§2-3 凝汽式发电厂的热经济性指标
热经济性指标主要有汽耗、热耗、煤耗和全厂效率四类。其单位指标分别为: ? 汽耗:kg/h或kg/(kw*h) ? 热耗:kg/h或kg/(kw*h) ? 煤耗:kg/h或kg/(kw*h) ? 全场效率
一、汽轮发电机组的热经济指标 (一) 汽耗和汽耗率
在纯凝汽式汽轮机中,热能转变为电能的热平衡方程式为:
cD0(h0?hc)?m?g?3600Nel c D0为纯凝汽式机组的汽耗。
实际电厂机组因具有回热抽汽过程和中间再热过程,其汽耗为:
D0?3600Nelc?D0?,单位kg/h。
(h0?hc??qrh)?m?g(1??Yj?j)Yj为抽汽做功不足系数。对于再热蒸汽之前的回热抽汽,其抽汽做功不足系数为: Yj?hj?hc??qrhh0?hc??qrhhj?hch0?hc??qrh
对于再热蒸汽之后的回热抽汽,其抽汽做功不足系数为:
Yj?
?是由于回热抽汽使汽耗增加的系数,??相应的汽耗率
1?1。
1??Yj?jd0?3600??d0c?,单位为kg/?kWh?
(h0?hc??qrh)?m?g(二) 热耗和热耗率
热耗:Q0?D0(h0?tfw)?Drh?qrh,单位为(kJ/h) 热耗率:q0???Q0D?d0??h0?tfw??rh?qrh?,单位为(kJ/kWh) NelD0??3600热耗率也可写为:
q0?3600?el??t?ri?m?g,单位为(kJ/kWh)
热耗率真实反映了机组的热经济性,其物理意义为汽轮机组每发1kWh电需消耗的热
量。
二、锅炉设备的热经济指标
若不计锅炉连续排污热损失,并假设锅炉的蒸发量等于汽轮机的汽耗量,则锅炉的热负荷为:
Qb?D0(hb?tfw)?Drh?qrh,单位为(kJ/h)
锅炉效率为:
?b?D0(hb?tfw)?Drh?qrhQbQ ?b?QapBQLBQL现代电站锅炉效率为90%~94%左右。
三、全厂热经济指标
1、 全厂热耗Qap和热耗量qap
Qap?BQL?Qb?b?Q0?b?pq0,单位(kJ/h)
qap?QapNel?qb?b??b?p?3600?b?p?el,单位(kJ/kWh)
2、 全厂效率
全厂毛效率:
?ap?3600Nel3600???b?p?el??b?p?t?ri?m?g
BQLqap全厂静效率:
n?ap?3600(Nel?Nap)BQL?3600Nel(1??a) QapNap为厂用电功率,单位为kW。
?a为厂用电率,?a?NapNel。
3、 燃料消耗量和燃料消耗率 煤耗量:
B?QapQL?QbQ0,单位kg/h ?QL?bQL?b?p煤耗率:
b?q0B3600??,单位(kg/kWh) NelQL?b?pQL?b?p?el标准煤耗率:
bs?36000.123,单位为(kg/kWh) ?29310?ap?ap我国90年代初全国平均供电标准煤耗率为420g/kWh,全国平均供电标准煤耗率为340g/kWh现在工业发达国家的标准煤耗率为310g/kWh。
§2-4 提高发电厂热经济性的途径
发电厂热效率?ap??b?p?t?ri?m?g
提高发电厂热经济性的途径主要有合理选择蒸汽初参数、合理选择蒸汽终参数、采用蒸汽中间再热技术等。下面分而述之。 一、合理选择蒸汽的初参数
(一)初参数对循环热效率的影响
当排汽压力不变时,无论提高蒸汽初压力还是初温度,都可以使循环的平均吸热温度提高,从而使循环热效率增加。若同时提高初压力和初温度,则循环效率提高更快。
p?T???t?
(二)汽初参数对汽轮机相对内效率?ri的影响
蒸汽的初压和初温对于汽轮机相对内效率有不同方向的影响。
当仅提高蒸汽初压力时,蒸汽的比容减小,汽轮机的容积流量也随之减少,使高压部分的叶片高度减小,汽轮机流通部分间隙漏气损失增加。另外,提高初压使汽轮机末级蒸汽湿度增加而造成湿气损失增大。因此,提高蒸汽初压力会使汽轮机相对内效率?ri降低。
p???ri?
当仅提高初温时,进入汽轮机的蒸汽容积流量增加,使漏气损失相对减少,同时,由于汽轮末级排气量湿度减小,使汽轮机的相对内效率?ri提高。
T???ri?
同时提高蒸汽的初压力和初温度时,提高和降低相对内效率的因素同时起作用。此时,提高初压力对汽轮机相对内效率的影响更大。故一般情况下提高初始参数会使汽轮机的相对内效率?ri数值降低。
(三) 蒸汽初参数对实际循环的影响
由凝汽式发电厂总效率公式?ap??b?p?t?ri?m?g可知,只有循环热效率?t和汽轮
机相对内效率?ri与蒸汽初参数关系密切。对大容量汽轮机,当蒸汽初参数提高时,循环热效率?t的提高超过了汽轮机相对内效率?ri的降低。对小容量机组,情况恰恰相反。 (四) 提高蒸汽初参数的技术限度及合理参数选择
提高蒸汽初温度的可能性要受到制造动力设备材料强度的限制。提高蒸汽初压力,除了使设备壁厚和重量增加外,还受汽轮机最后几级容许蒸汽湿度的限制。
因此,提高蒸汽初参数,不仅要考虑热经济性的提高,还应考虑技术经济效益。综合来看,主要要考虑以下四方面问题:
? 材料 ? 投资 ? 制造
? 运行(安全)
通常,蒸汽初参数的提高,要通过技术经济比较论证之后才能确定。技术经济比较的实质是煤钢比价。
二、合理选择蒸汽终参数
降低蒸汽终参数,其平均放热温度明显下降,可使循环热效率显著提高。
pc?Tc???t?
凝汽式汽轮机的终参数取决于凝汽器的真空度。而凝汽器的真空度又与冷却水的温度和流量、凝汽器的结构、汽轮机末级的流通面积、余速损失、湿气损失、汽轮机负荷和真空系统的严密性等因素有关。其中,影响冷却水水温的自然条件和影响汽轮机末级同流面积的技术条件是决定凝汽器极限真空的两个主要因素。
凝汽器真空度的相关因素: ? 冷却水的温度和流量 ? 凝汽器的结构
? 汽轮机末级的流通面积 ? 真空系统的严密性
凝汽器极限真空的主要相关因素:
? ?
冷却水温度?、?T??凝汽器体积? 汽轮机末端流通面积??汽轮机尺寸?
最有利的排气压力时通过多方面的技术经济比较后确定的。 三、采用蒸汽中间再加热技术
合理选择再热参数可提高整个再热循环的平均吸热温度,增加循环热效率,并使排气压力下的蒸汽湿度低至允许范围。
平均吸热温度???t?蒸汽湿度???ri?
?t和?ri的提高均能提高电厂效率?ap。
一般,采用一次中间再热,可使机组的热经济性提高5%,使用两次中间再热,可使机组的经济性提高7%。
但中间再热技术会增加系统的复杂程度,应通过经济技术分析确定中间再热技术的实施方案。一般100MW以上的高参数机组采用一次再热,超临界参数机组才考虑采用两次中间再热。
四、采用给水回热加热系统
给水回热加热提高循环效率的原因主要有两点: