核能发电技术 主讲：韩奎华 山东大学能源与动力工程学院

热力过程与热力基础 2019/5/22 核能发电技术——热力过程与热力循环

朗肯循环Rankine Cycle 四个主要装置： 锅炉 汽轮机 凝汽器 给水泵 朗肯循环的装置系统 汽轮机 锅 炉 发电机 凝汽器 给水泵 2019/5/22 给水泵 核能发电技术——热力过程与热力循环

水蒸气动力循环系统的简化 朗肯循环 1 4 2 3 简化（理想化）： 汽轮机 12 汽轮机 s 膨胀 23 凝汽器 p 放热 锅 发电机 炉 发电机 34 给水泵 s 压缩 4 2 41 锅炉 p 吸热 凝汽器 朗肯循环 3 给水泵 2019/5/22 核能发电技术——热力过程与热力循环

12 汽轮机 s 膨胀 23 凝汽器 p 放热 34 给水泵 s 压缩 41 锅炉 p 吸热 朗肯循环T-s和h-s图 12 汽轮机 s 膨胀 23 凝汽器 p 放热 34 给水泵 s 压缩 41 锅炉 p 吸热 T h 1 1 4 4 2 3 2 3 s s 2019/5/22 核能发电技术——热力过程与热力循环

h 1 4 2 3 s 朗肯循环热经济性指标 汽轮机作功： 凝汽器中的定压放热量： 水泵绝热压缩耗功： 锅炉中的定压吸热量： 2019/5/22 核能发电技术——热力过程与热力循环

朗肯循环热效率的计算 h 一般很小，占0.8~1%，忽略泵功 1 4 2 3 s 2019/5/22 核能发电技术——热力过程与热力循环

耗汽率(Steam Rate)的概念 1kW=1 kJ/s 工程上常用耗汽率, 反映装置经济性，设备尺寸 耗汽率：蒸汽动力装置每输出1kW.h 功量所消耗的蒸汽量kg 的单位：kJ/kg 1kW=1 kJ/s 2019/5/22 核能发电技术——热力过程与热力循环

热耗率(Heat Rate)的概念 热耗率：蒸汽动力装置每输出1kW.h 功量所消耗的热量kJ 2019/5/22 核能发电技术——热力过程与热力循环

朗肯循环的汽耗率和热耗率 朗肯循环汽耗率： 朗肯循环热耗率： 2019/5/22 核能发电技术——热力过程与热力循环

蒸汽参数对循环热效率的影响 p1 t1 p2 影响热效率的参数？ T 1 5 6 4 3 2 s 2019/5/22 核能发电技术——热力过程与热力循环

p1 , p2不变，t1 1、蒸汽初温对朗肯循环热效率的影响 优点： T 1 缺点： 5 6 汽机出口尺寸大 4 3 2 s ，有利于汽机安全。 p1 , p2不变，t1 T 1 缺点： 对耐热及强度要求高，目前初温一般在550℃左右 汽机出口尺寸大 5 6 4 3 2 s 2019/5/22 核能发电技术——热力过程与热力循环

t1 , p2不变，p1 2、蒸汽初压对朗肯循环热效率的影响 优点： T 1 缺点： 5 6 4 2 3 s ，汽轮机出口尺寸小 对强度要求高 不利于汽轮机安全。一般要求出口干度大于0.85~ 0.88 5 6 4 2 3 s 2019/5/22 核能发电技术——热力过程与热力循环

p1 , t1不变，p2 3、降低蒸汽终压对朗肯循环热效率的影响 T 1 5 6 4 2 3 s 优点： 耗汽率减少 缺点： 受环境温度限制，现在大型机组p2为0.0035~0.005MPa，相应的饱和温度约为27~ 33℃ ，已接近事实上可能达到的最低限度。冬天热效率高； 5 6 4 2 3 s 2019/5/22 核能发电技术——热力过程与热力循环

有摩擦阻力的实际朗肯循环 T s 1 4 3 2 (2’) 对于汽轮机定义内部效率为 2′ 对于汽轮机相对内部效率为 2019/5/22 核能发电技术——热力过程与热力循环

循环计算 2act 1 4 3 2s T s (2’) 2019/5/22 核能发电技术——热力过程与热力循环

提高循环热效率的途径 Reheat Regenerative Cogeneration 提高初温度 提高初压力 改变循环参数 降低乏汽压力 再热循环 Reheat 改变循环形式 回热循环 Regenerative Cogeneration 热电联产 燃气-蒸汽联合循环 联合循环 新型动力循环 2019/5/22 核能发电技术——热力过程与热力循环

回热循环(regenerative) 抽汽 冷凝水 去凝汽器 表面式回热器 抽汽 给水 冷凝水 抽汽式回热 混合式回热器 2019/5/22 核能发电技术——热力过程与热力循环

蒸汽抽汽回热循环 T 1 1kg a(0) 6  kg 5 4 (1- )kg 3 2 s a  kg 4 (1- )kg 5 由于T-s图上各点质量不同，面积不再直接代表热和功 2019/5/22 核能发电技术——热力过程与热力循环

抽汽回热循环的抽汽量计算 T 1 1kg a 6  kg 5 4 (1- )kg 3 (2’) 2 a  kg 4 (1- )kg 以混合式回热器为例 T 1 热一律 1kg a 6  kg 5 4 (1- )kg 3 (2’) 2 忽略泵功 a  kg 4 (1- )kg 5 1kg s 2019/5/22 核能发电技术——热力过程与热力循环

抽汽回热循环热效率的计算 T 1 1kg a 6  kg 5 4 (1- )kg 3 2 s 吸热量： 放热量： 净功： 热效率： 2019/5/22 核能发电技术——热力过程与热力循环

为什么抽汽回热热效率提高？  T 1 1kg a 6  kg 5 4 (1- )kg 3 2 s 简单朗肯循环： 2019/5/22 核能发电技术——热力过程与热力循环

蒸汽抽汽回热循环的特点 >缺点 优点 提高热效率 减小汽轮机低压缸尺寸，末级叶片变短 减小凝汽器尺寸，减小锅炉受热面 可兼作除氧器 循环比功减小，汽耗率增加 增加设备复杂性 回热器投资 小型火力发电厂回热级数一般为1～3级 中大型火力发电厂一般为 4～8级。 2019/5/22 核能发电技术——热力过程与热力循环

再热循环(reheat) 1 T 6 b 5 4 3 s 2019/5/22 核能发电技术——热力过程与热力循环

蒸汽再热循环的热效率 1 T 6 b 5 4 3 s  再热循环本身不一定提高循环热效率  与再热压力有关  再热循环本身不一定提高循环热效率 1 T  与再热压力有关 6 b 5  x2降低,给提高初压创造了条件，选取再热压力合适，一般采用一次再热可使热效率提高2％～3.5％。 4 3 s 2019/5/22 核能发电技术——热力过程与热力循环

蒸汽再热循环的定量计算 吸热量： 1 T 放热量： 6 b 5 净功（忽略泵功）： 4 3 热效率： s 2019/5/22 核能发电技术——热力过程与热力循环

End 2019/5/22 核能发电技术——热力过程与热力循环