发电厂热力设备 第四章 热力发电与核电..ppt

总目录 返回本章 下一页上一页结束 概述 第一节 热力发电常用循环 第二节 热力系统 第三节 热经济性指标 第四节 新型热力循环/能源系统 第五节 核能发电原理及系统 第六节 核电的经济性与安全性、可靠性 第四章 热力发电与核电 总目录 返回本章 下一页上一页结束 概述 以煤、石油、天然气等化石燃料及铀等核燃料 作为能源的发电，均称为热力发电对于用核燃 料的发电，常称为核能发电，简称核电 图4-1 表示了蒸汽动力的热力发电的生产过程 和所需的主要设备 热力发电厂通常按照蒸汽参数（即蒸汽的压力 和温度）来分类电厂容量的单位是兆瓦（MW） 蒸汽参数较低的电厂，其容量一般较小，而蒸 汽参数高的电厂，容量则较大 总目录 返回本章 下一页上一页结束 今将我国热电厂采用的蒸汽参数和相应的电厂 容量归纳成表4-1表中的数据仅是提供一个参考 值,不是一种严格的分类标准 插图4-1及4-2是两张热电厂的全景照片，由此 可看到煤场、锅炉房等各工作场所 总目录 返回本章 下一页上一页结束 总目录 返回本章 下一页上一页结束 项目 电厂类型 气压//MPa汽温/℃电厂和机组容量的大致范围 锅炉汽轮机锅炉汽轮机 中温中压电 厂 高温高压电 厂 超高压电厂 亚临界压力 电厂 超临界压力 电厂 超超临界压 力电厂 4.0 10.0 14.0 18.0 >22.0 >32.0 3.5 9.0 13.5 17.0 >22.0 >32.0 450 540 540 540 545 >600 435 535 535 535 540 >600 10－200MW的中小型电厂 (6－50MW机组) 100－600MW的大中型电厂 (25－100MW机组) 250MW以上的大型电厂 （125－200MW机组） 600MW以上的大型电厂 （300，600MW机组） 1000MW以上的大型电厂 （300，600，800MW机组） 1000MW以上的大型电厂 （1000MW机组） 表4－1 我国热电厂按蒸汽参数的分类 总目录 返回本章 下一页上一页结束 插图4-1 热力发电厂 总目录 返回本章 下一页上一页结束 插图4-2 热力发电厂 总目录 返回本章 下一页上一页结束 第一节 热力发电常用循环 一．回热循环 图4-2是只从汽轮机中间抽一次汽来回热加热的 蒸汽动力装置示意图。

具有一次抽汽的蒸汽动力回热循环热效率计算 式（其中忽略水泵功耗）为 （4-1） 总目录 返回本章 下一页上一页结束 图4-2 具有一次抽汽的回热循环装置示意图 a)系统简图 b)回热循环图 1-给水泵；2-锅炉；3-过热器；4-汽轮机；5-发电机；6-冷凝器； 7-凝结水泵；8-加热器 总目录 返回本章 下一页上一页结束 式中，α为抽汽份额，可由下式求得 （4-2） 回热循环的热效率必大于朗肯循环，抽汽回热 的级数常用的是2-4级 二、再热循环 再热循环及其装置表示在图4-3通过分析，可 求得理想的再热循环的热效率为 （4-3） 总目录 返回本章 下一页上一页结束 图4-3 再热循环装置示意图 a)系统简图 b)再热循环图 1-凝结水泵；2-锅炉；3-过热器；4-再热器；5-高压汽轮机； 6-低压汽轮机；7-发电机；8-冷凝器 总目录 返回本章 下一页上一页结束 再热的目的主要在于增加乏汽干度，以便在一 定的初温限度下能够采用更高的初压力，从而提 高循环热效率 通常只有大型火力发电厂并且压力在13MPa以上 时采用。

而采用再热循环的发电厂同时也采用回 热循环 三、热电联产循环 将电厂中为了实现热变为功所必须放出的热量 的部分或全部用来供给热用户的需要，从而形成 既产热又产电的热电联产循环，或叫热电循环 总目录 返回本章 下一页上一页结束 热电厂的热电联产循环有背压式汽轮机热电联 产和抽汽式汽轮机热电联产两种，分别如图4-4和 图4-5所示 对于背压式汽轮机，在承担基本负荷的情况下 比较合适 抽汽式汽轮机热电联产的应用更为普遍 热电联产既供热又供电，常用两个指标来确定 其经济性： （1）热电厂的燃料利用系数η（旧称为总热效 率） 总目录 返回本章 下一页上一页结束 图4-4 背压式热电厂汽水系统简图 1-锅炉；2-过热器；3-背压式汽轮机；4-热用户；5-凝结水泵；6-发电 机 总目录 返回本章 下一页上一页结束 图4-5 抽汽式热电厂汽水系统简图 1-锅炉；2-过热器；3-抽汽式汽轮机；4-发电机；5-冷凝器； 6-凝结水泵；7-热用户；8-加热器；9-给水泵 总目录 返回本章 下一页上一页结束 （4-4） （2）热电比ω （4-5） 热电厂的燃料利用系数年平均应大于45%；单机 容量5-20万千瓦以下热电机组，热电比平均应大 于50%。

插图4-3及插图4-4分别是在燃气轮机发电的条 件下，进行热电联供和热电/冷联供系统图 总目录 返回本章 下一页上一页结束 插图4-3 总目录 返回本章 下一页上一页结束 插图4-4 总目录 返回本章 下一页上一页结束 四、燃气—蒸汽联合循环 不补燃的余热锅炉型的燃气—蒸汽联合循环 ， 如图4-6所示目前这种联合循环使用的是液 体燃料或天然气（也可为焦炉煤气） 其供电效率已达到50-52％，远高于其它形式 的发电设备，并能成为承担基本负荷的大功率的 独立电厂 燃气—蒸汽联合循环有四种基本方式： 不补燃的余热锅炉型方案 ②有补燃的余热锅炉型方案，如图4-7所示 可增大联合循环的单机功率 总目录 返回本章 下一页上一页结束 图4-6 不补燃的余热锅炉型方案 1-压气机 2-燃烧室 3-燃气透平 4-余热锅炉 5-蒸汽透平 6-发电机 7-凝汽器 8-给水加热器 总目录 返回本章 下一页上一页结束 图4-7 有补燃的余热锅炉型方案 1-压气机 2-燃烧室 3-燃气透平 4-余热锅炉 5-蒸汽透平 6-发电机 7-凝汽器 8-给水加热器 总目录 返回本章 下一页上一页结束 ③增压锅炉型方案，如图4-8所示。

④加热锅炉给水型方案，如图4-9所示仅在用 燃气轮机来改造和扩建原有蒸汽轮机电站时才会 应用 图4-10为上述燃气—蒸汽联合循环前三种基本 方式的T-S图 燃气—蒸汽联合循环实质上是把燃气轮机的“ 布雷顿循环”与蒸汽轮机的 “朗肯循环”组合为 一个循环系统图4-10中的1-2-3-4-1为燃气轮机 的实际循环过程，6-7-8-9-10-6为蒸汽轮机的实 际循环过程 总目录 返回本章 下一页上一页结束 图4-8 增压型锅炉方案 1-压气机 2-燃气透平 3-增压锅炉 4-蒸汽透平 5-发电机 6-凝汽器 7-给水加热器 8-排气换热器 总目录 返回本章 下一页上一页结束 图4-9 加热锅炉给水型方案 1-压气机；2-燃烧室；3-燃气透平；4-蒸汽锅炉；5-汽轮机；6-发电机 ；7-凝汽器；8-水泵；9-热水余热锅炉 总目录 返回本章 下一页上一页结束 图4-10 三种燃气-蒸汽联合循环方案的T-S图 总目录 返回本章 下一页上一页结束 第二节 热力系统 一．发电厂原则性热力系统 热力系统是热力发电厂实现热功转换热力部分 的工艺系统 以范围划分，热力系统可分为全厂和局部两类 。

局部的系统又可分主要热力设备（如汽轮机本 体、锅炉本体等）和各种局部功能系统（如主蒸 汽系统、给水系统、主凝结水系统、回热系统、 供热系统、抽空气系统和冷却系统等）两种 总目录 返回本章 下一页上一页结束 全厂热力系统则是以汽轮机回热系统为中心， 将汽轮机、锅炉和其他所有局部热力系统有机组 合而成的 按用途来划分，热力系统可分为原则性和全面 性两类 热力系统图广泛用于设计研究和运行管理 原则性热力系统图是一种原理性图对机组和 全厂而言，如汽轮机（或回热）的原则性热力系 统、发电厂的原则性热力系统，它们主要用来反 映在某一工况下系统的热经济性（一般都说明设 计工况或其他特殊工况下的热经济性）； 总目录 返回本章 下一页上一页结束 对不同功能的各种热力系统，如主蒸汽、给水、 主凝结水等系统，其原则性热力系统则是用来反 映该系统的主要特征 全面性热力系统图是实际热力系统的反映，它 包括不同运行工况下的所有系统，以此全面显示 出该系统的安全可靠性、经济性和灵活性 对不同范围的热力系统，都有其相应的原则性 和全面性热力系统图如回热的原则性和全面性 热力系统图，主蒸汽的原则性和全面性热力系统 图等。

总目录 返回本章 下一页上一页结束 图4-11为国产N300-16.18/550/550型再热式汽 轮机配1000/16.77/555型直流锅炉的发电厂原则 性热力系统图 建设火力发电厂时，必须拟订出一个合理的原 则性热力系统，并进行热力系统的计算 发电厂的原则性热力系统计算是针对全厂的， 故也可简称为全厂热力系统计算 总目录 返回本章 下一页上一页结束 图4-11国产N300-16.18/550/550型机组发电厂原则性热力系统 p-压力 t-温度 总目录 返回本章 下一页上一页结束 通过发电厂的原则性热力系统计算，可确定电 厂在某一运行方式时各部分汽水流量和参数及该 工况下全厂的热经济指标，并以最大负荷工况时 计算结果，作为选择锅炉、热力辅助设备和管道 的依据 发电厂原则性热力系统计算的基本方法是，对 系统中换热设备建立物质平衡式和热平衡式，逐 个地按“由外到内”，再“从高到低”的顺序进 行计算 总目录 返回本章 下一页上一页结束 [例4-1]某汽轮发电机组的回热加热系统如图4- 12 所示今已知该机组的功率Pe=6000kW，汽轮 机进口的蒸汽焓ho=3305.1kJ/kg，机械效率 ηm=0.99，发电机效率ηg=0.98，锅炉效率 ηb=0.85，管道效率ηp=0.98，试求各级抽汽份额 ，机组汽耗量D0 和汽耗率d0、机组热耗率q0和绝 对电效率ηe、全厂热效率ηcp和标准煤耗率 （ 计算中可不计散热损失和不考虑在泵中的焓升） 。

总目录 返回本章 下一页上一页结束 图4-12 三级回热加热系统 1-高压加热器 2-给水泵 3-除氧器 4-疏水泵 5-低压加热 器 6-凝结水泵 7-冷凝器 总目录 返回本章 下一页上一页结束 解： 高压加热器热平衡式为 则汽轮机的第一级抽汽份额为 除氧器热平衡式为 而 总目录 返回本章 下一页上一页结束 设则进入除氧器的凝结水 的焓 则得汽轮机的第二级抽汽（用于除氧器加热除 氧）份额为 总目录 返回本章 下一页上一页结束 低压加热器热平衡式为 而 故得汽轮机的第三级抽汽份额为 总目录 返回本章 下一页上一页结束 相应于汽轮机排汽的主凝结水份额为 因 为 和 混合而成，故由此可检验 的焓值为 总目录 返回本章 下一页上一页结束 此值和前面的假设值几乎相等，可以把 和 值作为计算结果进行后续的运算 为进一步验证上述计算结果的正确性，可对汽 轮机的作功情况进行核算 汽轮机进汽1kg的实际焓降 （即实际作功量 ） 总目录 返回本章 下一页上一页结束 反平衡检验 因 说明上述 计算正确。

由式（4-19）汽耗量D0为 总目录 返回本章 下一页上一页结束 汽耗率d0由式（。