發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性-給水回?zé)嵫h(huán)對(duì)發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的影響（熱力發(fā)電廠課件）

給水回?zé)嵫h(huán)對(duì)發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的影響知識(shí)點(diǎn)1給水回?zé)岣攀鼋o水回?zé)岬母拍钜粡钠啓C(jī)的某些中間級(jí)抽出部分做過部分功的蒸汽送到相應(yīng)的加熱器中加熱鍋爐給水，以提高給水溫度。給水回?zé)峒訜峤o水回?zé)岬母拍罱o水回?zé)崮康亩?.回?zé)岢槠龉ζ鳑]有冷源損失，減小了汽輪機(jī)凝汽流流量，從而減小了整機(jī)的冷源損失，提高了循環(huán)熱效率。2.利用抽汽對(duì)給水分段加熱的較小換熱溫差取代了鍋爐對(duì)給水加熱的巨大的換熱溫差，減小了給水回?zé)徇^程的不可逆損失?，F(xiàn)代大中型機(jī)組采用給水回?zé)幔涔?jié)煤量可達(dá)10％～20％，所以給水回?zé)嵩诨鹆Πl(fā)電廠中得到普遍應(yīng)用。實(shí)例給水回?zé)嵫h(huán)對(duì)發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的影響知識(shí)點(diǎn)3給水實(shí)際回?zé)嵫h(huán)給水實(shí)際回?zé)嵫h(huán)效率是用循環(huán)吸熱量在汽輪機(jī)中轉(zhuǎn)變?yōu)橛行Ю脙?nèi)功的多少來表示，又稱回?zé)嵫h(huán)汽輪機(jī)的絕對(duì)內(nèi)效率。定義條件：以Z級(jí)回?zé)嵫h(huán)為例，汽輪機(jī)進(jìn)汽1kg為基準(zhǔn)，αj表示抽汽份額；αc表示凝汽份額，則：給水實(shí)際回?zé)嵫h(huán)效率：Hi—1kg蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的有效焓降；Ha—1kg蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的理想焓降。忽略給水泵的耗功和不考慮加熱器散熱損失，則1kg蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的有效焓降：KJ/kg每1kg蒸汽在鍋爐內(nèi)的吸熱量為：KJ/kWh根據(jù)回?zé)嵯到y(tǒng)熱平衡可得：凝結(jié)水焓KJ/kg根據(jù)以上兩方程式可得：KJ/kWh則：KJ/kWh1kg凝汽流在汽輪機(jī)中所做的功；1kg抽汽流在汽輪機(jī)中所做的功；1kg凝汽在汽輪機(jī)和凝汽器中的放熱量；上式又可變?yōu)椋篈r—回?zé)岢槠淖龉ο禂?shù)。因?yàn)椋?，系數(shù)R=＞1，所以大于，回?zé)嵫h(huán)與朗肯循環(huán)相比，其效率相對(duì)增長為：0102Ar越大，則效率相對(duì)增長越大。抽汽量越多，抽汽壓力越低，回?zé)嵫h(huán)熱經(jīng)濟(jì)性越高。分析給水回?zé)岬臒峤?jīng)濟(jì)性結(jié)論01給水回?zé)峒訜崽岣吡斯べ|(zhì)的平均吸熱溫度，循環(huán)效率提高；02給水回?zé)釡p少了汽輪機(jī)的排汽量，減少了凝汽器中的冷源損失；03給水回?zé)釡p少了汽輪機(jī)末幾級(jí)的蒸汽流量，減少了汽輪機(jī)的濕汽損失，汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率提高；04給水回?zé)峒訜嵩龃罅撕钠浚丛黾恿似啓C(jī)高壓缸的通流量，有利于減少其通流部分的各種損失，汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率提高。05采用回?zé)嵫h(huán)存在附加冷源損失熱量法分析表明：由于回?zé)岢槠鞴Σ蛔悖ＷC機(jī)組做功量一定，將使機(jī)組進(jìn)汽量D0上升，根據(jù)連續(xù)性方程，Dc=D0-ΣDj，凝氣流量Dc將上升(削弱了凝汽流量Dc的減少)，冷源損失上升。作功能力法分析表明：實(shí)際工程應(yīng)用中存在許多回?zé)徇^程不可逆因素：①有限級(jí)回?zé)峒訜釙r(shí)有溫差的換熱過程；②由于熱力管道安全與布置的需要，回?zé)岢槠诔槠艿览锪鲃?dòng)過程中存在局部阻力損失和沿程阻力損失，因而存在壓降和火用損ΔEr，存在附加的冷源損失。注意：在實(shí)際回?zé)徇^程中，必須設(shè)法降低回?zé)徇^程中的一切不利因素（如優(yōu)化管道及附件設(shè)計(jì)與布置等），以提高實(shí)際回?zé)嵫h(huán)的熱經(jīng)濟(jì)性。結(jié)論：采用回?zé)嵫h(huán)總是使機(jī)組的絕對(duì)內(nèi)效率增加。說明：回?zé)嵫h(huán)抽汽量的多少受給水溫度的限制，給水溫度越高，給水溫升越大，抽汽量也越多。而給水溫度取決于最佳給水溫度，由回?zé)峒訜岱峙錄Q定。回?zé)岢槠客ǔＵ紮C(jī)組汽耗量的30％左右，600MW機(jī)組回?zé)岢槠考s占機(jī)組汽耗量的41％。舉例給水回?zé)嵫h(huán)對(duì)發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的影響知識(shí)點(diǎn)4回?zé)峒?jí)數(shù)對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性的影響回?zé)峒?jí)數(shù)對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性的影響在回?zé)嵫h(huán)中，可以通過不同的方法將給水加熱到給定溫度：（1）單級(jí)高壓抽汽一次加熱；（2）用若干級(jí)壓力不同的抽汽逐級(jí)加熱。0102對(duì)于一定的給水加熱溫度，所需要的總抽汽量與抽汽級(jí)數(shù)幾乎無關(guān)；每千克不同壓力的抽汽在等壓放熱而凝結(jié)成飽和水的過程中所放出的總熱量大體相同。分析結(jié)論：在維持機(jī)組功率不變的條件下，采用多級(jí)回?zé)峥梢岳幂^低壓力的抽汽對(duì)給水分段加熱，則抽汽在汽輪機(jī)中總的做功量增加，凝汽做功量減小，凝汽器內(nèi)冷源損失減小，汽輪機(jī)的絕對(duì)內(nèi)效率增加。01z愈多，

i愈高，

i上升,這是因?yàn)槌槠螖?shù)增多時(shí)，更充分地利用了低壓抽汽多作功的緣故；分析02隨著加熱級(jí)數(shù)的增多，回?zé)嵫h(huán)熱效率增量

ηi開始增長較快，以后增加值逐漸減少，各級(jí)效率的相對(duì)增量從某級(jí)后逐漸下降。當(dāng)抽汽段數(shù)多于4～5段時(shí)，再增加回?zé)峒?jí)數(shù)，回?zé)嵫h(huán)熱效率的增加便很有限（這是因?yàn)樵谝欢ǖ慕o水溫度下，對(duì)應(yīng)飽和狀態(tài)下壓力一定，為避免水變成汽，當(dāng)級(jí)數(shù)增加時(shí)，給水在每級(jí)中的吸熱量相對(duì)減少。）。因此，只有當(dāng)采用很高的蒸汽初壓（10MPa以上）時(shí)，才采用較多的加熱級(jí)數(shù)。隨著蒸汽初壓力的提高，多級(jí)回?zé)釒淼男б娌艜?huì)越大；分析03回?zé)峒訜岬募?jí)數(shù)越多，最佳給水溫度越高；分析04在各曲線的最高點(diǎn)附近都有比較平坦的一段，它表明實(shí)際給水加熱溫度少許偏離于最佳給水溫度時(shí)，對(duì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的影響并不大。這樣，也可以少量的熱經(jīng)濟(jì)性損失換得更合理的汽輪機(jī)組結(jié)構(gòu)；分析05回?zé)峒?jí)數(shù)并不是越多越好，應(yīng)綜合結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度考慮，國產(chǎn)中參數(shù)機(jī)組一般1-3級(jí)，高參數(shù)機(jī)組一般5-7級(jí)，超高參數(shù)及以上機(jī)組7-9級(jí)。分析給水回?zé)嵫h(huán)對(duì)發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的影響知識(shí)點(diǎn)2回?zé)崞啓C(jī)的汽耗量和熱耗量回?zé)崞啓C(jī)的汽耗量和熱耗量1.汽耗量純凝汽式汽輪機(jī)的汽耗量為：Kg/h

如圖所示，由于抽汽量D1在汽輪機(jī)中少做了功，其值為D1（h1-hc），若汽輪機(jī)要發(fā)出同樣的功率，必須增加的進(jìn)汽量為D1（h1-hc）/（h0-hc），則右圖具有一級(jí)回?zé)岬哪狡啓C(jī)汽耗量為：Kg/h同理可得出多級(jí)回?zé)崮狡啓C(jī)的汽耗量為：Kg/hαj—某級(jí)回?zé)岢槠蓊~，等于某級(jí)回?zé)岢槠颗c汽輪機(jī)汽耗量之比；Yj—回?zé)岢槠龉Σ蛔阆禂?shù)；Z—回?zé)岢槠?jí)數(shù)；hj—第j級(jí)回?zé)岢槠撵?。把D0C的計(jì)算公式代入上式并整理可得：Kg/h具有回?zé)峒訜岬哪狡啓C(jī)的汽耗率為：Kg/kWh具有蒸汽中間再熱給水回?zé)岬哪狡啓C(jī)的汽耗率：Kg/kWh高壓缸排汽焓中壓缸進(jìn)汽焓再熱蒸汽的吸熱量再熱前抽汽的做功不足系數(shù)Yj為：再熱后抽汽的做功不足系數(shù)Yj為：2.熱耗量具有蒸汽中間再熱給水回?zé)岬哪狡啓C(jī)的熱耗量和熱耗率分別為：KJ/hKJ/kWh再熱蒸汽流量再熱蒸汽份額注意：由于采用給水回?zé)?，機(jī)組的汽耗率增大了，但是鍋爐給水焓也提高了，使給水在鍋爐中的吸熱量減少，其影響比汽耗率變化的影響大，因此機(jī)組的熱耗率是降低的。當(dāng)機(jī)組無中間再熱時(shí)：KJ/hKJ/kWh具有回?zé)岢槠钠啓C(jī)的熱耗率：KJ/kWh具有回?zé)岢槠钠啓C(jī)的絕對(duì)內(nèi)效率無回?zé)岢槠钠啓C(jī)的熱耗率：KJ/kWh無回?zé)岢槠钠啓C(jī)的絕對(duì)內(nèi)效率因?yàn)?，則，則回?zé)岢槠狡啓C(jī)的熱耗率比無回?zé)岢槠钠啓C(jī)的熱耗率要低，熱經(jīng)濟(jì)性要高。01回?zé)岢槠狡啓C(jī)的熱經(jīng)濟(jì)性高于無回?zé)岢槠模牧?、汽耗率卻高于朗肯循環(huán)，故嚴(yán)格講汽耗量、汽耗率不能作為單獨(dú)的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。分析只有q0一定時(shí)，d0才能作為熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。q0卻能單獨(dú)用，是機(jī)組的重要熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。給水回?zé)嵫h(huán)對(duì)發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的影響知識(shí)點(diǎn)7再熱對(duì)回?zé)峤?jīng)濟(jì)的影響再熱對(duì)回?zé)峤?jīng)濟(jì)性的影響再熱機(jī)組采用給水回?zé)幔湫Ч确窃贌釞C(jī)組采用給水回?zé)岬男Ч圆?？原因?）由于蒸汽中間再熱使單位質(zhì)量蒸汽的做功能力增加，機(jī)組功率一定時(shí)，新蒸汽流量將減少（約可減少15%-18%），使得機(jī)組給水量減少，進(jìn)而使回?zé)岢槠繙p少，經(jīng)濟(jì)性下降；（2）由于再熱使汽輪機(jī)中低壓缸各級(jí)抽汽的焓和過熱度增大，使加熱器的傳熱溫差增加，不可逆?zhèn)鳠釗p失增加。（3）由于再熱使汽輪機(jī)中低壓缸各級(jí)抽汽的焓和過熱度增大，使得抽汽對(duì)加熱器放熱增加，抽汽量減少，經(jīng)濟(jì)性下降。改進(jìn)措施（3）使再熱前那級(jí)抽汽的抽汽量是再熱后第一級(jí)抽汽量的1.3~2倍，甚至更多。其目的是減少給水加熱過程的不可逆損失，從而提高回?zé)峤?jīng)濟(jì)效果。（2）在再熱后的前兩段過熱度較高的抽汽管道上或加熱器內(nèi)裝設(shè)蒸汽冷卻器，利用過熱度提高給水溫度，減少加熱器端差，以達(dá)到降低熱交換過程的不可逆性，削弱再熱帶來的不利影響；（1）將再熱后第一段抽汽口位置適當(dāng)后移，以利用蒸汽的過熱度多做功，并使抽汽焓適當(dāng)降低；注意盡管再熱對(duì)給水回?zé)嵝Ч麕聿焕绊?，但現(xiàn)代高參數(shù)大容量機(jī)組均同時(shí)采用再熱和回?zé)?，只要再熱和回?zé)崤浜蠀?shù)選擇合理，則熱經(jīng)濟(jì)性就會(huì)提高。國產(chǎn)中間再熱機(jī)組的再熱參數(shù)汽輪機(jī)型號(hào)冷段參數(shù)熱段參數(shù)pinrh/p0△prh/pinrh壓力(MPa)溫度（℃）壓力(MPa)溫度（℃）%%N125-13.24/550/5502.553312.295501910N200-12.75/535/5352.473122.165351912.6N300-16.18/550/5503.583373.225550229.9N600-1667/537/5373.71316.23.345372210N600-24.2/538/5664.66298.83.3456619.36.87N1000-25/600/6004.73344.84.2560018.910N1000-25/600/6006.004376.55.3956002410N1000-25/600/6005.12353.64.6160020.510給水回?zé)嵫h(huán)對(duì)發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的影響知識(shí)點(diǎn)6最佳給水溫度最佳給水溫度（1）回?zé)嵫h(huán)存在最佳給水溫度的原因給水溫度的提高對(duì)ηi的影響是雙重的，既有正面影響，也有負(fù)面影響。最佳給水溫度：就是機(jī)組熱耗最小或機(jī)組絕對(duì)內(nèi)效率最大時(shí)的溫度。做功能力法分析表明：當(dāng)回?zé)峒?jí)數(shù)z一定，一方面隨著給水溫度tfw提高，鍋爐內(nèi)的平均吸熱溫度T1上升，則鍋爐內(nèi)平均換熱溫差

Tb將下降，換熱溫差帶來的火用損

EbIII將下降；但另一方面，隨著給水溫度tfw提高，則每個(gè)加熱器的換熱溫差

Tr

將上升，加熱器火用損

Er

增加，因此，存在一個(gè)最佳的給水溫度。熱量法分析表明：當(dāng)機(jī)組參數(shù)一定及回?zé)峒?jí)數(shù)z=常數(shù)時(shí)，一方面隨著tfw上升，給水焓hfw也上升，因此，汽輪機(jī)比熱耗q0=h0–hfw將下降；但另一方面，隨著tfw上升,汽輪機(jī)最高抽汽壓力p1上升，回?zé)岢槠鞴Σ蛔鉟j上升，機(jī)組單位蒸汽作功量Wi將下降，如維持一定的機(jī)組功率Wi，則機(jī)組的汽耗量d將增加，汽輪機(jī)熱耗量Q0將上升，綜合分析，其存在一個(gè)最佳給水溫度。回?zé)峒?jí)數(shù)z增加，可利用較低參數(shù)的蒸汽來加熱給水，同時(shí)每級(jí)加熱器之間的溫差減小，削弱了不利因素的影響，將使機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性

i上升，因此，最佳給水溫度將上升。（2）回?zé)峒?jí)數(shù)及最佳回?zé)岱峙鋵?duì)的影響1）回?zé)峒?jí)數(shù)對(duì)的影響結(jié)論01對(duì)每一回?zé)峒訜峒?jí)數(shù)均有一相應(yīng)的最佳給水溫度，且回?zé)峒?jí)數(shù)↑→最佳給水溫度↑02回?zé)峒訜峒?jí)數(shù)Z↑→熱經(jīng)濟(jì)性↑但提高幅度↓03各最佳給水溫度對(duì)應(yīng)△ηi曲線附近變化平坦，故給水溫度稍偏離最佳值，對(duì)經(jīng)濟(jì)性影響不大2）最佳回?zé)岱峙鋵?duì)影響若按等焓升分配法或焓降分配法進(jìn)行回?zé)岱峙鋾r(shí)，Z級(jí)回?zé)岬淖罴呀o水溫度所對(duì)應(yīng)的焓值為：（焓降分配法）（等焓升分配法）（3）技術(shù)經(jīng)濟(jì)值分析：t給水↑→

1）燃料量↓

2）t排煙↑→η鍋↓→鍋爐尾部受熱面↑→鍋爐投資↑3）汽耗量↑→使得鍋爐、汽輪機(jī)、回?zé)嵫b置、主蒸汽和給水管路↑，給水泵的投資和廠用電耗↑且系統(tǒng)復(fù)雜因此：實(shí)際給水溫度的選擇，不能單純追求熱經(jīng)濟(jì)性，還必須考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和綜合效益。0102高參數(shù)大容量機(jī)組宜采用較完善的回?zé)?，即?yīng)有較多的回?zé)峒?jí)數(shù)及較高的給水溫度；04經(jīng)濟(jì)上最有利給水溫度與整個(gè)裝置的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)性有關(guān)（應(yīng)以較小的投資與運(yùn)行費(fèi)用獲取最大經(jīng)濟(jì)效益為原則）。在實(shí)際工程中還要考慮新汽管路、給水管路、給水泵、加熱器設(shè)備、汽輪機(jī)低壓部分、凝汽設(shè)備、燃運(yùn)系統(tǒng)、煤粉制備和除灰除塵系統(tǒng)等的折舊費(fèi)及運(yùn)行費(fèi)用的變化。技術(shù)經(jīng)濟(jì)確定原則考慮汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、投資，故其較理論上的低；03實(shí)際上，熱力學(xué)上的最佳給水溫度必然影響到汽輪機(jī)車間和鍋爐車間的設(shè)備運(yùn)行工況，而且還影響到運(yùn)行費(fèi)用和設(shè)備投資費(fèi)用的變化；結(jié)論技術(shù)經(jīng)濟(jì)上最有利的給水溫度主要取決于煤鋼比價(jià)，即取決于燃料價(jià)格和設(shè)備的投資，并與機(jī)組容量和設(shè)備利用率有關(guān)。通常，可以取經(jīng)濟(jì)上最佳給水溫度的0.65～0.75。表3-6國產(chǎn)凝汽式機(jī)組的容量、初參數(shù)、給水溫度以及回?zé)峒?jí)數(shù)之間的關(guān)系初參數(shù)容量回?zé)峒?jí)數(shù)給水溫度熱效率相對(duì)增加P0(MPa)To/Trh(℃)Pe(MW)Ztfw(℃)2.353900.75;1.5;3.01~3105~1506~73.434396;12;253~5150~1708~98.8353550;1006~7210~23011~1312.75535/5352008220~25014~1513.24550/5501257220~25014~1516.08550/5503008245~27515~1616.67538/5386008270~28015~1623.6565/5656008280~29017~1825.0600/6001000829517~1801給水溫度比設(shè)計(jì)值升高，會(huì)產(chǎn)生什么影響，為什么？問題（1）鍋爐方面，省煤器內(nèi)會(huì)發(fā)生沸騰，產(chǎn)生蒸汽，改變了鍋爐受熱面的功能,降低鍋爐效率；雖然換熱溫差減小,排煙溫度卻增大。

（2）汽輪機(jī)方面，抽汽壓力增加，回?zé)岢槠龉Σ蛔阍黾?。給水回?zé)嵫h(huán)對(duì)發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的影響知識(shí)點(diǎn)5最佳回?zé)岱峙涓拍铄仩t給水采用多級(jí)回?zé)峒訜幔軌蛱岣邫C(jī)組的循環(huán)熱效率。使

i達(dá)最大值的回?zé)犰噬峙浞Q為理論上最佳回?zé)岱峙洹１尘安捎枚嗉?jí)回?zé)釙r(shí)，給水在各級(jí)加熱器的回?zé)岱峙湟矔?huì)對(duì)電廠熱經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生影響?；?zé)岱峙洳煌?，所需的抽汽量也不同，而且由于各抽汽點(diǎn)的位置的變化，將會(huì)改變各級(jí)抽汽流在汽輪機(jī)中的焓降，從而使回?zé)岢槠傋龉α堪l(fā)生變化，這樣必然影響到汽輪機(jī)的絕對(duì)內(nèi)效率，因此多級(jí)回?zé)岽嬖谝粋€(gè)最佳分配問題。最佳回?zé)岱峙湓瓌t鍋爐給水的多級(jí)回?zé)峒訜犰噬峙?，其目的是為了獲得最高的機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性，即最高的機(jī)組熱效率。當(dāng)最有利的鍋爐給水溫度確定以后，回?zé)峒訜嶙罴鸯噬峙渚褪窃谑裁礂l件下采用什么方法使得機(jī)組的熱效率有極大值。同時(shí)還需注意下列因素：01對(duì)多級(jí)回?zé)峒訜幔枰侠泶_定汽輪機(jī)各抽汽口的開口位置。02抽汽口的開口位置取決于各級(jí)抽汽壓力，各級(jí)抽汽壓力又取決于各級(jí)加熱器出口的水溫度。03各級(jí)加熱器出口的水溫度取決于各級(jí)回?zé)峒訜崞鞯臏厣。方法多級(jí)回?zé)峒訜犰噬峙浞椒ǔ８鶕?jù)不同的假設(shè)條件，根據(jù)熱平衡式和熱效率表達(dá)式，列出ηi與給水焓升之間的關(guān)系式，將ηi對(duì)給水焓升求極大值，而獲得不同的焓升分配方法。1.等溫升分配法即各加熱器溫升相等。問題：tfw末知。措施：將省煤器當(dāng)作一級(jí)回?zé)峒訜崞鳎瑃S0

為已知。1號(hào)高加出水溫度即最佳給水溫度。實(shí)例600MW機(jī)組，Z=8，PS0=17.35MPa，tS0=352℃，tc=34℃。

=（352-34）/（8+1）=35℃回?zé)岱峙浣Y(jié)果：

加熱器編號(hào)

12345678分配出水溫度

31427924420917413910469分配抽汽壓力10.56.53.631.90.90.380.120.03實(shí)際出水溫度27924821718413912110178.1實(shí)際抽汽壓力6.353.972.31.150.390.230.120.