1、核能發電技術核能發電技術主講：韓奎華山東大學能源與動力工程學院熱力過程與熱力基礎22022-3-7核能發電技術熱力過程與熱力循環 四個主要裝置：四個主要裝置： 鍋爐鍋爐 汽輪機汽輪機 凝汽器凝汽器 給水泵給水泵朗肯循環朗肯循環Rankine Cycle朗肯循環的裝置系統朗肯循環的裝置系統 鍋鍋爐爐汽輪機汽輪機發電機發電機給水泵給水泵凝汽器凝汽器32022-3-7核能發電技術熱力過程與熱力循環23 凝汽器凝汽器 p 放熱放熱34 給水泵給水泵 s 壓縮壓縮水蒸氣動力循環系統的簡化水蒸氣動力循環系統的簡化鍋鍋爐爐汽輪機汽輪機發電機發電機給水泵給水泵凝汽器凝汽器朗肯循環朗肯循環1234簡化（理想化）

2、：簡化（理想化）：12 汽輪機汽輪機 s 膨脹膨脹41 鍋爐鍋爐 p 吸熱吸熱42022-3-7核能發電技術熱力過程與熱力循環4321Tshs1324朗朗肯循環肯循環T-sT-s和和h-sh-s圖圖12 汽輪機汽輪機 s 膨脹膨脹23 凝汽器凝汽器 p 放熱放熱34 給水泵給水泵 s 壓縮壓縮41 鍋爐鍋爐 p 吸熱吸熱52022-3-7核能發電技術熱力過程與熱力循環hs1324朗朗肯循環熱經濟性指標肯循環熱經濟性指標 汽輪機作功：汽輪機作功：2121 ,hhws凝汽器中的定壓放熱量：凝汽器中的定壓放熱量：322hhq水泵絕熱壓縮耗功：水泵絕熱壓縮耗功：3443 ,hhws鍋爐中的定壓吸熱量：

3、鍋爐中的定壓吸熱量：411hhq62022-3-7核能發電技術熱力過程與熱力循環hs1324朗肯循環熱效率的朗肯循環熱效率的計算計算 ,1 2,3 4net11sstRwwwqq，一般很小，一般很小，占占0.81%，忽略泵功忽略泵功 1212,1312t Rhhhhhhhh72022-3-7核能發電技術熱力過程與熱力循環工程上常用工程上常用耗汽率耗汽率, 反映裝置經濟性，設備尺寸反映裝置經濟性，設備尺寸耗汽率：耗汽率：蒸汽動力裝置每輸出蒸汽動力裝置每輸出1kW.h 功量所消耗的蒸汽量功量所消耗的蒸汽量kg03600dw耗汽率耗汽率(Steam Rate)的概念的概念netw的單位：的單位：kJ

4、/kg1kW=1 kJ/s00001kW h=kJkJ1h1kW h3600skgkJkJkgkgd wdwww82022-3-7核能發電技術熱力過程與熱力循環熱耗率：熱耗率：蒸汽動力裝置每輸出蒸汽動力裝置每輸出1kW.h 功量所消耗的熱量功量所消耗的熱量kJt3600tq熱耗率熱耗率(Heat Rate)的概念的概念92022-3-7核能發電技術熱力過程與熱力循環朗肯循環的汽耗率和熱耗率朗肯循環的汽耗率和熱耗率03600dw012whh01236003600-Rdwhh朗肯循環汽耗率：朗肯循環熱耗率：,3600t Rt Rq102022-3-7核能發電技術熱力過程與熱力循環sp1 t1 p2

5、654321蒸汽參數對蒸汽參數對循環循環熱效率的影響熱效率的影響1213thhhh影響熱效 率 的影響熱效 率 的參數？參數？T112022-3-7核能發電技術熱力過程與熱力循環sT654321 1 21 1、蒸汽初溫對、蒸汽初溫對朗肯循環朗肯循環熱效率的影響熱效率的影響優點：優點： ，有利于汽機有利于汽機安全。安全。1Tt2x缺點：缺點： 對耐熱及強度要對耐熱及強度要求高，目前初溫求高，目前初溫一般在一般在550左右左右 汽機出口汽機出口尺寸大尺寸大2vp1 , p2不變不變，t1122022-3-7核能發電技術熱力過程與熱力循環sT654321 1 6 5 4 22 2、蒸汽初壓對、蒸汽初

6、壓對朗肯循環朗肯循環熱效率的影響熱效率的影響t1 , p2不變不變，p1優點：優點： ，汽輪機出口汽輪機出口尺寸小尺寸小1Tt2v缺點：缺點： 對強度要求高對強度要求高 不不利于汽利于汽輪機安全。一般輪機安全。一般要求出口干度大要求出口干度大于于0.85 0.882x132022-3-7核能發電技術熱力過程與熱力循環sT654321 23 3、降低蒸汽終壓對、降低蒸汽終壓對朗肯循環朗肯循環熱效率的影響熱效率的影響優點：優點：耗汽率減少耗汽率減少 2Tt缺點：缺點：受環境溫度限制，現在受環境溫度限制，現在大型機組大型機組p2為為0.00350.005MPa，相應，相應的飽和溫度約為的飽和溫度約為

7、27 33 ，已接近事實上可能達到的已接近事實上可能達到的最低限度。冬天熱效率高；最低限度。冬天熱效率高；p1 , t1不變不變，p2 4 3142022-3-7核能發電技術熱力過程與熱力循環有摩擦阻力的實際朗肯循環有摩擦阻力的實際朗肯循環12112tiwhhqhh0.85 0.92t2對于汽輪機定義內部效率為對于汽輪機定義內部效率為1432Ts(2)對于汽輪機相對內部效率為對于汽輪機相對內部效率為1212tiwhhwhh152022-3-7核能發電技術熱力過程與熱力循環循環計算循環計算T,act2113t11 1wqqhhqq 114qhh吸熱量 T,act12,actT,actTTT12s

8、 ()whhwwhh汽輪機作功 22,act3qhh放熱量 P0w 水泵耗功 2act1432sTs(2)162022-3-7核能發電技術熱力過程與熱力循環提高循環熱效率的途徑提高循環熱效率的途徑改變循環參數改變循環參數提高初溫度提高初溫度提高初壓力提高初壓力降低乏汽壓力降低乏汽壓力改變循環形式改變循環形式回熱循環回熱循環再熱循環再熱循環聯合循環聯合循環熱電聯產熱電聯產燃氣燃氣-蒸汽聯合循環蒸汽聯合循環新型動力循環新型動力循環ReheatRegenerativeCogeneration172022-3-7核能發電技術熱力過程與熱力循環回熱循環回熱循環(regenerative)12361kga

9、45kg(1-)kg抽汽抽汽去凝汽器去凝汽器冷凝水冷凝水表面式回熱器表面式回熱器抽汽抽汽冷凝水冷凝水給水給水混合式回熱器混合式回熱器抽汽式回熱抽汽式回熱182022-3-7核能發電技術熱力過程與熱力循環蒸汽蒸汽抽汽抽汽回熱循環回熱循環(1- )kg kg65a(0)s43211kgT12361kga45kg(1-)kga kg4(1- )kg51kg由于由于T-s圖上各點質量圖上各點質量不同，面積不再直接不同，面積不再直接代表熱和功代表熱和功192022-3-7核能發電技術熱力過程與熱力循環抽汽抽汽回熱循環的抽汽量回熱循環的抽汽量計算計算(1- )kg kg65as43211kgTa kg4(

10、1- )kg51kg以混合式回熱器為例以混合式回熱器為例熱一律熱一律a4511hhh 忽略泵功忽略泵功54a4hhhha2a2hhhh(2)202022-3-7核能發電技術熱力過程與熱力循環抽汽抽汽回熱循環熱效率的回熱循環熱效率的計算計算(1- )kg kg65as43211kgT吸熱量：吸熱量：放熱量：放熱量：1,RG151aqhhhh2,RG221qhhRG1aa21whhhh凈功：凈功：熱效率：熱效率： 1aa2t,RG1a1hhhhhh212022-3-7核能發電技術熱力過程與熱力循環為什么抽汽為什么抽汽回熱熱效率提高？回熱熱效率提高？(1- )kg kg65as43211kgT22t

11、,RG121a11hhhhhh 22t121hhhh 簡單朗肯循環：簡單朗肯循環：1a01hht,RGt物理意義物理意義： kgkg工質工質100%利用利用 1- 1- kg kg工質效率未變工質效率未變222022-3-7核能發電技術熱力過程與熱力循環蒸汽蒸汽抽汽抽汽回熱循環的特點回熱循環的特點小型火力發電廠回熱級數一般為小型火力發電廠回熱級數一般為13級級中大型火力發電廠一般為中大型火力發電廠一般為 48級。級。優點優點l 提高熱效率提高熱效率l 減小汽輪機低壓缸尺寸，末級葉片變短減小汽輪機低壓缸尺寸，末級葉片變短l 減小凝汽器尺寸，減小鍋爐受熱面減小凝汽器尺寸，減小鍋爐受熱面l 可兼作除

12、氧器可兼作除氧器缺點缺點l 循環比功減小，汽耗率增加循環比功減小，汽耗率增加l 增加設備復雜性增加設備復雜性l 回熱器投資回熱器投資缺點缺點232022-3-7核能發電技術熱力過程與熱力循環Ts65431ba2再熱循環再熱循環(reheat)1234再熱ba242022-3-7核能發電技術熱力過程與熱力循環Ts65431ba2蒸汽再熱循環的熱效率蒸汽再熱循環的熱效率 再熱循環本身再熱循環本身不一定不一定提高循環熱效率提高循環熱效率 與再熱壓力有關與再熱壓力有關 x2降低降低,給提高初壓創給提高初壓創造了條件，選取再熱壓造了條件，選取再熱壓力合適，一般采用力合適，一般采用一次一次再熱可使熱效率提高再熱可使熱效率提高2 23.53.5。252022-3-7核能發電技術熱力過程與熱力循環