李崇祥主編-節(jié)能原理與技術(shù)-第6章

第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論要求:

1、了解新蒸汽等效熱降的計(jì)算

。2、掌握等效降和再熱機(jī)組等效熱降理論的應(yīng)用法則。

6.1凝汽機(jī)組等效熱降理論6.1.1抽汽等效熱降的概念

火電機(jī)組經(jīng)濟(jì)性診斷：(1)確定主、輔機(jī)及熱力系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行方式的經(jīng)濟(jì)性；(2)定性分析運(yùn)行方式、運(yùn)行參數(shù)是否合理；(3)定量分析運(yùn)行參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值及偏離標(biāo)準(zhǔn)值的影響大小。抽汽等效熱降：在№j加熱器處加入熱量qj而排擠1kg加熱器抽汽返回汽輪機(jī)后的真實(shí)作功大小。

抽汽等效熱降Hj的計(jì)算公式為：抽氣效率：做功大小與加入熱量之比。即：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論加熱器分類疏水放流式加熱器

匯集式加熱器混合式加熱器

帶疏水泵的面式加熱器匯集式加熱器疏水放流式加熱器對(duì)疏水放流式加熱：對(duì)匯集式加熱器：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論6.1.2新蒸汽等效熱降定義：1kg新蒸汽的實(shí)際作功。其計(jì)算公式為：

毛等效熱降：沒有考慮軸封蒸汽的滲漏及利用，加熱器的散熱、抽氣器耗氣及泵功能消耗等的作功損耗，所得到的等效熱降。凈等效熱降：扣除附加成分的作功損失的等效熱降。其計(jì)算公式為：汽輪機(jī)的裝置效率(就是實(shí)際循環(huán)效率)為：

6.1.3等效熱降應(yīng)用法則1、純熱量進(jìn)出系統(tǒng)的定量診斷法則(1)內(nèi)部熱量利用----熱力系統(tǒng)內(nèi)部熱量的進(jìn)出。其裝置效率為：

第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論(2)外部熱量利用----外部熱量進(jìn)出熱力系統(tǒng)。其裝置效率為：

2、外部熱量進(jìn)入系統(tǒng)

圖示為1kg工質(zhì)的局部熱力系統(tǒng)，當(dāng)有外部純熱量qw進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，與等效熱降的概念完全相同。因此，新蒸汽等效熱降的增量為：如果外部熱量利用按余熱方法處理，其裝置效率為：利用外部熱量后的新蒸汽等效熱降變?yōu)椋阂虼?，裝置效率相對(duì)地提高為：外部熱量進(jìn)入系統(tǒng)第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論可以由等效熱降原理直接求得。因此，新蒸汽等效熱降的增量為：故泵功焓升熱量回收使裝置熱經(jīng)濟(jì)性的變化：3、內(nèi)部熱量出入系統(tǒng)圖示為給水泵功τb示意圖。給水泵焓升示意圖4、帶工質(zhì)的熱量進(jìn)出系統(tǒng)的定量診斷法則：

(1)蒸汽攜帶熱量進(jìn)系統(tǒng)：圖示是蒸汽攜帶熱量進(jìn)系統(tǒng)。①純熱量部分:純熱量+帶工質(zhì)的熱量第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論②帶工質(zhì)的熱量部分：其做功的變化為：因此蒸汽攜帶熱量的全部作功為:

根據(jù)等效熱降理論，純熱做功的變化為：(2)蒸汽攜帶熱量出系統(tǒng)：圖6.6所示，系統(tǒng)中有αf的工質(zhì)出系統(tǒng)，凝汽器必須有αf的化學(xué)補(bǔ)水進(jìn)入系統(tǒng)，而蒸汽出系統(tǒng)和水的進(jìn)系統(tǒng)均不影響回?zé)嵯到y(tǒng)的抽水和疏水，故新蒸汽作功的變化為：圖6.7所示為蒸汽攜帶熱量從加熱器汽側(cè)出系統(tǒng)，也可分解為純熱量+帶工質(zhì)的熱量兩部分。由等效熱降概念，純熱量出部分做功損失為：而帶工質(zhì)的熱量部分的作功損失為：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論因此，蒸汽攜帶熱量從加熱器側(cè)出系統(tǒng)的全部做功就是兩部分熱量做功的代數(shù)和：(3)熱水?dāng)y帶熱量進(jìn)系統(tǒng)①熱水從主凝結(jié)水管路進(jìn)入系統(tǒng)(圖6.8所示)純熱量部分做功為：帶工質(zhì)的熱量部分做功為：因此，熱水從主凝結(jié)水管路進(jìn)入系統(tǒng)的全部做功變化應(yīng)是兩部分熱量做功的代數(shù)和：熱水?dāng)y帶熱量進(jìn)入凝結(jié)水管路側(cè)第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論①熱水從疏水管路進(jìn)入系統(tǒng)如圖所示，分成純熱量+帶工質(zhì)的熱量。熱水?dāng)y帶熱量從加熱器疏水管進(jìn)系統(tǒng)帶工質(zhì)的熱量又分在加熱器到做功：和化學(xué)補(bǔ)給水減少而獲得的做功：熱水從疏水管路進(jìn)入系統(tǒng)的全部做功，就是這兩部分熱量的三個(gè)做功的代數(shù)和：③熱水從加熱器汽側(cè)進(jìn)入系統(tǒng)分析方法有兩種：一種是仿照熱水從疏水管路進(jìn)入系統(tǒng)處理，

純熱量做功為：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論可得出其對(duì)做功的影響：熱水?dāng)y帶熱量從加熱器側(cè)進(jìn)系統(tǒng)另一種是將其當(dāng)成蒸汽進(jìn)入系統(tǒng)處理，可得出其對(duì)做功的影響：(4)熱水?dāng)y帶熱量出系統(tǒng)給水或疏水。因給水出系統(tǒng)損失工質(zhì)αf，必須從凝汽器補(bǔ)入相同數(shù)量的化學(xué)補(bǔ)充水。因此，做功損失為：而疏水系統(tǒng)，必須從凝汽器補(bǔ)入αf的化學(xué)補(bǔ)充水，因此，做功失損為：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論5、補(bǔ)水地點(diǎn)對(duì)診斷計(jì)算公式的影響補(bǔ)水方式系統(tǒng)圖補(bǔ)水由冷凝器補(bǔ)水改為從除氧器補(bǔ)水。做功的影響值為：6、新蒸汽凈等效熱降的計(jì)算新蒸汽凈等效熱降就是新蒸汽毛等效熱降HM扣除熱系統(tǒng)全部輔助成分的做功損失,即：

6.2再熱機(jī)組熱力系統(tǒng)節(jié)能理論

圖6.12所示為再熱機(jī)組熱力系統(tǒng)示意圖，其高壓缸的排氣，在流經(jīng)再熱器之前稱為再熱冷段，經(jīng)再熱器升溫后稱為再熱熱段。第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論再熱冷段及其以上的抽氣等效熱降，返回汽輪機(jī)的實(shí)際做功為：～再熱機(jī)組熱力系統(tǒng)示意圖6.2.1再熱機(jī)組等效熱降理論基礎(chǔ)再熱熱段的抽氣等效熱降的計(jì)算公式與凝汽機(jī)組一樣：再熱機(jī)組抽氣效率為抽氣等效熱降與1kg抽氣加熱器所需的熱量之比，即：新蒸汽的等效熱降為：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論在再熱機(jī)組的熱力系統(tǒng)計(jì)算中，除用計(jì)算做功變化外，還可推導(dǎo)出再熱冷段以上排擠1kg抽氣流經(jīng)再熱器份額的通式為：在再熱機(jī)組熱力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性診斷中，除了考慮新蒸汽做功變化外，還要考慮循環(huán)吸熱量的變化。公式為：6.2.2再熱機(jī)組熱力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性診斷模型經(jīng)濟(jì)性的相對(duì)變化：

其他經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算公式為：

①熱耗率的變化：②汽耗率的變化：①煤耗率的變化：②年煤耗量的變化：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論1、純熱進(jìn)出系統(tǒng)的定量診斷法則6.2.3再熱機(jī)組等效熱降理論的應(yīng)用法則純熱量進(jìn)入№j再熱前抽汽加熱器，按再熱機(jī)組等效熱降概念，新蒸汽等效熱降的增量為：同時(shí)循環(huán)的吸熱量則增加：純熱量進(jìn)入№j再熱前抽汽加熱器使裝置熱經(jīng)濟(jì)性的變化為：2、帶工質(zhì)的熱量進(jìn)出系統(tǒng)的定量診斷法(1)蒸汽攜帶熱量進(jìn)出系統(tǒng)圖示為具有焓有hf、份額為αf的蒸汽，從再熱前抽汽的加熱器進(jìn)入系統(tǒng)。熱量=純熱量+帶工質(zhì)的熱量。第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論蒸汽攜帶熱量的全部做功：吸熱量的增加為：裝置經(jīng)濟(jì)性的相對(duì)變化為：(2)熱水?dāng)y帶熱量進(jìn)入系統(tǒng)與蒸汽機(jī)組一樣，其方式有三種：①從給水管路進(jìn)入(圖a)；②從加熱器疏水管路進(jìn)入(圖b)；③從加熱器汽側(cè)進(jìn)入(圖c)①從給水管路進(jìn)入全部做功變化

：熱水?dāng)y帶熱量進(jìn)入系統(tǒng)裝置經(jīng)濟(jì)性的相對(duì)變化：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論②從加熱器疏水管路進(jìn)入全部做功變化：循環(huán)吸熱量增加：裝置熱經(jīng)濟(jì)性的相對(duì)變化：③從加熱器汽側(cè)進(jìn)入有兩種分析方法：一是仿照熱水進(jìn)入疏水管路進(jìn)行處理；另一是將其當(dāng)成蒸汽進(jìn)入系統(tǒng)處理?？傻贸銎渥龉Φ挠绊懀貉h(huán)吸熱量增加：裝置熱經(jīng)濟(jì)性的相對(duì)變化：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論(3)熱水?dāng)y帶熱量出系統(tǒng)熱水?dāng)y帶熱量出系統(tǒng)可以是給水或疏水。帶工質(zhì)的熱水出系統(tǒng)的定量分析診斷計(jì)算公式，是帶工質(zhì)的熱量入系統(tǒng)的定量公式的一個(gè)特例。6.3供熱機(jī)組等效熱降理論

本講以具有再熱的雙抽機(jī)組的熱力系統(tǒng)為例進(jìn)行學(xué)習(xí)，如圖6.16所示。該機(jī)組的新蒸汽等效熱降(即循環(huán)功)為：由于熱力系統(tǒng)的某種變化而引起1kg新蒸汽等效熱降的改變?yōu)椋?kg新蒸汽的循環(huán)吸熱量變化為△q，因此，可以得出供熱機(jī)組新蒸汽等效熱降的真實(shí)變化為：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論因：所以有：供熱機(jī)組熱力系統(tǒng)變化前后的總熱耗量變化為：在不考慮機(jī)組管道效率和鍋爐效率變化的情況下，此總熱耗量的變化△Q屬發(fā)電的熱耗量變化，故可以得出供熱機(jī)組發(fā)電煤耗率的變化△b為：經(jīng)簡化可得到：從而就可以把供熱機(jī)組熱力系統(tǒng)變化引起機(jī)組經(jīng)濟(jì)性改變的表達(dá)式(6.10)寫為：6.4計(jì)算實(shí)例第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論以國產(chǎn)的NC200/160-12.7/535/535-I供熱機(jī)組為例。圖6.17為其熱力系統(tǒng)圖；表6.1為該機(jī)組基本數(shù)據(jù)。1、加熱器端差：(1)№8加熱器的端差：№8加熱器端差的標(biāo)準(zhǔn)值為2℃，如果由于某種原因?qū)е缕溥\(yùn)行端差達(dá)到8℃，則對(duì)其經(jīng)濟(jì)性的影響可以進(jìn)行以下計(jì)算。根據(jù)等效熱降理論，有：(2)№4加熱器的端差：同樣，№4加熱器端差的標(biāo)準(zhǔn)值為2℃，如果由于某種原因?qū)е缕溥\(yùn)行端差達(dá)到10℃，則對(duì)其經(jīng)濟(jì)性的影響可以進(jìn)行以下計(jì)算。根據(jù)等效熱降理論，有：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論(3)№7加熱器的疏水端差：№7加熱器疏水端差的標(biāo)準(zhǔn)值為10℃，如果由于某種原因?qū)е缕溥\(yùn)行端差達(dá)到20℃，則對(duì)其經(jīng)濟(jì)性的影響可以進(jìn)行以下計(jì)算。

根據(jù)等效熱降理論，有：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論2、凝結(jié)水過冷度：根據(jù)等效熱降理論，有：3、噴水減溫：(1)過熱器噴水減溫：有兩種來源，一種來自于高壓加熱器出口；另一種來自于水泵出口。只要對(duì)過熱器減溫水從高壓加熱器出口引出時(shí)對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響進(jìn)行分析。(2)再熱器噴水減溫：①再熱器減溫水來自于高壓加熱器出口;②再熱器減溫水來自于給水泵抽頭。4、取消外置式蒸汽冷卻器的經(jīng)濟(jì)性分析：5、除氧器定壓改滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性分析：6、抽氣壓損的經(jīng)濟(jì)性分析：

第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論(1)較常規(guī)火電機(jī)組蒸汽參數(shù)低、單機(jī)容量大。(2)利用新汽和高壓缸抽汽對(duì)高壓排汽進(jìn)行“汽-汽”再熱，不僅可以達(dá)到對(duì)高壓缸排汽進(jìn)行再熱除濕的目的，而且可以簡化核電站一、二回路間的管道聯(lián)接，降低建造成本、增大系統(tǒng)安全系數(shù)。(3)二回路熱力各級(jí)回?zé)岢槠驮贌岢槠髁恐g相互聯(lián)系、彼此制約。(4)二回路各加熱器都沒有蒸汽冷卻器。6.5核電機(jī)組常規(guī)島熱力系統(tǒng)節(jié)能理論

6.5.1概述核電機(jī)組

快中子堆機(jī)組

熱中子堆機(jī)組

輕水堆機(jī)組

重水堆機(jī)組

氣冷堆機(jī)組

壓水堆機(jī)組沸水堆機(jī)組應(yīng)用最多第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論1、純熱量利用的經(jīng)濟(jì)性定量計(jì)算數(shù)學(xué)模型：(1)熱量利用低壓加熱器的計(jì)算模型：對(duì)一個(gè)無任何外部熱量引入的回?zé)釂卧溥M(jìn)水系數(shù)為：6.5.2壓水堆核電機(jī)組二回路熱力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性定量分析數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)得出加熱單元的進(jìn)水系數(shù)變化為：由循環(huán)函數(shù)法的基本理論，得出此時(shí)機(jī)組排汽份額的變化為：此時(shí)冷源熱量損失的變化為：1kg新蒸汽作功能力的變化為：采用定流量計(jì)算方法，汽輪機(jī)熱耗率的變化為：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論因此可得：仿造等效熱降理論中的抽汽效率概念，則可寫成：ηi為加熱器的熱功轉(zhuǎn)換系數(shù)。(2)熱量利用高壓加熱器的計(jì)算模型：高壓加熱器的計(jì)算模型為：2、帶工質(zhì)熱量利用的經(jīng)濟(jì)性定量計(jì)算數(shù)學(xué)模型：(1)帶工質(zhì)熱量進(jìn)入高壓加熱殼側(cè)的定量計(jì)算方法：熱功轉(zhuǎn)換系數(shù)的抽汽返回高壓缸后最終到達(dá)凝汽器的量為：

定流量計(jì)算法，對(duì)高壓加熱單元進(jìn)行工質(zhì)平衡和能量平衡得：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論

由于

的抽汽返回高壓缸后1kg新汽的作功變化量為：得出帶工質(zhì)熱量利用高壓加熱后，對(duì)1kg新蒸汽作功能力的影響為：(2)帶工質(zhì)熱量進(jìn)入高壓加熱水側(cè)的定量計(jì)算方法：同樣，帶工質(zhì)熱量進(jìn)入№N加熱器對(duì)1kg新蒸汽作功能力的影響：對(duì)二回路經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響：①熱效率變化：②汽