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发电厂动力部分温习资料word版本·发电厂：具有一定转换规模，能连续不断对外界提供电能的工厂。·发电厂的动力部分：在这些发电厂中，用以实现“燃料能量释放、热能传递和热能-机械能转换的设备和系统。·火电厂的生产经过：煤炭火电厂经预处理送至主厂房制粉车间磨煤枯燥细煤粉锅炉炉膛蒸汽汽轮机机械能乏汽凝汽器凝结水回热加热系统加热水泵锅炉进入汽轮机循环做功。·燃煤火力发电厂动力部分的组成：制粉系统设备、锅炉设备化学能热能、汽轮机设备(热能机械能)、凝汽器设备和给水泵设备。·核电厂能量转换的经过：重核裂变能热能机械能电能。第一章热力学基本概念与基本定律一、热力学基本概念·热机热力发动机：能将热能转换为机械能的机器。·热力系统的类型：1封闭系：与外界之间不存在物质交换的系统。2开口系：与外界之间既存在物质交换，也存在能量交换的系统。3绝热系：与外界之间不存在热交换的系统。4孤立系：与外界之间既无物质交换，也无能量交换的系统。·状态参数分为：基本参数和导出参数两种，前者能够直接测量而得，如温度、压力等，后者一般不能测量，只能用基本参数根据某种关系推导而得，如内能、比焓、比熵等。·准静态经过：每一中间状态既离开平衡态，又无限接近于平衡态。·可逆经过：系统完成某一经过之后，若能够沿原途径返回其初始平衡态，且系统和外界均不留下任何宏观的变化痕迹，则称该经过为可逆经过。·循环：系统经历了若干不相重复的经过，最后又回到初始状态所构成的封闭经过叫做热力循环，简称循环。二、热力学第一定律·热力学第一定律两种表述：讲法一：热能够变为功，功可以以变为热。一定量的热消失时，必产生与之数量相当的功；消耗一定量的功时，也必出现相应数量的热。讲法二：对于任何一个系统，输入系统的能量减去输出系统的能量，等于系统储存能量的增加。·热力学第一定律解析式：Q热量变化-W对外做功=?E内能变化，dQ=dW+dE，q-w=?e。·封闭系第一定律表达式：Q=W+?U，dU=dQ-dW，q=w+?u·热力学能：dU，从系统外界得到的净能量，不会自行消失，必然以某种方式储存在系统之中。·稳定流动：稳定流动是流动经过的一种特殊情况，它知足下面条件：流入和流出系统的质量流量不随时间变化；系统任何一点的参数和流速不随时间变化；系统内的储存能不随时间变化；单位时间内参加系统的热量和系统对外所做的功也不随时间改变。很多实际的流动经过能够作为稳定流动经过处理。·稳定流动能量方程开口系统：UzzmgccmWQ?+-+-=-)()(21122122。·开口系统能量方程：q=?h+ws。·焓：h=u+pv。恒压和只做体积功的特殊条件下，反响的热量变化。表示流动工质所具有的能量中，取决于热力状态的那部分能量。三、热力学第二定律·熵：熵是一个状态参数，熵给出了自然经过方向性的定量描绘。熵就是在可逆的条件下，传入系统的微元热量dQ与热源温度T的比值。熵是无序性的度量，是系统紊乱程度的表征。单位质量熵符号s)的单位是kJ(kg·K)。dS=dQ/T。·热力学第二定律：讲法一：热不可能自发地、不付代价地从低温物体传向高温物体。讲法二：只冷却一个热源而连续做功的循环发动机是造不成功的。热力学第二定律是能量转化规律更为深化的定律，它指出了一切自然经过不可逆性。·熵增原理：在经过任意经过之后，孤立系统的熵只会增加或保持不变，但永远不会减少，是热力学第二定律的定量描绘。·卡诺循环：由两个可逆定温经过和两个可逆绝热经过所构成的动力循环。是一切循环的基础。=1-T2/T1。·卡诺循环意义：从理论上确定了一定范围内热变功的最大限度，为实际循环组成及热效率的提高指出了方向和途径。·卡诺循环热效率式得出：1循环热效率决定于高温恒温热源与低温恒温热源的温度T1和T2；提高T1、降低T2均可提高。2循环热效率永远小于100；3当T1T2时，0。在没有温差存在的体系中，热能不可能转变为机械功。·卡诺定理：卡诺循环是一种理想循环，实际上定温吸热或放热和可逆膨胀或压缩都是不可能的。·卡诺定理主要结论：1在两个不同温度的恒温热源间工作的一切可逆循环，均具有一样的热效率，且与工质的性质无关。2在两个不同温度的恒温热源问工作的任何不可逆循环，其热效率必低于在两个同样恒温热源间工作的可逆循环。·热力学第一定律和第二定律的本质：热力学第一定律本质是不同能量之间能够相互转换，并且在转换经过是守恒的。热力学第二定律的本质则是指出一切自然经过都具有方向问题。·热力学第一定律和第二定律分别解决的问题：热力学第一定律解决了热变功经过的数量计算问题，热力学第二定律的热变功经过的方向问题。·不可逆性、熵和热力学第二定律的关系：热力学第二定律指出了一切自然经过不可逆性。熵增原理是热力学第二定律的定量描绘。第二章水蒸气及其动力循环一、水蒸气的定压构成经过及图表应用·饱和状态：当汽化速度等于液化速度时，汽、液两相将处于动态平衡，这种平衡状态就是饱和状态，此时的压力为饱和压力，此时的温度为饱和温度。·湿蒸汽的干度：湿蒸汽中纯饱和蒸汽的质量百分数。·水蒸气图：AC：饱和水线BC：干饱和蒸汽线·T-s图中经过线下的面积的意义：定压经过所需的热量。1kg过冷水加热成为过热蒸汽所需的热量，包括预热热、汽化潜热、过热热。·水的临界点：在此点所对应的压力pcT-s图中的C点下以及p>pc的压力下将水加热到其饱和温度tc，水则直接汽化变为蒸汽，而不存在汽化的经过。·水蒸气定压构成经过：过冷水水沸腾x=0湿蒸汽x，v干饱和蒸汽x=1过热蒸汽。·过冷水变为过热蒸汽整个经过的三个阶段：将过冷水加热到饱和水的预热阶段；将饱和水变成干饱和蒸汽的汽化阶段；将干饱和蒸汽加热成为过热蒸汽的过热阶段。·汽化阶段，工质温度、焓、熵等能否变化：温度不变，熵增加，焓增加。二、水蒸气的典型热力经过·水蒸气的典型热力经过：换热器内的定压流动经过、汽轮机内的绝热流动经过、喷管的绝热流动经过、绝热节流。·换热器内的热力经过：换热器是工质与热源进行热量交换的热力设备，锅炉、凝汽器、回热加热器。只要和外界有热交换，无功交换，是定压流动经过。·工质在锅炉中吸热量计算公式：q=h2-h1，等于本身焓的增加。·汽轮机内的热力经过：是绝热流动经过，蒸汽在汽轮机内的绝热流动经过对外所做的内功等于工质的焓降。·工质在汽轮机做功量计算公式：wi=h1-h2·通过喷管的热力经过：工质流经喷管时，压力和焓降低，速度提高。并且是绝热流动经过。·怎样根据压力选择喷管，为什么：pb/p1>c，选渐缩喷管；pb/p1·绝热节流的效果：节流前后稳定界面上的焓相等，但节流不是等焓经过。节流后，压力和温度下降，熵增大，做功能力降低导致能量损失，且热能数量虽未改变，但其档次降低了。三、水蒸气动力循环·蒸汽动力循环：水蒸气在火电厂各热力设备所经历的经过。·卡诺循环的局限性：卡诺循环只能用于饱和蒸汽，受限于临界温度上限和环境温度下限。2-3均在湿蒸汽区，膨胀终点3点湿度太大，对汽轮机安全不利，3-4为湿蒸汽状态，湿蒸汽的比体积比水的比体积大几千倍，需要很大的压缩机。·朗肯循环的构成：1-2：过热蒸汽在汽轮机内的可逆绝热膨胀做功经过：wt=h1-h2。2-3：乏汽向凝汽器可逆定压放热的经过:q2=h2-h3。3-4：凝结水通过水泵加压的可逆绝热压缩经过:wp=h4-h3。4-5、5-6、6-1：高压水在锅炉内经定压预热、汽化、过热成为过热蒸汽的可逆吸热经过:q1=h1-h4。·朗肯循环与卡诺循环不同之处：1、水在锅炉内的吸热经过是非定温的；2、汽轮机进口处的蒸汽是过热蒸汽，而不是干饱和蒸汽；3、乏汽的凝结是完全的，而不是在两相区。·朗肯循环热效率：T=h1-h2/h1-h3=h1-h2/h1-h2h3：凝汽器压力p2下饱和水焓，故用h2代之。·蒸汽初终参数对郎肯循环效率的影响：1、t1、p2不变，提高初压p1，提高饱和温度ts；2、p1、p2不变，提高初温t1；3、t1、p1不变，降低终压p2；h1是汽轮机的进汽焓，它决定蒸汽的初压p1和初温t1。效率最终是蒸汽初压p1、初温t1及终压p2的函数。·再热循环及其优点：在朗肯循环的基础上，将做过部分功的蒸汽从汽轮机的某一中间位置一般为高压缸排汽抽出来，通过管道送回锅炉内的再热器，使之再加热到与过热器的出口过热蒸汽一样或稍高的温度，然后返回汽轮机的中、低压缸继续膨胀做功，直至到达终压p2。其优点：1、有利于提高初压和直接提高循环热效率；2、使汽轮机末级通流部分蒸汽湿度减小，汽轮机内相对内效率提高；3、再热后，蒸汽的做功量增加，汽轮机的汽耗量明显减少，循环设备的尺寸减小。·回热循环及其目的：在朗肯循环基础上，从汽轮机的某些中间部位抽出一部分做过功的蒸汽，送入回热加热器中用来加热凝汽器来的凝结水，使锅炉的入口水温提高。目的：消除或减少水在预热阶段吸热温度过低的不利影响；通过提高给水在锅炉中吸热起点温度来提高循环热效率。·热电联产循环的意义：热电联产的热量有效利用程度比纯动力循环要高得多。·用两个指标来描绘热电联产的热经济性的原因：仅从生产电能的角度来讲，热电联产的热利用率不如朗肯循环，但它相对于朗肯循环少做的功和朗肯循环的冷源损失全部送到热用户利用了。第五章锅炉设备一、电厂锅炉概述·锅炉设备：锅炉设备是锅炉本体及其辅助设备的总称。是火力发电厂的主要热力设备。·锅炉设备作用：使燃料通过燃烧将其化学能转变为热能，并以热能加热给水以生产具有一定温度和压力蒸汽。·锅炉本体设备的组成：燃烧设备、蒸发设备、对流受热面、锅炉墙体构成的烟道和钢架构件。1燃烧设备：燃烧室、燃烧器和点火装置2蒸汽设备：汽包、下降管、水冷壁3对流受热面：过热器、省煤器、空气预热器·一次风：将制粉系统所磨制的煤粉，经炉膛上的燃烧器输入炉膛着火燃烧的热风。·二次风：燃料燃烧时送入的直接用于助燃的热空气。·锅炉的工作经过：煤、风、烟系统：吸风机从环境吸入冷空气，空气预热器将其加热，送出一次风用于输送煤粉，二次风用于助燃。煤粉在一次风和二次风的作用下在炉膛内悬浮燃烧，大块灰渣冷却凝固落入灰渣井，小块灰渣冷却凝固构成飞灰被除尘器分离至灰斗中。炉膛出口烟气经过受热面进行对流换热将热量传给蒸汽、水和空气等，最后通过除尘器、引风机后排入大气。汽水系统：锅炉给水加压进入省煤器加热为饱和水，引入汽包并通过下降管、下联箱行至水冷壁管吸收燃烧室热量后，变成汽水混合物引入汽包被汽水分离器分离，水与省煤器来水再次通过下降管、下联箱进入水冷壁管继续加热，如此循环；蒸汽引入过热器系统加热到规定温度送入高压缸膨胀做功，排汽回到再热器系统加热后进入中、低压缸继续膨胀做功。·给水温度：锅炉在额定工况下，省煤器入口处的水温。·锅炉效率：锅炉生产蒸汽的吸热量占锅炉输入燃料热量的百分比。表明了燃料的有效利用程度。·锅炉的分类：1、按使用的燃料：燃煤炉、燃油炉、燃气炉。2、容量：大300MW、中、小。3、蒸汽压力：低压p每千克收到基燃料完全燃烧时所放出的热量。·标准煤：定压低位发热量Qar,net,p=29308kJ/kg的煤。·电厂燃煤的种类及其挥发分和发热量：分为无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤、泥煤。挥发分无烟煤·锅炉受热面及其作用：一般有省煤器、水冷壁、过热器和再热器，完成水的预热、蒸发、过热和再热。·水循环：水在汽包、下降管、水冷壁等部件内的循环流动，以完成锅水的蒸发任务。·自然水循环：利用工质密度差所产生推动力，使水及汽水混合物在水循环回路中不断流动。·水循环能否安全可靠地评价指标：循环流速：上升管入口的流速。循环倍率：上升管进口处水的总流量与上升管的产汽量之比值。·水冷壁及其作用：是锅炉的蒸发受热面。作用：下降管中流动的工质温度是饱和温度，比火焰温度低得多，所以炉壁遭到有效的冷却而免于烧毁。·电厂锅炉的分类及其水冷壁：1、自然循环锅炉。水冷壁：减少水循环回路的流动阻力，采用大直径集中下降管60mm。2、控制循环锅炉屡次强迫循环锅炉。水冷壁：循环倍率较低，在下联箱加装循环泵，克制流动阻力，所以管径较小51mm，节约钢材。主要用于亚临界压力锅炉300MW机组。3、直流锅炉一次强迫循环锅炉。的冷壁：循环倍率为水冷壁进口处的水流量等于其出口处的蒸汽量，管径较小21mm，管径过小使制造和运行困难。无汽包，多在亚临界压力以上采用。·自然循环锅炉与控制循环锅炉及直流锅炉的区别：控制循环锅炉：加装锅水循环泵。直流锅炉：无汽包。·汽包锅筒：汽包是布置在炉顶不受热的厚壁筒体容器。大型锅炉的汽包，通常内直径为1.7m左右、长度与炉膛宽度基本一样。·汽包的作用：1与下降管、水冷壁等构成水循环系统；2接受省煤器来的给水，并向过热器输送饱和蒸汽；3由于汽包内储存有一定数量的饱和水及汽，具有一定的蓄热能力，故可适应负荷的突然变化，有利于锅炉的运行调节；4通过汽包内部几十个汽水分离旋风筒，进行汽水混和物的分离；5利用省煤器来的给水清洗蒸汽，降低蒸汽的合盐量，以输出干净的饱和蒸汽；6汽包中有连续排污装置，以降低炉水中的含盐量。·过热器及其作用：过热器是锅炉的过热受热面，过热器布置在高温区，管内流过的工质温度高，过热材料一般为价格昂贵的优质耐热的热合金刚。其作用是将汽包引出的饱和蒸汽加热成为具有一定过热度的过热蒸汽。·省煤器及其作用：省煤器是锅炉汽水系统的预热受热面，送入锅炉的给水先经省煤器加热成为其压力下的饱和水后，再进入汽包到水循环系统。高参数、大容量锅炉均采用非沸腾式省煤器，即其出口水温低于给水压力下的饱和温度。作用：锅炉尾部烟道中布置省煤器，在于降低排烟温度、节省燃料、提高锅炉效率。由于提高了汽包的进水温度，可减小给水与汽包之间的温差，降低汽包的热应力。·空气预热器及其作用：空气预热器布置在省煤器后的尾部烟道中，是利用低温烟气加热燃烧所需空气的一种热交换器。所加热的空气一部分用于直接助燃，一部分用于枯燥和输送煤粉。作用：不仅降低了锅炉的排烟温度，提高了锅炉效率，而且由于炉内助燃空气和煤粉气流温度的提高，加强了燃烧稳定性，强化了燃烧和传热。因而空气预热器己成为锅炉不可缺少的受热而。六、锅炉的主要辅助设备第六章电厂锅炉运行