熱力發(fā)電廠課件

第一章火電廠的評價及可持續(xù)發(fā)展

本章先討論發(fā)電廠的安全、可靠管理和壽命管理，再討論火力發(fā)電廠的環(huán)保評價，然后重點討論熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟評價的兩種基本分析方法，以及我國現(xiàn)行的用熱量法分析凝汽式發(fā)電廠的熱經(jīng)濟性及其指標(biāo)的定量計算。第一章火電廠的評價及可持續(xù)發(fā)展第一節(jié)火電廠的安全生產(chǎn)與環(huán)境保護第二節(jié)熱力發(fā)電廠的熱經(jīng)濟評價

第三節(jié)凝汽式發(fā)電廠的熱經(jīng)濟指標(biāo)

第四節(jié)我國火力發(fā)電工業(yè)的資源節(jié)約、環(huán)境友好和可持續(xù)發(fā)展

本章提要第一節(jié)火電廠的安全生產(chǎn)與環(huán)境保護一、發(fā)電廠的安全可靠性（一）火電廠可靠性管理的任務(wù)與作用火電廠的生產(chǎn)安全第一任一設(shè)備、元件或誤操作都可能導(dǎo)致主網(wǎng)瓦解，嚴重影響國民經(jīng)濟、人們生活或設(shè)備人身安全

火電廠可靠性是指在預(yù)定時間內(nèi)和規(guī)定的技術(shù)條件下，保持系統(tǒng)、設(shè)備、部件、元件發(fā)出額定電力的能力，并以量化的一系列可靠性指標(biāo)來體現(xiàn)。(二)火電廠的可靠性指標(biāo)

火電廠主要設(shè)備的可靠性是火電廠可靠性指標(biāo)的基礎(chǔ)。設(shè)備的可靠性是以統(tǒng)計時間為基準(zhǔn)的以機組所處狀態(tài)的各種性能指標(biāo)來表征?；痣姍C組狀態(tài)圖，如下圖所示：圖中：縱坐標(biāo)為機組最大出力GMC，MW一般為機組額定容量；橫坐標(biāo)PH為統(tǒng)計期間（按季或年計）小時數(shù)。圖中面積即為發(fā)電量W，MW·h。圖1-1火電機組狀態(tài)圖我國火電廠可靠性指標(biāo)有23個。其中有：可用系數(shù)：非計劃停用系數(shù)：等效可用系數(shù)：強迫停用率：

目前，強迫停用率和非計劃停用次數(shù)是我國考核電廠可靠性的指標(biāo)。

我國現(xiàn)狀：我國大火電機組的可用率，較國外同容量的火電機組低5%-12%，如果能將可用率提高5%，相當(dāng)于國家不投資卻多建設(shè)3000-3250MW的機組。

（三）壽命管理1、壽命分配火電設(shè)備及其管道，特別是鍋爐汽包、汽輪機轉(zhuǎn)子、葉片、汽缸和主蒸汽管道，都是有壽命的，由于冷熱變效應(yīng)力、低周疲勞，導(dǎo)致壽命殆盡。特別是起停工況影響其壽命。合理選擇壽命損耗系數(shù)，合理壽命分配。

運行方式溫度變化℃溫度變化時間min極限循環(huán)次數(shù)次每次壽命損耗率%30年使用次數(shù)次30年內(nèi)壽命損耗率%控制應(yīng)力極限MPa冷態(tài)啟動500300100000.011001.0460溫態(tài)啟動300200100000.01100010460熱態(tài)啟動200100110000.0091300027.3440極熱態(tài)啟動1803035000.029100.3690正常停機1006050000.00240008290強迫冷卻停00251000.3310正常負荷變化803040000.00251200030310帶廠用電運行1802030000.033100.3720總計77.2表1-3日本三菱350MW機組壽命分配

由表可知：冷態(tài)啟動每次壽命損耗0.01%，30年停用100次極熱啟動每次壽命損耗0.029%，30年停用10次2、設(shè)備延壽鍋爐、汽輪機等火電設(shè)備設(shè)計壽命一般為30年。高溫構(gòu)件、高溫蒸汽管道的設(shè)計壽命，一般為105h。設(shè)備、高溫管道，在技術(shù)經(jīng)濟合理條件下可采取一些延壽措施。（一）環(huán)境保護的重要性

少占地、節(jié)能、降耗、減排少占良田、可耕地、少拆遷初步可行性研究-編寫簡要分析可行性研究-編寫環(huán)境影響報告書初步設(shè)計-編寫環(huán)境防治方案設(shè)計施工圖設(shè)計-編寫環(huán)境保護防治設(shè)施設(shè)計二、發(fā)電廠的環(huán)境評價（二）大氣污染防治

1、高煙囪排放

2、高效除塵器

3、控制SO2排放技術(shù)目前火電廠減排SO2的主要途徑有：煤炭洗選、潔凈煤燃燒技術(shù)、燃用低硫煤和煙氣脫硫。

4、控制NOx技術(shù)(1)采用低NOx燃燒技術(shù)(2)爐膛噴射脫硝技術(shù)

有兩類:①

選擇性催化還原(SCR)脫硝

②非選擇性催化還原(SNCR)脫硝。(3)在煙道尾部加裝脫硝裝置（三）節(jié)約水資源及廢水資源化

我國是人均水資源占有量很少的國家電力行業(yè)面臨的緊迫任務(wù)：

1．節(jié)約水資源

2．廢污水處理

3．控制熱排水的污染大型火電廠節(jié)水關(guān)鍵在于采用新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備，以獲得水耗少、多發(fā)電的效益。

一座200MW的火電廠，由于采用不同的技術(shù)方案，全廠耗水量可從0.05m3/s到0.37m3/s，相差約7倍。我國老電廠的節(jié)水改造措施提高循環(huán)冷卻水的濃縮倍率將以地下水為水源的直流冷卻供水系統(tǒng)改為循環(huán)冷卻供水系統(tǒng)用直接空冷供曖燃煤大機組裝備老廠以高參數(shù)大容量供暖大機組替代退役小機組利用天然氣發(fā)電的燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組替代燃煤小機組。應(yīng)用增壓流化床(PFBC)技術(shù)用燃煤整體煤氣化燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電新建電廠的節(jié)水措施發(fā)展超臨界和超超臨界的大型1000MW燃煤發(fā)電機組北方缺水煤礦坑口地區(qū)，建設(shè)600MW級空冷電站群在有條件利用天然氣地區(qū)，建設(shè)一批燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站在煙臺IGCC示范電站基礎(chǔ)上，續(xù)建若干個IGCC電站；推廣分段濃縮串聯(lián)使用的循環(huán)冷卻水處理技術(shù)鼓勵就近利用城市污水的再生水作火電廠補充水水源開發(fā)增壓流化床聯(lián)合循環(huán)(PFBC)發(fā)電技術(shù)對缺水又限制外排廢水的燃煤電廠，可考慮實現(xiàn)全廠廢水零排放方案，但經(jīng)濟性較差廣泛采用氣力除灰與干貯灰場特殊情況，可考慮風(fēng)冷型干排渣技術(shù)

控制熱排水的污染火電廠采用直流或混流供水時的冷卻水，使用后一般溫度升高8℃-10℃，直接排入水體，使水體含蓄了大量熱量，影響水質(zhì)或水生物。遼寧發(fā)電廠熱排水排入大伙房水庫，因寒流突然襲擊，水溫突降，使已適應(yīng)熱水區(qū)域內(nèi)生活的魚受到“冷沖擊”而大批死亡。為此，在火電廠設(shè)計中應(yīng)考慮40℃以上熱排水并采取相應(yīng)技術(shù)措施后方可排放。（四）灰渣熱排水治理及綜合利用

火電廠灰渣嚴禁排入江、河、湖、海等水域?；以C合利用技術(shù)如：

1、粉煤灰生產(chǎn)建筑材料

2、粉煤灰用于建筑工程熱排水的綜合利用利用熱排水養(yǎng)殖各種貝類、對蝦及藻類。我國有的電廠把熱排水養(yǎng)殖魚類，具有生長快、產(chǎn)量高的優(yōu)點，并能降低魚種越冬死亡率。用以農(nóng)業(yè)灌溉，也收效良好。1、噪聲標(biāo)準(zhǔn)城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)GB3096-82，如表1-3所示

適用區(qū)域等效聲級eq.dBA白天夜間特殊住宅區(qū)4535居民、文教區(qū)5040一類混合區(qū)5545二類混合區(qū)6050工業(yè)集中區(qū)6555交通干線道路兩側(cè)7055表1-7城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)值（五）噪聲防止2、火電廠的噪聲火電廠是噪聲源相對集中、噪聲幅量大、噪聲種類繁多的場所，汽機房和鍋爐房是強噪聲集中區(qū)，其中以汽輪機運轉(zhuǎn)層、鍋爐排汽、送風(fēng)機和球磨機運轉(zhuǎn)噪聲最為強烈?；痣姀S強噪聲如表1-8所示強噪聲源頻率聲強dB(A)125MW汽機房低中頻90-95300MW汽機房低中頻93-96球磨機低中頻97-117送風(fēng)機低中頻113-121碎煤機中頻100100kW凝結(jié)水泵中頻95-98高壓加熱器高頻104鍋爐排汽高頻114-170

表1-8火電廠強噪聲舉例3、火電廠的噪聲防治

對超標(biāo)噪聲，通?？赏ㄟ^下列途徑治理：（1）噪聲源控制由國家規(guī)定的產(chǎn)品噪聲標(biāo)準(zhǔn)控制，沒有的可參考以下數(shù)據(jù) 引風(fēng)機（進風(fēng)口前3m處） 85dB(A)

送風(fēng)機（進風(fēng)口前3m處） 90dB(A)

鋼球磨煤機 95-105dB(A)

其它中、高速磨煤機 86-95dB(A)

汽輪機（包括注油器、距聲源1m處） 90dB(A)

發(fā)電機及勵磁機（距聲源1m處） 90dB(A)

排料機（距機殼1.5m處） 85dB(A)

汽動給水泵 101dB(A)

（2）噪聲傳播途徑控制對易于封閉的噪聲源，如水泵、風(fēng)機、汽輪發(fā)電機組，采用隔板、阻尼和隔聲措施，降噪量可達10~30dB(A)。對不易封閉的設(shè)備及系統(tǒng)，如鍋爐，加熱器和水、煤、汽(氣)管道等，采用包覆隔振阻尼材料或設(shè)置隔聲結(jié)構(gòu)，降噪量可達20~50dB(A)。不能進行噪聲源控制和傳播途徑控制的場所，采取個人防護如戴護耳器（耳塞、防聲頭盔等），或在噪聲環(huán)境中設(shè)置隔聲間等辦法，降噪量可在15~40dB(A)之間。

第二節(jié)熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟性的評價方法發(fā)電廠中能量的轉(zhuǎn)換過程中恒有各種損失化學(xué)能

—熱能

—機械能—電能發(fā)電廠熱經(jīng)濟性的評價——通過能量轉(zhuǎn)換過程中能量的利用程度（正平衡）或損失大?。ǚ雌胶猓﹣砗饬磕康模貉芯繐p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)措施一、評價發(fā)電廠熱經(jīng)濟性的兩種方法（一）熱量法、熱效率法

基于熱力學(xué)第一定律

——以燃料化學(xué)能從數(shù)量上被利用的程度來評價電廠的熱經(jīng)濟性，常用于定量分析

式中，Q1—外部熱源供給的熱量，—該動力裝置的理想比內(nèi)功（以熱量計），—循環(huán)中各項能量損失之和（以熱量計），—各項能量損失系數(shù)之和。（二）熵方法、方法、做功能力法

基于熱力學(xué)第二定律

——以燃料化學(xué)能的做功能力被利用的程度來評價電廠的熱經(jīng)濟性，常用于定性分析式中:Esup—供入系統(tǒng)的可用能，—循環(huán)中各項不可逆因素導(dǎo)致的各項可用能損失之和，—循環(huán)中各項可用能損失系數(shù)之和。若循環(huán)供入可用能是溫度為T1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)效率，—卡諾循環(huán)效率，T1—熱源溫度，K，Ten—冷源（環(huán)境）溫度，K。二、

方法1．效率與損能量平衡關(guān)系：供給的可用能=有效利用的可用能+損

效率ηex

平衡方程的圖解

損：熱力設(shè)備eqeinwieout設(shè)

備特

點比損

e，

kJ/kg效率

xe，

%鍋爐、換熱器wa=0汽

輪

機eq=0管

道eq=0wa=0表1-9

火電廠典型熱力設(shè)備的損及效率

流圖圖1-2圖1-3典型不可逆過程的熵增(a)有溫差的換熱；(b)有摩阻的膨脹；(c)有摩阻的壓縮；(d)有摩阻的流動及散熱；(e)絕熱節(jié)流2圖1-4按朗肯循環(huán)工作的凝汽式發(fā)電廠熱力系統(tǒng)及損分布(a)熱力系統(tǒng)；(b)T-S圖；(c)〇損分布詳圖全廠能量平衡關(guān)系：發(fā)電機輸出功率Pe=全廠熱耗量Qcp-全廠能量損失Σ△Qj

以全廠總效率為例：全廠總能量損失Σ△Qj=△Qb+△Qp+△Qc+△Qm+

△Qg

火力發(fā)電廠的各項熱損失（%）項目高參數(shù)超高參數(shù)超臨界參數(shù)△Qb1098△Qp10.50.5△Qc57.552.550.5△Qm0.50.50.5△Qg0.50.50.5總能量損失69.56360全廠總效率30.53740表1-7凝氣式發(fā)電廠的各項損失四、兩種熱經(jīng)濟性評價方法的比較及其應(yīng)用以按朗肯循環(huán)工作的同一凝汽式發(fā)電廠為實例，用兩種熱經(jīng)濟性評價方法的具體計算結(jié)果，予以對比說明。pb=17MPa，tb=555℃，p0=16.5MPa，t0=550℃，pc=0.005MPa，爐膛內(nèi)煙氣平均溫度℃，環(huán)境壓力Pen=0.098MPa，環(huán)境溫度ten=20℃，各項效率為

b=0.91，

ri=0.884，

m=0.98，

g=0.987，蒸汽在汽輪機中為含摩阻膨脹，但不計給水泵功。產(chǎn)生1kg蒸汽的燃料加熱量以3636.24kJ/kg計。

計算結(jié)果如表1-13所示：熱量法的熱損失

方法的火用損項目數(shù)量kJ/kg所占份額%項目數(shù)量kJ/kg所占份額%鍋爐327.269鍋爐2049.02*56.35**蒸汽管道7.270.22蒸汽管道7.640.21汽輪機2003.255.09汽輪機190.175.23凝汽器凝汽器90.912.50機械損失25.540.71機械損失26.540.73發(fā)電機16.730.46發(fā)電機16.730.46總損失2380.00總損失2381.01全廠效率34.52全廠效率34.52表1-13按朗肯循環(huán)工作的凝汽式發(fā)電廠熱損失和損

由表1-13的計算結(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全廠效率是相同的。熱量法不區(qū)分能量品位的高低，故汽輪機的熱損失為最大做功能力法，區(qū)分能量品質(zhì)的高低以鍋爐燃燒傳熱過程的不可逆最嚴重，故其可用能損失為最大本課定量計算用熱量法，定性分析用熵方法第三節(jié)凝汽式發(fā)電廠的熱經(jīng)濟指標(biāo)一、汽輪發(fā)電機組熱經(jīng)濟指標(biāo)（一）凝汽式汽輪機的絕對內(nèi)效率ηi

1.正、反熱平衡法的

i表達式

反熱平衡時：正熱平衡時2、相對量（以1kg新汽為基準(zhǔn)計）正熱平衡時：反熱平衡時：示例：計算圖示系統(tǒng)中汽輪機的內(nèi)效率（忽略汽水損失）

3.給水泵功使給水焓升

fp的處理

蒸汽初參數(shù)不高時，一般不考慮給水泵泵功

蒸汽初參數(shù)較高時，一般要考慮給水泵泵功計算熱經(jīng)濟指標(biāo)時，考慮給水泵功使給水焓升:⑴一種是作為外部熱源處理。

⑵一種是作為內(nèi)部熱源處理。4.

i另一種表達式式中：若不計給水泵功，式中分子的第二項為零；若無再熱蒸汽qrh=0若又無回?zé)岢槠瑒t

即演變?yōu)閷嶋H朗肯循環(huán)的絕對內(nèi)效率。故該表達式有其通用性（二）汽耗D0和汽耗率d0D0、d0–純凝氣（無回?zé)岢闅猓┻\行時汽耗、汽耗率二、鍋爐效率

b鍋爐效率：鍋爐熱負荷Qb：將代入式得Qb的另一種表達式

三、管道熱效率

p管道反平衡熱效率的表達式為：管道熱損失：計算管道熱效率的局部系統(tǒng)新蒸汽管道散熱損失冷、熱再熱蒸汽管道散熱損失式中—包括再熱器或溫水流量的熱再熱蒸汽流量，

主給水管道散熱損失廠用輔助系統(tǒng)熱損失式中Dap——廠用蒸汽流量，kg/h；Φap——廠用蒸汽返回水率，%；hcp——廠用蒸汽焓，kJ/kg

—廠用蒸汽返回水比焓，

帶熱量工質(zhì)泄漏熱損失式中—帶熱量工質(zhì)泄漏流量，

—帶熱量工質(zhì)比焓，鍋爐連續(xù)排污熱損失，當(dāng)排污熱量未利用時

當(dāng)具有單級鍋爐連續(xù)排污利用系統(tǒng)（圖1-6所示）時，鍋爐連續(xù)排污熱損失ηf、ηr——排污擴容器、排污冷卻的效率，%。

表1-17國產(chǎn)300MW機組各項汽水道的散熱損失以國產(chǎn)N300-16.18/550/550型機組配DG1000/16.77-1型鍋爐為例，它的各項汽水管道熱損失如表所示項

目

Qj，

%相對份額對全廠bs影響g標(biāo)煤/(kW

h)1．新汽管道0.269112．再熱管道0.4541.71.553．給水管道未計—04．廠用蒸汽3.45—11.55．工質(zhì)泄漏0.8823.2736．鍋爐連排本例中0.01460.10.1四、全廠熱經(jīng)濟指標(biāo)（一）全廠發(fā)電熱經(jīng)濟指標(biāo)qcp、

cp、bs全廠熱耗

全廠熱耗率

全廠煤耗率全廠熱效率

cp

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

kJ/hkJ/(kW·h)kg/(kW·h)qcp

cp

kg標(biāo)煤/(kw.h)（二）全廠供電熱經(jīng)濟指標(biāo)

全廠凈效率:全廠供電熱耗率

:全廠供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率:

顯然

:

kJ/(kW·h)kg標(biāo)煤/(kW·h)12345678910圖1-7具有一次中間再熱的火力發(fā)電機組熱流圖1－輸入熱量，%；2－鍋爐熱損失，%；3－管道熱損失，%；4－凝汽流發(fā)電量，%；5－機械熱損失，%；6－發(fā)電機熱損失，%；7－輸出能量，%；8－抽汽流發(fā)電量，%；9－汽輪發(fā)電機組冷源損失%；10－凝結(jié)水熱量，%；11－給水熱量，%11年代1950196019701980199020002005848553463413392363352709600502448427392374表1-18我國火力發(fā)電廠歷年煤耗率，kg/(kW·h)偏差分析方法：應(yīng)用此法控制發(fā)電廠的熱耗率。把對能耗率有影響的關(guān)鍵可控參數(shù)，連續(xù)進行監(jiān)督分析，將這些監(jiān)控參數(shù)的實際值與設(shè)計值進行比較，由兩者差值算出對能耗率的量化影響，運行人員據(jù)以綜合調(diào)整使之處于最佳運行，以降低。我國高井發(fā)電廠于八十年代開始研究運行偏差分析法，采用此法，一年可節(jié)約標(biāo)煤為15700噸左右。五、熱經(jīng)濟指標(biāo)間的變化關(guān)系一、汽輪機組熱耗率的變化與機組絕對內(nèi)效率變化的關(guān)系二、全廠標(biāo)準(zhǔn)煤耗率的變化與機組絕對內(nèi)效率變化的關(guān)系三、機組絕對內(nèi)效、熱耗率及全廠標(biāo)準(zhǔn)煤耗產(chǎn)相對變化之間的關(guān)系第四節(jié)我國火力發(fā)電工業(yè)的資源節(jié)約、環(huán)境友好和可持續(xù)發(fā)展一、我國發(fā)電工業(yè)的資源節(jié)約后備儲蓄不足資源供需差距大資源濫用、浪費大

我國資源的特點：我國總量豐富但人均占有量算只有世界人均占有量的40%，居世界第81位。如右圖所示火力發(fā)電工業(yè)實現(xiàn)資源節(jié)約的根本在于提高能源生產(chǎn)轉(zhuǎn)化效率。改進發(fā)電調(diào)度方式加快淘汰小火電機組加快發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)二、我國火力發(fā)電工業(yè)的環(huán)境保護上大關(guān)小，淘汰高能耗高排放小火電減排達標(biāo)裝高效除塵器和脫硫裝置2006年新增裝配脫硫設(shè)施的機組約80000MW，到2010年，全國火電機組平均單位電量二氧化硫排放總量控制在1000萬噸以內(nèi)，比2006年降低25%2007年初，我國首座循環(huán)經(jīng)濟型電廠在浙江寧海投產(chǎn)垃圾發(fā)電：浙江省義烏市雙峰環(huán)保熱電有限公司3、4號發(fā)電鍋爐通過了金華、義烏兩級質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門的驗收

三、我國火力發(fā)電工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展新經(jīng)濟模式：“資源→產(chǎn)品→廢棄物→再生資源”循環(huán)經(jīng)濟型：零排放發(fā)電下圖為一實例發(fā)電廠2х1000MW海水淡化站（日產(chǎn)20萬噸）淡水建材廠制鹽廠石膏粉煤灰濃海水提溴供社會余熱新型建材產(chǎn)品化工廠化工產(chǎn)品北疆電廠循環(huán)經(jīng)濟項目一期工程基本流程示意圖第二章熱力發(fā)電廠的蒸汽參數(shù)及其循環(huán)

蒸汽動力循環(huán)的循環(huán)參數(shù)，指進入汽輪機的新蒸汽壓力p0、溫度t0，再熱后進入中壓缸的再熱蒸汽溫度trh和進入凝汽器的排汽壓力pc?，F(xiàn)代火電廠常用的蒸汽循環(huán)為回?zé)嵫h(huán)、再熱循環(huán)、熱電聯(lián)供循環(huán)和熱電冷三聯(lián)供循環(huán)。蒸汽循環(huán)及其參數(shù)，不僅與熱經(jīng)濟性有關(guān)，還與發(fā)電廠的可靠性、經(jīng)濟性、運行靈活性以及對環(huán)境的影響有關(guān)。第二章熱力發(fā)電廠的蒸汽參數(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)第四節(jié)蒸汽再熱循環(huán)本章提要第五節(jié)熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)

一、提高蒸汽初參數(shù)的經(jīng)濟性提高p0、t0的實質(zhì)是提高循環(huán)吸熱過程的平均溫度，以提高其熱效率ηt

第一節(jié)提高蒸汽初參數(shù)（一）提高蒸汽初溫t0循環(huán)熱效率提高為：

提高初溫后的循環(huán)熱效率可改寫為：附加循環(huán)動力系數(shù)：

提高蒸汽初溫總是可提高熱經(jīng)濟性

圖2-1蒸汽初溫不同的理想朗肯循環(huán)（二）提高蒸汽初壓p0循環(huán)熱效率ηt為：上式其一階導(dǎo)數(shù)為零。

t最大值為：

即：理想比內(nèi)功wa(理想焓降)減小的相對值等于冷源熱損失qca或初焓h0減小的相對值時，

t達最大值。

P0MPah0

kJ/kghca

kJ/kgwa=h0–hcakJ/kgkJ/kg%δηt%4.0321120391172309138.0—8.0313819181220301840.56.5812.0305718321225(最大)293741.72.9616.0295617591197283642.21.1920.0283916831156271942.6(最高)0.94824.026541985669253442.1表2-1p0與ηt關(guān)系

現(xiàn)代火電廠在上述pc、to值時，對應(yīng)的p0值遠低于該極限壓力值。故從工程實際應(yīng)用講，當(dāng)t0、pc一定時提高p0是可提高ηt的如表2-1所示（三）提高蒸汽初參數(shù)與ηi、汽輪機容量關(guān)系提高t0，ηt、ηri、ηi均將提高提高初壓p0，在工程應(yīng)用范圍內(nèi)，仍可提高ηt

，但ηri卻要降低蒸汽容積流量足夠大，使得提高p0降低ηri的程度遠低于ηt的增加，因而仍能提高ηi

，這時提高p0才是有效益的

圖2-2同時提高蒸汽初壓、初溫的理想朗肯T-θ圖

二、提高蒸汽初參數(shù)的技術(shù)經(jīng)濟可行性（一）影響提高蒸汽初參數(shù)的主要因素1.提高蒸汽初參數(shù)可提高熱經(jīng)濟性，節(jié)約燃料。一般由中參數(shù)（3.43MPa/435℃）提高至高（8.83MPa/535℃），可相對降低機組凈熱耗率δqn約11%~25%；提高p0、t0可節(jié)約燃料，是實施提高p0、t0的前提。圖2-3凈熱效率、凈熱耗率與p0、t0關(guān)系曲線(a)與p0關(guān)系曲線；(b)與t0關(guān)系曲線2.提高t0受金屬材料的制約，各國家耐熱合金鋼的體系各不相同，視其資源而定3.提高p0受蒸汽膨脹終了時濕度的限制采用蒸汽中間再過熱，不僅是繼續(xù)提高p0的一種有效方法，還可使ηri得到改善。4.提高p0、t0影響電廠的鋼材消耗和總投資

提高蒸汽初參數(shù)雖可節(jié)煤，但多耗鋼材技術(shù)經(jīng)濟比較的實質(zhì)，即：鋼煤比價。5.更高蒸汽初參數(shù)，更大容量的機組的可用率新的大容量機組，均需一定技術(shù)成熟期，其可用率相對較低。成熟期后，可逐年提高。例如，2005年我國火電機組加權(quán)平均等效可用系數(shù)為92.34%，比2004年增加0.64個百分點。（二）最有利初壓

當(dāng)p0、t0一定，必有一個使ηi達最大的p0，稱為理論上最有利初壓，并與機組容量有關(guān)。經(jīng)濟上最有利初壓，要通過詳細論證和定量計算比較才能確定值比值要低。

（三）蒸汽初參數(shù)系列設(shè)備參數(shù)等級鍋爐出口汽輪機入口機組額定功率MW壓力，MPa溫度℃壓力，MPa溫度℃次中參數(shù)2.554002.353900.75，1.5，3中參數(shù)3.924503.434356，12，25高參數(shù)9.95408.8353550，10超高參數(shù)13.83540/540540/54012.7513.24535/535535/535200125亞臨參數(shù)16.7718.27*540/540540/54016.1816.67535/535537/537300300，600表2-3我國火電廠采用蒸汽初參數(shù)系列超臨界參數(shù)、超超臨界參數(shù)尚未列入我國火電廠蒸汽初參數(shù)系列。一般，超臨界為20MPa左右，超超臨界為31MPa左右三、超臨界蒸汽參數(shù)大容量機組工程熱力學(xué)將水的臨界狀態(tài)點參數(shù)定義為：壓力22.115MPa，溫度374.15℃。當(dāng)水的狀態(tài)參數(shù)達到臨界點時，在飽和水與飽和蒸汽之間不再有汽、水共存的兩相區(qū)存在。與較低參數(shù)的狀態(tài)不同，這時水的傳熱和流動特性等會存在顯著的變化。當(dāng)蒸汽參數(shù)值大于上述臨界狀態(tài)點的壓力和溫度值時，則稱其為超臨界參數(shù)。常規(guī)超臨界機組(ConventionalSupercritical):其主蒸汽壓力一般為24.2MPa，主蒸汽和再熱蒸汽溫度為540-560℃.高效超臨界機組(HighEfficiencySupercriticalCycle):

通常也稱為超超臨界機組(UltraSupercritical)或者高參數(shù)超臨界機組(AdvancedSupercritical)，其主蒸汽壓力為28.5-30.5MPa，主蒸汽和再熱蒸汽溫度為580-600℃。各國超臨界機組定義略有差異我國現(xiàn)已設(shè)定為25MWPa以上，580℃尚未成標(biāo)準(zhǔn)。（一）超臨界機組的特點1.熱經(jīng)濟性高，節(jié)約一次能源，降低火電成本2.降低機組單位造價，工期短，占地相對較少3.技術(shù)先進成熟、可靠性已相當(dāng)高4.超臨界機組與亞臨界機組如能都配備有好的熱工自動控制系統(tǒng)，便有良好的調(diào)節(jié)性能

5.超臨界發(fā)電的單位電能耗減少，導(dǎo)致排放減少。比亞臨界機組排放二氧化碳降低17.6%。（二）國內(nèi)外超臨界機組發(fā)展概況1、國外超臨界汽輪發(fā)電機組發(fā)展概況：美國1965-1991年間，800MW以上超臨界機組22臺，最大單機容量1300MW；日本1974-2002年間投運20臺，單機容量1000MW；前蘇聯(lián)和俄羅斯1967-1983年間投運8臺，單機容量最大1200MW；德國1997-2002年間投運5臺，單機容量最大1000MW。2、我國已引進或在建的超臨界汽輪發(fā)電機組發(fā)展現(xiàn)狀：（我國在建、已建超臨界機組為下表所示）等效可用率均有所提高我國超超臨界600MW、1000MW也已投運。

表2-5我國已引進或在建的超臨界汽輪發(fā)電機組發(fā)展現(xiàn)狀電廠名制造廠臺數(shù)功率/MW參數(shù)/(MPa/℃/℃)石洞口二廠ABB/CE-SILZER260024.2/538/566盤山電廠前蘇聯(lián)250023.54/540/540華能南京熱電廠前蘇聯(lián)232023.54/540/540營口電廠前蘇聯(lián)232025.0/545/545伊敏電廠前蘇聯(lián)250025.0/545/545綏中電廠前蘇聯(lián)280025.0/545/545漳州厚石電廠三菱260024.5/538/566外高橋電廠二期西門子/阿爾斯通290024.2/538/566華能沁北電廠東鍋/日立260024.2/566/566哈汽/三菱華能玉環(huán)電廠21000等級25/600/600等級華電鄒縣電廠21000等級25/600/600等級第二節(jié)降低蒸汽終參數(shù)一電廠用水量和供水系統(tǒng)的選擇，自然通風(fēng)冷卻塔和空冷系統(tǒng)（一）電廠用水量

確定水量時，應(yīng)考慮一水多用，綜合利用，提高重復(fù)用水率，以降低全廠耗水量。減少廢水排放量，而且排水應(yīng)符合排放標(biāo)準(zhǔn)，廢水予以適當(dāng)處理后再重復(fù)利用。地

區(qū)直

流

供

水循環(huán)供水直流供水夏季平均水溫℃夏

季冬

季北方(三北地區(qū)*)中

部南

方50~6060~7065~7530~4040~5050~5560~7065~7570~8018~2020~2525~30

表2-6我國的冷卻倍率m一般數(shù)值表

項

目火電廠機組單機容量，MW50100125200300600全廠耗水量m3/h388~517570~760639~852968~12901501~20022945~3926全廠發(fā)電耗水率m3/（GW

S）2.15~2.891.58~2.111.39~1.421.34~1.791.39~1.791.36~1.32表2-7火電廠采用濕冷塔時耗水定額（二）冷卻系統(tǒng)的選擇

火力發(fā)電廠的供水有直流供水(開式供水)、循環(huán)供水（閉式供水)，和將這兩種方式結(jié)合起來的混合供水。

直流供水:指從江河、湖泊、水庫、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闯渥悖铱拷鼜S址，供水高度不大時，宜采用直流排水。循環(huán)供水:指凝汽器使用了的冷卻水經(jīng)冷卻設(shè)施冷卻降溫后，由循環(huán)水泵再送往凝汽器重復(fù)使用的系統(tǒng)。當(dāng)水源不足，或通過技術(shù)經(jīng)濟比較不宜采用直流供水時，宜采用循環(huán)供水。若地表水源僅個別季節(jié)水量不足，而取水條件又很有利時，可采用混合供水。常用的循環(huán)供水的冷卻設(shè)施:冷卻池、噴水池、噴射冷卻裝置及冷卻塔四種。

機械通風(fēng)冷卻塔，在相同冷卻水量條件下，比自然通風(fēng)冷卻塔占地小、造價低，但耗電量大，因其塔高較低、排出濕熱空氣、風(fēng)機噪聲對環(huán)境影響較大，我國的大、中型電廠較少采用。大型火電廠采用循環(huán)供水時，廣泛采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自然通風(fēng)冷卻塔.（三）自然通風(fēng)冷卻塔和空冷系統(tǒng)1.空氣冷卻器凝汽器系統(tǒng)的類型:空氣冷卻凝汽器系統(tǒng)有直接空冷和間接空冷兩大類?？绽浔葷窭溆盟疁p少75%。

圖2-4空氣冷卻凝汽系統(tǒng)(a)直接空冷；(b)混合式凝汽器的間接空冷；(c)表面式凝汽器的間接空冷1—空冷汽輪發(fā)電機組；2—凝結(jié)水泵；3—循環(huán)水泵；4—水輪發(fā)電機組；5—節(jié)流閥；6—空冷凝汽器；7—噴射式凝汽器；8—表面式凝結(jié)器；9—冷卻塔；10—風(fēng)機(1)直接空氣冷卻凝汽系統(tǒng)(干塔冷卻系統(tǒng))特點①空冷凝汽器由許多并聯(lián)的帶翅散熱片鋼管作冷卻元件②汽輪機排汽直接在冷卻元件內(nèi)凝結(jié)，傳熱平均溫差大，系統(tǒng)較簡單③為減少壓損，排汽管直徑很大④空冷凝汽器按“人”字形布置在汽機房外側(cè)，小型的可布置在汽機房頂⑤真空系統(tǒng)體積龐大，漏入空氣，也不易找漏；起動時抽真空費時⑥冬季冷卻元件易結(jié)冰噴射式凝汽器裝有冷卻水噴咀，噴出冷卻水與排汽直接接觸換熱吸收排汽放熱量的水，通過空冷塔內(nèi)冷卻元件釋放到大氣循環(huán)水泵和水輪機組（用以回收部分能量，小型的多以節(jié)流閥取代）由凝汽器出來的水分為兩部分，僅2%~5%的凝結(jié)水經(jīng)精處理后返回鍋爐；余下絕大部分作為循環(huán)水被循環(huán)水泵送至空冷塔內(nèi)冷卻元件用空氣冷卻，冷卻后返回凝汽器再行噴射，形成閉式循環(huán)(2)混合式凝汽器的間接空冷（間接干塔冷卻系統(tǒng)）——又稱海勒系統(tǒng)，主要特點是：(3)表面式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)(哈蒙系統(tǒng))特點用常規(guī)的面式凝汽器取代噴射式凝汽器，使系統(tǒng)簡化采用通常的循環(huán)水泵，冷卻水質(zhì)要求遠低于凝結(jié)水水質(zhì)表面式凝汽器的端差較大，使投資加大冷卻元件用帶翅片鍍鋅鋼管制成可設(shè)計為多壓式凝汽器電廠國家功率MW空冷系統(tǒng)投運年代初始溫度℃烏德里拉斯西班牙150直接空冷197034懷俄達克美國330直接空冷197841.7馬丁巴南非665直接空冷198739.7加加林匈牙利200海勒間冷1969拉茲頓原蘇聯(lián)220海勒間冷197030司麥森林德國300哈蒙間冷27肖達爾南非686哈蒙間冷34.1

國外空冷式發(fā)電廠簡介：

我國的空冷發(fā)電廠目前哈爾濱汽輪機有限責(zé)任公司(原哈爾濱汽輪機廠)，東方汽輪機廠均已能設(shè)計300、600MW空冷機組，其主要性能如表2-5所示。其中哈汽的直接空冷200MW機組，是為敘利亞設(shè)計的，東方汽輪機廠正在研制325MW空冷機組，將出口伊朗。

廠

名哈

汽東

汽冷卻方式間接冷卻直接冷卻哈蒙間冷直接空冷

功率范圍

MW200200300600200300600200~600200~600

排汽口數(shù)目2324224末級葉高，mm710520750750520540540670535

設(shè)計背壓，kPa9.819.819.819.8116~1915~1815~1810.7813.72~19.6

表2-9我國設(shè)計空冷機組的pc與末級葉高二降低蒸汽終參數(shù)的熱經(jīng)濟性（一）降低蒸汽終參數(shù)的極限:凝汽器實際能達到的排汽溫度：式中：

為凝汽器的冷卻水溫升

為凝汽器的端差

twi

為進入凝汽器的冷卻水溫度，取決于水源的水溫

two

為凝汽器出口的冷卻水溫度

降低蒸汽終參數(shù)，循環(huán)放熱溫度降低，總可以提高循環(huán)熱效率（二）凝汽器的設(shè)計壓力pc

降低汽輪機排汽壓力雖可提高熱經(jīng)濟性但使汽輪機低壓部分復(fù)雜化。使汽耗量減少，應(yīng)通綜合的技術(shù)經(jīng)濟比較來確定

為最佳排汽壓力為凝汽器的蒸汽負荷率為冷卻倍率

C為燃料價格

由該圖可見，若燃料價格昂貴，凝汽器的設(shè)計壓力pc應(yīng)低些，凝汽器的蒸汽負荷應(yīng)較小，而冷卻倍率m可大些。

額定功率，MW排汽壓力，MPa(ata)經(jīng)濟工況，twi=20℃額定工況，twi=20℃<1225~50100~600≯6.37×10-3(0.065)≯4.9×10-3(0.05)(4.41~5.39)×10-3(0.045~0.055)原水利電力部標(biāo)準(zhǔn)SD–264–88規(guī)定，冷卻水溫有15℃、20℃、25℃三種標(biāo)準(zhǔn)，除需方提出要求外，一般以20℃為設(shè)計值（三）額定工況汽輪機排汽壓力的指標(biāo)額定工況下汽輪機排汽壓力(SD-264-88)

（四）多壓凝汽器在不增加冷卻面積情況下，采用多壓凝汽器，降低了排汽平均溫度，提高熱經(jīng)濟性。多壓凝汽器適用于氣溫高(即twi高)地區(qū)，缺水地區(qū)(m小)和Δt大的機組。所示為多壓凝汽器熱效率增大百分數(shù)Δη/η與循環(huán)倍率m，汽室數(shù)(壓力數(shù))n，冷卻水溫twi的關(guān)系。m越小，Δη/η越大；汽室數(shù)n增多，Δη/η越大。

圖2-16多壓凝汽器的效益（五）凝汽器的最佳真空與冷卻水泵的經(jīng)濟調(diào)度在Dc、twi一定條件下，增大Gc使汽輪機輸出功率增加pe，同時輸送冷卻水的循環(huán)水泵的耗功隨之增加

ppu，當(dāng)輸出凈功率為最大時，即

pmax=(

pe–

ppu)max

所對應(yīng)的真空即凝汽器的最佳真空最佳運行真空三、火電廠冷端系統(tǒng)的優(yōu)化

火電廠冷端優(yōu)化設(shè)計的方法基本上有兩種：維持機組出力不變，冷端參數(shù)變化，引起汽輪機背壓，進汽量變化，導(dǎo)致熱耗率的變化，使燃料費用發(fā)生變化。維持汽輪機進汽量不變，冷端參數(shù)變化，引起汽輪機背壓，功率變化，使電費收入變化。將燃料費用或電費收入的變化值，同電廠相應(yīng)設(shè)備費投資變化相比，即可確定最佳參數(shù)組合。

火電廠冷端優(yōu)化設(shè)計程序簡化框圖見下表圖2-17火電廠冷端優(yōu)化設(shè)計程序簡化框圖第三節(jié)給水回?zé)嵫h(huán)一、給水回?zé)岬臒峤?jīng)濟性（一）采用回?zé)崽岣擀莍(a)所示為單級混合式加熱器的熱力系統(tǒng)，圖(b)為該循環(huán)的T-S圖

具有再熱、多級回?zé)嵫h(huán)不計泵功時多級回?zé)岢槠鞴ο禂?shù)：

圖2-18（二）采用回?zé)釋?dǎo)致作功能力損失采用回?zé)?、通過給水回?zé)峒訜崞鞯挠袦夭畈豢赡鎿Q熱，恒有作功能力損失。但是，隨著回?zé)峒墧?shù)的增加，該作功能力損失逐漸減小，若級數(shù)該作功能力損失即趨于零。作功能力損失△er(1)

圖2-19混合式加熱系統(tǒng)換熱過程的T–S圖

若其它條件不變，由單級混合式加熱器改為兩級混合式加熱器,抽汽放熱過程為:因故ΔS2>ΔS1

，可推論Z級回?zé)釙r：

若，則，趨于零

(a)(b)(c)圖2-20給水回?zé)徇^程的T-S圖(a)單級混合式加熱器;(b)兩級混合式加熱器；(c)無窮級混合式加熱器

如上圖所示，給水回?zé)崃糠祷丶訜崃私o水，故稱為回?zé)嵫h(huán)。但是，由于回?zé)岢闅庾龉Σ蛔悖蛊淦?、汽耗率相?yīng)增大，β值一般為1.25左右。二、給水回?zé)峄緟?shù)對熱經(jīng)濟性的影響（一）混合式回?zé)峒訜崞飨到y(tǒng)的αc表達式可推理，對于Z級混合式加熱器系統(tǒng)的為

圖2-21

兩級混合式回?zé)峒訜崞鞯臒崃ο到y(tǒng)（二）回?zé)徇^程三個參數(shù)

回?zé)徇^程三個參數(shù)為：

1回?zé)岱峙洇?最佳給水溫度

3回?zé)峒墧?shù)Z圖2-22非再熱機組全混合式加熱器回?zé)嵯到y(tǒng)1、回?zé)岱峙渫恚?、回?zé)岱峙洇觪o=ho–hw1=h0–h

b+hb–hw1=qb0+b0

式中：循環(huán)函數(shù)法的最佳回?zé)崤渫ㄊ剑红式捣峙浞?每一級加熱器焓升=前一級至本級汽輪機中的焓降)平均分配法(各級加熱器中的焓升相等)等焓降分配法(每級加熱器焓升=汽輪機各級組的焓降)kJ/kgkJ/kgkJ/kg

2 最佳給水溫度

單回?zé)嵫h(huán)汽輪機絕對內(nèi)效率為最大值時對應(yīng)的給水溫度

或

的最小值對應(yīng)的給水溫度即

非再熱機組多級回?zé)幔嚎v座標(biāo)均是變化的相對值

座標(biāo)

是tfw變化的相對值

回?zé)嵬ǔ＝o水溫度tfw=（0.65—0.75）如下圖所示：

3給水加熱級數(shù)Z式中：當(dāng)循環(huán)參數(shù)一定時，M為定值，當(dāng)時,

如圖2-23(C)所示：

是Z的隨增函數(shù)，又是收斂級數(shù)。即隨Z增加，回?zé)嵫h(huán)的熱經(jīng)濟性不斷提高，如δηi曲線所示，但提高的幅度卻是遞減的。如δηi曲線所示(圖2-24)。tfw一定時，回?zé)岬臒峤?jīng)濟性也是隨Z增加而提高，其增長率也是遞減的。Z一定時，有其對應(yīng)值。它是隨Z的增加而提高，如圖中OAB線段的AB部分所示。圖中各曲線最高處附近的斜率緩慢，即任一回?zé)峒墧?shù)時，實際給水溫度若與理論上的稍有偏差，對回?zé)岬臒峤?jīng)濟性影響不大。

p0、MPa(ata)t0/trh、℃P、MWZtfw、℃2.353900.75,1.5,3.03~41506~73.434356,12,254~5150~1708~98.8353550,1006~7210~23011~1312.75~13.24535/535550/5502007~8230~25014~1516.18537~565/517~565300,6008~9250~27015~1624.22538~5666008280~290回?zé)嵯禂?shù)的變化，影響主輔熱力設(shè)備，而綜合技術(shù)經(jīng)濟比確定，國產(chǎn)機組的Z、tfw及，如表2-6所示表2-14國產(chǎn)機組的Z、tfw

及

一、蒸汽再熱目的及其熱經(jīng)濟性（一）再熱目的蒸汽中間再熱:將汽輪機高壓部分做過功的蒸汽從汽輪機某一中間級引出，送到鍋爐的再器加熱，提高溫度后送回汽輪機繼續(xù)做功1目的：提高進入中壓缸蒸汽的干度，使汽機最終濕度在允許范圍內(nèi)，提高電廠的熱經(jīng)濟性，適應(yīng)大機組發(fā)展第四節(jié)蒸汽再熱循環(huán)(a)(b)(c)圖2-25再熱循環(huán)及其熱力系統(tǒng)(a)理想再熱循環(huán)的T-S圖；(b)超臨參數(shù)理想再熱循環(huán)的T-S圖；(c)煙氣再熱循環(huán)的熱力系統(tǒng)1、再熱對汽輪機理想熱效率的影響當(dāng)附加循環(huán)吸熱過程的平均溫度大于基本循環(huán)吸熱過程平均溫度，升高。2、仍用做功系數(shù)法分析

式中：再熱循環(huán)熱效率相對提高為：由于排氣濕度降低，Δet

減?。徽麄€再熱循環(huán)平均溫度提高，ΔTb減小相應(yīng)損減少（二）理想再熱循環(huán)熱經(jīng)濟性分析圖2-26再熱蒸汽壓與的關(guān)系曲線

有圖2-26可知：再熱壓力有其最佳值。實際再熱循環(huán)內(nèi)效率：

二、最佳再熱參數(shù)的選擇（一）一次煙氣再熱的確定當(dāng)基本循環(huán)參數(shù)一定時，基本循環(huán)比熱耗qo理想比內(nèi)功wa均為定值，而再熱過程形成附加循環(huán)的比熱耗、理想比內(nèi)功、冷源熱損失可分別用下列公式表示:

一般?。海ǘ┒螣煔庠龠^熱的確定

k（三）我國再熱式汽輪機的蒸汽初參數(shù)、再熱參數(shù)我國火電大容量再熱式機組的蒸汽初參數(shù)已系列化，但再熱參數(shù)卻未規(guī)范如下圖所示：機組參數(shù)單位機組銘牌功率200300600600p0MPa12.7516.1816.1816.6716.6724.2t0℃535550535537538538prh.iMPa2.473.463.423.523.964.85trh.i℃312328321315332505prhMPa2.163.123.273.173.614.29trh℃535550535537538566prh.i/po%19.3721.3821.1321.1123.7520.04

表2-15 我國主要再熱式機組的蒸汽參數(shù)三、具有蒸汽再熱的回?zé)嵫h(huán)再熱式機組采用回?zé)峥商岣邿峤?jīng)濟性再熱機組采用回?zé)?，但是：因為：Ar.rh<Ar

這是因為回?zé)嵫h(huán)采用再熱，由于再熱后各級回?zé)岬钠实奶岣撸魅趿嘶責(zé)嵝Ч?。?-16理想回?zé)帷⒗硐牖責(zé)屺C再熱循環(huán)有關(guān)基本公式

（一）再熱對傳熱過程的影響飽和抽氣加熱給水的損：

有過熱度抽氣加熱給水的損：抽汽過熱度越高，導(dǎo)致額外損Δer越大

圖2-30抽汽過熱度增加回?zé)釗Q熱的損

（二）回?zé)帷贌嵫h(huán)的熱效率

用做功系數(shù)分析提高初溫、采用回?zé)岬臒峤?jīng)濟性類似，得出：

（2-35）（三）回?zé)帷贌嵫h(huán)的最佳給水回?zé)釁?shù)

圖2-31再熱對回?zé)峤?jīng)濟性的影響(a)單級回?zé)釙r(b)多級回?zé)釙r圖（a）虛線為無再熱時情況，實線為有再熱時，其中有突變部分，是因為再熱后回?zé)岢闅忪手堤岣?，使損增加。回?zé)?再熱循環(huán)的比非再熱時低，隨Z增多，不斷提高

為了解決再熱后抽汽過熱度高，導(dǎo)致對回?zé)峤?jīng)濟性的不利影響，除采用蒸汽冷卻器的技術(shù)措施外，還可適當(dāng)調(diào)整回?zé)岱峙?，加大再熱前抽汽?即高壓缸排汽口)對應(yīng)的該級回?zé)峒訜崞鞯慕o水焓升，通?？扇樵贌岷蟮谝患壋槠鶎?yīng)加熱器給水焓升的1.3-2.0倍，甚至更大，平均為1.5-1.8倍.

須強調(diào)指出，再熱雖有削弱回?zé)嵝Ч囊幻妫贌崾綑C組采用回?zé)岬臒峤?jīng)濟性仍高于無再熱的回?zé)釞C組，因此，現(xiàn)代國內(nèi)外的大容量機組均采用回?zé)岷驮贌?，但要使回?zé)?、再熱的有關(guān)參數(shù)選擇得更合理，應(yīng)結(jié)合各機組的熱力系統(tǒng)，通過優(yōu)化來確定。

四、蒸汽再過熱的方法（一）煙氣再熱（見圖2-25（c））優(yōu)點：再熱后的汽溫可等于或接近新汽溫度，一般可達535-600℃，煙氣再熱可相對提高熱經(jīng)濟性6%-8%。缺點是：再熱管道壓損ΔPrh大再熱器的熱端要用耐高溫的合金鋼管，增加了再熱系統(tǒng)投資要考慮起動、停機時保護再熱器須另設(shè)旁路系統(tǒng)（二）蒸汽再熱：利用新汽或抽汽加熱再熱蒸汽再熱后汽溫較低。熱經(jīng)濟性提高3%—4%優(yōu)點：可布置在汽輪機旁，壓損小適用于核電站

(b)

圖2-32蒸汽再熱

第五節(jié)熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)（一）熱電聯(lián)合生產(chǎn)熱電分產(chǎn)

——只生產(chǎn)電能或熱能一種能量

(a)(b)圖2-36熱電聯(lián)產(chǎn)、分產(chǎn)的熱力系統(tǒng)(a)熱電聯(lián)產(chǎn)的熱力系統(tǒng)；(b)熱電分產(chǎn)的熱力系統(tǒng)分產(chǎn)供熱鍋爐出口的高品位蒸汽熱能對外供低品位熱，大材小用分產(chǎn)發(fā)電恒有冷熱源損失

（二）熱電聯(lián)產(chǎn)

——同時生產(chǎn)電能和熱能而且是利用已在汽輪機中作了功的抽汽（低品位）熱能來對外供，該抽汽無冷熱原損失。(三)熱電聯(lián)產(chǎn)的熱量法(效率法)定性分析供熱循環(huán)在理想工況和實際工況下的供熱循環(huán)的熱效率:

圖2-35朗肯循環(huán)，供熱循環(huán)的T-S圖(a)朗肯循環(huán)時；(b)供熱循環(huán)時ph由圖2-35上述四式分析可知：

朗肯循環(huán)的值均較低，qc完全被冷卻水帶走散失于大氣，即冷源熱損失很大。純供熱循環(huán)的均為1。理想排汽放熱量qha，蒸汽做功的不可逆熱損失Δqh都全部用以對外供熱。對于抽汽凝汽式機組，可視為背壓式機組與凝汽式機組復(fù)合而成，其中供熱汽流是完全沒有冷源熱損失，它的仍為1，但是它的凝汽汽流仍有被冷卻水帶走的冷源熱損失，且該凝汽流的絕對內(nèi)效率

因為：①凝汽流量通過回轉(zhuǎn)隔板，恒有節(jié)流。②抽汽式供熱機組非設(shè)計工況的效率要降低，如采暖用單抽汽式機組在非采暖期運行時，采暖熱負荷即為零。③電網(wǎng)中一般供熱機組的參數(shù)都低于代替電站的凝汽式機組。④熱電廠必須建在熱負荷中心，供水條件比凝汽式電廠的差。5、存在的關(guān)系(四)熱電聯(lián)產(chǎn)的綜合效益

比較基礎(chǔ)

遵循能量供應(yīng)相等原則，假定聯(lián)產(chǎn)與分產(chǎn)的熱負荷Q、電負荷Ｗ分別相等；熱電分產(chǎn)的凝汽式機組（代替電站）的ηb、ηp、ηm和ηg與聯(lián)產(chǎn)發(fā)電相同；分產(chǎn)供熱的鍋爐效率，分產(chǎn)供熱的管道效率為聯(lián)產(chǎn)供熱是通過熱網(wǎng)干管，恒有熱損失，供熱量Qh，熱用戶用熱量Q=

QhηbS

熱電聯(lián)產(chǎn)與分產(chǎn)的對比系統(tǒng)模型(a)(b)圖2-36熱電聯(lián)產(chǎn)、分產(chǎn)的熱力系統(tǒng)(a)熱電聯(lián)產(chǎn)的熱力系統(tǒng)；(b)熱電分產(chǎn)的熱力系統(tǒng)1、供熱方面的燃料節(jié)省分產(chǎn)供熱時的標(biāo)準(zhǔn)煤耗量

kg標(biāo)煤/h

聯(lián)產(chǎn)供熱時的標(biāo)準(zhǔn)煤耗量

kg標(biāo)煤/h聯(lián)產(chǎn)供熱較分產(chǎn)供熱時節(jié)省的燃料量ΔBhs

kg標(biāo)煤/h分產(chǎn)供熱時的標(biāo)準(zhǔn)煤耗率：

kg標(biāo)煤/GJ

聯(lián)產(chǎn)供熱時的標(biāo)準(zhǔn)煤耗率：

kg標(biāo)煤/GJ2、發(fā)電方面的燃料節(jié)省分產(chǎn)發(fā)電時的標(biāo)準(zhǔn)煤耗量

kg標(biāo)煤/h聯(lián)產(chǎn)發(fā)電時的標(biāo)準(zhǔn)煤耗量(供熱汽流、凝汽流)kg標(biāo)煤/h聯(lián)產(chǎn)供熱較分產(chǎn)供熱發(fā)電時節(jié)省的燃料量ΔBes

kg標(biāo)煤/h熱化發(fā)電比X——熱化發(fā)電量占整個機組發(fā)電量的比值:將X代入熱電聯(lián)產(chǎn)全年節(jié)省的燃料量ΔBs

已知：故：分析：聯(lián)產(chǎn)供熱較分產(chǎn)供熱節(jié)煤可寫成：第一項為：供熱汽流聯(lián)產(chǎn)發(fā)電每發(fā)一度電較分產(chǎn)發(fā)電、節(jié)煤量。恒為正。即：節(jié)煤第二項：是供熱式機組的凝汽流發(fā)電卻較分產(chǎn)發(fā)電反而多耗煤因此應(yīng)從第一項扣去第二項，才是它的實際節(jié)煤量熱電聯(lián)產(chǎn)的主要優(yōu)點

節(jié)約能源減輕大氣污染，改善環(huán)境提高供熱質(zhì)量，改善勞動條件其它經(jīng)濟效益

熱經(jīng)濟性指標(biāo)——表示設(shè)備或系統(tǒng)能量利用及能量轉(zhuǎn)換過程中的技術(shù)完善程度。熱電廠的主要熱經(jīng)濟指標(biāo)比凝氣式電廠的復(fù)雜的多。（一）熱電廠總的熱經(jīng)濟性指標(biāo)1、熱電廠的燃料利用系數(shù)ηtp ——熱電廠對外供電、熱之和與輸入能量之比三、熱電廠的主要熱經(jīng)濟性指標(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：

式中：外部熱化發(fā)電量（供熱蒸汽）內(nèi)部熱化發(fā)電量（加熱抽汽）3.熱電廠的熱電比Rtp

、Rtp只能用以比較供熱參數(shù)相同的供熱式機組的熱經(jīng)濟性，、Rtp、均不能作為評價熱電廠熱經(jīng)濟性的單一的熱經(jīng)濟指標(biāo)。4、熱化系數(shù)熱化系數(shù)

tp是熱電廠供熱機組供熱循環(huán)以小時計的額定供熱量和以小時計的最大熱負荷的比值。熱化系數(shù)

tp也是表征熱電廠經(jīng)濟性的一個宏觀判據(jù)。一般情況，

tp<1表征熱電廠是經(jīng)濟的。由于熱負荷的大小、均勻性及其變化規(guī)律是影響熱電廠經(jīng)濟性的主要因素之一，故熱電廠的熱經(jīng)濟性還與熱化系數(shù)

tp的合理選擇有關(guān)。①熱化系數(shù)的定義供熱式機組的每小時最大熱化供熱量Qh.t(M)

與每小時最大熱負荷Qh(M)之比，為以小時計的熱化系數(shù)

tp

，即圖2-38熱化系數(shù)的圖示(a)熱化系數(shù)定義的圖示；②理論上最佳熱化系數(shù)的分析茲以單抽汽式供熱機組為例，其全年發(fā)電量為，其全年熱負荷持續(xù)時間圖為已知，如圖6-10(b)所示，該持續(xù)曲線下面積oabcdfo為全年供熱量，按一定比例繪全年熱化發(fā)電量，并適與熱負荷持續(xù)曲線重合，即以熱負荷持續(xù)曲線為分界，將Wa劃分為(即面積oabcdfo)和(即面積abcdea)兩部分。圖2-38熱化系數(shù)的圖示(b)理論上最佳熱化系數(shù)的圖示分析：

理論上的最佳熱化系數(shù)總是小于1的。工程上采用技術(shù)經(jīng)濟比較確定的最佳熱化系數(shù)要比理論上的最佳熱化系數(shù)小，總體一般為0.5~0.7。（二）熱電廠總熱耗能的分配熱電聯(lián)產(chǎn)總熱耗能的分配方法：熱量法實際焓降法凈效益法做功能力法將熱電廠總熱耗Qtp分配為分配實質(zhì)：DohoQtpWhWcWr圖2-40非再熱單抽式機組熱力系統(tǒng)及h-D圖(a)熱力系統(tǒng)；(b)h-D圖h

cDr通常分配

再從Qtp中減去

即得分配到發(fā)電方面的熱耗量

Qtp(e)1、熱量法

——將熱電廠的總熱耗量按產(chǎn)品數(shù)量比例進行分配

分配到供熱的熱耗量Qtp(h)占熱電廠總熱耗量Qtp的份額稱為熱電分攤比

tp(1)因此：kJ/h

分析：從熱能數(shù)量利用的觀點來分配熱耗；沒有考慮熱能質(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（發(fā)電部分沒有冷源熱損失）；不能調(diào)動改進熱功轉(zhuǎn)化過程的積極性；不利于鼓勵熱用戶降低用熱參數(shù)2、實際焓降法

——按聯(lián)產(chǎn)供熱汽流在汽輪機中少做的功（實際焓降不足）與新蒸汽實際的焓降來分配供熱的熱耗量。

實際焓降法熱電分攤比

tp(2)為：

故：特點：考慮外供熱抽汽在汽輪機中做功的影響；考慮熱能質(zhì)上的差別；供熱部分沒有分擔(dān)熱功轉(zhuǎn)換過程中的冷源損失和不可逆損失；供熱熱耗量Qtp(h)

最小，好處歸熱；可鼓勵熱用戶降低用熱參數(shù)3.凈效益法實際焓降法是按供熱汽流未作功到排汽參數(shù)，供熱按作功不足的比例來承擔(dān)分配的熱耗量，它是考慮供熱抽汽的品位差異，供熱參數(shù)越低，分攤的熱耗越小，因之可促使熱用戶主動降低用汽參數(shù)，利于節(jié)約能源。做功不足，為維持功率一定，需額外增加由功率平衡式求得

凈效益△Q

：

△Q=S[(A1+A2)–A7]4、做功能力法

——把聯(lián)產(chǎn)汽流的熱耗量按蒸汽的最大做功能力在電、熱兩種產(chǎn)品之間分配熱電分攤比

tp(3)：

故：聯(lián)產(chǎn)供熱蒸汽和新汽的做功能力：

分析：同時考慮熱能的質(zhì)量和數(shù)量；熱電聯(lián)產(chǎn)的熱經(jīng)濟效益分配到熱電兩種產(chǎn)品上；供熱抽汽（排汽）溫度與環(huán)境溫度接近，分析結(jié)果與實際焓降法近似某C50-8.83/0.118型供熱式機組，Qtp=755.31GJ/h，按總熱量分配法計算的熱經(jīng)濟指標(biāo)，如下表所示：指標(biāo)單位熱量法做功能力法實際焓降法發(fā)電方面

tp(e)% 71.14 > 38.40 > 29.58Qtp(e)GJ/h 253.04 < 468.73 < 608.57kg/(kW.h)

0.1729(最小) < 0.3203 < 0.4158供熱方面

tp(h)% 85.36 > 1.4961 < 2.9218Qtp(h)GJ/h 502.27 > 286.58 > 146.74kg/GJ 39.95 > 22.79 > 11.67(最小)（三）熱電廠的分項熱經(jīng)濟性指標(biāo)1、發(fā)電方面的熱經(jīng)濟性指標(biāo)熱電廠發(fā)電熱效率熱電廠發(fā)電熱耗率kJ/(kW

h)熱電廠發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率kg標(biāo)煤/(kW

h)

2、供熱方面的熱經(jīng)濟性指標(biāo)熱電廠供熱熱效率熱電廠供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率

kg標(biāo)煤/GJ

)()()(按熱量法分配hspbhtphhtpQQhhhh==)(6)()(1.3410/htphshtpshtpQBbh==三、熱電冷三聯(lián)產(chǎn)

溴化鋰––水吸收式制冷簡介：生產(chǎn)、生活既需要供暖，有的還需供冷。

吸收式制冷以高沸點的物質(zhì)為溶劑(吸收劑)，低沸點物質(zhì)為溶質(zhì)(制冷劑)組成二元溶液。溶液的溶解度與溫度有關(guān)，低溫時溶解度大，高溫時溶解度小；利用溶液的這種特性，取代蒸汽壓縮過程，故稱為吸收式制冷。氨-水吸收制冷，以氨為制冷劑，水為吸收劑。溴化鋰-水吸收式制冷，以水為制冷劑，溴化鋰—為吸收劑，采用兩級發(fā)生器(又稱雙效作用)的溴化鋰—制冷機，是我國近年研究成功，并推廣的節(jié)能型制冷設(shè)備。

熱電冷三聯(lián)產(chǎn)的特點

在熱電廠熱電聯(lián)產(chǎn)的同時，將已在汽輪機中做了一部分功(發(fā)了電)的低品位蒸汽熱能，通過制冷設(shè)備生產(chǎn)6℃-8℃的冷水，供用戶工藝冷卻、或空調(diào)之用。簡稱為熱電冷三聯(lián)產(chǎn)。熱電廠夏季熱負荷低時，熱經(jīng)濟性大為降低，對于采暖抽汽供熱式機組，非采暖期熱負荷為零，尤為顯著。若夏季有制冷負荷，因制冷用低品位抽汽而增加了熱負荷和熱化發(fā)電量，提高了熱電廠夏季運行時的效益(節(jié)能，環(huán)保等)。采用蒸汽動力循環(huán)加溴化鋰-水吸收式系統(tǒng)集中制冷，其循環(huán)熱效率可達65%以上?？蓽p少城市供電負荷，緩和夏季由于急劇增加的空調(diào)、制冷負荷所引起的城鎮(zhèn)電力供應(yīng)緊張狀況。對于有大量余熱可利用的工業(yè)企業(yè)，也可做溴化鋰制冷的熱源，提高余熱利用率，節(jié)約能源，無須耗費高品位的電能。溴化鋰吸收式制冷機基本上是熱交換器組合體，運行可靠，維護方便，易全盤自動化。系統(tǒng)所供7℃左右的冷水，與采用中央(集中)冷水制冷系統(tǒng)是一樣的，完全可滿足賓館高層建筑，辦公樓和生產(chǎn)設(shè)施冷卻工藝或空調(diào)的要求。

熱電冷三聯(lián)產(chǎn)的應(yīng)用

熱電冷三聯(lián)產(chǎn)的應(yīng)用是有其條件的，主要是現(xiàn)有制冷系統(tǒng)的能耗水平，供熱式機組的型式、容量、參數(shù)及其運行工況等條件，以及當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的供電煤耗率水平，影響因素錯綜復(fù)雜，須結(jié)合具體工程通過技術(shù)經(jīng)濟、環(huán)保多方面論證比較后才能確定。發(fā)展趨勢：應(yīng)用范圍普遍化機組容量大型化潔凈煤技術(shù)高新化節(jié)能技術(shù)系統(tǒng)化熱能消耗計量化使用燃料清潔化能源系統(tǒng)新型化投資經(jīng)營市場化四、我國的熱電聯(lián)產(chǎn)我國熱電聯(lián)產(chǎn)己具有相當(dāng)規(guī)模。2002年，全國總供熱能力為83346t/h，熱電聯(lián)產(chǎn)為59946t/h，占72%。全國總供熱量為57438萬GJ，熱電聯(lián)產(chǎn)為37847萬GJ，占66%。到2003年底，全國6000kW及以上供熱機組共2121臺，總?cè)萘窟_4369萬kW、6000kW及以上熱電機組占全國火電同容量機組的15.7%，占全國發(fā)電機組總?cè)萘康?1.16%，已遠遠超過核電機組比重。承擔(dān)了全國總供熱蒸汽的65.89%，熱水的32.66%。無論從供熱能力上看，還是從供熱總量上看，熱電聯(lián)產(chǎn)均占全國蒸汽總供熱能力和總供熱量的60%～70%。在運行的熱電廠中，規(guī)模最大的為太原第一熱電廠，裝機容量138.6萬千瓦。

第三章燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)、原子能、地?zé)峒疤柲馨l(fā)電

本章主要講述燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、核電、地?zé)岚l(fā)