发电厂动力循环课件.ppt
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- 发电厂 动力 循环 课件
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1、2022-6-16发电厂动力循环发电厂动力循环刘清欣2022-6-16水蒸气动力循环系统的简化水蒸气动力循环系统的简化锅锅炉炉汽轮机汽轮机发电机发电机给水泵给水泵凝汽器凝汽器朗肯循环朗肯循环1234简化(理想化):简化(理想化):12 汽轮机汽轮机 s 膨胀膨胀23 凝汽器凝汽器 p 放热放热34 给水泵给水泵 s 压缩压缩41 锅炉锅炉 p 吸热吸热2022-6-161342pv朗肯循环朗肯循环pv图图12 汽轮机汽轮机 s 膨胀膨胀23 凝汽器凝汽器 p 放热放热34 给水泵给水泵 s 压缩压缩41 锅炉锅炉 p 吸热吸热2022-6-164321Tshs1324朗肯循环朗肯循环Ts和和h
2、s图图12 汽轮机汽轮机 s 膨胀膨胀23 凝汽器凝汽器 p 放热放热34 给水泵给水泵 s 压缩压缩41 锅炉锅炉 p 吸热吸热2022-6-16sp1, t1, p2654321如何提高朗如何提高朗肯循环肯循环的热效率的热效率122131T1Tthhhh 影响热效率的参数?影响热效率的参数?T2022-6-16蒸汽初参数及终参数蒸汽初参数及终参数v蒸汽初参数指新蒸汽进入汽轮机自动主汽门蒸汽初参数指新蒸汽进入汽轮机自动主汽门前的蒸汽压力前的蒸汽压力P P0 0和温度和温度t t0 0。v蒸汽终参数指凝汽式汽轮机的排汽压力蒸汽终参数指凝汽式汽轮机的排汽压力PcPc和和排汽温度排汽温度tctc。
3、由于蒸汽参数主要影响。由于蒸汽参数主要影响t t和和riri,本节重点分析蒸汽参数对,本节重点分析蒸汽参数对t t和和riri的影的影响。响。vi=tri2022-6-16sT654321蒸汽初压对朗蒸汽初压对朗肯循环肯循环热效率的影响热效率的影响t1 , p2不变不变,p1优点:优点: ,汽轮机出口尺,汽轮机出口尺寸小寸小缺点:缺点: 对强度要求高对强度要求高 不不利于汽轮机利于汽轮机安全。一般要求出口干安全。一般要求出口干度大于度大于0.85 0.88 4 5 6 1 22x1Tt2v2022-6-16初压力提高初压力提高v结论:在极限初压力内,提高蒸汽初压,循环效率结论:在极限初压力内,
4、提高蒸汽初压,循环效率提高。提高。 v提示:在配合初温下,该极限初压力很高,远远超提示:在配合初温下,该极限初压力很高,远远超过了现代汽轮机实用初压力。过了现代汽轮机实用初压力。 v实例:蒸汽初温度为实例:蒸汽初温度为540540时,极限初压力超过时,极限初压力超过40 40 MPaMPa。目前,世界范围内火力发电机组的最高初压。目前,世界范围内火力发电机组的最高初压力为力为35MPa35MPa。2022-6-16sT654321蒸汽初温对朗蒸汽初温对朗肯循环肯循环热效率的影响热效率的影响优点:优点: ,有利于汽机安全。,有利于汽机安全。缺点:缺点: 对耐热及强度要求高对耐热及强度要求高 汽机
5、出口尺寸大汽机出口尺寸大p1 , p2不变不变,t1 1 22xt1T2v2022-6-16初温提高初温提高v分析:分析:蒸汽初压力和终压力不变,蒸汽初温度上升,高温段吸热量增加,平均吸热温度增加,循环效率增加。 v结论:结论:提高蒸汽初温,循环效率提高。2022-6-16 相对效率与初参数的关系相对效率与初参数的关系.v 1.1.提高蒸汽初温提高蒸汽初温 分析:(分析:(1 1)汽轮机的容量、蒸汽初压力)汽轮机的容量、蒸汽初压力和排汽压力一定时,提高蒸汽初温度,蒸汽的比体和排汽压力一定时,提高蒸汽初温度,蒸汽的比体积增大,容积流量增加,汽轮机叶片的高度增加,积增大,容积流量增加,汽轮机叶片的
6、高度增加,漏汽损失减少;(漏汽损失减少;(2 2)由于蒸汽初温度的提高,减)由于蒸汽初温度的提高,减少了汽轮机末几级叶片中蒸汽的湿度,汽轮机湿汽少了汽轮机末几级叶片中蒸汽的湿度,汽轮机湿汽损失减少。损失减少。提示:漏汽损失与汽轮机间隙相对值提示:漏汽损失与汽轮机间隙相对值(/L)(/L)成正比。成正比。v 结论:提高蒸汽初温,汽轮机相对内效率结论:提高蒸汽初温,汽轮机相对内效率提高。提高。2022-6-16v2.2.提高蒸汽初压提高蒸汽初压 分析:(分析:(1 1)汽轮机的容量、蒸汽初温度)汽轮机的容量、蒸汽初温度和终压力一定时,提高蒸汽初压力,蒸汽的比体积和终压力一定时,提高蒸汽初压力,蒸汽
7、的比体积变小,容积流量减少,汽轮机叶片的高度减少,漏变小,容积流量减少,汽轮机叶片的高度减少,漏汽损失增加;(汽损失增加;(2 2)蒸汽初压提高,末几级叶片中)蒸汽初压提高,末几级叶片中蒸汽的湿度增大,汽轮机湿汽损失增加。蒸汽的湿度增大,汽轮机湿汽损失增加。v 结论:提高蒸汽初压,汽轮机相对内结论:提高蒸汽初压,汽轮机相对内效率下降。效率下降。2022-6-16同时提高蒸汽初温和初压同时提高蒸汽初温和初压v分析:分析:如果同时改变蒸汽初温和初压,由于初压力如果同时改变蒸汽初温和初压,由于初压力的影响大于初温度的影响,汽轮机的相对内效率下的影响大于初温度的影响,汽轮机的相对内效率下降。降。v提示
8、:提示:容量大的汽轮机其相对内效率下降慢些。这容量大的汽轮机其相对内效率下降慢些。这主要是因为其蒸汽容积流量较大,汽轮机各高压级主要是因为其蒸汽容积流量较大,汽轮机各高压级叶片的高度和汽轮机的部分进汽度大,而小容量的叶片的高度和汽轮机的部分进汽度大,而小容量的汽轮机相对内效率下降得快。汽轮机相对内效率下降得快。 结论:汽轮机容量越大,提高初参数越有利,即结论:汽轮机容量越大,提高初参数越有利,即“高参数,大容量高参数,大容量”。2022-6-16同时提高蒸汽初温和初压同时提高蒸汽初温和初压v结论:提高蒸汽初参数,汽轮机的相对内效结论:提高蒸汽初参数,汽轮机的相对内效率下降,但大容量机组下降较慢
9、。率下降,但大容量机组下降较慢。 v实例:相对效率与初参数的关系图中,小容量机组实例:相对效率与初参数的关系图中,小容量机组初参数由初参数由9MPa9MPa、450450提高到提高到17MPa17MPa、537537,汽轮,汽轮机的相对内效率由机的相对内效率由76.376.3下降至下降至73.873.8。2022-6-16蒸汽初参数对绝对内效率蒸汽初参数对绝对内效率i的影响的影响 v 分析:当初参数在实用范围内提高,理想循环热分析:当初参数在实用范围内提高,理想循环热效率效率tt增加,而相对内效率增加,而相对内效率riri下降,这时,绝下降,这时,绝对内效率对内效率ii的变化取决于机组容量的大
10、小。由于的变化取决于机组容量的大小。由于大容量机组相对内效率下降较慢,循环效率增加的大容量机组相对内效率下降较慢,循环效率增加的影响超过相对内效率下降的影响,绝对内效率提高。影响超过相对内效率下降的影响,绝对内效率提高。v结论:汽轮机容量越大,提高初参数越有利,即结论:汽轮机容量越大,提高初参数越有利,即“高参数,大容量高参数,大容量”。2022-6-16提高蒸汽初参数的技术限制提高蒸汽初参数的技术限制v1.1.初温提高的限制初温提高的限制 分析:分析:提高蒸汽初温对热经济性的影响总提高蒸汽初温对热经济性的影响总是有利的。但如果温度过高,将使钢材的高温持久是有利的。但如果温度过高,将使钢材的高
11、温持久强度迅速下降,蠕变加快,钢材变脆,严重影响部强度迅速下降,蠕变加快,钢材变脆,严重影响部件的工作寿命,甚至引起破坏性事故。件的工作寿命,甚至引起破坏性事故。 结论:结论:提高蒸汽初温度会受到耐高温钢材提高蒸汽初温度会受到耐高温钢材的性能及价格的限制。的性能及价格的限制。 v钢材类别钢材类别 :碳钢:碳钢 珠光体钢珠光体钢 奥氏体钢奥氏体钢 v温度极限温度极限 :450 570 600 450 570 600 v钢材价比钢材价比 1 1.81 1.83.7 133.7 1316162022-6-16提高蒸汽初参数的技术限制提高蒸汽初参数的技术限制v2 2初压提高的限制初压提高的限制 分析:
12、分析:随着初压力的提高,蒸汽膨胀终点随着初压力的提高,蒸汽膨胀终点的湿度增大,湿汽损失将增大,汽轮机的相对内效的湿度增大,湿汽损失将增大,汽轮机的相对内效率将下降。而且,由于水珠的流动方向偏离汽流的率将下降。而且,由于水珠的流动方向偏离汽流的设计流向,使叶栅受到冲蚀。蒸汽湿度愈大,相对设计流向,使叶栅受到冲蚀。蒸汽湿度愈大,相对内效率的降低和叶栅的冲蚀也愈甚。内效率的降低和叶栅的冲蚀也愈甚。 结论:结论:蒸汽初压力的提高受汽轮机末级蒸蒸汽初压力的提高受汽轮机末级蒸汽湿度的限制。汽湿度的限制。2022-6-16sT654321 2乏汽压力乏汽压力对对朗肯循环朗肯循环热效率的影热效率的影响响 优点
13、:优点: 2Tt缺点:缺点:受环境温度限制,现在大型受环境温度限制,现在大型机组机组p p2 2为为0.0035-0.005MPa0.0035-0.005MPa,相,相应的饱和温度约为应的饱和温度约为27-33 27-33 ,已接近事实上可能达到的最低已接近事实上可能达到的最低限度。限度。冬天热效率高冬天热效率高p1 , t1不变不变,p2 4 32022-6-16降低蒸汽终参数的限制降低蒸汽终参数的限制v 1.1.理论极限理论极限 分析:凝汽器的工作压力是靠冷却水不断分析:凝汽器的工作压力是靠冷却水不断带走排汽的放热量而维持,因此排汽温度不可能低带走排汽的放热量而维持,因此排汽温度不可能低于
14、冷却水的进水温度于冷却水的进水温度t1t1。 结论:降低排汽压力首先受到凝汽器冷却结论:降低排汽压力首先受到凝汽器冷却水进水温度的限制。水进水温度的限制。v 2.2.技术极限技术极限 分析:汽轮机排汽温度由下式决定:分析:汽轮机排汽温度由下式决定: tc= t1 +t +t tc= t1 +t +t 2022-6-16v冷却水在凝汽器中的温升冷却水在凝汽器中的温升tt,即冷却水出口水温,即冷却水出口水温与进口水温差取决于冷却水量或循环倍率,一般合与进口水温差取决于冷却水量或循环倍率,一般合理的温升为理的温升为6 61111。另外,降低排汽压力还要受。另外,降低排汽压力还要受到凝汽器传热端差到凝
15、汽器传热端差tt的限制,它与凝汽器面积、的限制,它与凝汽器面积、管材、冷却水量等有关,一般为管材、冷却水量等有关,一般为5 510 10 。 v实例:如实例:如t1t1取取20 20 ,tt取取8 8 ,tt取取5 5 。 tc= t1 +t +t=25+8+5=33 tc= t1 +t +t=25+8+5=33 由由tctc查表,查表,Pc=0.006MPaPc=0.006MPa2022-6-16v凝汽器运行的最佳真空凝汽器运行的最佳真空 发电厂运行中适当增加凝汽器的冷却水量,可发电厂运行中适当增加凝汽器的冷却水量,可以降低排汽压力,但增加了对循环水泵的耗功电量,以降低排汽压力,但增加了对循
16、环水泵的耗功电量,只有在降低排气压力,汽轮机出力增加与循环水泵只有在降低排气压力,汽轮机出力增加与循环水泵耗电增量之差为最大值时,凝汽器真空才是最佳真耗电增量之差为最大值时,凝汽器真空才是最佳真空。空。2022-6-16v 说明:排汽压力对汽轮机和凝汽器的结构和说明:排汽压力对汽轮机和凝汽器的结构和制造成本有很大影响。当排汽压力由制造成本有很大影响。当排汽压力由4.9kPa4.9kPa降到降到2.94kPa2.94kPa时,蒸汽比体积增加时,蒸汽比体积增加6060,汽轮,汽轮机末级及排汽口的尺寸,凝汽器的体积都要机末级及排汽口的尺寸,凝汽器的体积都要增大许多,还要增加排汽口的数量,使设备增大许
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