第一章 发电厂的热经济性

§1.2 热力发电厂的热经济性评价
锅炉内理论燃烧温度达到1700～1800℃，而在炉膛燃烧中心水冷壁内 水的温度只能达到300℃左右，在炉膛出口处烟气温度为1100℃，而在那
个区域的过热蒸汽温度也只是540℃，可见换热温差是很大的，这些是我
们不容易改变的。因为蒸汽温度的提高受到各方面的限制。如水冷壁、省 煤器一般使用20号钢，如果提高温度，就得使用珠光体、奥氏体钢，增加
有效利用的热量 t 100 % 供给的热量
§1.2 热力发电厂的热经济性评价
wa t Q1
Q1 Q j Q1
j
1
Q
j
j
1 j
Q1
2、 火用 方法（可用能法、做功能力法、第二定律分析法） 透过现象看本质，能发现在能量转换过程中引起作功能 力损失的根本原因，定量计算复杂，使用不方便，只用于定 性分析。
本章教学内容：
主要介绍评价发电厂热经济性的2个方法，即： 1. 效率分析法 2. 作功能力法，作功能力法中主要介绍火用分析法及发电厂的 主要热经济指标。
第一章 发电厂的热经济性 (heat economy of power plant)
本章教学重点：
是效率分析法，是通常采用的传统评价方法。
本章教学难点：
c 1 t

§1.2 热力发电厂的热经济性评价
（二）典型不可逆过程的熵增及其 火用 损 热力发电厂的热功能量转换工作都是不可逆过程，引起熵 增和 火用 损，下面介绍几种典型的不可逆过程。 （1）温差换热过程：
dq sa Ta
dq sb Tb
s sb sa
T dq Ta Tb
h0 h1 s0 s1 Ten
节流过程熵产： s1 s1
h0 h1 s p s0 s1 Ten
§1.2 热力发电厂的热经济性评价
绝热节流过程：
分析：
节流总是伴随着压力的降 S g 0 Wl 0 dp 0 低， ， ， ； S W dp ， g ， l ，所以减 少工质节流过程作功能力损失的 途径是尽量减少节流引起的压降。
§1.2 热力发电厂的热经济性评价
（3）热量法只表明能量数量转换的结果，不能揭示 能量损失的本质原因；用方法不仅表明能量转换的结果， 并能确切揭示能量损失的部位、数量及其损失的原因，考 虑了不同能量有其本质的区别，两者从不同的角度分析， 用方法是在热量法基础上进行的，二者相辅相成，但不能 相互取代。 （4）发电厂的热经济性指标计算，中外各国仍广泛 采用热量法。本书的定量计算即采用热量法，定性分析采 用用方法。
热力学第一定律： Q1 W 从能 量转换的角度看，有多少热就 可以作多少功。 热力学第二定律： 1 W0 Q2 从 Q 高温热源吸热 1 ，不可能全 Q 部转换为功 W0 必须要有一部 分损失 。 Q2
T1 Q1
A W0 Q2
T2
第一章 热力发电厂的评价及可持续发展
§1.1 热力发电厂的安全生产与环境保护
本章难点的处理：
首先复习《工程热力学》中学过的火用方法，使同学能 回忆起以前所学课程章节，进而加入一些新内容，并伴以各 种公式进行解释。
T 例如： e12 q12 1 amb q T12
kJ/kg kJ/kg
e1 W1,max h1 hamb Tamb S1 S amb amb
§1.1 热力发电厂的安全生产与环境保护
2、火电厂的可靠性指标 AH(可用小时）=SH(运行小时）+RH（备用小时） POH=为计划停用小时数 UOH=非计划停运小时数 （1）UOH1需立即停运 （2）UOH2需6h内停运 FOH=强迫停用小时 PH=统计时间 （3）UOH3在6h以上，但在周末前停运 （4）UOH4可延至周末后，但需在下次计划 停用前从可用状态退出运行的停运 （5）UOH 5 超过计划停用期限的延长时间 的停运。
产等。
热流图
3600 Pe Bq1 Q j Qcp Q j
cp cp
§1.3 凝汽式发电厂的热经济性
我国火力发电厂采用热量法定量评价热经济性，常用的 热经济性指标主要有能耗（汽耗、热耗、煤耗），能耗率 （汽耗率、热耗率、煤耗率）
一、汽轮发电机组的热经济性指标 （一）凝汽式汽轮机组的绝对内效率
汽轮机
发电机
锅 炉
Dfw、hfw
q5、q6
Dc、hc
Dc、hc
简单凝汽式发电厂循环系统图
§1.2 热力发电厂的热经济性评价
§1.2 热力发电厂的热经济性评价 四、两种热经济性评价方法的比较及其应用
现以按朗肯循环工作的同一凝汽式发电厂为例，用两种 热经济性评价方法的具体计算结果予以说明。
§1.2 热力发电厂的热经济性评价
主讲教师：于静梅
第一章 发电厂的热经济性 (heat economy of power plant)
本章教学目的：
本课程是在学过工程热力学、传热学、工程流体力学、泵 与风机、电站锅炉、电站汽轮机和生产实习的基础上进行的， 是本专业学生必修的一门综合性的专业课，是为将来同学进入 和电厂有关的单位工作打基础的。
1、正、反平衡法的绝对内效率表达式
Q0 Wi Qc
i
Wi Wa Wi t ri Q0 Q0 Wa
Qc Q0
或
i 1
§1.3 凝汽式发电厂的热经济性
若以进入汽轮机蒸汽量为1kg计，即用相对量时则比热耗 为
q0 wi qc
i
i 1
wi q0 qc q0
El .cp Ein.i Eout . j
i 1 j 1
n
m
e.cp
El .cp 3600 Pe Bq El .cp 1 BQnet . p BQnet . p BQnet . p
第一章 热力发电厂的评价及可持续发展
一、发电厂热经济性评价的理论基础【了解】
Ten
§1.2 热力发电厂的热经济性评价
分析：
T s
dq const
T A TB
T Const
Ten
s
所以高压加热器比低压加 热器经济。
§1.2 热力发电厂的热经济性评价
（2）有摩阻的膨胀或压缩过程：
s 蒸汽在汽轮机可逆膨胀时， 2 由于汽轮机内部存在各种不 可逆因素，引起工质的摩擦与扰动实际排汽 s 2 。
是作功能力法，是以热一和热二定律为基础的，从能量 的作功能力角度出发，把能量分为有作功能力和无作功能力 两部分，重在研究各个热力过程中作功能力的变化。
本章教学方法和手段：
采用多媒体教学，课堂中主要以讲课为主，但也加入和 同学互动情况，以发电厂中各种损失图示为例，对重点和难 点进行解释。
第一章 发电厂的热经济性 (heat economy of power plant)
§1.1 热力发电厂的安全生产与环境保护
火电厂可靠性指标有23个，其中最主要的是可用系数AF，非计 划停运系数UOF，等效可用系数EUF，强迫停用率FOR和非计 划停用次数----后两项是目前考核发电厂可靠性的指标。
AH SH PH AF 100 100 PH AH UOH UOF 100 PH
（三）寿命管理 二、发电厂的环保评价
§1.2 热力发电厂的热经济性评价
一、评价热力发电厂热经济性的两种基本分析方法
对发电厂热经济性进行评价有两种方法：以热一定律为基 础的热量法和以热一、热二定律为基础的 火用 方法或熵方法。 1、热量法（效率法、热平衡阀、第一定律分析法） 从现象出发看问题，只以燃料产生的热能被利用的程度来 对电厂进行评价，具有直观、计算方便、简捷等优点，目前被 世界各国广泛应用于定量计算。 其指标为热力学第一定律效率：
Q1
tetc
§1.2 热力发电厂的热经济性评价
二、 火用方法
（一） 火用 效率与火用 损 以相对量计， 火用 损的通式为：
e ein eq wa eout
Ten s
ein hin hen Ten sin sen
eq wmax Ten q q1 1 T1
EUF AH ( EUNDH ESDH ) 100 PH
FOH FOR 100 FOH SH
§1.1 热力发电厂的安全生产与环境保护
2、火电厂的可靠性指标 国外：用LOLP（缺电时间概率）用作电力系统的可靠性指标， 为一定时间内（通常为1年）系统发电容量不能满足负荷 需要的时间概率期望值的总和。
一、热力发电厂的安全可靠性 （一）安全管理
电非常重要就不用说了。 电力企业必须坚持“安全第一、预防为主”的方针。
§1.1 热力发电厂的安全生产与环境保护
（二）可靠性管理
1、火电厂可靠性管理的任务与作用
定义：是指在预定时间内和规定的技术条件下，保持系统、设备、 部件、元件发出额定电力的能力，并以量化的一系列可靠性指 标来体现。 可靠性的理论研究与开发利用，最早是用于空间技术和军工方面， 60年代中期一些工业发达国家相继发生特大停电事故，才将可 靠性管理用于电力工业。68年美国和加拿大联合成立了北美电 力可靠性协会；80年美国电气电子工程师学会制订了“统计、 评价发电设备可靠性、可用率和生产能力用的术语定义”试用 标准。我国70年代以后才开始起步，现建有中国电力可靠性管 理中心。
§1.2 热力发电厂的热经济性评价
其指标为热力学第二定律效率（ 火用 效率）：
te
Wa Esup Esup Aej
j
Esup
ej
1
A
j
Esup
1 j
j
两种基本分析方法效率之间的关系式为：