1、第一章第一章 熱力發電廠的熱經濟性熱力發電廠的熱經濟性3/15/20221分析熱經濟性的意義及目的分析熱經濟性的意義及目的 熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱力發電廠熱經濟性的評價方法提高發電廠熱經濟性的途徑提高發電廠熱經濟性的途徑主要內容：主要內容：v熱量法（效率法、熱平衡法）熱量法（效率法、熱平衡法）v方法方法（可用能法、做功能力法）（可用能法、做功能力法）分析熱經濟性的意義及目的 發電成本中，燃料費用所占發電成本中，燃料費用所占份額通常在份額通常在70左右，發左右，發電煤耗的大小、對電廠經電煤耗的大小、對電廠經濟效益起著決定性的作用。濟效益起著決定性的作用。 減少電廠能量轉換過程中的減少電廠

2、能量轉換過程中的各種能量損失、提高電廠各種能量損失、提高電廠熱經濟性具有特別重要的熱經濟性具有特別重要的意義。意義。3/15/20222通過分析比較熱力發電廠中通過分析比較熱力發電廠中不同熱力循環型式、不同循不同熱力循環型式、不同循環參數、不同熱力系統連接環參數、不同熱力系統連接方式的熱經濟性，在熱力設方式的熱經濟性，在熱力設備及熱力系統的制造、安裝、備及熱力系統的制造、安裝、設計、運行和檢修等工作中設計、運行和檢修等工作中采取有效措施，減少燃料消采取有效措施，減少燃料消耗，推進節能工作。耗，推進節能工作。意意 義義目目 的的3/15/202231.1 熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱力發電廠熱

3、經濟性的評價方法熱力發電廠能量轉化流程圖熱力發電廠能量轉化流程圖 發電廠熱經濟性是通過能量轉換過程中能量的利發電廠熱經濟性是通過能量轉換過程中能量的利用程度或損失的大小來衡量或評價的。用程度或損失的大小來衡量或評價的。 研究發電廠熱量轉換及利用過程中各項損失產生研究發電廠熱量轉換及利用過程中各項損失產生的部位、大小、原因及相互關系，以減少這些熱損失。的部位、大小、原因及相互關系，以減少這些熱損失。燃燃料料化化學學能能燃燒燃燒鍋爐鍋爐煙煙氣氣熱熱能能傳熱傳熱鍋爐鍋爐蒸蒸汽汽熱熱能能蒸汽沖轉蒸汽沖轉汽輪機汽輪機軸軸的的機機械械能能轉子旋轉轉子旋轉發電機發電機電電能能3/15/202241.1 熱力

4、發電廠熱經濟性的評價方法熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱量法熱量法 熱量熱量法（效率法、熱平衡法法（效率法、熱平衡法）以熱力學第一定律為理論基礎，以熱效率或熱損失率的大小以熱力學第一定律為理論基礎，以熱效率或熱損失率的大小來衡量電廠或熱力設備的熱經濟性。來衡量電廠或熱力設備的熱經濟性。熱力學第一定律：熱力學第一定律：意義：意義：反映熱力系統將輸入能量轉換成輸出有效能量的程度反映熱力系統將輸入能量轉換成輸出有效能量的程度實質：實質：能量的數量平衡能量的數量平衡能量守恒與轉換定律在熱現象中的應用。能量守恒與轉換定律在熱現象中的應用。在一個熱力系統內，能量可以轉換，即可從一種形式轉變為在一個熱力系統內

5、，能量可以轉換，即可從一種形式轉變為另一種形式，但不能自行產生，也不能消失。另一種形式，但不能自行產生，也不能消失。3/15/202251001100%有有效效利利用用能能量量損損失失能能量量輸輸入入總總能能量量輸輸入入總總能能量量輸入總能量輸入總能量熱力設備熱力設備損失能量損失能量有效利用能量有效利用能量1.1 熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱量法熱量法熱效率：熱效率：3/15/202261.1 熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱量法熱量法凝汽式發電廠各種效率的分析及計算凝汽式發電廠各種效率的分析及計算 （一）鍋爐設備的熱損失（一）鍋爐設備的

6、熱損失（ Qb）與鍋爐效率（）與鍋爐效率（ ）鍋爐設備的熱損失：鍋爐設備的熱損失：排煙熱損失排煙熱損失（40%-50%）、化學不完全、化學不完全燃燒熱損失、機械不完全燃燒熱損失、散熱損失以及灰渣帶燃燒熱損失、機械不完全燃燒熱損失、散熱損失以及灰渣帶走的物理熱等。走的物理熱等。鍋爐效率：鍋爐效率：等于鍋爐的熱負荷與輸入燃料的熱量之比，等于鍋爐的熱負荷與輸入燃料的熱量之比， 對不計連續排污熱損失的非再熱式鍋爐對不計連續排污熱損失的非再熱式鍋爐v現代大型電站鍋爐的效率一般在現代大型電站鍋爐的效率一般在90909494。 bbbcpnet pQQQBQ,b3/15/202271.1 熱力發電廠熱經濟性

7、的評價方法熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱量法熱量法（二）管道熱損失（二）管道熱損失（ Qp）與管道效率）與管道效率 （ ）管道熱損失：管道熱損失：工質通過汽水管道時的散熱損失及工質排放和工質通過汽水管道時的散熱損失及工質排放和泄露造成的熱損失。泄露造成的熱損失。管道效率：管道效率：汽輪機設備的熱耗量與鍋爐熱負荷之比。汽輪機設備的熱耗量與鍋爐熱負荷之比。 表征了管道表征了管道的完善程度。的完善程度。 v 管道效率一般為管道效率一般為9999；若考慮工質損失，則為；若考慮工質損失，則為9697。 p0b=1-pbQQQQp3/15/202281.1 熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱力發電廠熱經濟性的

8、評價方法熱量法熱量法（三）汽輪機設備冷源損失（三）汽輪機設備冷源損失( (Qc) )及汽輪機絕對內效率及汽輪機絕對內效率( ( ) )冷源損失：冷源損失：汽輪機排汽在凝汽器內的放熱量，即排汽焓與凝汽輪機排汽在凝汽器內的放熱量，即排汽焓與凝結水焓之差。結水焓之差。固有冷源損失固有冷源損失 ：汽輪機排汽在凝汽器中的放熱量，是汽輪機排汽在凝汽器中的放熱量，是不可不可避免的冷源損失，大小決定于熱力循環的型式和參數。避免的冷源損失，大小決定于熱力循環的型式和參數。附加冷源損失：附加冷源損失：蒸汽在汽輪機中膨脹做功時產生的損失，如蒸汽在汽輪機中膨脹做功時產生的損失，如進汽調節機構的節流損失、噴嘴損失、動葉

9、損失、葉高損失、進汽調節機構的節流損失、噴嘴損失、動葉損失、葉高損失、漏汽損失、濕汽損失、葉輪摩擦損失及余速損失等。漏汽損失、濕汽損失、葉輪摩擦損失及余速損失等。i3/15/202291.1 熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱量法熱量法汽輪機的相對內效率：汽輪機的相對內效率： 說明汽輪機內部構造的完善程度，等于說明汽輪機內部構造的完善程度，等于蒸汽在汽輪機中的實際做功與理想做功之比。蒸汽在汽輪機中的實際做功與理想做功之比。汽輪機的絕對內效率：汽輪機的絕對內效率：等于汽輪機的實際做功（也稱內功）與等于汽輪機的實際做功（也稱內功）與汽輪機設備的熱耗量之比。汽輪機設備的熱耗量

10、之比。0036001iciritPQQQ iriiaPp03600iatPQ（理想循環效率）（理想循環效率）3/15/2022101.1 熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱量法熱量法（四）汽輪機的機械損失（四）汽輪機的機械損失( (Qm) )及機械效率及機械效率( )( ) 機械損失：機械損失：汽輪機汽輪機支持軸承、推力軸承與軸和推力盤之間的支持軸承、推力軸承與軸和推力盤之間的機械摩擦耗功，以及拖動主油泵、調速系統的耗功量。機械摩擦耗功，以及拖動主油泵、調速系統的耗功量。機械效率：機械效率：汽輪機輸出給發電機軸端的功率與汽輪機內功率汽輪機輸出給發電機軸端的功率與汽輪機內

11、功率之比。之比。 現代大型汽輪機的機械效率一般大于現代大型汽輪機的機械效率一般大于9999。 axmiPPm3/15/2022111.1 熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱量法熱量法（五五）發電機的能量損失）發電機的能量損失( (Qg) )與發電機效率（與發電機效率（ ）發電機的能量損失：發電機的能量損失：發電機軸與支持軸承摩擦耗功，以及發發電機軸與支持軸承摩擦耗功，以及發電機內冷卻介質的摩擦和銅損造成的功率消耗。電機內冷卻介質的摩擦和銅損造成的功率消耗。發電機效率：發電機效率：發電機輸出的電功率與軸端輸入功率之比，發電機輸出的電功率與軸端輸入功率之比，即：即： 現代大

12、型發電機效率，采用氫冷時為現代大型發電機效率，采用氫冷時為9899，采用空氣采用空氣冷時為冷時為97%-98%，采用雙水內冷時采用雙水內冷時為為96%-98.7%。13600gegaxaxQPPP g3/15/2022121.1 熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱量法熱量法（六）全廠總能量損失（六）全廠總能量損失（Qcp）與總效率（與總效率（ ）整個熱力發電廠能量損失：上述能量損失的總和上述能量損失的總和。發電總效率cp： 發電廠輸出的有效能量（電能）與輸入能量發電廠輸出的有效能量（電能）與輸入能量（燃料的化學能）之比（燃料的化學能）之比。 36003600eecpbp

13、trimgbpimgnet pcpPPBQQ ,cp3/15/202213GQgbQpQmmg3600PeQcWi icppQbQoQbBQnet,p1.1 熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱量法熱量法凝汽式電廠各個熱力設備的熱損失和熱效率凝汽式電廠各個熱力設備的熱損失和熱效率3/15/2022141.1 熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱量法熱量法Qb 9%Qp 0.0637% Qc58.60312%Qm 0.32334%Qg 0.48016%Qcp3600Pe31.53%超高壓凝汽式發電廠熱流簡圖超高壓凝汽式發電廠熱流簡圖3/15/20221

14、51.1 熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱量法熱量法項目項目電廠初參數電廠初參數中參數中參數高參數高參數超高參數超高參數超臨界參數超臨界參數鍋爐熱損失鍋爐熱損失111098管道熱損失管道熱損失110.50.5汽輪機冷源熱損失汽輪機冷源熱損失61.557.552.550.5汽輪機機械損失汽輪機機械損失10.50.50.5發電機損失發電機損失10.50.50.5總熱損失總熱損失75.569.56360全廠效率全廠效率24.530.53740火電廠的各項損失火電廠的各項損失3/15/202216例：某凝汽式電廠，鍋爐出口的過熱蒸汽參數為例：某凝汽式電廠，鍋爐出口的過熱蒸汽參

15、數為13MPa、540，鍋爐效率為，鍋爐效率為91%，汽輪機進口蒸汽參，汽輪機進口蒸汽參數為數為13MPa、535，排汽壓力為，排汽壓力為5kPa，汽輪機相對內，汽輪機相對內效率為效率為82%，機械效率為，機械效率為99%；發電機效率為；發電機效率為98.5%。計算各級損失及全廠總效率計算各級損失及全廠總效率。1.1 熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱量法熱量法3/15/202217方法方法（做功能力法）：（做功能力法）：基于基于熱力學第二定律，從能量的質量（品位）來評價其熱力學第二定律，從能量的質量（品位）來評價其效效果果，對揭示用能薄弱環節有重要的作用。，對揭示用能

16、薄弱環節有重要的作用。0100100ewe%有有效效利利用用的的可可用用能能供供給給的的可可用用能能1.1 熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱力發電廠熱經濟性的評價方法方法方法熱力發電廠的全部能量轉換過程是由一系列不可逆的過程熱力發電廠的全部能量轉換過程是由一系列不可逆的過程組成的，各過程的做功能力損失之和即為發電廠的損。組成的，各過程的做功能力損失之和即為發電廠的損。熱力學第二定律：熱力學第二定律：熱量不可能自發的從低溫物體傳到高溫熱量不可能自發的從低溫物體傳到高溫物體。物體。效率：效率：有效利用的可用能與供給的可用能之比。有效利用的可用能與供給的可用能之比。3/15/2022181.1 熱力發

17、電廠熱經濟性的評價方法熱力發電廠熱經濟性的評價方法方法方法典型不可逆過程典型不可逆過程一定一定數量的功可以無條件的轉換為熱。數量的功可以無條件的轉換為熱。摩擦生熱、電流通過帶有電阻的器件摩擦生熱、電流通過帶有電阻的器件或線路時發生的熱或線路時發生的熱耗散。耗散。熱不能無條件的轉換為熱不能無條件的轉換為功。功。不同不同溫度的兩個物體接觸，熱一定溫度的兩個物體接觸，熱一定自發的從高溫物體傳向低溫自發的從高溫物體傳向低溫物體；物體；但熱從低溫物體傳回高溫物體，系但熱從低溫物體傳回高溫物體，系統恢復原狀，卻不會自動進行。統恢復原狀，卻不會自動進行。溫差傳熱溫差傳熱功熱轉換功熱轉換3/15/202219

18、1.1 熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱力發電廠熱經濟性的評價方法方法方法一一隔板將剛性絕熱容器分為兩部分，一隔板將剛性絕熱容器分為兩部分，一側充有氣體，另一側為真空。若抽掉側充有氣體，另一側為真空。若抽掉隔板，氣體必自動向真空一側膨脹，直隔板，氣體必自動向真空一側膨脹，直至充滿整個容器。至充滿整個容器。容器容器兩側分別裝有兩側分別裝有不同的不同的流體，若抽掉流體，若抽掉隔板，兩種流體必定自動相互擴散隔板，兩種流體必定自動相互擴散混合；混合；但混合物中各組分卻不會自動分離但混合物中各組分卻不會自動分離自由膨脹自由膨脹流體混合流體混合3/15/2022201.1 熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱力發電廠熱經濟性的評價方法方法方法 （一（一）火電廠典型）火電廠典型不可逆過程不可逆過程的損的損 溫差換熱、工質節流、工質膨脹（壓縮）溫差換熱、工質節流、工質膨脹（壓縮） 熱力發電廠典型不可逆過程熱力發電廠典型不可逆過程設備設備特點特點鍋爐、回熱加熱器、凝汽器鍋爐、回熱加熱器、凝汽器有溫差的換熱有溫差的換熱汽輪機汽輪機有摩阻的膨脹有摩阻的膨脹給水泵給水泵有摩阻的壓縮有摩阻的壓縮熱力管道熱力管道有摩阻的流動及散熱有摩阻的流動及散熱絕熱節流絕熱節流3/15/2022211.1 熱力發電廠熱經濟性的評價方法熱力發電廠熱經濟