發(fā)電廠蒸汽動(dòng)力循環(huán)示意圖

1、第十一章第十一章 蒸汽動(dòng)力循環(huán)裝置蒸汽動(dòng)力循環(huán)裝置教學(xué)目標(biāo)：教學(xué)目標(biāo)：使學(xué)生掌握蒸汽動(dòng)力循環(huán)及其計(jì)算方法。知識(shí)點(diǎn)：知識(shí)點(diǎn)：蒸汽動(dòng)力基本循環(huán)；朗肯循環(huán)；回?zé)嵫h(huán)與再熱循環(huán)；熱電循環(huán)；蒸汽燃?xì)饴?lián)合循環(huán)。重重 點(diǎn)：點(diǎn)：回?zé)嵫h(huán)、再熱循環(huán)以及熱電循環(huán)的組成、熱效率計(jì)算及提高熱效率的方法和途徑。難難 點(diǎn)：點(diǎn)：回?zé)嵫h(huán)與再熱循環(huán)計(jì)算，提高循環(huán)熱效率的途徑和計(jì)算方法?；痣姀S生產(chǎn)過程簡(jiǎn)介汽包鍋爐，開式循環(huán)系統(tǒng)1223344psvT飽和蒸汽的卡諾循環(huán)飽和蒸汽的卡諾循環(huán)11-1 簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)朗肯循環(huán)朗肯循環(huán)一一、工質(zhì)為、工質(zhì)為水蒸汽的卡諾循環(huán)水蒸汽的卡諾循環(huán)1 1、朗肯循環(huán)的組成、朗肯

2、循環(huán)的組成 定壓吸熱、定熵膨脹、定壓放熱、定熵壓縮定壓吸熱、定熵膨脹、定壓放熱、定熵壓縮二、朗肯循環(huán)及其熱效率二、朗肯循環(huán)及其熱效率 PumpCondenserBoilerTurbineWturb,outqoutqinWpump,in簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力裝置流程圖簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力裝置流程圖1243朗肯循環(huán)在朗肯循環(huán)在T-ST-S圖和圖和p-vp-v圖中的表示圖中的表示sT21341234pv1234hssT2 2、朗肯循環(huán)的計(jì)算、朗肯循環(huán)的計(jì)算吸吸 熱熱 量量放放 熱熱 量量循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率114qhh223qhh01221111twqqqqqq 吸熱平均溫度吸熱平均溫度11411414qhhTsss

3、s放熱平均溫度放熱平均溫度23222314hhqTssss循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率221111tqTqT 1T2T汽汽 耗耗 率率 03600kg/(kW.h)dw汽耗率：每生產(chǎn)汽耗率：每生產(chǎn)kW.hkW.h （3600kJ3600kJ）的功）的功 所消耗的蒸汽量。所消耗的蒸汽量。234例例1 1 已知朗肯循環(huán)的初壓已知朗肯循環(huán)的初壓p p1 1=5MPa,=5MPa,初溫初溫t t1 1=500=500，乏汽壓力，乏汽壓力 p p2 2=5kPa=5kPa，試求該循環(huán)的平均吸熱溫度、循環(huán)熱效率及乏，試求該循環(huán)的平均吸熱溫度、循環(huán)熱效率及乏 汽干度。汽干度。解解 查水蒸氣表查水蒸氣表 由由p p1

4、 1=5MPa,t=5MPa,t1 1=500=500查得查得113432.2kJ/kg;6.9735kJ/(kg.K)hsp2=5kPa=0.005MPa時(shí)137.72kJ/kg;0.4761kJ/(kg.K)2560.55kJ/kg;8.3930kJ/(kg.K)hshs計(jì)算乏汽的干度計(jì)算乏汽的干度226.97350.47610.82078.39300.4761ssxss乏汽的焓乏汽的焓2( )hhx hh137.720.8207 (2560.55 137.72)2126.14kJ/kgsT1T2T234113432.2kJ/kg;6.9735kJ/(kg.K)hs21ss22126.14

5、kJ/kgh 3137.72kJ/kghh30.4761kJ/(kg.K)ss430.4761kJ/(kg.K)ss415MPapp查表得查表得4142.87kJ/kgh 吸熱量吸熱量1143432.2 142.873289.33kJ/kgqhh放熱量放熱量2232126.14 137.721988.42kJ/kgqhh熵變量熵變量146.97350.47616.4974kJ/(kg.K)ss吸熱平均溫度吸熱平均溫度11143289.33506.3K6.4974qTss放熱平均溫度放熱平均溫度22141988.42306.K6.4974qTss吸熱量吸熱量1143432.2 142.87328

6、9.33kJ/kgqhh放熱量放熱量2232126.14 137.721988.42kJ/kgqhh吸熱平均溫度吸熱平均溫度11143289.33506.3K6.4974qTss熱效率熱效率02t111988.42110.3953289.33wqqq 放熱平均溫度放熱平均溫度22141988.42306.K6.4974qTss熱熱 效效 率率2t1306.110.395506.TT 0 300 350 400 450 500 550t%35363738394032145T1T1sT初溫 t121T1T蒸汽初溫對(duì)循環(huán)熱效率的蒸汽初溫對(duì)循環(huán)熱效率的影響影響 5505004003500.480.44

7、0.400.36s325411TT1T0 3 6 9 12 15 18 21初壓p1 MPa1T421T蒸汽初壓對(duì)循蒸汽初壓對(duì)循環(huán)熱效率的影環(huán)熱效率的影響響2 4 6 8 10 12 14 16 18 200.400.410.420.430.440.450.460.470.48p2 kPa14532ss1s3s3T0T1Tt235蒸汽參數(shù)的影響歸納如下蒸汽參數(shù)的影響歸納如下: (1)(1)提高蒸汽初參數(shù)提高蒸汽初參數(shù) p p1 1，t t1 1, ,可以提高循環(huán)熱效率（蒸可以提高循環(huán)熱效率（蒸汽溫度提高汽溫度提高50 50 ，循環(huán)效率提高，循環(huán)效率提高2 2個(gè)百分點(diǎn)）個(gè)百分點(diǎn)）現(xiàn)現(xiàn)代蒸汽動(dòng)力循

8、環(huán)朝著高參數(shù)方向發(fā)展。我國(guó)目前采用代蒸汽動(dòng)力循環(huán)朝著高參數(shù)方向發(fā)展。我國(guó)目前采用的亞臨界機(jī)組參數(shù)見表的亞臨界機(jī)組參數(shù)見表11.111.1。低參數(shù)低參數(shù) 中參數(shù)中參數(shù) 高參數(shù)高參數(shù) 超高參數(shù)超高參數(shù) 亞臨界參數(shù)亞臨界參數(shù)初壓初壓/MPa初溫初溫/發(fā)電功率發(fā)電功率/MW1.3 3.5 9.0 13.5 16.5340 435 535 550, 535 550, 5351.53 625 50100 125, 200 200, 300, 600表表11.1 11.1 亞臨界及以下參數(shù)的機(jī)組亞臨界及以下參數(shù)的機(jī)組( (汽輪機(jī)進(jìn)口參數(shù)汽輪機(jī)進(jìn)口參數(shù)) )表11.2 超臨界參數(shù)機(jī)組(鍋爐出口參數(shù))機(jī)組類型蒸

9、汽壓力MPa蒸汽溫度電廠效率%供電煤耗g/kWh亞臨界機(jī)組17.0540/54038324超臨界機(jī)組25.5567/56741300高溫超臨界25.0600/60044278超超臨界機(jī)組30.0600/600/60048256高溫超超臨界30.070057215我國(guó)超臨界機(jī)組的參數(shù)尚未形成標(biāo)準(zhǔn)系列。注：臨界壓力：注：臨界壓力：22.12 MPa, 臨界溫度：臨界溫度：374.15 第一臺(tái)試驗(yàn)性超臨界第一臺(tái)試驗(yàn)性超臨界125MW機(jī)組（機(jī)組（31 MPa,621/566/538）,1957年在美國(guó)投運(yùn)。年在美國(guó)投運(yùn)。 第二臺(tái)超臨界第二臺(tái)超臨界325MW機(jī)組（機(jī)組（34.4 MPa,649/566/

10、566）,1959年在美國(guó)投運(yùn)。年在美國(guó)投運(yùn)。參數(shù)參數(shù)年年代代20世世紀(jì)初紀(jì)初期期30年年代代40年年代代50年年代代60年年代代90年年代代20052015蒸汽溫蒸汽溫度度250370400430480500500535538566538566566593610613700720蒸汽壓蒸汽壓力力Mpa0.81.01.53.03.08.0814亞臨亞臨界界亞臨亞臨界界超臨超臨界界33.540再熱次再熱次數(shù)數(shù)一次一次二次二次二次二次二次二次表表11.3 11.3 國(guó)外火電機(jī)組蒸汽參數(shù)的發(fā)展國(guó)外火電機(jī)組蒸汽參數(shù)的發(fā)展表表11.4 11.4 部分超臨界機(jī)組經(jīng)濟(jì)性舉例部分超臨界機(jī)組經(jīng)濟(jì)性舉例電廠電廠

11、項(xiàng)目項(xiàng)目蒸汽參數(shù)蒸汽參數(shù)機(jī)組效率機(jī)組效率,%,%投運(yùn)年份投運(yùn)年份丹麥丹麥 VeskVesk 電廠電廠 407407 MW MW25.1 MPa,56025.1 MPa,560 /560/5604545. .3 319921992法國(guó)法國(guó) STAUDSTAUDI INGENGE 廠廠 550 MW550 MW25 MPa,54025 MPa,540 /560/56042.542.519921992德國(guó)德國(guó) ROSTOCKROSTOCK 電廠電廠 559 MW559 MW25 MPa,54025 MPa,540 /560/56042.542.519941994韓國(guó)韓國(guó) 500 MW500 MW24

12、 MPa,53824 MPa,538 /538/5384141石洞口二廠石洞口二廠 600 MW600 MW24.2 MPa,53824.2 MPa,538 /566/56641.0941.0919921992日本松蒲電廠日本松蒲電廠 10001000 MW MW25.2 MPa,59825.2 MPa,598 /596/596444419971997丹麥丹麥 NordjyllandNordjylland 電廠電廠 410410 MW MW28.5 MPa,58028.5 MPa,580 /580/580/580/580474719981998西門子設(shè)計(jì)西門子設(shè)計(jì) 400-1000 MW400

13、-1000 MW27.5 MPa,58927.5 MPa,589 /600/600454519991999歐洲歐洲 Future Future 33.5 MPa,61033.5 MPa,610 /630/630505020052005歐洲歐洲 Future Future 40.0 MPa,70040.0 MPa,700 /720/72052-5552-5520152015平圩電廠平圩電廠 600 MW600 MW ( ( 亞臨界亞臨界 ) )17 MPa,53717 MPa,537 /537/53736.936.919891989 (2) (2)降低乏氣壓力可以提高循環(huán)熱效率降低乏氣壓力可以提

14、高循環(huán)熱效率( (乏氣壓乏氣壓力力每降低每降低2kPa,2kPa,循環(huán)效率提高循環(huán)效率提高1 1個(gè)百分點(diǎn)個(gè)百分點(diǎn)) )。但乏。但乏氣壓力受環(huán)境溫度限制。目前火力發(fā)電廠一般氣壓力受環(huán)境溫度限制。目前火力發(fā)電廠一般在在0.004MPa0.006MPa0.004MPa0.006MPa的乏氣壓力下運(yùn)行。的乏氣壓力下運(yùn)行。四、有摩阻的實(shí)際循環(huán)四、有摩阻的實(shí)際循環(huán)吸熱量吸熱量放熱量放熱量汽輪機(jī)作功汽輪機(jī)作功水泵耗功水泵耗功循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率114qhh 223qhh 12twhh 43pwhh 01twq循環(huán)凈功循環(huán)凈功012TPwqqww234sT42汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率水泵的相對(duì)內(nèi)效

15、率水泵的相對(duì)內(nèi)效率toitwwpppww五、實(shí)際循環(huán)的計(jì)算五、實(shí)際循環(huán)的計(jì)算234sT424343pppwhhwhh已知已知112, ,oic oip t p求求10,tq w關(guān)鍵：關(guān)鍵：得到得到24,hh1212toitwhhwhh因因所以所以21112oitoihhwhhh43433,pc oic oiwhhhhh157H.PL.P893BoilerReheaterLow-P turbineHigh-P turbinePumpCondenserqinqoutwturb,outwpump,in蒸汽再熱循環(huán)系蒸汽再熱循環(huán)系統(tǒng)示意圖統(tǒng)示意圖11-2 11-2 再熱循環(huán)再熱循環(huán)165 54322

16、2 2sT1 16 65 52 222hh6 6h1h5h2h2p1p RHp2x2x9x=1st t1 1蒸汽再熱循環(huán)的蒸汽再熱循環(huán)的T-sT-s圖和圖和h-sh-s圖圖三三、再熱循環(huán)分析再熱循環(huán)分析)()(56411hhhhq 忽略水泵消耗功， 循環(huán)作功：)()(2651hhhhwT）564126511()()(hhhhhhhhqwTt循環(huán)熱效率：16432sTT111221T1T1T5T2再熱壓力對(duì)循環(huán)熱效率大再熱壓力對(duì)循環(huán)熱效率大小的影響小的影響1 12 2A4 4TsA153BoilerTurbinePumpCondenserOpenFWHFWH=Feedwater heaterqi

17、nqout43 3665Pump1kgkg(1)kgwturb,out11-311-3 回?zé)嵫h(huán)回?zé)嵫h(huán)4(1)h5hOpenFWH45(1)0Ahhh544Ahhhh回?zé)崞鞯哪芰糠治龌責(zé)崞鞯哪芰糠治瞿Ｐ湍Ｐ虯h12 24 4Ts3 3651kgkg(1)kg吸熱量吸熱量放熱量放熱量汽輪機(jī)作功汽輪機(jī)作功水泵耗功水泵耗功循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率116qhh2231qhh 121TAAwhhhh 43651pwhhhh01twq二、回?zé)嵫h(huán)的計(jì)算二、回?zé)嵫h(huán)的計(jì)算循環(huán)凈功循環(huán)凈功012TPwqqwwkgkg(1-1-1 1)kg)kg2 2kgkg1 1kgkg1kg1kgh02h02h2h2h01h

18、011kg1kg12(1)TurbineCondenserqinqoutGeneratorElectricityBoiler PumpPumpPumpOpen FWHOpen FWHh10102215Tsp1p01p02p2010221kg11kg2kg121kg102(1)h122(1)h202h1 01h102(1)h01hOpenFWHOpenFWH1021 0101(1)0hhh020110102()hhhh122202102(1)(1)hhh10222022(1)()hhhh1234UserBoilerTurbinePumpqinqoutGeneratorElectricityHea

19、t exchanger11-4 熱電合供循環(huán)熱電合供循環(huán)TurbineBoilerPumpPumpGeneratorElectricityOpenFWHCondenserqinqoutRegulator valveHeat exchangerUser11.33MPa,536.42.10MPa,537.50.50MPa,346254.535.7401.00.47MPa,349.66.53kP5.52kP11-5 燃?xì)馊細(xì)庹羝?lián)合循環(huán)蒸汽聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)技術(shù) 效率高：效率高：E E級(jí)聯(lián)合循環(huán)效率級(jí)聯(lián)合循環(huán)效率51515252 F F級(jí)級(jí)55555757，H H級(jí)達(dá)到級(jí)達(dá)到6060以上以上 污染少：污染少：可將可將NOxNOx