熱量法及其應用認知發電廠熱經濟性評價

認知熱電廠熱經濟性的評價方法12345熱經濟性安全可靠性投資建設工期物資消耗234如何評價發電廠的綜合經濟效益?

鍋爐汽輪機發電機

蒸汽化學能(燃料)熱

能機械能電

能如何評價發電廠生產過程中的熱經濟性?是以熱力學第一定律和第二定律相結合的做功能力分析法或以熱力學第二定律為基礎的熵分析法（火用分析法、熵分析法）

——定性分析。是以熱力學第一定律為基礎的熱量法(效率法、熱平衡法)——定量分析。第一種方法熱經濟性評價方法第二種方法目前，在我國電廠的熱經濟性評價主要用（），為什么？A.熱量法

B.做功能力法直觀、易于理解，計算方便。注意：它單純以數量來衡量，沒有考慮能量的質量問題。A熱量法定義是以燃料產生的熱量被有效利用的程度對電廠熱經濟性進行評價。是通過熱量的利用程度（如各種效率）或損失大小（如熱量損失或熱量損失率）來評價電廠和熱力設備的熱經濟性。熱量法實質熱效率某一熱力過程或設備有效利用的能量占所消耗能量的百分數：熱效率的大小定量地表征了設備或熱力過程的能量轉換效果，反映了設備的技術完善程度。一循環熱效率1.卡諾循環在發電廠中應用實際電廠的蒸汽動力裝置中不采用卡諾循環？在壓縮機中絕熱過程4-1難實現01循環局限于飽和區033處于濕蒸汽區，不利于安全044的比體積大，壓縮機功率大022.朗肯循環及在發電廠中應用當初壓很高時，水泵做功約占汽輪機做功2%。在粗略計算中，仍可將水泵做功忽略不計，但在較精確計算時，即使初壓不高，也不應忽略水泵做功。ηt＝Wt／q1=(h0-hca)-(h’fw-h’c)/(h0-h’fw)由于水的壓縮性很小，當蒸汽初壓力不高時（P0<10MPa時），給水泵耗功和給水在給水泵中的焓升可忽略不計，則：ηt＝(h0-hca)/(h0-h’fw)凝汽式發電廠的各項熱損失和效率二發電廠實際生產過程的不可逆性，使得能量的轉化和能量的傳遞過程中存在著各種損失，一般情況下，用熱力過程和設備的熱效率來表述其損失的大小。1.鍋爐熱損失和鍋爐效率鍋爐設備中的熱損失主要包括：排煙熱損失、散熱損失、化學未完全燃燒熱損失、機械未完全燃燒熱損失、排污熱損失、灰渣熱物理損失等，其中排煙熱損失最大，占鍋爐總損失的40％～50％。鍋爐效率鍋爐設備輸出的被有效利用的熱量(鍋爐熱負荷)與輸入熱量(燃料在鍋爐中完全燃燒時的放熱量)之比。鍋爐熱負荷：Qb=Db(hb－hfw)+Dbl(hbl－hfw)鍋爐熱效率：ηb=Qb／BQnet

ηb=90～94%影響鍋爐效率的主要因素鍋爐參數、容量、結構、燃料性質、燃燒方式以及爐內的空氣動力工況等。一般情況下，需要通過試驗來測定各項損失的大小。現代大型鍋爐效率一般為90%～94%。2.管道熱損失和管道效率管道熱損失主要包括：通過主蒸汽管道、再熱蒸汽管道時的散熱損失及工質排放和泄漏造成的熱損失。注意：蒸汽在主、再熱管道中流動時還有節流損失，但通常都在汽輪機的相對內效率中考慮。

管道效率表示汽輪機組的耗熱量與鍋爐熱負荷之比

。鍋爐熱負荷：Qb=Db(hb－hfw)汽輪機組耗熱量：Q0=D0(h0－hfw)管道效率：ηp=Q0／Qb

=D0(h0－hfw)/Db(hb－hfw)

ηp=98～99%管道效率反映了管道設施保溫的完善程度和工質在主、再熱蒸汽管道上的泄漏和排放的大小。一般情況下，現代發電廠的管道效率在99%以上。理想冷源損失即理想情況下（汽輪機無內部損失）汽輪機排汽在凝汽器中的放熱量，與其對應的能量被有效利用的程度用理想循環效率來反映。3.汽輪機設備的冷源損失及汽輪機絕對內效率附加冷源損失即蒸汽在汽輪機中實際膨脹過程中產生的損失，包含進汽節流、排汽及內部（包括噴嘴、動葉、余速、漏汽、摩擦、濕汽等）損失，這些損失使蒸汽做功量減少，使汽輪機實際排汽焓hc大于理想排汽焓hca，從而增加的一部分冷源損失。汽輪機相對內效率蒸汽在汽輪機中的實際焓降與理想焓降的比值。ηri=(h0-hc)/(h0-hca)ηri

=90～92%意義：反映汽輪機中能量轉換過程完善程度。汽輪機絕對內效率（實際循環熱效率）汽輪機的實際內功率與汽輪機組的熱耗量的比值。ηi=3600Pi/Q0=D0(h0-hc)/D0(h0-hfw)=ηtηriηi

=35～49%3600—電熱當量，1kw.h的電能相當于3600kJ的熱量。意義：反映機組實際冷源熱損失大小。4.汽輪機的機械損失和機械效率汽輪機的機械損失主要包括：支撐軸承和推力軸承的機械摩擦損失，以及拖動主油泵和調速器的功率消耗。機械效率汽輪機軸端功率與汽輪機的內功率的比值。機械效率：ηm=Pax／Pi

ηm

：大于99%。5.發電機的能量損失和發電機效率發電機的能量損失主要包括：機械方面的軸承摩擦損失，通風耗功和電氣方面的銅損、鐵損等。發電機效率發電機輸出的電功率與汽輪機輸入的軸功率的比值。發電機效率：ηg=Pe／Pax

ηg

：發電機效率與發電機的冷卻方式和冷卻介質有關。空冷：97%～98%氫冷：98%～99%雙水內冷：96%～98.7%發電廠的總效率及熱平衡三發電廠總效率：表示發電廠在整個能量轉化過程中能量損失的大小。其值為發電廠輸出的電能與其消耗的能量之比。ηcp=3600Pe／BQnet

發電廠生產過程中的能量轉換示意圖△qbpe△qppe△qcape△qripe△qmpe△qgpe鍋爐ηb管道ηp朗肯ηt汽機ηr機械η發電機ηgBQnetQbQ03600Pia3600Pi3600Pax3600Pe項目電廠初參數中參數高參數超高參數超臨界參數鍋爐熱損失111098管道損失110.50.5汽輪機冷源熱損失61.557.552.550.5汽輪機機械損失10.50.50.5發電機損失10.50.50.5總熱損失75.569.56360全廠效率24.530.537≥40不同參數凝汽式發電廠各項損失及全廠效率的大致情況某超高壓凝汽式電廠熱流圖（蒸汽初參數為13MPa，535℃，終參數為5KPa）熱平衡方程(對凝汽式電廠）燃料輸入熱量=電廠輸出功量+各項熱損失BQnet=3600Pe+Qlb+Qlp+Qli+Qlm+Qlg

或：1=ηcp+ζb+ζp+ζi+ζm+ζg（反平衡）

ηcp=1－ζb－ζp－ζi

－ζm

－ζg發電廠總效率（正平衡）ηcp=3600Pe/BQnet=ηbηpηiηmηg其中：ηi＝ηt×ηri

做功能力分析法及其應用認知發電廠熱經濟性評價

認知熱電廠熱經濟性的評價方法熵分析法一熵是熱力系內微觀粒子無序度的一個量度，熵的變化可以判斷熱力過程是否為可逆過程。熵用什么物理量來度量這種不等價性呢?通過研究，找到了“熵”這個物理量。兩個溫度不同的物體相互接觸時，高溫物體會自發地將熱傳給低溫物體，最后兩個物體溫度達到相等。但相反的過程不會自發地發生。上述現象說明，自然界發生的一些過程是有一定的方向性的，這種過程叫不可逆過程。過程前后的兩個狀態是不等價的。舉例？通常關心的不是熵的數值，而是熵的變化趨勢。對實際的絕熱膨脹過程，熵必然增加。熵增加的幅度越小，說明損失越小，效率越高。總結熵方法以熱力學第二定律為理論基礎，通過熵增原理來分析和評價實際電廠熱經濟性的方法熵增的大小表征熱力過程不可逆性的大小，可用來確定做功能力損失的大小。發電廠能量轉換過程是由一系列的不可逆過程組成，因此，發電廠總的能力損失：溫度度為環境中，某一熱力過程或設備中的熵增為，則引起的做功能力損失

為：舉例發電廠中三種典型的不可逆過程有溫差的換熱工質絕熱節流工質膨脹或壓縮1.有溫差的換熱過程l-2過程，工質A放熱，平均溫度為單位工質的熵減少了，放熱量為3-4過程，工質B吸熱，平均溫度為單位工質的熵增加了，吸熱量為據能量平衡，單位工質的換熱量：

換熱過程的熵增：單位工質做功能力的損失：記筆記啊！！！0102當環境溫度一定時，平均換熱溫差越大，換熱過程的做功能力損失也越大；相同的換熱量和平均換熱溫差，流體的平均換熱溫度越高，換熱的做功能力損失越小。分析應用：凝汽器、加熱器

2.絕熱節流過程圖1-4中的0-a過程所示為蒸汽在汽輪機進汽調節機構中的節流過程。記筆記啊！！！0102壓降愈大，做功能力的損失愈大做功能力損失與工質的比體積成正比，工質溫度成反比。分析應用：有閥門的管道絕熱節流過程的做功能力損失：0102減少工質節流過程做功能力損失的途徑？為什么高溫高壓蒸汽管道可使用小管徑通道，而低溫低壓不可以？問題3.有摩擦阻力的膨脹或壓縮過程蒸汽在汽輪機中為可逆膨脹做功時，排汽的熵為sca；由于汽輪機內部存在蒸汽與動、靜葉的摩擦等種種不可逆因素，實際排汽熵為sc。小結一下！！！01減少工質膨脹或壓縮過程做功能力損失的途徑是減少其過程的擾動、摩擦以及工質的泄露等不可逆程度。分析應用：汽輪機、水泵汽輪機膨脹過程的做功能力損失：?分析法二“焓”與“內能”雖具有“能”的含義和量綱，但它們并不能反映出能的質量。而“熵”與能的“質”有密切關系，但卻不能反映能的“量”，也沒有直接規定能的“質”。為了合理用能，就需要采用一個既能反映數量又能反映各種能量之間“質”的差異的同一尺度。——?0102當系統由一任意狀態可逆地變化到與給定環境相平衡的狀態時，理論上可以無限轉換為任何其他能量形式的那部分能量，稱之為?。只有可逆過程才有可能進行最完全的轉換，因此?是在可逆過程中，理論上所能作出的最大有用功或消耗的最小有用功。分析0304與此相對應，一切不能轉換為?的能量，稱之為火無。任何能量E均由?和火無兩部分所組成。在一切實際不可逆過程中，不可避免地發生能的貶值，?將部分地“退化”為（火無），成為?損失。因為這種退化是無法補償的，所以?損失才是能量轉換中的真正損失。?表示在給定的環境條件下，能量具有的最大做功能力。?在某種程度上可以被理解為能夠被利用的能量。?損失可以理解為損失掉的可被利用的能量。?分析法利用?效率（可用能利用率）和?損（做功能力損失）來評價電廠能量的質量利用情況。(一）?的一般概述1kg工質在變溫情況下沿1-2過程吸熱，吸熱量為q12。取一微元吸熱過程的吸熱量為dq，工質熵的變化為ds，吸熱溫度為T，則dq=Tds，根據熱二定律，熱流dq所能完成的最大功，即熱流dq的?deq為：1.熱量（熱流）?01熱流?的大小不但與熱量的數量有關，而且與過程的溫度有關，過程平均溫度越高，熱量?越大，熱量的品味也越高。分析假定吸熱過程的平均溫度為，則：2.工質?如圖，1kg工質進入熱力系統時的參數p1、t1可逆地變到與環境相同的參數pamb、tamb，在狀態變化時，沒有其它熱源，只與環境交換熱量，并對外做功。忽略工質動能和位能變化，則由熱力學第一定律得：由熱力學第二定律得：綜上可得，1kg工質在狀態p1、t1下的?：3.其它有關能量的?理論上機械能和電能都可以全部轉變為功，所以：

機械能的?機械能的熱當量

電能的?電能的熱當量固體燃料的化學?固體燃料的低位發熱量4.

?損失、?平衡、?效率?損失各種熱力過程的不可逆因素都將會有熵增，熵增將帶來做功能力的損失即?損失，使一部分可用能變成無用能。對任何實際熱力過程來說，熱力系統輸出各種?的總和永遠小于進入熱力系統總和，兩者之差就是熱力過程的?損失：進、出熱力系統的任何形式的?。舉例?效率有效利用的?與消費的?之比。某凝汽式發電廠煤耗為B，總?損失為，發電功率為Pe，則其效率：整個發電廠的?損失：某一熱力設備或能量傳遞過程中的?損失。(二）?損失基準工質流量1kg、忽略水在給水泵中的焓升。1.鍋爐中的?損失進入鍋爐?ecp

（來自燃料eq和給水的?efw）鍋爐有效利用的?eb鍋爐?損△eb2.主蒸汽管道的?損失鍋爐出口蒸汽的?eb=汽輪機入口蒸汽的?eo+主蒸汽管道的?損△ep

主蒸汽管道的?損△ep

3.汽輪機內部?損失汽輪機入口蒸汽的?eo=汽輪機排汽的?ec+工質膨脹所做的內功wi+膨脹引起的?損△et

汽輪機內部的?損△et

4.凝汽設備的?損失汽輪機排汽的?ec=凝結水的?e'c

+溫差傳熱引起的?損△ec

凝汽設備中的?損△ec

5.汽輪機機械摩擦阻力引起的?損失工質膨脹所做的內功wi=汽輪機軸端的有效功we+機械摩擦產生的?損△em

機械摩擦產生的?損△em

6.發電機的?損失汽輪機軸