课件热力发电资料资料.ppt

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1、课件热力发电资料序序 论论1 1、电力工业在国民经济中的地位、电力工业在国民经济中的地位 电电力力是是实实现现工工业业，农农业业、交交通通运运输输、国国防防现现代代化化的的主主要要动动力力，是是发展国民经济的基础工业。发展国民经济的基础工业。电电力力工工业业是是国国民民经经济济发发展展的的先先行行工工业业，其其先先行行性性是是用用电电力力弹弹性性系系数数来来表表示示的的。电电力力弹弹性性系系数数是是指指:电电力力工工业业年年增增长长速速度度与与国国民民经经济济总总产产值值年年增增长长速速度度的的比比值值，这这个个比比值值通通常常应应在在1.01.0以以上上,也也就就是是说说电电力力工工业业的的

2、发发展展速速度度，要要比比国国民民经经济济的的发发展展速速度度快快一一些些，超超前前一一些些。因因此此，也有将电力弹性系数叫也有将电力弹性系数叫“超前系数超前系数”或或“先行系数先行系数”。序序 论论2 2、电力工业在国民经济中的作用、电力工业在国民经济中的作用 电电能能是是优优质质的的二二次次能能源源，它它可可以以比比较较方方便便地地转转变变为为机机械械能能、热热能能、光光能能、磁磁能能、化化学学能能等等；它它容容易易控控制制，使使用用，没没有有污污染染；它它在在代代替替其其它它能能源源时时可可提提高高能能源源的的利利用用效效率率，电电能能作作为为动动力力能能不不断断提提高高工工农农业业生生

3、产产的的机机械械化化，自自动动化化程程度度，促促进进各各行行业业的的技技术术进进步步；电电能能可可以以提提高高劳劳动动生生产产率率，改改善善工工作作环环境境和和劳劳动动者者的的工工作作条条件件；电电能能可可改善人民的物质文化生活水平。改善人民的物质文化生活水平。因此，电力是促进国民经济发展的重要物质技术基础。因此，电力是促进国民经济发展的重要物质技术基础。3 3、电力生产的特点及基本要求、电力生产的特点及基本要求 安全可靠、力求经济、保证电能质量、控制污染，保护环境安全可靠、力求经济、保证电能质量、控制污染，保护环境4 4、我国电力工业的技术政策及国内外电力工业的发展概况（趋势）、我国电力工业

4、的技术政策及国内外电力工业的发展概况（趋势）n我国发展电力工业的技术政策我国发展电力工业的技术政策(1)(1)调整产业结构、优化资源配置调整产业结构、优化资源配置(2)(2)切实加强电网建设，积极推进全国联网。切实加强电网建设，积极推进全国联网。(3)(3)依靠科学进步，加快技术改造。依靠科学进步，加快技术改造。(4)(4)高度重视节约于环保。高度重视节约于环保。(5)(5)进一步深化改革用电管理体制。进一步深化改革用电管理体制。n国外电力工业发展概况国外电力工业发展概况国外电力工业发展总趋势是向三大，三高的方向发展。所谓三大就国外电力工业发展总趋势是向三大，三高的方向发展。所谓三大就是指：大

5、电厂、大机组、大电网。是指：大电厂、大机组、大电网。三高是指：高参数、高电压、高三高是指：高参数、高电压、高度自动化。度自动化。序序 论论序序 论论“热力发电装备及技术热力发电装备及技术热力发电装备及技术热力发电装备及技术”学习的意义、特点以及作用等学习的意义、特点以及作用等学习的意义、特点以及作用等学习的意义、特点以及作用等n热能与动力工程专业所要求了解和掌握的基本知识；热能与动力工程专业所要求了解和掌握的基本知识；n内容主要以各类火力发电厂为对象；内容主要以各类火力发电厂为对象；n重点介绍热力发电生产的基本过程、基本理论及热力系统；重点介绍热力发电生产的基本过程、基本理论及热力系统；n学习

6、评价、分析、计算发电热力部分在有关设计、施工学习评价、分析、计算发电热力部分在有关设计、施工(检修检修)、运行方、运行方 面的安全性、合理性、经济性等。面的安全性、合理性、经济性等。通过学习需要应达到的具体要求：通过学习需要应达到的具体要求：通过学习需要应达到的具体要求：通过学习需要应达到的具体要求：(1)熟悉热力发电生产基本过程和原理；熟悉热力发电生产基本过程和原理；(2)了解主要设备工作原理、结构和了解主要设备工作原理、结构和 运行特性；运行特性；(3)了解有关提高热力发电经济性的主要途径；了解有关提高热力发电经济性的主要途径；(4)熟悉热力发电热力系统的有关连接方式；熟悉热力发电热力系统

7、的有关连接方式；(5)学会分析、评价热力系统学会分析、评价热力系统 合合 理性、经济性的方法；理性、经济性的方法；(6)了解发电厂辅助系统的作用和组成。了解发电厂辅助系统的作用和组成。第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍内内 容容 提提 要要1、火力发电（热力发电火力发电（热力发电)2、主要设备系统与生产过程主要设备系统与生产过程3、热力发电厂类型热力发电厂类型4、有关评价指标有关评价指标5、热力系统热力系统第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍1.火力发电（热力发电）火力发电火力发电一般是指利用一般是指利用石油、煤炭和天然气石油、煤炭和天然气等燃料燃

8、烧时产等燃料燃烧时产生的生的热能热能来加热水，使水变成来加热水，使水变成高温、高压水蒸气高温、高压水蒸气，然后再由，然后再由水蒸气推动水蒸气推动动力机械动力机械带动带动发电机发电机来发电的方式的总称。来发电的方式的总称。（显然，采用核燃料的发电，称为核能发电，简称核电）（显然，采用核燃料的发电，称为核能发电，简称核电）火电厂：以煤、石油或天然气作为燃料的发电厂统称为火电厂。动力机械：汽轮机、燃气轮机、柴油机等；其中汽轮机占极大多数。第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍2.主要设备系统与生产过程火力发电系统火力发电系统主要由：主要由：燃烧系统燃烧系统（以锅炉为核心）、（以锅

9、炉为核心）、汽水系统汽水系统（主要由各类泵、给（主要由各类泵、给水加热器、凝汽器、管道、水冷壁等组成）、水加热器、凝汽器、管道、水冷壁等组成）、电气系统电气系统（以汽（以汽轮发电机、主变压器等为主）、轮发电机、主变压器等为主）、控制系统控制系统等组成。等组成。前二者产生高温高压蒸汽；前二者产生高温高压蒸汽；电气系统实现由热能、机械能到电能的转变；电气系统实现由热能、机械能到电能的转变；控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍燃煤电厂系统设备与生产过程示意图第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发

10、电原理及设备介绍燃煤电厂系统设备与生产过程示意图第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍燃煤电厂系统设备与生产过程示意图第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍某火电厂DCS界面机组总貌(DistributedControlSystem，分布式控制系统，集散控制系统)第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍某火电厂DCS界面锅炉总貌第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍某火电厂DCS界面汽机总貌第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍火力发电厂的基本生产过程（汽轮机发电）火力发电厂的基本生产过程（汽轮机

11、发电）我国的火电厂以燃煤为主；火力发电厂由三大主要设备锅炉、汽轮机、发电机及相应辅助设备组成，它们通过管道或线路相连构成生产主系统，即燃烧系统、汽水系统和电气系统。燃烧系统燃烧系统第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍燃烧系统是由输煤、磨煤、粗细分离、排粉、给粉、锅炉、除尘、脱流等组成；如图所示，包括锅炉的燃烧部分和输煤、除灰和烟气排放系统等；煤由皮带输送机从煤场，通过电磁铁、碎煤机然后送到煤仓间的煤斗内，再经过给煤机进入磨煤机进行磨粉，磨好的煤粉通过空气预热器来的热风，将煤粉打至粗细分离器，粗细分离器将合格的煤粉（不合格的煤粉送回磨煤机），经过排粉机送至粉仓，给粉机将煤粉

12、打入喷燃器送到锅炉进行燃烧，将煤的化学能转换成热能；燃烧后的烟气经除尘器清除灰分后再将烟气送至脱硫装置，通过石浆喷淋脱出硫的气体由引风机抽出，经高大的烟囱排入大气；炉渣和除尘器下部的细灰由灰渣泵排至灰场。第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍汽水系统流程如图所示，包括锅炉、汽轮机、凝汽器及给水泵等组成的汽水循环和水处理系统、冷却水系统等。水在锅炉中加热后蒸发成蒸汽，经过热器进一步加热，成为具有规定压力和温度的过热蒸汽，然后经过管道送入汽轮机。在汽轮机中，蒸汽不断膨胀，高速流动，冲击汽轮机转子，以额定转速（3000rmin）旋转，将热能转换成机械能，带动与汽轮机同轴的发电机发

13、电。汽水系统汽水系统第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍u火力发电厂的汽水系统是由锅炉、汽轮机、凝汽器、高低压加热器、凝结水泵和给水泵等组成，他包括汽水循环、化学水处理和冷却系统等；u水在锅炉中被加热成蒸汽，经过热器进一步加热后变成过热的蒸汽，再通过主蒸汽管道进入汽轮机。由于蒸汽不断膨胀，高速流动的蒸汽推动汽轮机的叶片转动从而带动发电机；在膨胀过程中，蒸汽的压力和温度不断降低。蒸汽做功后从汽轮机下部排出。排出的蒸汽称为乏汽，它排入凝汽器。在凝汽器中，汽轮机的乏汽被冷却水冷却，凝结成水。凝汽器下部所凝结的水由凝结水泵升压后进入低压加热器和除氧器，提高水温并除去水中的氧（以防

14、止腐蚀炉管等），再由给水泵进一步升压，然后进入高压加热器，回到锅炉，完成水蒸汽水的循环。给水泵以后的凝结水称为给水。汽水系统中的蒸汽和凝结水在循环过程中总有一些损失，因此，必须不断向给水系统补充经过化学处理的水。补给水进入除氧器，同凝结水一块由给水泵打入锅炉。第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍u为了进一步提高其热效率，一般都从汽轮机的某些中间级后抽出作过功的部分蒸汽，用以加热给水。在现代大型汽轮机组中都采用这种给水回热循环。u此外，在超高压机组中还采用再热循环，既把作过一段功的蒸汽从汽轮机的高压缸的出口将作过功的蒸汽全部抽出，送到锅炉的再热汽中加热后再引入气轮机的中压缸

15、继续膨胀作功，从中压缸送出的蒸汽，再送入低压缸继续作功。u在蒸汽不断作功的过程中，蒸汽压力和温度不断降低，最后排入凝汽器并被冷却水冷却，凝结成水。凝结水集中在凝汽器下部由凝结水泵打至低压加热再经过除氧气除氧，给水泵将预加热除氧后的水送至高压加热器，经过加热后的热水打入锅炉，在过热器中把水已经加热到过热的蒸汽，送至汽轮机作功，这样周而复始不断的作功。u在汽水系统中的蒸汽和凝结水，由于疏通管道很多并且还要经过许多的阀门设备，这样就难免产生跑、冒、滴、漏等现象，这些现象都会或多或少地造成水的损失，因此我们必须不断的向系统中补充经过化学处理过的软化水，这些补给水一般都补入除氧器中。第一节第一节 火力发

16、电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍发电系统发电系统 电气系统如图所示，包括发电机、励磁系统、厂用电系统和升压变电站等。发电机的机端电压和电流随其容量不同而变化，其电压一般在1020kV之间，电流可达数千安至20kA。因此，发电机发出的电，一般由主变压器升高电压后，经变电站高压电气设备和输电线送往电网。极少部分电，通过厂用变压器降低电压后，经厂用电配电装置和电缆供厂内风机、水泵等各种辅机设备和照明等用电。第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍u发电系统是由副励磁机、励磁盘、主励磁机（备用励磁机）、发电机、变压器、高压断路器、升压站、配电装置等组成。u发电是由副励磁机（永磁

17、机）发出高频电流，副励磁机发出的电流经过励磁盘整流，再送到主励磁机，主励磁机发出电后经过调压器以及灭磁开关经过碳刷送到发电机转子，当发电机转子通过旋转其定子线圈便感应出电流，强大的电流通过发电机出线分两路，一路送至厂用电变压器，另一路则送到SF6高压断路器，由SF6高压断路器送至电网。第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍3.热力发电厂类型(一一)火力发电厂的分类火力发电厂的分类 1.1.按火电厂供电，供热的产品分可分为发电厂和热电厂两种。按火电厂供电，供热的产品分可分为发电厂和热电厂两种。a.a.凝汽式发电厂：发电厂只生产电能，在汽轮机内作完功的蒸汽，凝汽式发电厂：发电厂

18、只生产电能，在汽轮机内作完功的蒸汽，排入凝汽器凝结成水。排入凝汽器凝结成水。b.b.热电厂热电厂:既生产电能又对外供热，供热是利用汽轮机既生产电能又对外供热，供热是利用汽轮机(称背压式汽称背压式汽轮机轮机)较高压力的排汽或可调节抽汽送给热用户，所以又称为背压式汽较高压力的排汽或可调节抽汽送给热用户，所以又称为背压式汽轮机热电厂或抽汽式汽轮机热电厂。轮机热电厂或抽汽式汽轮机热电厂。2 2按拖动发电机的原动机分按拖动发电机的原动机分 汽轮机发电厂汽轮机发电厂,燃气轮机发电厂燃气轮机发电厂,内燃机发电厂内燃机发电厂,蒸汽机发电厂蒸汽机发电厂,y,y以以及蒸汽及蒸汽燃汽轮机发电厂等。燃汽轮机发电厂等。

19、3 3按火电厂的服务规模分（按供电范围）按火电厂的服务规模分（按供电范围）(1)(1)电电力力系系统统中中发发电电厂厂 ：这这种种电电厂厂生生产产出出的的电电能能先先送送至至电电网网，经经过过电电网网再再分分送送至至各各类类用用户户；区区域域性性发发电电厂厂：在在电电网网内内运运行行，承承担担一一定定区区域域性性供供电的大中型发电厂。电的大中型发电厂。(2)(2)孤孤立立电电厂厂：这这种种电电厂厂是是建建立立在在用用户户附附近近，与与电电网网无无联联系系，不不并并入入电网内，单独运行的发电厂；生产出的电能直接供给用户。电网内，单独运行的发电厂；生产出的电能直接供给用户。(3)(3)自自备备电电

20、厂厂：由由大大型型企企业业自自己己建建造造，主主要要供供本本单单位位用用电电的的发发电电厂厂（一般也与电网连）；这种电厂专门为个别工业企业供电和供热。（一般也与电网连）；这种电厂专门为个别工业企业供电和供热。(4)(4)列列车车电电站站和和船船舶舶电电站站 把把成成套套的的发发电电设设备备装装在在特特制制的的火火车车厢厢内内或或轮船上，可以在铁路沿线或江、河，海上流动发电，供电。轮船上，可以在铁路沿线或江、河，海上流动发电，供电。返回返回第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍4 4按使用的一次能源分（按燃料种类）按使用的一次能源分（按燃料种类）(1)(1)燃煤发电厂：按照我

21、国的能源政策，应优先采用劣质煤来发电。燃煤发电厂：按照我国的能源政策，应优先采用劣质煤来发电。(2)(2)燃油发电厂：以石油（实际是提取汽油、煤油、柴油后的油渣）燃油发电厂：以石油（实际是提取汽油、煤油、柴油后的油渣）为燃料的发电厂，按照我国的能源政策，除国家批准的燃油发电厂外，要为燃料的发电厂，按照我国的能源政策，除国家批准的燃油发电厂外，要严格控制电厂使用燃油。严格控制电厂使用燃油。(3)燃气发电厂：以天然气、煤气等可燃气体为燃料的发电厂。在产气地区燃气发电厂：以天然气、煤气等可燃气体为燃料的发电厂。在产气地区可采用天燃气发电；当工业企业有副产品煤气时也可用来发电。可采用天燃气发电；当工业

22、企业有副产品煤气时也可用来发电。(4)工业废热发电厂工业废热发电厂(或称余热发电厂或称余热发电厂)：用工业企业的各种余热进行发电的发：用工业企业的各种余热进行发电的发电厂；利用工业企业排放的废热电厂；利用工业企业排放的废热(高炉烟气或其它可燃物高炉烟气或其它可燃物)，应用废热锅炉进行发电。，应用废热锅炉进行发电。此外，还有利用垃圾及工业废料作为燃料的发电厂。此外，还有利用垃圾及工业废料作为燃料的发电厂。返回返回第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍5 5按锅炉、汽轮机的蒸汽初参数分按锅炉、汽轮机的蒸汽初参数分返回返回第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍

23、发电厂类型蒸汽压力MPa(kgf/cm2)蒸汽温度()单机功率(MW)中低压发电厂3.92（40）450小于25高压发电厂9.9（101）540小于100超高压发电厂13.83（141）540/540小于200亚临界压力发电厂16.77（171）540/5403001000超临界压力发电厂22.12（225.6）550/550600及以上超超临界压力发电厂27MPa世界上生产和使用超临界压力锅炉最多的国家是前苏联、美国、日本和德国，已在运行的各国最大机组是1300MW(美国)、1200MW(俄国)、1000MW(日本)和800MW(德国).超临界机组的平均容量已达600MW等级，最大锅炉的蒸发

24、量达4433t/h。设计参数最高的超超临界压力锅炉以日本和德国最为先进，当代已投运的超超临界变压运行锅炉参数为31.5MPa、569/569/569，正在研制的有34.5MPa、620/625参数的锅炉。中国对超临界压力锅炉的研究已有十多年历史，在中国发展超临界压力锅炉不但技术上是可行的，经济上也是有利的，特别是在燃料昂贵地区；中国电网中已有10台超临界压力锅炉在运行(2600MW，4500MW，4300MW)，正在建设的还有4台超临界压力锅炉(2800MW，2900MW)。这些锅炉的可靠性和经济性指标都已得到了证实，为中国发展国产超临界锅炉提供了经验。返回返回第一节第一节 火力发电原理及设备

25、介绍火力发电原理及设备介绍6 6按发电装机容量的多少分类按发电装机容量的多少分类小容量发电厂：装机总容量在小容量发电厂：装机总容量在100MW100MW以下的发电厂；以下的发电厂；中容量发电厂：装机总容量在中容量发电厂：装机总容量在100250MW100250MW范围内的发电厂；范围内的发电厂；大中容量发电厂：装机总容量在大中容量发电厂：装机总容量在250600MW250600MW范围内的发电厂；范围内的发电厂；大容量发电厂：装机总容量在大容量发电厂：装机总容量在6001000MW6001000MW范围内的发电厂；范围内的发电厂；特大容量发电厂：装机总容量在特大容量发电厂：装机总容量在1000

26、MW1000MW以上的发电厂。以上的发电厂。返回返回第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍 (二二)其它类型的热力发电厂（新能源与可再生能源方面）其它类型的热力发电厂（新能源与可再生能源方面）1.1.原子能发电厂原子能发电厂(核电站核电站)利利用用原原子子反反应应堆堆(即即原原子子锅锅炉炉)原原子子核核裂裂变变时时产产生生的的大大量量热热量量将将水水变变为蒸汽，通过汽轮发电机组发电。为蒸汽，通过汽轮发电机组发电。2 2太阳能发电厂太阳能发电厂 太太阳阳能能发发电电厂厂有有两两种种基基本本方方法法，一一种种是是将将太太阳阳光光聚聚集集到到一一个个容容器器上上，加加热热水水或或

27、其其它它低低沸沸点点液液体体产产生生蒸蒸汽汽，通通过过汽汽轮轮发发电电机机组组发发电电；另另一一种种是是用光电池直接发电。用光电池直接发电。3 3地热发电厂地热发电厂 利用地下热水利用地下热水(蒸汽或汽水混合物蒸汽或汽水混合物)，经过扩容器降压产生蒸汽，或通过热，经过扩容器降压产生蒸汽，或通过热交换器使低沸点液体产生蒸汽，通过汽轮发电机组发电。交换器使低沸点液体产生蒸汽，通过汽轮发电机组发电。返回返回第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍4.主要经济指标（发电厂的热经济性）41 发电厂能量转换过程的各种热损失和热效率发电厂能量转换过程的各种热损失和热效率42 凝汽式发电厂主

28、要经济指标凝汽式发电厂主要经济指标41发电厂能量转换过程的各种热损失和热效率返回返回第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍一、基本热力循环在发电厂的应用一、基本热力循环在发电厂的应用在以汽轮机为原动机的热力发电厂中，燃料的化学能转变为电能的过程是在朗肯在以汽轮机为原动机的热力发电厂中，燃料的化学能转变为电能的过程是在朗肯循环的基础上完成的。图循环的基础上完成的。图11所示为朗肯循环的热力系统图，图所示为朗肯循环的热力系统图，图12所示为对应所示为对应朗肯循环的朗肯循环的T-S图。图。返回返回第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍如图如图1-2所示，所示，

29、4561是工质在锅炉中定压加热、汽化、过热过程，是工质在锅炉中定压加热、汽化、过热过程，12是过是过热蒸汽在汽轮机中等熵膨胀作功过程，热蒸汽在汽轮机中等熵膨胀作功过程，23是乏汽在凝汽器中的等压凝结过程，是乏汽在凝汽器中的等压凝结过程，34是凝结水在水泵中的等熵压缩过程。是凝结水在水泵中的等熵压缩过程。朗朗肯肯循循环环热热效效率率t t 表表示示1kg1kg工工质质在在循循环环中中产产生生的的净净功功w wt t(不不包包括括1kg1kg水水在在给给水水泵泵中中的的焓焓升升)与与其其从从锅锅炉炉(热热源源)中中吸吸收收的的热热量量q q。之比，即：。之比，即：返回返回-朗肯循环的净功，朗肯循环

30、的净功，kJ/kgkJ/kg-朗肯循环工质的吸热量，朗肯循环工质的吸热量，kJ/kgkJ/kg-蒸汽在汽轮机内等熵膨胀过程的初焓和终焓，蒸汽在汽轮机内等熵膨胀过程的初焓和终焓，kJ/kgkJ/kg；-锅炉给水焓和凝汽器凝结水焓锅炉给水焓和凝汽器凝结水焓(对纯凝汽式发电厂对纯凝汽式发电厂=)=)，kJ/kgkJ/kg。朗肯循环热效率朗肯循环热效率t t反映了冷源损失的大小，其数值约在反映了冷源损失的大小，其数值约在4040一一4545式中：式中：第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍蒸蒸汽汽初初压压力力在在10MPa10MPa以以上上时时，给给水水泵泵消消耗耗的的压压缩缩功功

31、使使给给水水在在给水泵中的焓升不容忽略，其计算公式为：给水泵中的焓升不容忽略，其计算公式为：返回返回不计入容积损失的给水泵效率，一般在不计入容积损失的给水泵效率，一般在0.80.850.80.85之间之间给水泵出口和入口水的压力，给水泵出口和入口水的压力，PaPa，绐水泵中水的平均比容，绐水泵中水的平均比容，m m3 3kgkg。式中式中:第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍二、纯凝汽式发电厂的各种热损失和效率二、纯凝汽式发电厂的各种热损失和效率 在在发发电电厂厂的的实实际际生生产产过过程程中中，任任何何情情况况下下都都不不可可能能实实现现理理想想循循环环，即即循循环环的

32、的各各个个过过程程都都是是不不可可逆逆的的。在在整整个个能能量量转转换换过过程程的的不不同同阶阶段段都都存存在在着着数数量量不不等等，原原因因不不同同的的各各种种损损失失。为为此此，采采用用各各种种效效率率采采反反映映不不同同阶阶段段的的输输入入能能量量转转变变为为有有用用能能量量的利用程度。的利用程度。(一一)锅炉效率锅炉效率 锅锅炉炉设设备备中中的的热热损损失失主主要要包包括括有有排排烟烟，散散热热热热损损失失，未未完完全全燃燃烧烧热热损损失失，排污热损失等，其中排烟热损失约占总损失的排污热损失等，其中排烟热损失约占总损失的4040一一5050。锅炉效率表示锅炉在完成燃料化学能转变为蒸汽热

33、能的过程中，锅炉效率表示锅炉在完成燃料化学能转变为蒸汽热能的过程中，锅炉设备锅炉设备的热负荷的热负荷与与输入燃料的热量输入燃料的热量之比，其表达式为：之比，其表达式为：锅炉效率反映了锅炉设备运行经济性的完善程度，其影响因素很多，锅炉效率反映了锅炉设备运行经济性的完善程度，其影响因素很多，如如锅炉的参数、容量、结构特性及燃料种类等。大、中型锅炉的效率一般在锅炉的参数、容量、结构特性及燃料种类等。大、中型锅炉的效率一般在8585一一9494范围内。范围内。返回返回第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍(二二)管道效率管道效率 在在工工质质流流过过蒸蒸汽汽管管道道和和给给水水管管

34、道道时时，会会有有一一部部分分热热损损失失。热热损损失失的的大大小小用用汽汽轮轮机机组组的的热热耗耗量量与与锅锅炉炉设设备备热热负负荷荷的比值的比值的百分数来表示。其表达式为：的百分数来表示。其表达式为：返回返回第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍 对对于于给给水水管管道道的的散散热热损损失失，可可视视为为水水在在水水泵泵中中的的焓焓升升值值与之相平衡。与之相平衡。管道效率反映了管道绝热保温的完善程度，若不计工质管道效率反映了管道绝热保温的完善程度，若不计工质损失，则管道效率的数值一般为损失，则管道效率的数值一般为9999。若考虑工质损失，。若考虑工质损失，则其值为则其值

35、为9696一一9797。(三三)汽轮机相对内效率汽轮机相对内效率 汽轮机在实际工作过程中存在着进汽节流、排汽及内部汽轮机在实际工作过程中存在着进汽节流、排汽及内部(包括漏汽、包括漏汽、摩擦、湿汽等摩擦、湿汽等)损失，使工质的实际焓降小于理想焓降。汽轮机的实际焓降损失，使工质的实际焓降小于理想焓降。汽轮机的实际焓降与理想焓降之比的百分数，称为汽轮机的相对内效率。其表达式为与理想焓降之比的百分数，称为汽轮机的相对内效率。其表达式为 ：式中式中 h h。，。，h hnana汽轮机的实际排汽焓和理想排汽焓，汽轮机的实际排汽焓和理想排汽焓，kJkJkgkg。汽轮机的相对内效率汽轮机的相对内效率般为般为7

36、878一一8585。汽轮机组的绝对内效率为汽轮机组的绝对内效率为 ：返回返回第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍(四四)汽轮机机械效率，汽轮机机械效率，汽轮机输出给发电机轴端的功率与汽轮机的内功率之比的汽轮机输出给发电机轴端的功率与汽轮机的内功率之比的百分数，称之为机械效率，即：百分数，称之为机械效率，即：返回返回第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍汽汽轮轮机机机机械械效效率率反反映映了了汽汽轮轮机机支支持持轴轴承承、推推力力轴轴承承与与轴轴和和推推力力盘盘之之间间的的机机械械摩摩擦擦耗耗功功，以以及及拖拖动动主主油油泵泵、凋凋速速系系统统耗功量的大

37、小。机械效率一般为耗功量的大小。机械效率一般为9696一一9999。(五五)发电机效率发电机效率发电机的输出电功率与轴端输入功率之比的百分数称为发电机发电机的输出电功率与轴端输入功率之比的百分数称为发电机效率效率d d，即，即 ：发发电电机机效效率率反反映映了了发发电电机机轴轴与与支支持持轴轴承承摩摩擦擦耗耗功功，以以及及发发电电机机机机内内冷冷却却介介质质的的摩摩擦擦和和铜铜损损(线线圈圈发发热热)、铁铁损损(激激磁磁铁铁芯芯涡流发热等涡流发热等)造成的功率消耗。造成的功率消耗。发发电电机机效效率率随随发发电电机机的的冷冷却却方方式式和和冷冷却却介介质质的的不不同同而而有有一一些些差差异异，

38、如如大大型型空空冷冷发发电电机机效效率率d d=97=97一一9898，氢氢冷冷发发电电机机效效率率d d=98=98一一9999,水水内内冷冷发发电电机机效效率率d d=96.0=96.0-98.7-98.7。水水内内冷冷发发电电机机效效率率较较低低的的原原因因是是，由由于于水水的的冷冷却却效效果果好好且且一一般般都都是是直直接接冷冷却却,制制造造发发电电机机的的材材料料与与同同容容量量空空冷冷、氢氢冷冷发发电电机机相相比比较较可可减减少少3030左左右右，发发电电机机体体积积的的减减小小，导导致致铁铁损损，铜铜损损增大，使发电机效率较低。增大，使发电机效率较低。返回返回第一节第一节 火力发

39、电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍(六六)、纯凝汽式发电厂的总效率、纯凝汽式发电厂的总效率1.1.已知电厂的各项上述损失，则纯凝汽式发电厂的总效率已知电厂的各项上述损失，则纯凝汽式发电厂的总效率ndcndc为为:返回返回第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍锅炉效率，大型电站锅炉一般为9094；管道效率，大型电站一般为99以上；循环效率，大型电站一般为4045；汽轮机相对内效率，大型汽轮机一般为9092；机械效率，大型汽轮机一般为99以上；发电机效率，大型发电机一般为9699，与冷却方式、冷却介质种类等因素有关。注意：汽轮机绝对内效率i=txn,常用于分析发电厂循环方式

40、、蒸汽参数改变有关的热经济性。(六六)、纯凝汽式发电厂的总效率、纯凝汽式发电厂的总效率1.1.已已知知电电厂厂的的各各项项上上述述损损失失，则则纯纯凝凝汽汽式式发发电电厂厂的的总总效效率率ndcndc为为:返回返回第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍2.2.若已知汽轮发电机组输出功率若已知汽轮发电机组输出功率P Pd d(kW)(kW)、燃料消耗量、燃料消耗量B Bd d(kg/h)(kg/h)、燃料低位发热量燃料低位发热量Q QDW DW(kJ/kg)，则纯凝汽式发电厂的总效率也可由下，则纯凝汽式发电厂的总效率也可由下式进行计算：式进行计算：返回返回第一节第一节 火力发

41、电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍三、发电厂的热平衡三、发电厂的热平衡以发电厂每发出以发电厂每发出1kWh的电能为基础，根据发电厂的能量分配情况，得出其热平的电能为基础，根据发电厂的能量分配情况，得出其热平衡式为：衡式为：返回返回第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电原理及设备介绍三、发电厂的热平衡三、发电厂的热平衡以发电厂每发出以发电厂每发出1kWh的电能为基础，根据发电厂的能量分配情况，得出其热平的电能为基础，根据发电厂的能量分配情况，得出其热平衡式为：衡式为：图图1313为为一一个个简简单单凝凝汽汽式式发发电电厂厂的的热热平平衡衡图图，它它反反映映了了发发电电厂厂的的能能量量分

42、分配配情情况况。由由发发电电厂厂总总效效率率的的汁汁算算值值和和热热平平衡衡图图可可知知，纯纯凝凝汽汽式式发发电电厂厂对对燃燃料料热热能能的的有有效效利利用用程程度度是是很很低低的的，这这主主要要是是由由于于排排汽汽传传给给冷冷源源的的热热量量损损失失太太大大的的缘缘故故。所所以以，提提高高发发电电厂厂燃燃料料热热能能利利用用程程度度的的途途径径，主主要要是是减减少少冷冷源源损损失失。我我们们在在后后面面将将要要讲讲述述的的回回热热、供供热热等等，就就是是以以减减少少进进入入凝凝汽汽器中的蒸汽量来减少冷源损失的。器中的蒸汽量来减少冷源损失的。返回返回第一节第一节 火力发电原理及设备介绍火力发电

43、原理及设备介绍Boiler 锅炉的类型锅炉的类型 电站煤粉锅炉机组的构成电站煤粉锅炉机组的构成 锅炉机组的工作过程锅炉机组的工作过程 锅炉参数及技术、经济性指标锅炉参数及技术、经济性指标 电厂锅炉发展趋势电厂锅炉发展趋势化学能热能动力机械能电能二次能源(煤、水、核、风、太阳能、地热、潮汐、生物质等）煤电煤（化学能）电能热能（锅炉）燃煤电厂主要设备由锅炉、汽轮机和发电机及相应的辅助设备组成：水在锅炉中加热形成高温高压过热蒸汽，用管道送入汽轮机中不断膨胀做功，冲击汽轮机转子高速旋转，汽轮机带动发电机发电。做完功的蒸汽(乏汽)，温度及压力均很低，乏汽进入凝汽器被冷却成凝结水。凝结水经凝结水泵升压送入

44、加热器加热和除氧器除氧。最后经给水泵进一步升压进入锅炉，开始下一次做功循环。发电机发出的电经变压器升压后输入电网。锅炉分类（按用途分）锅炉分类（按用途分）电站锅炉电站锅炉:水在锅炉中得到加热，变成具有一定压力和温度的蒸汽进入汽轮机工工业锅业锅炉炉:用于工业生产中的锅炉.如造纸厂在将木片做成纸浆的过程中，要经过蒸煮，需要蒸汽。热热水水锅锅炉炉:生产的热水作为取暖之用，以保持一定的环境温度。余余热锅热锅炉炉:利用生产过程中产生的热量来加热水使之变为蒸汽的设备太阳能太阳能锅锅炉炉:利用太阳能的蒸汽发生器，称为太阳能锅炉电热锅电热锅炉炉:利用电能的蒸汽发生器电站（火力发电厂）锅炉的基本结构电站（火力发

45、电厂）锅炉的基本结构图21 电站锅炉及其辅助设备系统简图煤斗；给煤机；磨煤机；空气预热器；排粉风机；燃烧器；炉膛；水冷壁；屏式过热器；高温过热器；低温过热器；省煤器；除尘器；吸风机；烟囱；送风机；锅筒；下降管；顶棚过热器；排渣室锅炉受热面锅炉受热面燃煤电站锅炉烟、风、汽水系统图锅炉热平衡方程式锅炉热平衡方程式 q q1 1=Q=Qi i /Q /Qr r 100 100 式中式中 输入热量输入热量 Q Q1 1 有效利用有效利用热 Q Q2 2 排烟排烟损失失 Q Q3 3 化学不完全燃化学不完全燃烧热损失失 Q Q4 4 机械不完全燃机械不完全燃烧热损失失 Q Q5 5 散散热损失失 Q Q

46、6 6 其他其他热损失失锅炉输入热量锅炉输入热量 Q Qr r式中式中 燃料的物理显热；燃料的物理显热；外来热源加热空气时带入的热量；外来热源加热空气时带入的热量；雾化燃油所用蒸汽带入的热量雾化燃油所用蒸汽带入的热量 对于燃煤于燃煤锅炉，炉，若燃料和空气没有利用外界热量进行预热，且若燃料和空气没有利用外界热量进行预热，且 燃煤水分满足燃煤水分满足则则锅炉有效利用热锅炉有效利用热 Q Q1 1 式中式中 空气在空气预热器中吸收的热量又返回炉膛，属锅炉内部热量循环，空气在空气预热器中吸收的热量又返回炉膛，属锅炉内部热量循环，锅炉热平衡中不予考虑锅炉热平衡中不予考虑、h g s 过热蒸汽焓、饱和蒸汽

47、焓和给水焓，过热蒸汽焓、饱和蒸汽焓和给水焓，kJ/kg 再热蒸汽出口和进口焓，再热蒸汽出口和进口焓，kJ/kgDgr、Dzr、DPw 过热蒸汽量、再热蒸汽量和排污量，过热蒸汽量、再热蒸汽量和排污量，kg/s Q 工质总吸热量，工质总吸热量，kJ/s B 燃料消耗量，燃料消耗量，kg/s 额定蒸发量额定蒸发量 在在额定定蒸蒸汽汽参参数数，额定定给水水温温度度和和使使用用设计燃燃料料，保保证热效效率率时所所规定的蒸定的蒸发量，量，单位位为t/ht/h（或（或kg/skg/s）。）。锅锅 炉炉 参参 数数 最大最大连续蒸蒸发量（大型量（大型锅炉）炉）在在额定定蒸蒸汽汽参参数数，额定定给水水温温度度和

48、和使使用用设计燃燃料料，长期期连续运运行行所所能达到的最大蒸能达到的最大蒸发量，量，单位位为t/ht/h（或（或kg/s kg/s）。）。蒸汽蒸汽锅炉炉额定蒸汽参数定蒸汽参数 在在规定定负荷范荷范围内内长期期连续运行运行应能保能保证的出口蒸汽参数。的出口蒸汽参数。额定蒸汽压力（对应规定的给水压力），单位是额定蒸汽压力（对应规定的给水压力），单位是Mpa Mpa；额定蒸汽温度（定蒸汽温度（对应额定蒸汽定蒸汽压力和力和额定定给水温度），水温度），单位是位是0 0C C。锅炉容量：用蒸发量表示锅炉容量：用蒸发量表示 D D 在在额定定蒸蒸汽汽参参数数，额定定给水水温温度度和和使使用用设计燃燃料料，保

49、保证热效效率率时所所规定的蒸定的蒸发量，量，单位位为t/ht/h（或（或kg/skg/s）。）。锅锅 炉炉 参参 数数 最大最大连续蒸蒸发量（大型量（大型锅炉）炉）De De 在在额定定蒸蒸汽汽参参数数，额定定给水水温温度度和和使使用用设计燃燃料料，长期期连续运运行行所所能达到的最大蒸能达到的最大蒸发量，量，单位位为t/ht/h（或（或kg/s kg/s）。）。蒸汽蒸汽锅炉炉额定蒸汽参数定蒸汽参数 在在规定定负荷范荷范围内内长期期连续运行运行应能保能保证的出口蒸汽参数。的出口蒸汽参数。额定蒸汽压力（对应规定的给水压力），单位是额定蒸汽压力（对应规定的给水压力），单位是MPa MPa；额定蒸汽温

50、度（定蒸汽温度（对应额定蒸汽定蒸汽压力和力和额定定给水温度），水温度），单位是位是0 0C C。热效率（热效率（90%90%）净效率净效率 燃烧效率燃烧效率 锅炉机组经济性指标锅炉机组经济性指标锅炉机组安全性指标锅炉机组安全性指标n 锅炉连续运行小时数（锅炉连续运行小时数（50005000）锅炉在两次检修之间的运行小时数锅炉在两次检修之间的运行小时数n 锅炉可用率（约锅炉可用率（约90%90%）（总总运运行行小小时时数数 +总总备备用用小小时时数数）/统统计计期期间间总总小小时数（一年）时数（一年）n 锅炉的事故率（约锅炉的事故率（约1%1%）锅锅炉炉总总事事故故停停炉炉小小时时数数/（总总运