热力发电厂-第2章.ppt

1、第第2章章热力发电厂热经济性热力发电厂热经济性评价评价方法方法与与指标指标热力发电厂热经济性的评价方法热力发电厂热经济性的评价方法凝汽式发电厂的主要热经济指标及评价凝汽式发电厂的主要热经济指标及评价热电厂的主要热经济指标及评价热电厂的主要热经济指标及评价本章主要内容有：本章主要内容有：2.1 热力发电厂热经济性的评价方法热力发电厂热经济性的评价方法电能生产过程：燃料的化学能电能生产过程：燃料的化学能蒸汽的热能蒸汽的热能机械能机械能电能；电能；转换过程的不同阶段产生各种损失，能量不能被全部利用；转换过程的不同阶段产生各种损失，能量不能被全部利用；发电厂的热经济性：发电厂的热经济性：表明电厂燃料利

2、用程度以及热力过程中表明电厂燃料利用程度以及热力过程中各部分的能量利用或损失的情况。各部分的能量利用或损失的情况。1.热力力发电厂厂热经济性性 U1删掉U2删掉删掉U32.热经济性性评价的定价的定义 通过能量转换过程中能量的通过能量转换过程中能量的利用程度利用程度（正平衡方法）或损失（正平衡方法）或损失的大小（反平衡方法）来衡量的大小（反平衡方法）来衡量目的：目的：研究损失产生的部位、大小、原因及其相互关系，找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。出减少这些热损失的方法和相应措施。3.评价价电厂厂热经济性的方法性的方法两种基本方法两种基本方法热量法热量

3、法效率法、热平衡法效率法、热平衡法做功能力分析法做功能力分析法熵分析法、火用分析法熵分析法、火用分析法定量分析定量分析定性分析定性分析2.1.1评价热力发电厂热经济性的主要方法评价热力发电厂热经济性的主要方法一、热量法一、热量法热量法以燃料产生的热量被利用的程度对电厂热经济性进行评热量法以燃料产生的热量被利用的程度对电厂热经济性进行评价，可以用各种价，可以用各种效率或损失率效率或损失率的大小来衡量。的大小来衡量。效率的定义效率的定义能量平衡关系为：能量平衡关系为：供给的总热量供给的总热量=有效利用的热量有效利用的热量+损失的热量损失的热量热量量损失率失率 意义：意义：效率及能量损失率的大小定量

4、地表征了设备或热力过程效率及能量损失率的大小定量地表征了设备或热力过程 的热能转换效果，反映了设备的技术完善程度。的热能转换效果，反映了设备的技术完善程度。实质：实质：效率分析法的实质是能量的数量平衡，所以也称为热力效率分析法的实质是能量的数量平衡，所以也称为热力学第一定律效率。学第一定律效率。二、做功能力分析法二、做功能力分析法 以能量做功能力的有效利用程度或做功能力损失的大小作为以能量做功能力的有效利用程度或做功能力损失的大小作为评价动力设备热经济性的指标，旨在评价电厂能量的质量利用评价动力设备热经济性的指标，旨在评价电厂能量的质量利用率。分析方法有：熵分析法和火用分析法。率。分析方法有：

5、熵分析法和火用分析法。1.熵分析法分析法孤立系孤立系统熵增原理增原理 熵分析法是通分析法是通过计算算熵增增来确定做功能力来确定做功能力损失的方法，通常失的方法，通常取取环境状境状态作作为衡量系衡量系统做功能力大小的参考状做功能力大小的参考状态，即，即认为系系统与与环境相平衡境相平衡时，系，系统不再有做功能力。不再有做功能力。环境温度为环境温度为 ，某一热力过程或设备中的熵增为，某一热力过程或设备中的熵增为 ，则引起，则引起的做功损失的做功损失 为为发电厂总的能量损失发电厂总的能量损失 三种典型的不可逆过程三种典型的不可逆过程存在温差的换热存在温差的换热工质绝热节流工质绝热节流工质膨胀或压缩工质

6、膨胀或压缩 有温差的换热有温差的换热冷凝器、加热器冷凝器、加热器l-2过程，工质过程，工质A放热，平均温度为放热，平均温度为单位工质的熵减少了单位工质的熵减少了 ，放热量为放热量为3-4过程，工质过程，工质B吸热，平均温度为吸热，平均温度为单位工质的熵增加了单位工质的熵增加了 ，吸热量为，吸热量为据能量平衡，单位工质的换热量为：据能量平衡，单位工质的换热量为：换热过程的程的熵增增 单位工位工质做功能力的做功能力的损失失为可知，可知，Tamb一定一定时,高温换热比低温换热做功能力损失小高温换热比低温换热做功能力损失小 工质绝热节流过程工质绝热节流过程蒸汽在蒸汽在汽轮机进汽调节机构汽轮机进汽调节机

7、构中的节流过程，节流中的节流过程，节流前后前后工质的工质的焓不变焓不变，即，即*并非等焓过程并非等焓过程由热力学第一定律解析式由热力学第一定律解析式对于微元对于微元 可逆过程，有可逆过程，有 即即此关系式对任意两平衡态间参数的变化都适用，而不必考虑其中间过程此关系式对任意两平衡态间参数的变化都适用，而不必考虑其中间过程是否可逆，因为式中均为状态参数，但在研究能量转换过程时，只适用是否可逆，因为式中均为状态参数，但在研究能量转换过程时，只适用于可逆过程。于可逆过程。于是，于是，节流流过程的程的熵增增为 图中阴影部分的面积图中阴影部分的面积可知，压降愈大，做功能力的损失愈大；此外，还与工质的比体积

8、和温可知，压降愈大，做功能力的损失愈大；此外，还与工质的比体积和温度有关，在损失相等时，高温高压的蒸汽管道可以采用较大的工质压降，度有关，在损失相等时，高温高压的蒸汽管道可以采用较大的工质压降，因此可使用小管径的通道，以节省投资。因此可使用小管径的通道，以节省投资。工质膨胀或压缩过程工质膨胀或压缩过程蒸汽在蒸汽在汽轮机汽轮机中的中的膨胀过程膨胀过程是一个不可逆过程，由不是一个不可逆过程，由不可逆引起的熵增为可逆引起的熵增为做功能力的做功能力的损失失为 同理，在同理，在发电厂厂热力系力系统中，工中，工质在水在水泵中被不可逆中被不可逆绝热压缩也将引起做功能力的也将引起做功能力的损失。失。显然，减少

9、工然，减少工质膨膨胀或或压缩过程做功能力程做功能力损失的途径是减少其做功失的途径是减少其做功过程中的程中的扰动、摩擦等不可逆影响。、摩擦等不可逆影响。2.“火用火用”分析法分析法 “火用火用”效率效率可用能的利用率可用能的利用率 “火用火用”损失损失做功能力的损失做功能力的损失 “火用火用”的的类型：型：热量量“火用火用”、热力学能力学能“火用火用”和和 焓“火用火用”热量热量“火用火用”：系系统所提供的所提供的热量中可量中可转化化为有用功的最大有用功的最大值，1kg工工质 热力学能力学能“火用火用”：闭口系从口系从给定的状定的状态可逆地可逆地变到与到与环境相平衡的状境相平衡的状态所所 能做的

10、最大有用功称能做的最大有用功称为该状状态下下闭口系的口系的“火用火用”，1kg工工质 焓“火用火用”：开口系统中，当稳态流动工质只与环境作用时，从给定的状态开口系统中，当稳态流动工质只与环境作用时，从给定的状态 可逆地变到环境状态所能做出的最大有用功，可逆地变到环境状态所能做出的最大有用功，1kg工工质“火用火用”方程和方程和“火用火用”效率效率“火用火用”方程方程稳流流热力系力系统开口稳流系统开口稳流系统“火用火用”平衡的通用方程平衡的通用方程“火用火用”效率效率相相对指指标热量法、量法、熵方法以及方法以及“火用火用”方法从不同的角度方法从不同的角度评价价发电厂的厂的热经济性。性。热量法只表

11、明能量数量量法只表明能量数量转换的的结果，不能果，不能揭示能量揭示能量损失的本失的本质原因，而原因，而熵方法及方法及“火用火用”方法不方法不仅可以表明能量可以表明能量转换的的结果，而且果，而且还考考虑了不同能量有了不同能量有质的的区区别。3.两种基本方法两种基本方法的特点的特点有效利用的可用能供给的可用能2.1.2 凝汽式发电厂能量转换过程中能量的损失及利用凝汽式发电厂能量转换过程中能量的损失及利用凝汽式发电厂：只发电凝汽式发电厂：只发电热电厂：热电厂：同时发电和供热同时发电和供热分散供热：分散供热：小锅炉供应小锅炉供应集中供热：集中供热：热电厂或区域性大锅炉房热电厂或区域性大锅炉房火电厂按其

12、产品可分为（凝汽式）发电厂和热电厂两种。火电厂按其产品可分为（凝汽式）发电厂和热电厂两种。热电厂利用汽轮机较高压力的排汽或可调节抽汽为热用户热电厂利用汽轮机较高压力的排汽或可调节抽汽为热用户供热。供热。对凝汽式凝汽式电厂厂电能生能生产过程中各程中各热力力设备的能量的能量损失和效率失和效率进行分析行分析 本节任务本节任务1.电能生产过程与循环热效率电能生产过程与循环热效率发电厂中发电厂中电能生产过程电能生产过程（能量转换过程）（能量转换过程）化学能化学能 热能热能 机械能机械能 电能电能（煤）（煤）（锅炉）（锅炉）（汽轮机）（汽轮机）（发电机）（发电机）热力发电厂以朗肯循环为基础，通过热功转换获

13、取电能，热力发电厂以朗肯循环为基础，通过热功转换获取电能，循循环中热功转换的完善程度用环中热功转换的完善程度用热效率热效率表示，它等于有效利用的表示，它等于有效利用的热量与供给热量之比，即热量与供给热量之比，即 用焓降表示用焓降表示表示表示 蒸汽在汽轮机中等熵膨胀所做的功蒸汽在汽轮机中等熵膨胀所做的功 表示表示 凝结水通过给水泵时所消耗的功凝结水通过给水泵时所消耗的功在蒸汽初压不高时，给水泵的耗功可以忽略不计，即在蒸汽初压不高时，给水泵的耗功可以忽略不计，即 2.凝汽式发电厂能量转换过程中能量的损失及利用凝汽式发电厂能量转换过程中能量的损失及利用实质：用用热量法和量法和“火用火用”分析法分析法

14、评价凝汽式价凝汽式发电厂能量厂能量转换过程的程的热经济性性（1）热量法热量法热量法以热量法以热效率热效率或或热损失率热损失率的大小衡量电厂的热经济性的大小衡量电厂的热经济性用各种用各种效率效率来反映热力设备将能量转换或输出有效能量的程度，用来反映热力设备将能量转换或输出有效能量的程度，用能量损能量损失率失率来反映各阶段能量损失的大小，不同阶段热效率不同。来反映各阶段能量损失的大小，不同阶段热效率不同。能量平衡关系：供给热量能量平衡关系：供给热量=有效利用热量有效利用热量+损失热量损失热量g简单凝汽式发电厂循环系统图简单凝汽式发电厂循环系统图GBTCbicp=bpimgmpQbQ0锅炉能量平衡关

15、系：锅炉能量平衡关系：输入燃料热量输入燃料热量Qcp=锅炉热负荷锅炉热负荷Qb+锅炉热损失锅炉热损失Qb锅炉热损失锅炉热损失Qb：排烟损失、散热损失、未完全燃烧损失、排烟损失、散热损失、未完全燃烧损失、排污损失、灰渣热物理损失等，其中排污损失、灰渣热物理损失等，其中排排 烟损失最大，占总损失的烟损失最大，占总损失的4050 1）锅炉）锅炉管道能量平衡关系：管道能量平衡关系：锅炉热负荷锅炉热负荷Qb=汽轮机热耗量汽轮机热耗量Q0+管道热损失管道热损失Qp 2）管道）管道GBTC98%99%QbQ0p汽轮机能量平衡关系：汽轮机能量平衡关系：汽轮机热耗汽轮机热耗Q0=汽轮机内功率汽轮机内功率Wi+汽

16、轮机冷源损失汽轮机冷源损失Qc冷源热损失冷源热损失Qc：凝汽器中汽轮机排汽的汽化潜热损失凝汽器中汽轮机排汽的汽化潜热损失 膨胀过程中的节流、排汽、内部损失膨胀过程中的节流、排汽、内部损失 3）汽轮机的绝对内效率与冷源损失汽轮机的绝对内效率与冷源损失45%47%GTiQ0WiQc87%90%汽轮机机械能量平衡关系：汽轮机机械能量平衡关系：汽轮机内功率汽轮机内功率Wi=发电机轴端功率发电机轴端功率Pax+机械损失机械损失Qm 4）汽轮机的机械效率）汽轮机的机械效率96.5%99%3600电热当量，电热当量，1 的电能相当于的电能相当于3600 的热量的热量发电机能量平衡关系：发电机能量平衡关系：发电机输入功率发电机输入功率Pax=发电机输出功率发电机输出功率Pe+能量损失能量损失Qg 5）发电机）发电机96%98%；随冷却介质的不同而异随冷却介质的不同而异 全厂能量平衡关系：全厂能量平衡关系：发电机输出功率发电机输出功率Pe=全厂热耗量全厂热耗量Qcp-全厂能量损失全厂能量损失Qj 6）全厂总效率）全厂总效率25%40%全厂总能量损失全厂总能量损失热流图热流图依据下式可绘制简单凝汽式电厂相