第一章-热力发电厂动力循环及其热经济性分解课件.ppt
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- 第一章 热力 发电厂 动力 循环 及其 经济 分解 课件
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1、第一章热力发电厂动力循环第一章热力发电厂动力循环及其热经济性及其热经济性 热力发电厂热经济性的评价方法热力发电厂热经济性的评价方法发电厂的动力循环发电厂的动力循环凝汽式发电厂的主要热经济性指标凝汽式发电厂的主要热经济性指标 第一节第一节 热力发电厂热经济性的评价方法热力发电厂热经济性的评价方法发电厂中能量的转换过程(存在各种损失)发电厂中能量的转换过程(存在各种损失)化学能化学能 热能热能 机械能机械能 电能电能 (煤)(煤)(锅炉)(锅炉)(汽轮机)(汽轮机)(发电机)(发电机)发电厂热经济性的评价发电厂热经济性的评价通过能量转换过程中能量的通过能量转换过程中能量的利用程度利用程度或或损失大
2、小损失大小来衡量来衡量目的:目的:研究损失产生的部位、大小、原因及其相互关研究损失产生的部位、大小、原因及其相互关系,找出减少这些热损失的方法和相应措施系,找出减少这些热损失的方法和相应措施一、评价发电厂热经济性的两种方法:一、评价发电厂热经济性的两种方法:1 1 热量法、热效率法热量法、热效率法 基于热力学第一定律基于热力学第一定律 以燃料化学能从数量上被利用的程度来评价电厂的以燃料化学能从数量上被利用的程度来评价电厂的热经济性,常用于定量分析热经济性,常用于定量分析2 2 熵方法、熵方法、火用方法、做功能力法火用方法、做功能力法 基于热力学第一、二定律基于热力学第一、二定律 以燃料化学能的
3、做功能力被利用的程度来评价电厂以燃料化学能的做功能力被利用的程度来评价电厂的热经济性,常用于定性分析的热经济性,常用于定性分析二、热量法二、热量法热量法以热量法以热效率热效率或或热损失率热损失率的大小衡量电厂的热经济性的大小衡量电厂的热经济性热效率反映热力设备将能量转换或输出有效能量的程度,热效率反映热力设备将能量转换或输出有效能量的程度,不同阶段热效率不同。不同阶段热效率不同。能量平衡关系:能量平衡关系:供给热量供给热量=有效利用热量有效利用热量+损失热量损失热量1001100供给热量损失热量供给热量有效利用热量热效率有再热的凝汽式发电厂循环系统图有再热的凝汽式发电厂循环系统图简单凝汽式发电
4、厂循环系统图简单凝汽式发电厂循环系统图GBTCbicp=bpimggmpQbQ0锅炉能量平衡关系:锅炉能量平衡关系:输入燃料热量输入燃料热量Qcp=锅炉热负荷锅炉热负荷Qb+锅炉热损失锅炉热损失Qb锅炉热损失锅炉热损失Qb:排烟损失、散热损失、未完全燃烧损失、排烟损失、散热损失、未完全燃烧损失、排污损失等排污损失等(1)锅炉)锅炉bcpQbQbh hz z D D 1cpQbQcpQbQBqbQbD D 1neth h0.90.94管道能量平衡关系:管道能量平衡关系:锅炉热负荷锅炉热负荷Qb=汽轮机热耗量汽轮机热耗量Q0+管道热损失管道热损失Qp(2)管道)管道bQpQbQQpD10h)1(p
5、bcpQpQphhzDGBTC0.980.99QbQ0p汽轮机能量平衡关系:汽轮机能量平衡关系:汽轮机热耗汽轮机热耗Q0=汽轮机内功率汽轮机内功率Wi+汽轮机冷源损失汽轮机冷源损失Qc冷源热损失冷源热损失Qc:凝汽器中汽轮机排汽的汽化潜热损失凝汽器中汽轮机排汽的汽化潜热损失 膨胀过程中的节流、排汽、内部损失膨胀过程中的节流、排汽、内部损失(3 3)汽轮机汽轮机010QcQQiWiDh)1(ipbcpQcQchhhzD0.450.450.470.47GTiQ0WiQc汽轮机机械能量平衡关系:汽轮机机械能量平衡关系:汽轮机内功率汽轮机内功率Wi=发电机轴端功率发电机轴端功率Pax+机械损失机械损失
6、Qm 3600P 3600Paxax=W Wi i-Q Qm m(4)机械效率)机械效率0.965 0.965 0.99 0.99(1)mQmmbp iQcpzh hhhD36001PQaxmmWWiihD发电机能量平衡关系:发电机能量平衡关系:发电机输入功率发电机输入功率Pax=发电机输出功率发电机输出功率Pe+能量损失能量损失Qg(5)发电机)发电机0.95 0.95 0.98 0.98(1)gQggbp imQcpzh hh hhD13600QPgegPPaxaxhD全厂能量平衡关系:全厂能量平衡关系:发电机输出功率发电机输出功率Pe=全厂热耗量全厂热耗量Qcp-全厂能量损失全厂能量损失
7、Qj(6)全厂总效率)全厂总效率DcpjQcpQeP3600DcpjcpQcpjQgmipbcpQePcpzhhhhhh113600DcpjcpQcpjQgmipbcpQePcpzhhhhhh1136000.380.380.420.42全厂总能量损失全厂总能量损失Qj j=Qb b+Qp p+Qc c+Qm m +Qg g 火力发电厂的各项损失(火力发电厂的各项损失(%)项目项目高参数高参数超高超高参数参数超超临界参数临界参数Qb1098Qp10.50.5Qc57.552.550.5Qm0.50.50.5Qg0.50.50.5总能量损失总能量损失69.56360全厂总效率全厂总效率30.537
8、40热流图热流图DDcpjcpcpjeQQQBqP13600二、熵方法二、熵方法实际的动力过程是不可逆的,必然引起熵增实际的动力过程是不可逆的,必然引起熵增熵方法熵方法通过通过熵增(熵产)的计算来确定做功的损失熵增(熵产)的计算来确定做功的损失环境温度环境温度Tenen,则,则熵增熵增 s 引起的做功损失引起的做功损失 I 为:为:I=Ten en s 典型不可逆过程的做功能力损失典型不可逆过程的做功能力损失(1)有温差的换热过程有温差的换热过程 冷凝器、加热器冷凝器、加热器放热过程:熵减放热过程:熵减s a吸热过程:熵增吸热过程:熵增s b吸热量吸热量=放热量放热量换热过程换热过程熵增:熵增
9、:做功损失:做功损失:T、,I enenaaTdqITsTTTTDD DTenbabaaadqdqTdqsssTTTTTDD D D DaabbdqTsTsDDbTo过程熵增:s火用损E(2)不可逆绝热膨胀过程不可逆绝热膨胀过程 汽轮机汽轮机做功损失:做功损失:tentuITsD 不可逆绝热膨胀不可逆绝热膨胀 tuen(3)不可逆绝热压缩过程不可逆绝热压缩过程 水泵水泵做功损失:做功损失:tenITsD不可逆绝热压缩不可逆绝热压缩 en(4)节流过程节流过程 汽轮机进汽调节结构汽轮机进汽调节结构 做功损失:做功损失:有摩阻的流动有摩阻的流动 enpenpITsD(二)(二)凝汽式发电厂各种损失
10、及全厂总效率凝汽式发电厂各种损失及全厂总效率1 锅炉的做功能力损失锅炉的做功能力损失(1)锅炉的散热损失)锅炉的散热损失做功损失做功损失(1)bqqhD(1)IbbIqhIbIen(2)化学能转化为热能)化学能转化为热能熵熵增:增:做功损失:做功损失:00383bggqhhsssTTD0benbengqITsTTDIbIIIbIen(3)工质温差传热)工质温差传热熵熵增:增:做功损失:做功损失:锅炉中做功总损失:锅炉中做功总损失:III00308bgqsssssTDIIIIII08()benbenITsTssDIIIIIIbbbbIIIIIbIIIbIIIIbIen2 主蒸汽管道的做功能力损失
11、主蒸汽管道的做功能力损失熵熵增:增:做功损失:做功损失:10psssD10()penenpITssTsDIbIIIbIIIIbIenpI3 汽轮机内部做功能力损失汽轮机内部做功能力损失熵熵增:增:做功损失:做功损失:21tsssD 21()tenentITssTsDIbIIIbIIIIbIenpItI4 凝汽器中做功能力损失凝汽器中做功能力损失熵熵增:增:做功损失:做功损失:23()()ccensTTssD23()()ccenencITTssTsDIbIIIbIIIIbIenpItIcI5 汽轮机机械摩擦产生的做汽轮机机械摩擦产生的做 功能力损失功能力损失做功损失:做功损失:12()(1)cm
12、enmIhhTshDIbIIIbIIIIbIenpItIcImI6 发电机的做功能力损失发电机的做功能力损失 做功损失:做功损失:12()(1)ggmengIhhTsh hDIbIIIbIIIIbIenpItIcImIgI7 凝汽式发电厂做功能力损失凝汽式发电厂做功能力损失 做功损失:做功损失:全厂效率:全厂效率:cpbptcmgIIIIIIIIbIIIbIIIIbIenpItIcImIgI3600ecpqPI1cpcpIqh 能流图能流图cpbptcmgIIIIIIIIbI()PItDmIgItIIIIIIbbII()PIpDrcII四、火用四、火用 方法方法1 1火用火用 效率与火用效率与
13、火用 损损能量平衡关系能量平衡关系:供给的可用能供给的可用能=有效利用的可用能有效利用的可用能+火用火用 损损火用火用 效率效率exex100供给的可用能有效利用的可用能exh火用火用 平衡方程的图解平衡方程的图解火用火用 损:损:()()inqiouteneeeweTsD D热力设备eqeinwieouteD 电厂典型热力设备的火用电厂典型热力设备的火用 损及火用损及火用 效率效率 设设 备备 特特 点点 比比火用火用损损E(kJ/kg)火用火用效率效率ex(%)汽轮机汽轮机 eq=0 outinteweE D D1 outinitexeew h h 锅炉、换热器锅炉、换热器 wi=0 ou
14、tqinbeeeE D D qinoutbexeee h h 管道管道 eq=0,wi=0 outinpeeE D D inoutpexee h h 凝汽式电厂纯凝汽工况运行时的火用凝汽式电厂纯凝汽工况运行时的火用 损分布损分布火用火用 流图流图 小结:小结:1 热量法与作功能力法计算的全厂总效率相同;热量法与作功能力法计算的全厂总效率相同;2 损失分析不同:损失分析不同:热量法:从热损失的角度分析热量法:从热损失的角度分析 作功能力法:从做功能力损失的角度分析作功能力法:从做功能力损失的角度分析3 用途:用途:热量法:定量分析,指导工程实际热量法:定量分析,指导工程实际 作功能力法:作功能力
15、法:定性分析,指导技术革新定性分析,指导技术革新二二 凝汽式发电厂的主要热经济指标凝汽式发电厂的主要热经济指标n能耗(汽耗量、热耗量、煤耗量)能耗(汽耗量、热耗量、煤耗量)n能耗率(汽耗率、热耗率、煤耗率)能耗率(汽耗率、热耗率、煤耗率)n热效率热效率1、能耗、能耗反映生产电功率反映生产电功率Pe所消耗的能量所消耗的能量电厂热耗电厂热耗Qcp 、电厂煤耗电厂煤耗Bcp、汽轮机热耗汽轮机热耗Q0、汽轮机汽耗汽轮机汽耗D0 功率方程式:功率方程式:3600Pe =Bqnetbpimg=Bqnetcp=Qcpcp =Q0img=Q0e =D0wimg kJ/h发电厂热耗量:发电厂热耗量:发电厂煤耗量
16、:发电厂煤耗量:汽轮发电机组热耗量:汽轮发电机组热耗量:汽轮发电机组汽耗量:汽轮发电机组汽耗量:注意注意能耗指标与产量有关,只能表明能耗指标与产量有关,只能表明Pe为一定时的热经济性;为一定时的热经济性;当当q q0 0不同时,即使不同时,即使P Pe e一定,一定,D D0 0也不能作为热经济指标。也不能作为热经济指标。3 6 0 0ecpn etcpPBqh3600Pe =Bqnetbpimg=Bqnetcp=Qcpcp =Q0img=Q0e=D0wimg3 6 0 0ecpn etcpPQB qheePQh36000gmiewPDhh360002、能耗率、能耗率反映每生产反映每生产1kW
17、.h电能所消耗的能量电能所消耗的能量发电厂热耗率发电厂热耗率q qcp发电厂煤耗率发电厂煤耗率bcp汽轮机热耗率汽轮机热耗率q q汽轮机汽耗率汽轮机汽耗率d cpcpeBbPcpcpeQqP0eQqP0eDdPcpcpsbhh123.0292703600标准煤标准煤 q1=29270kJ/kg发电标准煤耗率发电标准煤耗率供电标准煤耗率供电标准煤耗率ncpsnbh123.0)1(apsb3、热效率、热效率(1 1)凝汽式汽轮机的绝对内效率)凝汽式汽轮机的绝对内效率i i 汽轮机能量平衡式:汽轮机能量平衡式:绝对内效率绝对内效率i i:W Wi i汽轮机汽耗为汽轮机汽耗为D D0 0时实际内功率时
18、实际内功率 W Wa a汽轮机汽耗为汽轮机汽耗为D D0 0时理想内功率时理想内功率i i汽轮机的绝对内效率汽轮机的绝对内效率t t汽轮机的理想热效率汽轮机的理想热效率riri汽轮机的相对内效率汽轮机的相对内效率Q0WiQCCGT00iaiitriaWWWQQWhh h0icQWQ D以以1kg1kg新汽为基准新汽为基准汽轮机能量能量平衡:汽轮机能量能量平衡:比热耗比热耗q q0 0 :比内功比内功w wi i :q qc c比冷源热损失:比冷源热损失:内效率内效率i i:ciqwqD0001qqqwciiDh000DQq0DWwii0DQqccDD示例:计算图示系统中汽轮机的内效率示例:计算
19、图示系统中汽轮机的内效率 (忽略汽水损失)(忽略汽水损失)计算过程:计算过程:(1 1)汽轮机热耗)汽轮机热耗Q Q0 0、比热耗比热耗q q0 0 rhrhfwfwrhrhqDhhDhDqDhDQ)(000000(2 2)汽轮机实际做功量)汽轮机实际做功量W Wi i、比比内功内功w wi i rhrhfwfwrhrhqahhhqahq)(000cczjjrhrhihDhDqDhDW100cczjjrhrhihahaqahw10(3 3)汽轮机内效率)汽轮机内效率i i 、净内效率净内效率0QWiih0qwiih0QWWpuinih2 2、汽轮发电机组的绝对电效率、汽轮发电机组的绝对电效率e
20、egmieeQPhhhh03600汽轮发电机组的热耗率汽轮发电机组的输出功eh)3600(gmieWPhh3 3、管道效率、管道效率p pbpQQ0hhkJhhDqDhhDhDhDqDhDQfwbbbrhrhfwbbfwfwbbbrhrhbbb/)()(11)(11)(4 4、凝汽式电厂热效率、凝汽式电厂热效率cpcp (全厂热效率)全厂热效率)全厂净热效率(扣除厂用电功率的电厂效率)全厂净热效率(扣除厂用电功率的电厂效率)cpeecpQPBqP360036001hepbgmipbhhhhhhhh)1()(36001apcpapencpBqPPhh平均厂用电率为平均厂用电率为8.2%8.2%1
21、25200MW125200MW机组电厂:机组电厂:8.5%8.5%;300MW300MW及以上机组电厂:及以上机组电厂:4.7%5.5%4.7%5.5%;中小容量机组电厂:中小容量机组电厂:9%12%9%12%。三三 发电厂的动力循环发电厂的动力循环(一)朗肯循环及其热经济性(一)朗肯循环及其热经济性1 1-2-2-3-3-4-4-1-1 郎肯循环郎肯循环pvTS123 412341-2-3-4-11-2-3-4-1 卡诺循环卡诺循环 4 3 1 2 1 2 3 400111acctwqTqqTh 1 1 提高初温(提高初温(t t0 0)的热经济性分析的热经济性分析(1 1)提高初温对提高初
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