第三章第一二节热力发电厂的热经济性优秀课件.ppt

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1、第三章第一二节热力发电厂的热经济性第1页，本讲稿共39页 第一节第一节 热力发电厂的热经济评价方法热力发电厂的热经济评价方法发电厂能量转换的过程中恒有各种损失发电厂能量转换的过程中恒有各种损失化学能化学能 热能热能 机械能机械能 电能电能通过衡量能量转换过程中的能量通过衡量能量转换过程中的能量利用程度（正平衡）利用程度（正平衡）或或能量能量损失大小（反平衡）损失大小（反平衡）来评价火电厂的热经济性来评价火电厂的热经济性目的：目的：研究损失产生的部位、大小、原因及其相互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关系，找出减少这些热损失的方法和相应措施第2页，本

2、讲稿共39页一、两种基本分析方法一、两种基本分析方法（一）热量法（热效率法、热平衡法）（一）热量法（热效率法、热平衡法）基于热力学第一定律基于热力学第一定律 从能量转换的数量来评价其被利用的效果，即有效利用的热量与供给热量之从能量转换的数量来评价其被利用的效果，即有效利用的热量与供给热量之比。比。式中，式中，Q Q1 1外部热源供给的热量，外部热源供给的热量，该动力装置的理想比内功（以热量计），该动力装置的理想比内功（以热量计），循环中各项能量损失之和（以热量计），循环中各项能量损失之和（以热量计），各项能量损失系数之和。各项能量损失系数之和。第3页，本讲稿共39页（二）火用方法（可用能法、做

3、功能力法）或熵方法（二）火用方法（可用能法、做功能力法）或熵方法 基于热力学第二定律基于热力学第二定律 从能量的质量来评价其效果，即有效利用的可用能与供给的可用能之比。从能量的质量来评价其效果，即有效利用的可用能与供给的可用能之比。式中式中:E:Esupsup供入系统的可用能，供入系统的可用能，循环中各项不可逆因素导致的各项可循环中各项不可逆因素导致的各项可用能损失之和，用能损失之和，循环中各项可用能损失系数之和。循环中各项可用能损失系数之和。第4页，本讲稿共39页若循环供入可用能是温度为T1的热源提供的热量 Q1,于是可得两种基本分析方法效率之间的关系式为：式中，循环火用效率，卡诺循环效率，

4、T1热源温度，K，Ten冷源（环境）温度，K。第5页，本讲稿共39页非理想因素：非理想因素：给水泵不可逆给水泵不可逆(3-4)汽机不可逆汽机不可逆(1-2)蒸汽管道摩擦降蒸汽管道摩擦降压，散热压，散热(1-1)sT32 2114二、蒸汽动力循环二、蒸汽动力循环朗肯循环朗肯循环第6页，本讲稿共39页 热量法以热效率或热损失率来衡量能量转换过程热量法以热效率或热损失率来衡量能量转换过程的热经济性。用绝对量表示，即汽轮机热耗的热经济性。用绝对量表示，即汽轮机热耗Q0、全厂、全厂热耗量热耗量Qcp，单位均为，单位均为kJ/h，且，且Qcp=BqL；当汽轮机；当汽轮机的汽耗量为的汽耗量为D0时，其实际内

5、功率以热量为单位计为时，其实际内功率以热量为单位计为Wi，kJ/h;其轴端机械功率为其轴端机械功率为Pax，kW；发电机功率为；发电机功率为Pe，kW。三、热量法三、热量法第7页，本讲稿共39页第8页，本讲稿共39页第9页，本讲稿共39页（一）火用效率与火用损（一）火用效率与火用损火用：某种能量理论上能够可逆的转换为功的最大数量，用火用：某种能量理论上能够可逆的转换为功的最大数量，用Ex表示表示热量火用、温度火用、潜热火用、压力火用、化学火用、焓火用热量火用、温度火用、潜热火用、压力火用、化学火用、焓火用焓火用（稳定流动工质的火用）：焓火用（稳定流动工质的火用）：火用平衡关系：火用平衡关系：火

6、用效率：火用效率：四、火用方法四、火用方法第10页，本讲稿共39页 火用平衡方程的图解火用平衡方程的图解 火用损：火用损：热力设备eqeinwaeout第11页，本讲稿共39页锅炉的锅炉的Ex分析（燃烧）分析（燃烧）排烟排烟过热汽过热汽1 1水水4 4（3 3）渣渣燃料燃料空气空气空气空气燃料燃料设燃料完全是设燃料完全是Ex（1 1）燃烧，烟气热量）燃烧，烟气热量以环境为基准以环境为基准平均燃烧温度第12页，本讲稿共39页锅炉的锅炉的Ex分析（散热）分析（散热）排烟排烟过热汽过热汽1 1水水4 4（3 3）渣渣燃料燃料空气空气（2 2）排烟，渣，散热后，可传给水的）排烟，渣，散热后，可传给水的

7、ex第13页，本讲稿共39页锅炉的锅炉的Ex分析（传热）分析（传热）排烟排烟过热汽过热汽1 1水水4 4（3 3）渣渣燃料燃料空气空气（3 3）传热，水的温度远比燃气低，温差传热）传热，水的温度远比燃气低，温差传热水得到的ex第14页，本讲稿共39页管道的管道的Ex分析分析1 11 1sT32 2114第15页，本讲稿共39页管道的管道的Ex分析分析1 11 1汽机入口ex管道的ex损失/第16页，本讲稿共39页汽轮机的汽轮机的Ex分析分析1 12wnet绝热绝热sT32 2114第17页，本讲稿共39页汽轮机的汽轮机的Ex分析分析汽轮机最大可能作功汽轮机的ex损失1 12wnet汽轮机实际输

8、出功/第18页，本讲稿共39页冷凝器的冷凝器的Ex分析分析32sT32 2114第19页，本讲稿共39页五、两种热经济性评价方法的比较及其应用五、两种热经济性评价方法的比较及其应用以按朗肯循环工作的同一凝汽式发电厂为实例，用两种热经济性评价方法以按朗肯循环工作的同一凝汽式发电厂为实例，用两种热经济性评价方法的具体计算结果，予以对比说明。的具体计算结果，予以对比说明。p pb b=14MPa=14MPa，t tb b=560=560，p p0 0=13.5MPa=13.5MPa，t t0 0=550=550，p pc c=0.004MPa=0.004MPa，各项效，各项效率为率为 b b=0.9

9、=0.9，riri=0.85=0.85，燃料发热量，燃料发热量3738.2kJ/kg3738.2kJ/kg，求忽略泵功时，循环，求忽略泵功时，循环热效率、装置效率；各部分能量损失大小及百分率。热效率、装置效率；各部分能量损失大小及百分率。计算结果如表所示：计算结果如表所示：第20页，本讲稿共39页热量法的热损失火用方法的火用损项 目数量kJ/kg所占份额%项 目数量kJ/kg所占份额%锅 炉373.8210锅 炉2183.9258.42蒸汽管道21.010.56蒸汽管道18.080.48汽 轮 机汽 轮 机215.525.77凝 汽 器2083.9555.75凝 汽 器61.981.66装置做

10、功1259.7033.7装置做功1259.7033.7总 损 失2478.79总 损 失2479.50动力装置效率33.7动力装置效率33.7第21页，本讲稿共39页第22页，本讲稿共39页由计算结果可知：由计算结果可知：1.1.本例中供入的本例中供入的热量和可用能相等热量和可用能相等，因此两种方法算得的总损失，因此两种方法算得的总损失量和装置效率是相同的。量和装置效率是相同的。2.2.热量法不区分能量品位的高低，故凝汽器的热损失为最大，热量法不区分能量品位的高低，故凝汽器的热损失为最大，而火用方法锅炉损失最大。而火用方法锅炉损失最大。3.3.热量法只表明能量数量转换的结果，不能揭示能量损失的

11、热量法只表明能量数量转换的结果，不能揭示能量损失的本质原因。本质原因。4.4.火电厂热经济指标计算，中外各国仍广泛采用热量法。火电厂热经济指标计算，中外各国仍广泛采用热量法。第23页，本讲稿共39页第二节第二节 凝汽式发电厂的热经济指标凝汽式发电厂的热经济指标 我国热力发电厂采用热量法定量评价热经济性，衡我国热力发电厂采用热量法定量评价热经济性，衡量对象为汽轮发电机组或整个发电厂。常用的热经济指量对象为汽轮发电机组或整个发电厂。常用的热经济指标主要有标主要有 1 1、能耗（汽耗、热耗、煤耗，以每小时、每年计其耗量）、能耗（汽耗、热耗、煤耗，以每小时、每年计其耗量）2 2、能耗率（汽耗率、热耗率

12、、煤耗率，以每千瓦时、能耗率（汽耗率、热耗率、煤耗率，以每千瓦时或兆瓦时计其能耗率，效率以或兆瓦时计其能耗率，效率以%度量）。度量）。第24页，本讲稿共39页一、汽轮发电机组热经济性指标一、汽轮发电机组热经济性指标第25页，本讲稿共39页一、汽轮发电机组热经济性指标一、汽轮发电机组热经济性指标（一）凝汽式汽轮机的绝对内效率（一）凝汽式汽轮机的绝对内效率i i 1.1.i i 表达式表达式 Q Q0 0为汽轮机热耗为汽轮机热耗故：故：绝对内效率绝对内效率i i等于理想循环热效率等于理想循环热效率t t乘以汽轮机相对乘以汽轮机相对内效率内效率riri，因此可称为实际循环热效率。，因此可称为实际循环

13、热效率。第26页，本讲稿共39页一、汽轮发电机组热经济性指标一、汽轮发电机组热经济性指标（一）凝汽式汽轮机的绝对内效率（一）凝汽式汽轮机的绝对内效率i i 2.2.汽轮机实际内功汽轮机实际内功WiWi和比内功和比内功ii的计算的计算 汽轮机实际内功汽轮机实际内功WiWi为汽耗量为为汽耗量为D D0 0的蒸汽在汽轮机中做的蒸汽在汽轮机中做出的功出的功汽轮机比内功汽轮机比内功i i为为1kg1kg蒸汽在汽轮机中做出的功蒸汽在汽轮机中做出的功（1 1）输入能量）输入能量-输出能量输出能量（2 2）凝汽流与各级回热抽气流所做功之和）凝汽流与各级回热抽气流所做功之和（3 3）1kg1kg凝汽流做功与各段

14、抽汽流做工不足之差凝汽流做功与各段抽汽流做工不足之差（4 4）等效于）等效于 kg kg的凝汽流的实际焓降的凝汽流的实际焓降（5 5）比热耗）比热耗-热量损失热量损失第27页，本讲稿共39页一、汽轮发电机组热经济性指标一、汽轮发电机组热经济性指标（一）凝汽式汽轮机的绝对内效率（一）凝汽式汽轮机的绝对内效率i i 3.3.给水泵功的处理给水泵功的处理 蒸汽初参数不高时，一般不考虑给水泵泵功；蒸汽初参数较高蒸汽初参数不高时，一般不考虑给水泵泵功；蒸汽初参数较高时，一般要考虑给水泵泵功时，一般要考虑给水泵泵功 如考虑给水泵功所带来的影响如考虑给水泵功所带来的影响第28页，本讲稿共39页一、汽轮发电机

15、组热经济性指标一、汽轮发电机组热经济性指标（二）汽耗量（二）汽耗量D D0 0和汽耗率和汽耗率d d0 0 汽耗量是在电功率为汽耗量是在电功率为PePe时汽轮发电机组的进汽量。时汽轮发电机组的进汽量。汽轮机功率方程：汽轮机功率方程：汽耗率是指汽轮发电机组每发汽耗率是指汽轮发电机组每发1kWh1kWh电能所需的进汽量电能所需的进汽量第29页，本讲稿共39页一、汽轮发电机组热经济性指标一、汽轮发电机组热经济性指标（三）热耗量（三）热耗量Q Q0 0和热耗率和热耗率q q0 0 热耗量是在电功率为热耗量是在电功率为PePe时汽轮发电机组所消耗热量。时汽轮发电机组所消耗热量。热耗率是指汽轮发电机组每发

16、热耗率是指汽轮发电机组每发1kWh1kWh电能所需的热量电能所需的热量第30页，本讲稿共39页一、汽轮发电机组热经济性指标一、汽轮发电机组热经济性指标（三）热耗量（三）热耗量Q Q0 0和热耗率和热耗率q q0 0 汽轮发电机组输入能量为汽轮机组热耗汽轮发电机组输入能量为汽轮机组热耗Q Q0 0，输出能量为电功，输出能量为电功率率PePe，其热效率称为汽轮发电机组绝对电效率。，其热效率称为汽轮发电机组绝对电效率。对于汽轮发电机组，热耗率是一个最完善的指标。对于汽轮发电机组，热耗率是一个最完善的指标。第31页，本讲稿共39页一、汽轮发电机组热经济性指标一、汽轮发电机组热经济性指标第32页，本讲稿

17、共39页二、全厂热经济指标二、全厂热经济指标（一）全厂发电热经济指标（一）全厂发电热经济指标全厂热耗全厂热耗 全厂热耗率全厂热耗率 全厂煤耗率全厂煤耗率全厂标准煤耗率全厂标准煤耗率全厂发电热效率（全厂毛效率）全厂发电热效率（全厂毛效率），三者知其一，即可根据这三个关系式求得其余两项指标三者知其一，即可根据这三个关系式求得其余两项指标 qcp cp 第33页，本讲稿共39页二、全厂热经济指标二、全厂热经济指标（二）全厂发电热经济指标（二）全厂发电热经济指标全厂供电热效率（全厂净效率）全厂供电热效率（全厂净效率）全厂供电热耗率全厂供电热耗率 全厂供电标准煤耗率全厂供电标准煤耗率第34页，本讲稿共3

18、9页年代1950196019701980199020002005709553463413392363352848600502448427392374我国火力发电厂历年煤耗率，我国火力发电厂历年煤耗率，g/(kWh)标准煤耗率表明一个电厂范围内的能量转换过程的技术完标准煤耗率表明一个电厂范围内的能量转换过程的技术完善程度，也反映其管理水平和运行水平，同时也是厂际、班组善程度，也反映其管理水平和运行水平，同时也是厂际、班组间经济评比和考核的重要指标之一。间经济评比和考核的重要指标之一。第35页，本讲稿共39页三、热经济指标间的变化关系三、热经济指标间的变化关系（一）（一）汽轮机组热耗率的变化与机组

19、绝对内效率变化的关系汽轮机组热耗率的变化与机组绝对内效率变化的关系（二）（二）全厂标准煤耗率的变化与机组绝对内效率变化的关系全厂标准煤耗率的变化与机组绝对内效率变化的关系第36页，本讲稿共39页三、热经济指标间的变化关系三、热经济指标间的变化关系（三三）机机组组绝绝对对内内效效率率、热热耗耗率率及及全全厂厂标标准准煤煤耗耗率率相相对对变变化化之之间间的关系的关系 当经济性变化微小时当经济性变化微小时 用用机机组组热热耗耗率率、机机组组绝绝对对内内效效率率、标标准准煤煤耗耗率率等等指指标标的的相相对对变变化化表表示示热热经经济济性性变变化化，它它们们的的相相对对变变化化率率的的绝绝对对值值是是相相同同的，但绝对变化值是不同的。的，但绝对变化值是不同的。第37页，本讲稿共39页四、发电厂机组考核四、发电厂机组考核锅炉：锅炉：GB 10184-88 GB 10184-88 电站锅炉性能试验规程电站锅炉性能试验规程 汽轮机：汽轮机：GB 8117-87GB 8117-87电站汽轮机热力性能验收试验规程电站汽轮机热力性能验收试验规程 第38页，本讲稿共39页 谢谢！谢谢！第39页，本讲稿共39页