蒸氣動力循環(huán)

第十二章

蒸汽動力循環(huán)

第十二章蒸汽動力循環(huán)水蒸氣：火力發(fā)電、核電低沸點工質：氨、氟里昂太陽能、余熱、地熱發(fā)電動力循環(huán)：以獲得功為目的元寶山火電廠大型坑口電站(陜西韓城電廠)德國1.35MW核電站首臺國產(chǎn)20萬千瓦機組(遼寧朝陽電廠)660MW發(fā)電機內部（邯鄲發(fā)電廠)石橫發(fā)電廠30萬千瓦機組集控室揚州第二發(fā)電廠600MW監(jiān)控系統(tǒng)火電廠系統(tǒng)圖

四個主要裝置：

鍋爐

汽輪機

凝汽器

給水泵§12-1郎肯循環(huán)水蒸氣動力循環(huán)系統(tǒng)

鍋爐汽輪機發(fā)電機給水泵凝汽器鍋爐設備圖凝汽器和冷卻塔系統(tǒng)圖冷卻塔實體圖水蒸氣動力循環(huán)系統(tǒng)的簡化鍋爐汽輪機發(fā)電機給水泵凝汽器郎肯循環(huán)1234簡化（理想化）：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1342pv郎肯循環(huán)pv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4321Tshs1324郎肯循環(huán)Ts和hs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hs1324郎肯循環(huán)功和熱的計算

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：hs1324郎肯循環(huán)熱效率的計算

一般很小，占0.8~1%，忽略泵功

工程上常用汽耗率,反映裝置經(jīng)濟性，設備尺寸汽耗率：蒸汽動力裝置每輸出1kW.h

功量所消耗的蒸汽量kg汽耗率的概念的單位是kJ/kg1kW=1

kJ/ssT朗肯循環(huán)的計算吸熱量放熱量循環(huán)熱效率吸熱平均溫度放熱平均溫度循環(huán)熱效率汽耗率

汽耗率：每生產(chǎn)１kW.h（3600kJ）的功所消耗的蒸汽量。１23412.5已知朗肯循環(huán)的初壓p1=5MPa,初溫t1=500℃，乏汽壓力

p2=5kPa，試求該循環(huán)的平均吸熱溫度、循環(huán)熱效率及乏汽干度。解查水蒸氣表由p1=5MPa,t1=500℃查得p2=5kPa=0.005MPa時計算乏汽的干度乏汽的焓sT１234查表得吸熱量放熱量熵變量吸熱平均溫度放熱平均溫度吸熱量放熱量吸熱平均溫度熱效率放熱平均溫度熱效率§12-2蒸汽參數(shù)對循環(huán)熱效率的影響550℃500℃400℃350℃0.480.440.400.36s325411`TT1ηT036912151821初壓p1

MPa一、蒸汽初壓對循環(huán)熱效率的影響0300350400450500550ηt%35363738394032145T1T1’二、蒸汽初溫對循環(huán)熱效率的影響sT初溫

t℃24681012141618200.400.410.420.430.440.450.460.470.48p2

kPa14532ss1s3s3’T0T1T三、背壓對循環(huán)熱效率的影響ηt蒸汽參數(shù)的影響歸納如下提高蒸汽初參數(shù)p1，t1,可以提高循環(huán)熱效率，現(xiàn)代蒸汽動力循環(huán)朝著高參數(shù)方向發(fā)展。我國目前采用的配套機組參數(shù)如下表。低參數(shù)中參數(shù)高參數(shù)超高參數(shù)亞臨界參數(shù)初壓/MPa初溫/℃發(fā)電功率/MW1.33.59.013.516.5340435535550,535550,5351.5—36—2550—100125,200200,300,600降低乏氣壓力可以提高循環(huán)熱效率，但乏氣壓力受環(huán)境溫度限制。目前火力發(fā)電廠一般在0.004MPa─0.006MPa的乏氣壓力下運行。實際循環(huán)的計算吸熱量放熱量汽輪機作功水泵耗功循環(huán)熱效率循環(huán)凈功１234sT汽輪機的相對內效率水泵的相對內效率實際循環(huán)的計算１234sT已知求關鍵：得到因所以157H.PL.P893一、蒸汽再熱循環(huán)(reheat)BoilerReheaterLow-PturbineHigh-PturbinePumpCondenserqinqout§12-3蒸汽的再熱循環(huán)和回熱循環(huán)蒸汽再熱循環(huán)系統(tǒng)示意圖wturb,outwpump,in1875329sT186792hh8h1h7h9h2p1p

RHp2x2x9x=1st11、蒸汽再熱循環(huán)的T-s圖和h-s圖187539sT2、蒸汽再熱循環(huán)的計算吸熱量放熱量汽輪機作功水泵耗功循環(huán)熱效率循環(huán)凈功16432sT3、再熱壓力對循環(huán)熱效率大小的影響T15T2Ts65431b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％～3.5％。蒸汽再熱循環(huán)的實踐再熱壓力

pb=pa0.2~0.3p1p1<10MPa，一般不采用再熱我國常見機組，10、12.5、20、30萬機組，p1>13.5MPa，一次再熱超臨界機組，t1>600℃，p1>25MPa，二次再熱超優(yōu)點：通過提高初臨界機組，t1>600℃，p1>25MPa，二次再熱國產(chǎn)再熱機組蒸汽參數(shù)規(guī)范單機容量（MW）125

200

300

600初壓(MPa)

初溫(℃)13.5/55013.0/53516.5/55016.5/550再熱壓力(MPa)

再熱溫度(℃)2.6/5502.5/5353.5/5503.6/55012A4Ts２A1531、回熱循環(huán)系統(tǒng)示流程圖和T-s圖BoilerTurbinePumpCondenserOpenFWHFWH=Feedwaterheaterqinqout43665Pump1kgkgkg二、蒸汽回熱循環(huán)(regenerative)wturb,out蒸汽抽汽回熱循環(huán)(1-)kgkg65as43211kgTakg4(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：為什么抽汽回熱熱效率提高？(1-)kgkg65as43211kgT教材P.159推導簡單朗肯循環(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12Ａ4Ts3651kgkgkg吸熱量放熱量汽輪機作功水泵耗功循環(huán)熱效率2、回熱循環(huán)的計算循環(huán)凈功ⅡⅠ分級(二級)抽汽回熱循環(huán)系統(tǒng)示意圖

kg(1-α1)kgα2kgα1kg1kgh02’h02h2’h2h01h01’1kgTurbineCondenserqinqoutGeneratorElectricityBoilerPumpPumpPumpOpenFWHOpenFWHh10102215Tsp1p01p02p2第一、二級回熱器的能量分析模型OpenF