(yùn)行維護(hù)工作量小、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、投資大）、機(jī)械通風(fēng)冷卻塔（耗電量大）和混合通風(fēng)冷卻塔。

（2）按熱水和空氣的接觸方式分：濕式冷卻塔、干式冷卻塔和干濕式冷卻塔。

（3）按熱水和空氣的流動(dòng)方向分：逆流式冷卻塔、橫流（交流）式冷卻塔、混流式冷卻塔。

3．空冷系統(tǒng)

火電機(jī)組、核電機(jī)組容量增大，用水量增大，不適用于缺水或少水地區(qū)，可采用空氣冷卻凝汽器，即用空氣冷卻汽輪機(jī)排汽，稱(chēng)為空氣冷卻凝汽系統(tǒng)或干塔冷卻系統(tǒng)。空冷與濕冷相比，突出優(yōu)點(diǎn)是節(jié)水，可減少發(fā)電廠(chǎng)補(bǔ)水量75%。但背壓高，效率差，只有當(dāng)水費(fèi)高于某值時(shí)才采用。（1）空氣冷卻凝汽系統(tǒng)的類(lèi)型

①直接空氣冷卻凝汽系統(tǒng)（干塔冷卻系統(tǒng)）②間接空氣冷卻凝汽系統(tǒng)a混合式（噴射式）凝汽器（海勒系統(tǒng)）b表面式凝汽器（哈蒙間冷）（2）國(guó)外空冷式發(fā)電廠(chǎng)目前世界上最大的空冷機(jī)組為686MW。（3）我國(guó)的空冷發(fā)電廠(chǎng)

大同第二發(fā)電廠(chǎng)（海勒系統(tǒng)）2×200MW內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn)電廠(chǎng)（海勒系統(tǒng)）4×200MW太原第二熱電廠(chǎng)（哈蒙系統(tǒng)）

3×200MW“十一五”期間，我國(guó)火電空冷機(jī)組將有70多臺(tái)，裝機(jī)容量30000MW。第三節(jié)給水回?zé)嵫h(huán)

一、給水回?zé)岬臒峤?jīng)濟(jì)性提高循環(huán)熱效率的本質(zhì)原因是提高了循環(huán)的吸熱平均溫度

1．采用回?zé)崽岣擀莍

因ηi<1，R>1，故>ηi

采用回?zé)峥偸悄芴岣邿峤?jīng)濟(jì)性多級(jí)回?zé)岢槠鞴ο禂?shù)

回?zé)犭m然可提高熱經(jīng)濟(jì)性，D0=Dc0β卻使機(jī)組汽耗及機(jī)組汽耗率相應(yīng)增大。回?zé)岢槠膲毫τ?，其作功不足（不能繼續(xù)膨脹至排汽壓力而少做的功）愈大，相應(yīng)β值也隨之加大；可見(jiàn)，為提高回?zé)岬臒峤?jīng)濟(jì)性，應(yīng)充分利用低壓的回?zé)岢槠?．采用回?zé)釋?dǎo)致作功能力損失

二、給水回?zé)峄緟?shù)對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性的影響（一）混合式回?zé)峒訜崞飨到y(tǒng)的αc表達(dá)式

對(duì)于Z級(jí)混合式加熱器系統(tǒng)的ac為:

（二）τ、tfw、z三參數(shù)的關(guān)系

1．（總的給水焓升量）回?zé)岱峙洇臃峙浞椒ǎ红式捣峙浞?、平均分配法、等焓降分配法、幾何?jí)數(shù)分配法。中國(guó)電力建設(shè)研究所馬芳禮循環(huán)函數(shù)法導(dǎo)出如下公式：按下列條件求極值

同理推出：

若進(jìn)一步簡(jiǎn)化，忽略某些次要因素，可得出某些近似的最佳回?zé)岱峙渫ㄊ?。如蒸汽參?shù)不高，忽略q隨τ的變化，即＝0其意義為：將每一級(jí)加熱器內(nèi)水的焓升，取為前一級(jí)至本級(jí)的蒸汽在汽輪機(jī)中的焓降，簡(jiǎn)稱(chēng)為“焓降分配法”若再忽略各加熱器間蒸汽凝結(jié)放熱量qj的微小差異，即q1=q2=…=qz，則式（2-13）可簡(jiǎn)化為其意義為：將每一回?zé)崞髦兴撵噬橄嗟葋?lái)分配的，即美國(guó)J.K.Salisbury推導(dǎo)的方法，又簡(jiǎn)稱(chēng)為“平均分配法”。將代入式2-13得：即每一級(jí)加熱器中水的焓升，取為等于汽輪機(jī)的各級(jí)焓降，簡(jiǎn)稱(chēng)“等焓降分配法”。

幾何級(jí)數(shù)分配法：

m=1.01~1.04不同回?zé)岱峙涞臒峤?jīng)濟(jì)結(jié)果略有差異，當(dāng)蒸汽參數(shù)不高時(shí)，數(shù)值上差別不大。

2．最佳給水溫度

（2）作功能力法：

隨著tfw提高，鍋爐的吸熱過(guò)程平均溫度提高，使其在爐內(nèi)同煙氣的換熱溫差減少；降低了做功能力損失△eb。但是因此增加的換熱器，產(chǎn)生了回?zé)峒訜崞鞯膿Q熱溫差，導(dǎo)致存在△er，削弱了回?zé)岬男Ч?/p>

必然存在一個(gè)最佳的tfw隨回?zé)峒?jí)數(shù)z的增加，ηi不斷提高，是遞增函數(shù)關(guān)系。而給水溫度的提高，對(duì)ηi的影響是雙重的。存在最佳給水溫度點(diǎn)（1）熱量法：一方面使比熱耗q0=(h0－h(huán)fw）降低，另一方面使比內(nèi)功wi=(h0－h(huán)c)減少，為達(dá)到同樣的做功量，必導(dǎo)致汽耗率d0增大。兩者均同時(shí)影響ηi=wi/q0或q=d0*q0兩種解釋?zhuān)?/p>

3．回?zé)峒?jí)數(shù)Z

理論上講：z=無(wú)窮大時(shí)，ηi最大（1）即隨z的增加，回?zé)嵫h(huán)的熱經(jīng)濟(jì)性不斷提高，但提高的幅度卻是遞減的；（2）tfw一定時(shí)，回?zé)岬臒峤?jīng)濟(jì)性也是隨z增加而提高，其增長(zhǎng)率也是遞減的；

（3）z一定時(shí)，有其對(duì)應(yīng)的最佳給水溫度值。隨z的增加而提高；（4）實(shí)際給水溫度若與理論上的tfwop

稍有偏差，對(duì)回?zé)岬臒峤?jīng)濟(jì)性影響不大。第四節(jié)蒸汽再熱循環(huán)

一、蒸汽再熱的目的及其熱經(jīng)濟(jì)性（一）再熱的目的

提高蒸汽初壓、降低排汽壓力，使?jié)穸仍龃?，降低?nèi)效率，危及安全，蒸汽再熱是保證汽輪機(jī)最終濕度在允許范圍內(nèi)有效措施。再熱參數(shù)選擇合適，可進(jìn)一步提高初壓和熱經(jīng)濟(jì)性。

再熱可使工質(zhì)增加焓降，若汽輪機(jī)功率不變，可減小汽輪機(jī)的汽耗量，再熱可采用更高的蒸汽初壓，但會(huì)使汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)、布置及運(yùn)行方式復(fù)雜化，金屬耗量及造價(jià)增加，設(shè)備投資和維護(hù)費(fèi)用增加，一般在200MW以上的超高參數(shù)汽輪機(jī)上才采用蒸汽中間再熱。再熱循環(huán)熱效率相對(duì)提高為δηrh：

當(dāng)則當(dāng)則當(dāng)則整個(gè)在熱循環(huán)吸熱平均溫度是否能提高，取決于兩個(gè)基本參數(shù)再熱壓力和再熱溫度（二）理想再熱循環(huán)熱經(jīng)濟(jì)性分析1．再熱循環(huán)的熱效率

存在一個(gè)最佳再熱壓力

2.實(shí)際再熱循環(huán)的內(nèi)效率反平衡算法：二、最佳再熱參數(shù)的選擇

1．一次煙氣再熱溫度(再熱前溫度）

最大值是取其一階導(dǎo)數(shù)，并取其等于零。即

等價(jià)卡諾循環(huán)的熱效率：

最佳點(diǎn)：需采用逐步逼近法來(lái)求得

2．二次煙氣再過(guò)熱溫度再熱前最佳蒸汽壓力prh,i，一般取為（0.2-0.3）p0，再熱前有回?zé)岢槠?，取值偏下限；無(wú)回?zé)岢槠?，取值偏上限，再熱蒸汽管道壓損取為（8%-12%）prh,i3．我國(guó)再熱式汽輪機(jī)的蒸汽初參數(shù)、再熱參數(shù)三、具有蒸汽再熱的回?zé)嵫h(huán)

再熱式機(jī)組采用回?zé)岬姆椒商岣邿峤?jīng)濟(jì)性。與非再熱式機(jī)組比較，采用回?zé)釙r(shí)提高熱經(jīng)濟(jì)性的幅度要小。

在各級(jí)回?zé)崃坎蛔兊臈l件下，再熱后各級(jí)回?zé)岬钠蕦?huì)提高,各級(jí)回?zé)岢槠禂?shù)減小，若維持功率不變，勢(shì)必會(huì)使凝汽系數(shù)加大，故再熱循環(huán)的動(dòng)力系數(shù)Ar,rh小于回?zé)嵫h(huán)的動(dòng)力系數(shù)Ar，削弱回?zé)嵝Ч?．再熱對(duì)傳熱過(guò)程的影響

抽汽過(guò)熱度越高，導(dǎo)致?lián)Q熱溫差加大，額外火用損△er越大

2．再熱—回?zé)嵫h(huán)的最佳給水回?zé)釁?shù)最佳參數(shù)選擇與分析回?zé)嵫h(huán)時(shí)有相同的結(jié)果

須強(qiáng)調(diào)指出，再熱雖有削弱回?zé)嵝Ч囊幻妫贌崾綑C(jī)組采用回?zé)岬臒峤?jīng)濟(jì)性（再熱效率增加+回?zé)嵝试黾?，雙重效應(yīng)）仍高于無(wú)再熱的回?zé)釞C(jī)組。

再熱對(duì)回?zé)岱峙涞挠绊?，主要反映在最終給水溫度（對(duì)應(yīng)最高一級(jí)的抽汽壓力）和再熱后即中壓缸第一個(gè)抽汽口壓力的選擇。國(guó)產(chǎn)大容量再熱式機(jī)組的高壓缸都有一個(gè)抽汽口以保證給水溫度為最佳值。另外為了簡(jiǎn)化汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)，降低成本，通常利用高壓缸排汽一部分作為一級(jí)回?zé)岢槠?，以減少一個(gè)回?zé)岢槠凇?/p>

為了消除再熱后抽汽過(guò)熱度高導(dǎo)致對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性的不利影響，還可適當(dāng)調(diào)整回?zé)岱峙?，加大再熱前抽氣口（高壓缸排汽口）?duì)應(yīng)的該級(jí)回?zé)峒訜崞鞯慕o水焓升，可取為再熱后第一級(jí)抽汽對(duì)應(yīng)加熱器給水焓升的1.3-2.0倍甚至更大，通常為1.5-1.8倍四、蒸汽再過(guò)熱的方法1．煙氣再熱優(yōu)點(diǎn)：再熱后的汽溫可等于或接近于新汽溫度

提高機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性5％～6％

缺點(diǎn):

（1）壓損△prh大，降低機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性（2）增加投資（3）保護(hù)再熱器，須另設(shè)旁路系統(tǒng)，系統(tǒng)復(fù)雜

2．蒸汽再熱優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)簡(jiǎn)單，可布置在汽輪機(jī)旁，壓損△prh小，再熱系統(tǒng)耗鋼材少、投資小，調(diào)節(jié)容易缺點(diǎn)：再熱后汽溫△trh較低

提高經(jīng)濟(jì)性2%-3%

第五節(jié)熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)一、熱電聯(lián)產(chǎn)簡(jiǎn)介（一）熱能消費(fèi)的特點(diǎn)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中70%能量以熱量形式消耗60％是120℃以下的低溫?zé)崮?/p>

熱能耗費(fèi)的數(shù)量很大，品價(jià)較低，又常以高品位的一次能源來(lái)供應(yīng)，故具有較大的節(jié)能潛力。（二）熱電分別能量生產(chǎn)與熱電聯(lián)合能量生產(chǎn)的特點(diǎn)分產(chǎn)：能量浪費(fèi)嚴(yán)重，利用不合理，能量品位貶值嚴(yán)重聯(lián)產(chǎn)：實(shí)現(xiàn)能量的有效梯級(jí)利用，能源利用率高，節(jié)能

分散供熱、分產(chǎn)電集中供熱、分產(chǎn)電（二）熱電分別能量生產(chǎn)與熱電聯(lián)合能量生產(chǎn)的特點(diǎn)

供熱式汽輪機(jī)類(lèi)型：?jiǎn)纬椋–型）凝汽式汽輪機(jī)、雙抽（CC型）凝汽式汽輪機(jī)、背壓式（B型）汽輪機(jī)或抽背式（CB型）汽輪機(jī)、凝汽—采暖兩用機(jī)組、低真空供熱凝汽機(jī)組

對(duì)于抽汽式汽輪機(jī)，只有先發(fā)電后供熱的供熱汽流Dh才屬熱電聯(lián)產(chǎn)，它的凝汽流Dc仍屬于分產(chǎn)發(fā)電。BTGC型汽輪機(jī)B型、N型汽輪機(jī)BGNCNhG（二）熱電分別能量生產(chǎn)與熱電聯(lián)合能量生產(chǎn)的特點(diǎn)

抽汽式汽輪機(jī)（C型、CC型）：C型表示汽輪機(jī)帶有一級(jí)可調(diào)整抽汽，可供工業(yè)用汽，壓力調(diào)整范圍0.78-1.23MPa；可供采暖用汽，壓力調(diào)整范圍0.118-0.245MPa

熱電負(fù)荷可獨(dú)立調(diào)節(jié)，運(yùn)行靈活有最小凝汽流量，以保證低壓缸通風(fēng)冷卻由于通流部分裝有旋轉(zhuǎn)隔板以調(diào)節(jié)供熱抽汽流量和壓力，凝汽流存在節(jié)流損失，凝汽流的絕對(duì)內(nèi)效率比同參數(shù)凝氣機(jī)組低

背壓式汽輪機(jī)（B型、CB型）：熱能利用率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)凝汽器，節(jié)省投資以熱定電，熱電不能獨(dú)立調(diào)節(jié)，難以同時(shí)滿(mǎn)足熱電負(fù)荷需要，所缺電量由電網(wǎng)補(bǔ)償，增大了電力系統(tǒng)備用容量背壓高，整機(jī)焓降小，若偏離設(shè)計(jì)工況，機(jī)組相對(duì)內(nèi)效率顯著下降，必須有穩(wěn)定可靠熱負(fù)荷才選用（二）熱電分別能量生產(chǎn)與熱電聯(lián)合能量生產(chǎn)的特點(diǎn)

凝汽—采暖兩用機(jī)組：中低壓缸的導(dǎo)汽管上安裝蝶閥調(diào)節(jié)抽汽量，在采暖期供熱，在非采暖期或暫無(wú)熱負(fù)荷時(shí)以凝汽機(jī)組運(yùn)行高壓缸通流容積按凝汽流設(shè)計(jì)，供熱以犧牲電功率為代價(jià)由于蝶閥壓損影響，非采暖期凝汽運(yùn)行熱經(jīng)濟(jì)性會(huì)下降約0.1%-0.5%

設(shè)計(jì)制造簡(jiǎn)單，成本低

低真空供熱凝汽機(jī)組：提高機(jī)組背壓用循環(huán)水供熱，減少電功率（三）熱電聯(lián)產(chǎn)的熱量法（效率法）定性分析

理想朗肯循環(huán)熱效率ηt和實(shí)際朗肯循環(huán)熱效率ηi為：

理想純供熱循環(huán)的熱效率ηth及其實(shí)際循環(huán)熱效率ηih為：

（1）朗肯循環(huán)的ηt、ηi值均較低，其排汽雖有較大熱量，但品位低，無(wú)法對(duì)外供熱，冷源損失大，能源利用率低；（2）純供熱循環(huán)的ηth、ηih均為1，無(wú)冷源損失；

在滿(mǎn)足用熱參數(shù)的前提下，降低ph值，可提高wi值，使熱化發(fā)電比Xh=（Wh／W）提高，提高經(jīng)濟(jì)性；

給水回?zé)嵫h(huán)的回?zé)岢槠饕矊儆跓犭娐?lián)產(chǎn)的性質(zhì)；（3）對(duì)于抽汽凝汽式機(jī)組，其中的供熱汽流完全沒(méi)有冷源熱損失，它的ηih仍為1。它的凝汽汽流仍有冷源熱損失，該凝汽流的ηic小于1，比相同循環(huán)參數(shù)、同容量的凝汽式汽輪機(jī)（即代替電廠(chǎng)的汽輪機(jī)）的絕對(duì)內(nèi)效率ηi還要低，即ηic<ηi

（4）ηic<ηi的原因?yàn)椋孩俟?jié)流導(dǎo)致的不可逆熱損失。②非設(shè)計(jì)工況的效率要降低。③初參數(shù)都低于代替電站的凝汽式機(jī)組。④供水條件比凝汽式電廠(chǎng)的差，使其熱經(jīng)濟(jì)性有所降低。（四）熱電聯(lián)產(chǎn)的主要優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1、節(jié)約能源2、減輕大氣污染，改善環(huán)境3、提高供熱質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件4、其他經(jīng)濟(jì)效益缺點(diǎn)：1、與同容量凝汽電廠(chǎng)相比熱電廠(chǎng)投資大（鍋爐容量大、汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、水處理設(shè)備大，每千瓦投資大1-2倍）2、工質(zhì)損失大，水處理設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用增加，對(duì)外供熱能力減小時(shí)，熱力設(shè)備運(yùn)行可靠性降低3、凝汽流發(fā)電經(jīng)濟(jì)性差熱電廠(chǎng)熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)——應(yīng)能反映能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的技術(shù)完善程度，既便于在供熱式機(jī)組之間、熱電廠(chǎng)間進(jìn)行比較，也便于在凝汽式電廠(chǎng)和熱電廠(chǎng)間比較（一）熱電廠(chǎng)總的熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)1、熱電廠(chǎng)的燃料利用系數(shù)ηtp

——熱電廠(chǎng)對(duì)外供電、熱之和與輸入能量之比二、熱電廠(chǎng)的主要熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

3600tphtpQQW+=h

數(shù)量利用指標(biāo)估算燃料消耗量2、熱化發(fā)電率ω

——質(zhì)量不等價(jià)的熱化發(fā)電量與熱化供熱量的比值熱化供熱量：熱化發(fā)電量：分析：

—與熱電廠(chǎng)采用的供熱式機(jī)組類(lèi)型及其主要蒸汽參數(shù)、返回水率及其水溫，補(bǔ)充水溫、設(shè)備的技術(shù)完善程度有關(guān)—熱電聯(lián)產(chǎn)的質(zhì)量指標(biāo)，比較供熱機(jī)組間熱功轉(zhuǎn)換過(guò)程技術(shù)完善的程度；—只與熱電聯(lián)產(chǎn)部分的熱、電有關(guān)；—只能比較抽汽參數(shù)相同的供熱機(jī)組間的熱經(jīng)濟(jì)性4、熱化系數(shù)αtp——供熱機(jī)組最大供熱能力與熱網(wǎng)最大熱負(fù)荷之比小時(shí)熱化系數(shù)αtp：年熱化系數(shù)αtpa：3、熱電比熱化系數(shù)αtp應(yīng)用背景:地區(qū)：決定凝汽式電廠(chǎng)總?cè)萘亢蜔犭姀S(chǎng)總?cè)萘勘壤鄳?yīng)確定熱電聯(lián)產(chǎn)供熱和分產(chǎn)供熱的比例熱電廠(chǎng)：鍋爐總?cè)萘颗c汽輪機(jī)總?cè)萘康谋壤峙涔釞C(jī)組：影響基載、峰載熱網(wǎng)加熱器的容量選擇和設(shè)計(jì)送水溫度確定已建成投運(yùn)的熱電廠(chǎng)： 提高αtp，供熱機(jī)組熱化發(fā)電量Wh愈大，熱化發(fā)電比X愈大，節(jié)省燃料量愈多，經(jīng)濟(jì)性愈好新建的熱電廠(chǎng)： αtp的選擇與供熱機(jī)組、供熱系統(tǒng)、代替凝汽式機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性及其投資有關(guān)熱化系數(shù)αtp選擇:理論最佳熱化系數(shù)應(yīng)使熱電聯(lián)產(chǎn)比熱電分產(chǎn)的燃料節(jié)約為最大，影響因素眾多：熱負(fù)荷特性及其持續(xù)曲線(xiàn)形狀，供熱式機(jī)組和代替機(jī)組容量、蒸汽初參數(shù)及其熱力系統(tǒng)完善程度，熱電分產(chǎn)供熱設(shè)備容量和蒸汽初參數(shù)工業(yè)熱負(fù)荷=0.6～0.75采暖熱負(fù)荷=0.50～0.55（二）熱電廠(chǎng)的分項(xiàng)熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)1、發(fā)電方面的熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)熱電廠(chǎng)發(fā)電熱效率熱電廠(chǎng)發(fā)電熱耗率熱電廠(chǎng)發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率)()(3600etpeetpQP=h)()()(3600etpeetpetpPQqh==)()()(123.0etpesetpsetpPBbh==2、供熱方面的熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)熱電廠(chǎng)供熱熱效率熱電廠(chǎng)供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率)()()(按熱量法分配hspbhtphtpQQhhhh==)(6)()(1.3410/htpshtpshtpQBbh==（三）我國(guó)發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)規(guī)定1、供熱式機(jī)組：（1）總熱效率（燃料利用系數(shù)）平均大于45%（2）單級(jí)容量50MW以下機(jī)組，熱電比年平均大于100%；50MW至200MW以下機(jī)組熱電比年平均大于50%；200MW及以上抽汽凝汽兩用供熱機(jī)組，采暖期熱電比應(yīng)大于50%

2、燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)：燃?xì)廨啓C(jī)+供熱余熱鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)+余熱鍋爐+供熱式汽輪機(jī)。總熱效率年平均大于55%，熱電比年平均大于30%三、熱電聯(lián)產(chǎn)總熱耗量的分配三、熱電聯(lián)產(chǎn)總熱耗量的分配熱電聯(lián)產(chǎn)總熱耗量的分配方法：熱量法（熱電聯(lián)產(chǎn)效益歸電）實(shí)際焓降法（熱電聯(lián)產(chǎn)效益歸熱）做功能力法（熱電聯(lián)產(chǎn)效益折中）（一）熱量法

——將熱電聯(lián)產(chǎn)的總熱耗量按產(chǎn)品數(shù)量比例進(jìn)行分配熱電聯(lián)產(chǎn)總熱耗量：分配給供熱的熱耗量：分析：從熱能數(shù)量利用的觀(guān)點(diǎn)來(lái)分配熱耗；沒(méi)有考慮熱能質(zhì)量上的差別；供熱熱耗量Qtp(h)是幾種方法中最大的；好處歸電（熱化發(fā)電部分沒(méi)有冷源熱損失）；不能調(diào)動(dòng)改進(jìn)熱功轉(zhuǎn)化過(guò)程的積極性；不利于鼓勵(lì)熱用戶(hù)降低用熱參數(shù)（二）實(shí)際焓降法

——按聯(lián)產(chǎn)供熱汽流在汽輪機(jī)中少做的功（實(shí)際焓降不足）與新蒸汽實(shí)際的焓降來(lái)分配供熱的熱耗量分配給供熱的熱耗量：減溫減壓器的熱耗量：供熱總熱耗量：發(fā)電熱耗量：特點(diǎn)：考慮外