热能与动力机械基础第2版 王中铮 主编 1 第四章 热力发电与核电新.pptVIP

第四章 热力发电与核电 概述 以煤、石油、天然气等化石燃料及铀等核燃料作为能源的发电，均称为热力发电。对于用核燃料的发电，常称为核能发电，简称核电。 图4-1 表示了蒸汽动力的热力发电的生产过程和所需的主要设备。 热力发电厂通常按照蒸汽参数（即蒸汽的压力和温度）来分类。电厂容量的单位是兆瓦（MW）。蒸汽参数较低的电厂，其容量一般较小，而蒸汽参数高的电厂，容量则较大。 今将我国热电厂采用的蒸汽参数和相应的电厂容量归纳成表4-1。表中的数据仅是提供一个参考值,不是一种严格的分类标准。 插图4-1及4-2是两张热电厂的全景照片，由此可看到煤场、锅炉房等各工作场所。 插图4-1 热力发电厂 插图4-2 热力发电厂 第一节 热力发电常用循环 一．回热循环 图4-2是只从汽轮机中间抽一次汽来回热加热的蒸汽动力装置示意图。 具有一次抽汽的蒸汽动力回热循环热效率计算式（其中忽略水泵功耗）为 （4-1） 图4-2 具有一次抽汽的回热循环装置示意图 a)系统简图 b)回热循环图 1-给水泵；2-锅炉；3-过热器；4-汽轮机；5-发电机；6-冷凝器； 7-凝结水泵；8-加热器。 式中，α为抽汽份额，可由下式求得 （4-2） 回热循环的热效率必大于朗肯循环，抽汽回热的级数常用的是2-4级。 二、再热循环 再热循环及其装置表示在图4-3。通过分析，可求得理想的再热循环的热效率为 （4-3） 图4-3 再热循环装置示意图 a)系统简图 b)再热循环图 1-凝结水泵；2-锅炉；3-过热器；4-再热器；5-高压汽轮机； 6-低压汽轮机；7-发电机；8-冷凝器 再热的目的主要在于增加乏汽干度，以便在一定的初温限度下能够采用更高的初压力，从而提高循环热效率。 通常只有大型火力发电厂并且压力在13MPa以上时采用。而采用再热循环的发电厂同时也采用回热循环。 三、热电联产循环 将电厂中为了实现热变为功所必须放出的热量的部分或全部用来供给热用户的需要，从而形成既产热又产电的热电联产循环，或叫热电循环。 热电厂的热电联产循环有背压式汽轮机热电联产和抽汽式汽轮机热电联产两种，分别如图4-4和图4-5所示。 对于背压式汽轮机，在承担基本负荷的情况下比较合适。 抽汽式汽轮机热电联产的应用更为普遍。 热电联产既供热又供电，常用两个指标来确定其经济性： （1）热电厂的燃料利用系数η（旧称为总热效率） 图4-4 背压式热电厂汽水系统简图 1-锅炉；2-过热器；3-背压式汽轮机；4-热用户；5-凝结水泵；6-发电机 图4-5 抽汽式热电厂汽水系统简图 1-锅炉；2-过热器；3-抽汽式汽轮机；4-发电机；5-冷凝器； 6-凝结水泵；7-热用户；8-加热器；9-给水泵 （4-4） （2）热电比ω （4-5） 热电厂的燃料利用系数年平均应大于45%；单机容量5-20万千瓦以下热电机组，热电比平均应大于50%。 插图4-3及插图4-4分别是在燃气轮机发电的条件下，进行热电联供和热电/冷联供系统图。 四、燃气—蒸汽联合循环 不补燃的余热锅炉型的燃气—蒸汽联合循环， 如图4-6所示。目前这种联合循环使用的是液体燃料或天然气（也可为焦炉煤气）。 其供电效率已达到50-52％，远高于其它形式的发电设备，并能成为承担基本负荷的大功率的独立电厂。 燃气—蒸汽联合循环有四种基本方式： 不补燃的余热锅炉型方案。 ②有补燃的余热锅炉型方案，如图4-7所示。可增大联合循环的单机功率。 图4-6 不补燃的余热锅炉型方案 1-压气机 2-燃烧室 3-燃气透平 4-余热锅炉 5-蒸汽透平 6-发电机 7-凝汽器 8-给水加热器 图4-7 有补燃的余热锅炉型方案 1-压气机 2-燃烧室 3-燃气透平 4-余热锅炉 5-蒸汽透平 6-发电机 7-凝汽器 8-给水加热器 ③增压锅炉型方案，如图4-8所示。 ④加热锅炉给水型方案，如图4-9所示。仅在用燃气轮机来改造和扩建原有蒸汽轮机电站时才会应用。 图4-10为上述燃气—蒸汽联合循环前三种基本方式的T-S图。 燃气—蒸汽联合循环实质上是把燃气轮机的“布雷顿循环”与蒸汽轮机的 “朗肯循环”组合为一个循环系统。图4-10中的1-2-3-4-1为燃气轮机的实际循环过程，6-7-8-9-10-6为蒸汽轮机的实际循环过程。 图4-8 增压型锅炉方案 1-压气机 2-燃气透平 3-增压锅炉 4-蒸汽透平