热力发电厂总结资料.docx
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热力发电厂总结资料
绪论
目前我国电力发展方向是：
大力发展水电，加快发展核电，积极发展非水可再生能源，逐步降低化石燃料份额。
电力系统的“一特四大”指：
特高压电网，大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源基地。
我国电力系统中核电站应带基本负荷。
第一章
热量法：
从能量的数量利用或损失了多少进行评价
火用方法：
从能量的质量利用或损失了多少进行评价
热量法：
不区分能量的品位高低，只考虑能量的数量损失大小，故：
凝汽器中的热量损失最大
火用方法：
不但考虑能量的数量损失多少，而且考虑能量的品位高低，其损失只计量在不可逆过程中转换为火无的部分，故锅炉的能量损失虽不多，但由于燃烧、传热的严重不可逆性，火用损失最大。
热量法只表明能量转换的结果，不能揭示能量损失的本质原因；火用方法不仅能表明能量转换的数量结果，还能确切揭示能量损失的部位及其损失的原因，考虑了不同能量有其质的区别。
典型不可逆过程的熵增及其火用损
1.有温差的传热过程
2.绝热节流过程
3.有摩阻的绝热膨胀过程
4.有摩阻的绝热压缩过程
5.有摩阻的流动及散热过程
发电机组热经济性指标及计算
相对内效率88%左右
实际内效率45%左右
汽耗率3kg/（KW·h）左右
热耗率8000KJ/（KW·h）左右
1.机组的绝对电效率
=汽轮发电机组的输出功率/汽轮发电机组的输入热量
=
=
=
2.机组的热耗率：
汽轮发电机组每发1KW·h电量所增耗循环吸热量单位：
kJ/（KW·h）
全厂发电热经济性指标
全厂热效率：
=
全厂热耗率：
=
kJ/（KW·h）
发电标准煤耗率：
kg标煤/（kw·h）
全厂供电热经济指标
全厂净热效率：
=
厂用电率：
电厂自用电量与电厂发电量的比值
全厂供电热耗率：
=
kJ/（KW·h）
全厂供电标准煤耗率：
=
kg标煤/（kw·h）
第二章
1.为什么初参数的选择要与机组的容量相匹配
为什么高参数采用大容量机组才是有利的？
当机组的初温和排汽压力一定时，提高蒸汽初压P0，机组的循环热效率增加，但由于比容减小，机组进汽的容积流量将减少，尤其对小容量机组将造成流通部分的叶高损失、漏汽损失增大，同时排汽湿度损失也增大，使汽轮机的相对内效率
降低，若相对内效率降低的幅度大于循环热效率增加的幅度，就会使机组的绝对内效率
下降。
如果是大容量机组提高初压，由于其质量流量大，故可保证合理的容积流量，使相对内效率下降的幅度减小，机组的热经济性就可提高。
所以大机组采用高参数才是有利的。
2.降低排汽压力对理论循环热效率
和实际循环热效率
的影响：
增大，
减小，
增大。
3.一般空冷与湿冷的设计排气压力的大小
湿冷背压小于空冷背压。
回热级数：
空冷7级，湿冷8级
4.用热量法和火用方法定性分析给水回热的热经济性
（1）热量法分析：
给水回热循环减少了汽轮机的排汽量，使得凝汽器中的冷源热损失减少，热效率提高
（2）火用方法分析：
给水回热循环提高了锅炉的给水温度，使给水在炉内的平均吸热温度提高了，与烟气的平均换热温差减少了，温差造成的不可逆熵增减少了，使得炉内火用损失减小，火用效率提高。
注意：
只要采取给水回热就可以提高机组的热经济性，即给水回热可提高热经济性是无条件的。
因为回热抽汽做功没有冷源损失，所以当总做功量一定时，回热抽汽做功量越大，冷源损失越小，回热提高机组经济性的幅度越大。
即：
回热做功比越大，热经济性越高。
切除高加运行；给水旁路阀未关严：
使得锅炉给水温度降低，使工质在炉内的平均吸热温度降低，与烟气的换热温差增大，温差造成的不可逆熵增增大，火用损增大，同时由于抽汽量减少，附加冷源损失增大，因此热经济性下降。
5.附加冷源损失是如何产生的，其大小与哪些因素有关？
从热量法的观点看，由于回热抽汽存在做功不足，导致一公斤新蒸汽的做功量减少，当汽轮机的输出功一定时，必须增大新汽耗量，从而削弱了凝汽流量的减小值，带来了附加冷源热损失。
（由于低压抽汽的做功不足小于高压抽汽，所以，当锅炉给水温度一定时，多利用低压抽汽可使回热的附加冷源热损失减小。
）
6.给水回热使绝对内效率
增大，相对内效率
增大，绝对内效率
增大。
7.再热的目的、再热参数的选择、再热对回热效果的影响、再热管道压损对机组热经济性的影响、再热的方法
再热的目的
（1）最初的再热目的：
减小汽轮机的排汽湿度（或提高汽轮机的排汽干度），保证机组的安全运行
（2）现在的主要目的：
提高高参数大容量机组的热经济性。
如何才能提高机组的热经济性：
合理选择再热参数
（判断）只要采用热电联产就能节煤。
×
最佳再热参数的选择（烟气再热）
（1）再热温度：
与主蒸汽温度相同，甚至更高
（2）再热压力：
0.2~0.3
（再热前有回热抽汽时，取值偏下限；无回热抽汽时，取值偏上限）
蒸汽再过热的方法
（1）烟气再热
优点：
再热后汽温可以等于或者超过主蒸汽温度，提高热经济性的幅度大。
缺点：
压损大；再热器的热端须布置在锅炉的高烟温区，需要耐高温的合金钢管；需要考虑启动、停机时保护再热器，须另设旁路（进2根，出4根，再热后容积流量很大），使系统复杂化。
（2）蒸汽再热
优点：
再热器结构简单，压损小，投资小，再热汽温调节也比较简单
缺点：
再热的热经济相对提高较少
8.提高初压和初温对理论循环热效率、汽轮机的相对内效率和实际循环热效率的影响
答：
提高初温总能够循环热效率、相对内效率和实际循环热效率
提高初压，（水的吸热、汽化、过热三个吸热过程所需热量比例变化，吸热段比重增大，造成平均吸热温度下降），并不总能提高循环热效率，但在工程实际应用范围内，提高初压可以提高循环热效率
；提高初压（使进入汽轮机的蒸汽比体积和容积流量减少，相对加大了高压端漏汽损失，有可能局部进汽而导致鼓风损失、斥汽损失，排汽湿度增大，湿汽损失增大）使得汽轮机的相对内效率下降。
9.回热的基本参数：
给水温度、回热级数、最佳回热分配
10.回热做功比：
机组回热抽汽做功量与总做功量的比值
机组的最佳运行真空：
机组输出净功率为最大时所对应的真空。
最小匹配容量
当初温t0、排汽压力
一定时，提高初压p0，必存在着一个与之匹配的最小机组容量，使得提高初压不会导致机组热经济性的降低。
对于供热式机组，因有供热汽流存在，使得进入汽轮机的蒸汽流量大增，因而供热式汽轮机的蒸汽初参数比相同功率的凝汽式机组的初参数要高一些。
同样道理，背压式供热机组的蒸汽初参数可更高些。
最高限初压
当t0、pc一定时，对应一定的机组容量Pe，初压p0的提高，将受到绝对内效率能否提高的限制，称此限制压力为最高初压，显然，t0，Pe越高，对应的该压力越高。
同容量、同参数的汽轮发电机组有回热的汽耗率比无回热的汽耗率大，因为存在抽汽做功不足
回热级数对热经济性的影响
随着回热级数的增加，机组的热经济性增加，但每增加一级，热经济性提高的幅度是减小的。
小结
1.只要采用给水回热就能提高机组的热效率，附加冷源热损失只影响热效率提高的幅度；
2.三个回热基本参数选择的合理，则附加冷源热损失小；选择的不合理，则附加冷源热损失大；
3.回热做功比
越大，机组热效率增加越多；
4.回热逐级抽汽使汽轮机的排气量减小（湿汽损失减小），抽汽做功不足导致汽轮机的进汽量增加（叶高损失、漏汽损失减小），都有利于汽轮机相对内效率的提高；
5.解决了大功率汽轮机末级叶片通流能力限制的困难。
由于给水回热循环利多于弊，所以现代大中型蒸汽轮动力装置毫无例外地都采用了给水回热循环。
再热削弱了回热效果，如何减小削弱的程度
（1）热量法分析：
再热使得再热后各级回热抽汽的温度升高，抽汽焓增大，一公斤抽汽在加热器中的放热量增加，使得加热给水所需要的抽汽量减少，回热做功比减小，削弱了回热效果，从而减小了回热提高热经济性的幅度。
（2）火用方法分析：
再热使得再热后各级回热抽汽的温度升高，抽汽过热度增大，抽汽在加热器中与给水的换热温差增大，从而增大了给水回热过程的不可逆熵增及其火用损，削弱了回热效果，减小了回热提高热经济性的幅度。
可以采用蒸汽冷却器、调节回热分配减小再热对回热的削弱程度
采用蒸汽冷却器分析
热量法角度：
经过蒸汽冷却器后抽汽焓值和温度降低，使回热抽汽量增大，回热做功比增大，冷源损失减小
火用方法角度：
蒸汽冷却器将抽汽分成了两级利用，具有高过热度的抽汽先在蒸汽冷却器中与本级加热器的出口水或者锅炉给水进行换热，过热度降低后的抽汽再进入本级回热加热器进行换热，从而减小了整个换热过程的平均温差，使换热的不可逆熵增和火用损减小
注意：
再热虽然削弱了回热效果，但再热式机组采用回热的经济性仍高于无再热的回热机组。
第三章
1.热化供热量：
热电联和生产中供给的热量
热化发电量：
热电联和生产中所发的电量
热电联产：
将燃料的化学能转化为高品位的热能用来发电，同时将已在供热式汽轮机中作了部分功后的低品位热能用来对外供热。
2.热电联和生产的用能特点：
按质用能，能尽其用
3.供热式机组的类型及设计、运行特点
（1）背压式供热机组
设计工况：
供热工况
运行特点：
强迫电负荷
背压式汽轮机的发电量完全取决于供热量的大小，原则上供热量为零，发电量就为零（除非将汽轮机的排汽放空），当机组的供热量减少而偏离设计工况时，不仅电厂的热化发电量会减少，机组的热效率也会降低，由于背压式汽轮机的整机焓降较小，故偏离设计工况运行的热经济性会更差。
（2）调节抽汽式供热机组
设计工况：
供热工况
运行特点：
在一定的热电负荷范围内，电负荷和热负荷可自由调节
调节抽汽式供热机组的发电量与供热量成正比，供热抽汽量越大，发电量越多，供热抽汽为零时运行工况是调节抽汽式机组热经济性最差的工况。
因为在供热机组的流通部分存在着调整热负荷量和供热参数的调节机构，使凝汽流的发电煤耗率比同参数、同容量的凝汽式机组发电煤耗率大，造成机组的发电煤耗率增加。
（3）凝汽—采暖两用机组
设计工况：
凝汽工况
运行特点：
牺牲电供热
凝汽—采暖两用机组是在凝汽式汽轮机的中低压缸的导汽管上加装蝶阀而简单改制成的。
其高中压缸的通流面积并未因增加供热抽汽而改变，它的设计工况是凝汽工况，在非采暖期具有与同容量、同参数凝汽式机组相近的热效率。
在采暖期，供热抽汽流量的调整靠加装在中低压缸导汽管上的蝶阀开度实现。
对外供热时，关小蝶阀开度，减少低压缸流量，机组的发电量将随着供热抽汽流量的增加、供热参数的提高而减少，采暖期的节能效果源于热电联产中的热化发电量。
4.热电联产节煤的条件
：
热电厂的电站锅炉效率
供热的工业锅炉效率
热网效率
5.热电厂总热耗量的分配方法：
（1）热量法（能量的数量）为“好处归电法”
（2）实际焓降法（能量的质量）为“好处归热法”
6.最小凝气流量：
带走汽机摩擦产生的热量
7.小时热化系数
定义：
供热式机组的每小时最大热化供热量
与每小时最大热负荷
之比
全年热化系数
为全年热化供热量
与全年热负荷
之比。
理论上最佳热化系数总是小于1的。
小结
1.朗肯循环的
和
均较低，
完全被冷却水带走散失于大气，即冷源损失很大。
2.纯供热循环的循环热效率
和绝对内效率
均为1。
理想排汽放热量
，蒸汽做功的不可逆损失
全部都用于对外供热。
所以热化发电的冷源损失为零。
3.对于抽汽凝汽式机组，可视为背压式机组与凝汽式机组复合而成，其中供热汽流完全没有冷源热损失，其绝对内效率
仍为1，而其凝汽汽流仍有被冷却水带走的冷源热损失，且该凝汽流的绝对内效率比其同容量、同参数的凝汽式机组还低。
其原因是：
凝汽流通过旋转隔板，存在节流；热电厂必须建在热负荷中心，供水条件比凝汽式电厂差。
第四章
热泵技术的应用
制冷循环的制冷系数（消耗一个单位的能量所制的冷量）
热泵循环的供热系数大于1
第五章
热力系统：
热力发电厂实现热功转换热力部分的工艺系统。
1.回热加热器的类型及各自的优缺点
答：
混合式加热器
优点：
①换热端差为零，换热效果好，热经济性高②加热器结构简单③便于汇集各种疏放水④可以除氧
表面式加热器
优点：
系统较简单，运行安全可靠
缺点：
①有端差的存在，热经济性较混合式低②金属耗量大，结构复杂，造价高③不能除去水中的氧和其他气体
（卧式的表面换热器换热效果及热经济性高于立式表面换热器，利于布置蒸汽冷却器和疏水冷却器，立式的占地面积小）
2.面式加热器的疏水方式及其优缺点
面式加热器的疏水收集方式主要有哪两种？
哪一种的热经济性好？
为什么？
实际主要采用哪一种？
为什么？
答：
（1）疏水泵方式（疏水打入该加热器出口水流中）
由于汇入地点的疏水与主水流的混合温差最小，因此混合产生的附加火用损失最小；疏水泵方式因完全避免了对低压抽汽的排挤，同时还预热了进入高一级加热器的水流，使高压抽汽有些减少，故热经济性最高。
（但是由于使用泵，使得可靠性降低，运行成本增大）
（2）疏水逐级自流方式（高压加热器疏水逐级自流，最后入除氧器；低压加热器疏水逐级自流，最后入凝汽器或热井）
高一级抽汽量增加，低一级抽汽量减少，使得回热做功比减少，热经济性下降。
显然，不同疏水收集方式的热经济性高低、系统复杂程度、投资大小及运行维修费用是不相同的。
虽然疏水逐级自流方式热经济性最差，但由于系统简单可靠、投资小，不需要附加运行费、维护工作量小而被广泛采用。
3.回热系统为什么采用疏水冷却器
答：
由于疏水逐级自流方式，使得高能位加热器的疏水携带热量进入到了低能位加热器中放热，造成了排挤低压抽汽，使低能位的回热抽汽量减少，而高能位的回热抽汽量增加，造成回热做功比减小，附加冷源热损失增加，热经济性下降。
加装疏水冷却器可使高能位的疏水在进入其后的低能位加热器时，先与本级加热器入口的给水进行换热、待疏水温度降低后再进入其后的低能位加热器，这样高能位加热器的疏水带入低能位加热器的热量就会减少，从而减小了排挤低压抽汽的程度，使机组的热经济性提高。
4.回热系统为什么要采用蒸汽冷却器
由于再热使再热后的回热抽汽过热度和焓值都有较大提高，使得再热后各级回热加热器中的汽水换热温差增大，导致熵增、火用损增大，从而削弱了回热的效果，采用蒸汽冷却器能利用这部分抽汽过热的能量，用来提高该机加热器出口水温或整个回热系统出口水温，减小再热对回热的影响。
5.回热加热器的出口水温主要取决于抽汽点压力
6.抽汽管压降和端差对热经济性的影响
①掌握抽汽管压降和端差的定义
②掌握抽汽管压降和端差的取值范围
③会分析抽汽管压降和端差对机组热经济性的影响
抽汽管压降
抽汽管压降是汽轮机j级抽汽口压力与j级加热器内汽侧压力之差。
其取值范围一般不应大于抽汽压力
的10%，大容量机组取4%~6%。
加热器端差
面式加热器的上端差是：
加热器汽侧压力下对应的饱和水温与出口水温之间的差值；下端差是：
离开疏水冷却器的疏水温度与其进口水温之间的差值。
上端差的取值范围一般当无内置式蒸汽冷却段时取3℃~6℃，有内置式蒸汽冷区段时取—1℃~2℃。
下端差一般取5℃~10℃。
影响
抽汽管压降和表面式换热器端差都会引起回热系统中该级加热器出口水温下降，致使本级抽汽量降低，高一级抽汽量增加，即带来汽轮机高压抽汽增加、低压抽汽减小的不利趋势，回热做功比减小、热经济性下降。
回热加热器运行中监督参数：
加热器水位，加热器出口水温
2.蒸汽冷却器的作用
可减小回热加热器内的汽水换热温差，使温差造成的不可逆熵增及其火用损减小，从而减小了再热削弱回热效果的程度，使机组的热经济性提高。
为了避免过热蒸汽冷却段里产生凝结水，离开它的蒸汽焓仍具有15~20℃过热度。
疏水冷却器
疏水冷却器系统借助主凝结水管内孔板造成差压，使部分主凝水进入疏水冷却器吸收疏水的热量，使疏水温度降低后再进入下一级加热器中。
外置式蒸汽冷却器串并联判断方法：
串联连接时，全部给水进入蒸汽冷却器。
并联连接时，总是给水量的一小部分进入。
串联连接方式的优点：
外置式蒸汽冷却器的进水温度高，换热平均温差小，火用损小。
缺点：
给水系统的阻力大，泵功消耗增大。
并联方式优点：
给水系统的阻力小。
缺点：
进入蒸汽冷却器的给水温度较低，传热温差大，进入下一级加热器的主给水量减少，回热抽汽量相应减少。
第六章
1.火电厂工质回收和“废热”利用的原则（P175）
工质回收及“废热利用”的热经济性，不反映在机组的热经济性上，而是体现在全厂的热经济性指标上。
暖风器：
加热空气，提高空气预热器进口温度，防止低温腐蚀（防止烟气温度下降至酸露点以下）
2.热除氧基于的两个基本定律：
亨利定律和道尔顿分压定律；
必须满足的两个条件：
传热条件和传质条件
热除氧器的运行方式：
定压和滑压
滑压运行缺点：
电负荷上升时，除氧器压力升高，除氧器内水温变为不饱和温度，造成返氧，恶化除氧效果；电负荷下降时，除氧器压力降低，除氧器内水温变为过饱和温度，有可能造成给水泵的汽蚀。
填料层：
减小水的表面张力
热除氧的充分条件：
要有足够的不平衡压差△p
3.给水泵不气蚀的条件及防止给水泵气蚀的措施
条件：
泵入口的有效汽蚀余量NPSHa大于必需汽蚀余量NPSHr。
措施：
（1）提高静压头，除氧器高位布置
（2）改善泵的结构，采取低转速前置泵，降低必需汽蚀余量（3）降低下降管压损（4）缩短滞后时间，在水泵入口注入温度低的主凝结水（5）减缓暂态过程滑压除氧器压力的下降（6）投入备用汽源
4.除氧器自生沸腾
定义：
根据除氧器的热力计算的抽汽量为0或者负值，表明无需抽汽加热，其他各项汽水流量的热量，已能将水加热到除氧器工作压力下的饱和温度
危害：
除氧器压力升高；影响除氧效果。
5.锅炉连续排污扩容器的作用和扩容压力的选择
作用：
扩容降压蒸发出部分工质，引入热力系统除氧器，以回收工质利用其热量
扩容压力选择：
若除氧器为定压运行，根据除氧器压力再考虑管道压损；若除氧器为滑压运行，则应以额定工况时进入除氧器回热抽汽压力为基准，再加上管道压损。
扩容压力越低，回收的工质数量越大，但能位贬值也越大，排挤的回热抽汽压力也越低，使回热做功比减小。
返氧：
加热不足，欠饱和；△p足够小，达到平衡
第七章
1、一、二次蒸汽系统
主蒸汽系统有：
单母管制、切换母管制和单元制
主蒸汽和冷、热再热管道的压损，对经济性的影响是不同的。
再热压损对功率的影响大于主蒸汽压损对功率的影响。
再热蒸汽的比容大、汽温高，要用耐热合金钢管，冷再热蒸汽的比容小，汽压汽温均较低，用碳钢即可，因此，一般热再热管的压损应该比冷再热管的大才较合理。
2、汽动泵与电动泵相比，其主要优点是
1）安全可靠。
汽动泵转速可高达5000~7000r/min，因而轴短、刚度大，安全性好。
当系统故障或全场停电时，汽动泵可保证不间断地向锅炉供水。
2）节省投资。
用汽动泵的投资比大型电动泵加升速齿轮和液力联轴节及电气控制设备的总投资低。
3）运行经济。
汽动泵以变速运行来调节给水流量，较之采用液力联轴节、节流调节的电动泵更为经济，一般可提高热经济性约0.5%。
4）增加供电。
大机组的给水泵耗电约为全部厂用电的50%，采用汽动泵节省厂用电，使机组对外多供电3%~4%。
5）便于调节。
大型电动泵启动电流大，启动较困难，汽动泵却便于启动，并可配合主机滑压运行进行滑压调节。
6）容量不受限制。
大型鼠笼式电动机启动电流大，影响周波稳定，故需要复杂而昂贵的电气控制设备。
因而限制了电动机的容量。
汽动泵的缺点是汽水管路复杂，启动时间长，要有备用汽源，加大了锅炉容量或需要增设启动锅炉，这些都使汽动泵方案的投资增加。
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