核能發(fā)電技術(shù)

1、核能發(fā)電技術(shù)核能發(fā)電技術(shù)主講：韓奎華山東大學(xué)能源與動力工程學(xué)院熱力過程與熱力基礎(chǔ)22022-3-7核能發(fā)電技術(shù)熱力過程與熱力循環(huán) 四個主要裝置：四個主要裝置： 鍋爐鍋爐 汽輪機汽輪機 凝汽器凝汽器 給水泵給水泵朗肯循環(huán)朗肯循環(huán)Rankine Cycle朗肯循環(huán)的裝置系統(tǒng)朗肯循環(huán)的裝置系統(tǒng) 鍋鍋爐爐汽輪機汽輪機發(fā)電機發(fā)電機給水泵給水泵凝汽器凝汽器32022-3-7核能發(fā)電技術(shù)熱力過程與熱力循環(huán)23 凝汽器凝汽器 p 放熱放熱34 給水泵給水泵 s 壓縮壓縮水蒸氣動力循環(huán)系統(tǒng)的簡化水蒸氣動力循環(huán)系統(tǒng)的簡化鍋鍋爐爐汽輪機汽輪機發(fā)電機發(fā)電機給水泵給水泵凝汽器凝汽器朗肯循環(huán)朗肯循環(huán)1234簡化（理想化）

2、：簡化（理想化）：12 汽輪機汽輪機 s 膨脹膨脹41 鍋爐鍋爐 p 吸熱吸熱42022-3-7核能發(fā)電技術(shù)熱力過程與熱力循環(huán)4321Tshs1324朗朗肯循環(huán)肯循環(huán)T-sT-s和和h-sh-s圖圖12 汽輪機汽輪機 s 膨脹膨脹23 凝汽器凝汽器 p 放熱放熱34 給水泵給水泵 s 壓縮壓縮41 鍋爐鍋爐 p 吸熱吸熱52022-3-7核能發(fā)電技術(shù)熱力過程與熱力循環(huán)hs1324朗朗肯循環(huán)熱經(jīng)濟性指標(biāo)肯循環(huán)熱經(jīng)濟性指標(biāo) 汽輪機作功：汽輪機作功：2121 ,hhws凝汽器中的定壓放熱量：凝汽器中的定壓放熱量：322hhq水泵絕熱壓縮耗功：水泵絕熱壓縮耗功：3443 ,hhws鍋爐中的定壓吸熱量：

3、鍋爐中的定壓吸熱量：411hhq62022-3-7核能發(fā)電技術(shù)熱力過程與熱力循環(huán)hs1324朗肯循環(huán)熱效率的朗肯循環(huán)熱效率的計算計算 ,1 2,3 4net11sstRwwwqq，一般很小，一般很小，占占0.81%，忽略泵功忽略泵功 1212,1312t Rhhhhhhhh72022-3-7核能發(fā)電技術(shù)熱力過程與熱力循環(huán)工程上常用工程上常用耗汽率耗汽率, 反映裝置經(jīng)濟性，設(shè)備尺寸反映裝置經(jīng)濟性，設(shè)備尺寸耗汽率：耗汽率：蒸汽動力裝置每輸出蒸汽動力裝置每輸出1kW.h 功量所消耗的蒸汽量功量所消耗的蒸汽量kg03600dw耗汽率耗汽率(Steam Rate)的概念的概念netw的單位：的單位：kJ

4、/kg1kW=1 kJ/s00001kW h=kJkJ1h1kW h3600skgkJkJkgkgd wdwww82022-3-7核能發(fā)電技術(shù)熱力過程與熱力循環(huán)熱耗率：熱耗率：蒸汽動力裝置每輸出蒸汽動力裝置每輸出1kW.h 功量所消耗的熱量功量所消耗的熱量kJt3600tq熱耗率熱耗率(Heat Rate)的概念的概念92022-3-7核能發(fā)電技術(shù)熱力過程與熱力循環(huán)朗肯循環(huán)的汽耗率和熱耗率朗肯循環(huán)的汽耗率和熱耗率03600dw012whh01236003600-Rdwhh朗肯循環(huán)汽耗率：朗肯循環(huán)熱耗率：,3600t Rt Rq102022-3-7核能發(fā)電技術(shù)熱力過程與熱力循環(huán)sp1 t1 p2

5、654321蒸汽參數(shù)對蒸汽參數(shù)對循環(huán)循環(huán)熱效率的影響熱效率的影響1213thhhh影響熱效 率 的影響熱效 率 的參數(shù)？參數(shù)？T112022-3-7核能發(fā)電技術(shù)熱力過程與熱力循環(huán)sT654321 1 21 1、蒸汽初溫對、蒸汽初溫對朗肯循環(huán)朗肯循環(huán)熱效率的影響熱效率的影響優(yōu)點：優(yōu)點： ，有利于汽機有利于汽機安全。安全。1Tt2x缺點：缺點： 對耐熱及強度要對耐熱及強度要求高，目前初溫求高，目前初溫一般在一般在550左右左右 汽機出口汽機出口尺寸大尺寸大2vp1 , p2不變不變，t1122022-3-7核能發(fā)電技術(shù)熱力過程與熱力循環(huán)sT654321 1 6 5 4 22 2、蒸汽初壓對、蒸汽初

6、壓對朗肯循環(huán)朗肯循環(huán)熱效率的影響熱效率的影響t1 , p2不變不變，p1優(yōu)點：優(yōu)點： ，汽輪機出口汽輪機出口尺寸小尺寸小1Tt2v缺點：缺點： 對強度要求高對強度要求高 不不利于汽利于汽輪機安全。一般輪機安全。一般要求出口干度大要求出口干度大于于0.85 0.882x132022-3-7核能發(fā)電技術(shù)熱力過程與熱力循環(huán)sT654321 23 3、降低蒸汽終壓對、降低蒸汽終壓對朗肯循環(huán)朗肯循環(huán)熱效率的影響熱效率的影響優(yōu)點：優(yōu)點：耗汽率減少耗汽率減少 2Tt缺點：缺點：受環(huán)境溫度限制，現(xiàn)在受環(huán)境溫度限制，現(xiàn)在大型機組大型機組p2為為0.00350.005MPa，相應(yīng)，相應(yīng)的飽和溫度約為的飽和溫度約為

7、27 33 ，已接近事實上可能達到的已接近事實上可能達到的最低限度。冬天熱效率高；最低限度。冬天熱效率高；p1 , t1不變不變，p2 4 3142022-3-7核能發(fā)電技術(shù)熱力過程與熱力循環(huán)有摩擦阻力的實際朗肯循環(huán)有摩擦阻力的實際朗肯循環(huán)12112tiwhhqhh0.85 0.92t2對于汽輪機定義內(nèi)部效率為對于汽輪機定義內(nèi)部效率為1432Ts(2)對于汽輪機相對內(nèi)部效率為對于汽輪機相對內(nèi)部效率為1212tiwhhwhh152022-3-7核能發(fā)電技術(shù)熱力過程與熱力循環(huán)循環(huán)計算循環(huán)計算T,act2113t11 1wqqhhqq 114qhh吸熱量 T,act12,actT,actTTT12s

8、 ()whhwwhh汽輪機作功 22,act3qhh放熱量 P0w 水泵耗功 2act1432sTs(2)162022-3-7核能發(fā)電技術(shù)熱力過程與熱力循環(huán)提高循環(huán)熱效率的途徑提高循環(huán)熱效率的途徑改變循環(huán)參數(shù)改變循環(huán)參數(shù)提高初溫度提高初溫度提高初壓力提高初壓力降低乏汽壓力降低乏汽壓力改變循環(huán)形式改變循環(huán)形式回?zé)嵫h(huán)回?zé)嵫h(huán)再熱循環(huán)再熱循環(huán)聯(lián)合循環(huán)聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)熱電聯(lián)產(chǎn)燃?xì)馊細(xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)蒸汽聯(lián)合循環(huán)新型動力循環(huán)新型動力循環(huán)ReheatRegenerativeCogeneration172022-3-7核能發(fā)電技術(shù)熱力過程與熱力循環(huán)回?zé)嵫h(huán)回?zé)嵫h(huán)(regenerative)12361kga

9、45kg(1-)kg抽汽抽汽去凝汽器去凝汽器冷凝水冷凝水表面式回?zé)崞鞅砻媸交責(zé)崞鞒槠槠淠淠o水給水混合式回?zé)崞骰旌鲜交責(zé)崞鞒槠交責(zé)岢槠交責(zé)?82022-3-7核能發(fā)電技術(shù)熱力過程與熱力循環(huán)蒸汽蒸汽抽汽抽汽回?zé)嵫h(huán)回?zé)嵫h(huán)(1- )kg kg65a(0)s43211kgT12361kga45kg(1-)kga kg4(1- )kg51kg由于由于T-s圖上各點質(zhì)量圖上各點質(zhì)量不同，面積不再直接不同，面積不再直接代表熱和功代表熱和功192022-3-7核能發(fā)電技術(shù)熱力過程與熱力循環(huán)抽汽抽汽回?zé)嵫h(huán)的抽汽量回?zé)嵫h(huán)的抽汽量計算計算(1- )kg kg65as43211kgTa kg4(

10、1- )kg51kg以混合式回?zé)崞鳛槔曰旌鲜交責(zé)崞鳛槔裏嵋宦蔁嵋宦蒩4511hhh 忽略泵功忽略泵功54a4hhhha2a2hhhh(2)202022-3-7核能發(fā)電技術(shù)熱力過程與熱力循環(huán)抽汽抽汽回?zé)嵫h(huán)熱效率的回?zé)嵫h(huán)熱效率的計算計算(1- )kg kg65as43211kgT吸熱量：吸熱量：放熱量：放熱量：1,RG151aqhhhh2,RG221qhhRG1aa21whhhh凈功：凈功：熱效率：熱效率： 1aa2t,RG1a1hhhhhh212022-3-7核能發(fā)電技術(shù)熱力過程與熱力循環(huán)為什么抽汽為什么抽汽回?zé)釤嵝侍岣?？回?zé)釤嵝侍岣撸?1- )kg kg65as43211kgT22t

11、,RG121a11hhhhhh 22t121hhhh 簡單朗肯循環(huán)：簡單朗肯循環(huán)：1a01hht,RGt物理意義物理意義： kgkg工質(zhì)工質(zhì)100%利用利用 1- 1- kg kg工質(zhì)效率未變工質(zhì)效率未變222022-3-7核能發(fā)電技術(shù)熱力過程與熱力循環(huán)蒸汽蒸汽抽汽抽汽回?zé)嵫h(huán)的特點回?zé)嵫h(huán)的特點小型火力發(fā)電廠回?zé)峒墧?shù)一般為小型火力發(fā)電廠回?zé)峒墧?shù)一般為13級級中大型火力發(fā)電廠一般為中大型火力發(fā)電廠一般為 48級。級。優(yōu)點優(yōu)點l 提高熱效率提高熱效率l 減小汽輪機低壓缸尺寸，末級葉片變短減小汽輪機低壓缸尺寸，末級葉片變短l 減小凝汽器尺寸，減小鍋爐受熱面減小凝汽器尺寸，減小鍋爐受熱面l 可兼作除

12、氧器可兼作除氧器缺點缺點l 循環(huán)比功減小，汽耗率增加循環(huán)比功減小，汽耗率增加l 增加設(shè)備復(fù)雜性增加設(shè)備復(fù)雜性l 回?zé)崞魍顿Y回?zé)崞魍顿Y缺點缺點232022-3-7核能發(fā)電技術(shù)熱力過程與熱力循環(huán)Ts65431ba2再熱循環(huán)再熱循環(huán)(reheat)1234再熱ba242022-3-7核能發(fā)電技術(shù)熱力過程與熱力循環(huán)Ts65431ba2蒸汽再熱循環(huán)的熱效率蒸汽再熱循環(huán)的熱效率 再熱循環(huán)本身再熱循環(huán)本身不一定不一定提高循環(huán)熱效率提高循環(huán)熱效率 與再熱壓力有關(guān)與再熱壓力有關(guān) x2降低降低,給提高初壓創(chuàng)給提高初壓創(chuàng)造了條件，選取再熱壓造了條件，選取再熱壓力合適，一般采用力合適，一般采用一次一次再熱可使熱效率提高再熱可使熱效率提高2 23.53.5。252022-3-7核能發(fā)電技術(shù)熱力過程與熱力循環(huán)