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算

。2、掌握等效降和再熱機組等效熱降理論的應(yīng)用法則。

6.1凝汽機組等效熱降理論6.1.1抽汽等效熱降的概念

火電機組經(jīng)濟性診斷：(1)確定主、輔機及熱力系統(tǒng)運行參數(shù)和運行方式的經(jīng)濟性；(2)定性分析運行方式、運行參數(shù)是否合理；(3)定量分析運行參數(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后的真實作功大小。

抽汽等效熱降Hj的計算公式為：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疏水放流式加熱：對匯集式加熱器：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新蒸汽的實際作功。其計算公式為：

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。其計算公式為：汽輪機的裝置效率(就是實際循環(huán)效率)為：

6.1.3等效熱降應(yīng)用法則1、純熱量進出系統(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----外部熱量進出熱力系統(tǒng)。其裝置效率為：

2、外部熱量進入系統(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進入系統(tǒng)時，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?，裝置效率相對地提高為：外部熱量進入系統(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)的熱量進出系統(tǒng)的定量診斷法則：

(1)蒸汽攜帶熱量進系統(tǒng)：圖示是蒸汽攜帶熱量進系統(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)補水進入系統(tǒng)，而蒸汽出系統(tǒng)和水的進系統(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帶熱量進系統(tǒng)①熱水從主凝結(jié)水管路進入系統(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系統(tǒng)帶工質(zhì)的熱量又分在加熱器到做功：和化學(xué)補給水減少而獲得的做功：熱水從疏水管路進入系統(tǒng)的全部做功，就是這兩部分熱量的三個做功的代數(shù)和：③熱水從加熱器汽側(cè)進入系統(tǒng)分析方法有兩種：一種是仿照熱水從疏水管路進入系統(tǒng)處理，

純熱量做功為：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論可得出其對做功的影響：熱水?dāng)y帶熱量從加熱器側(cè)進系統(tǒng)另一種是將其當(dāng)成蒸汽進入系統(tǒng)處理，可得出其對做功的影響：(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，必須從凝汽器補入相同數(shù)量的化學(xué)補充水。因此，做功損失為：而疏水系統(tǒng)，必須從凝汽器補入αf的化學(xué)補充水，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、補水地點對診斷計算公式的影響補水方式系統(tǒng)圖補水由冷凝器補水改為從除氧器補水。做功的影響值為：6、新蒸汽凈等效熱降的計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再熱機組熱力系統(tǒng)節(jié)能理論

圖6.12所示為再熱機組熱力系統(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，返回汽輪機的實際做功為：～再熱機組熱力系統(tǒng)示意圖6.2.1再熱機組等效熱降理論基礎(chǔ)再熱熱段的抽氣等效熱降的計算公式與凝汽機組一樣：再熱機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)能理論在再熱機組的熱力系統(tǒng)計算中，除用計算做功變化外，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：在再熱機組熱力系統(tǒng)的經(jīng)濟性診斷中，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再熱機組熱力系統(tǒng)經(jīng)濟性診斷模型經(jīng)濟性的相對變化：

其他經(jīng)濟性的計算公式為：

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、純熱進出系統(tǒng)的定量診斷法則6.2.3再熱機組等效熱降理論的應(yīng)用法則純熱量進入№j再熱前抽汽加熱器，按再熱機組等效熱降概念，新蒸汽等效熱降的增量為：同時循環(huán)的吸熱量則增加：純熱量進入№j再熱前抽汽加熱器使裝置熱經(jīng)濟性的變化為：2、帶工質(zhì)的熱量進出系統(tǒng)的定量診斷法(1)蒸汽攜帶熱量進出系統(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)濟性的相對變化為：(2)熱水?dāng)y帶熱量進入系統(tǒng)與蒸汽機組一樣，其方式有三種：①從給水管路進入(圖a)；②從加熱器疏水管路進入(圖b)；③從加熱器汽側(cè)進入(圖c)①從給水管路進入全部做功變化

：熱水?dāng)y帶熱量進入系統(tǒng)裝置經(jīng)濟性的相對變化：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入全部做功變化：循環(huán)吸熱量增加：裝置熱經(jīng)濟性的相對變化：③從加熱器汽側(cè)進入有兩種分析方法：一是仿照熱水進入疏水管路進行處理；另一是將其當(dāng)成蒸汽進入系統(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)濟性的相對變化：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)的定量分析診斷計算公式，是帶工質(zhì)的熱量入系統(tǒng)的定量公式的一個特例。6.3供熱機組等效熱降理論

本講以具有再熱的雙抽機組的熱力系統(tǒng)為例進行學(xué)習(xí)，如圖6.16所示。該機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，可以得出供熱機組新蒸汽等效熱降的真實變化為：第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論因：所以有：供熱機組熱力系統(tǒng)變化前后的總熱耗量變化為：在不考慮機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組熱力系統(tǒng)變化引起機組經(jīng)濟性改變的表達式(6.10)寫為：6.4計算實例第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供熱機組為例。圖6.17為其熱力系統(tǒng)圖；表6.1為該機組基本數(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\行端差達到8℃，則對其經(jīng)濟性的影響可以進行以下計算。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\行端差達到10℃，則對其經(jīng)濟性的影響可以進行以下計算。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\行端差達到20℃，則對其經(jīng)濟性的影響可以進行以下計算。

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。只要對過熱器減溫水從高壓加熱器出口引出時對經(jīng)濟性的影響進行分析。(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)濟性分析：5、除氧器定壓改滑壓運行的經(jīng)濟性分析：6、抽氣壓損的經(jīng)濟性分析：

第6章發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論(1)較常規(guī)火電機組蒸汽參數(shù)低、單機容量大。(2)利用新汽和高壓缸抽汽對高壓排汽進行“汽-汽”再熱，不僅可以達到對高壓缸排汽進行再熱除濕的目的，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核電機組常規(guī)島熱力系統(tǒng)節(jié)能理論

6.5.1概述核電機組

快中子堆機組

熱中子堆機組

輕水堆機組

重水堆機組

氣冷堆機組

壓水堆機組沸水堆機組應(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)濟性定量計算數(shù)學(xué)模型：(1)熱量利用低壓加熱器的計算模型：對一個無任何外部熱量引入的回?zé)釂卧?，其進水系數(shù)為：6.5.2壓水堆核電機組二回路熱力系統(tǒng)經(jīng)濟性定量分析數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)得出加熱單元的進水系數(shù)變化為：由循環(huán)函數(shù)法的基本理論，得出此時機組排汽份額的變化為：此時冷源熱量損失的變化為：1kg新蒸汽作功能力的變化為：采用定流量計算方法，汽輪機熱耗率的變化為：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算模型：高壓加熱器的計算模型為：2、帶工質(zhì)熱量利用的經(jīng)濟性定量計算數(shù)學(xué)模型：(1)帶工質(zhì)熱量進入高壓加熱殼側(cè)的定量計算方法：熱功轉(zhuǎn)換系數(shù)的抽汽返回高壓缸后最終到達凝汽器的量為：

定流量計算法，對高壓加熱單元進行工質(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1kg新蒸汽作功能力的影響為：(2)帶工質(zhì)熱量進入高壓加熱水側(cè)的定量計算方法：同樣，帶工質(zhì)熱量進入№N加熱器對1kg新蒸汽作功能力的影響：對二回路經(jīng)濟指標(biāo)的影響：①熱效率變化：②汽