再热器出口:h’’rh=3550 kj/kg
中压缸进口:h’’’rh=3545 kj/kg h’trh=2955 kj/kg h,tc=2300 kj/kg
(1) 汽轮机主要热经济指标如下 汽耗量
?D0?3600Pe ,,,,,,,,,[(h0?ht0)?r??(hrh?htrh)?ri?(htrh?htc)?ri]?m?g3600?20000
[(3445?2995)0.86?(3545?2955)0.9?(2955?2300)0.84]0.98?0.985 =496.394(t/h)
汽耗率 do=D0/Pe=496394/200000=2.482 [kg/(kw.h)] 热耗率Q0=D0[h0-h,c+(h,,rh-h,rh)]
=496394(3445-136.2+3550-3023.6) =1903.77(Gj/h)
Q01903.77?106? 热耗率q0?=9518.85[kj/kw.h] Pe200000(2) 锅炉设备
热耗率Qb?Q0?b?1903.77=2092.05(Gj/h)
0.91Qb2092.05?106?标准煤耗率B?=71.47(t/h) 3Ql29270?10D496394蒸汽生产率G?0?=6.945(kg/kg煤)
B71470(3) 全厂管道效率
h0?h,c??qrh3445?136.2?3545?3023.6?p??=0.997
hb?h,c?h,,rh?h,rh3450?136.2?3550?3023.6热耗量
Qcp?BQl?热耗率qcp?热效率?cp?Q0?b?pq0??2092.05=2094.78(Gj/h)
0.9979518.85=10481.23[kj/kw.h]
0.91?0.998?b?p3600Pel36003600??=0.343 Qcpqcp10481.23s标准发电煤耗率 b?供电标准煤耗率b
s0.123?cp?0.123=358[g标准煤/kw.h] 0.343n?bs358?=385[g标准煤/kw.h]
1??ab1?0.0717．国产N125-135/550/550型汽轮机，p0=13.24Mpa、t0=550℃、prh=2.5Mpa、trh=550℃、
pc=0.0049Mpa、?ri=0.8、?mg=0.98x0.985，假定无回热，试计算采用再热后汽轮发电机组的汽耗率和热耗率的相对变化。
解： 根据机组参数查焓熵图及水蒸气图表得
h0=3470kj/kg ht0=2975 kj/kg hca=2010 kj/kg
hrh=3375 kj/kg hrhc =2275kj/kg hfw=h,c=176.8kj/kg
(1) 当机组不采用再热时
汽耗量
D0?3600Pel
(h0?hca)?ri?mg =
3600?125000
(3470?2010)?0.80?0.98?0.985 =399124(kg/h)
D0399124?=3.193[kg/(wh.h)] Pel125000热耗率q0=d0(h0-hc,)=3.193?(3470-136.2)=10644.785(kj/kg)
汽耗率d0?(2) 当机组采用再热时
汽耗量
D0?3600Pel
[(h0?ht0)?(hrh?hrhc)?ri]?m?g =
3600?125000
(3470?2975?3575?2275)?0.80?0.98?0.985 =344635(kg/h)
D0324635?=2.597[ kg/kw.h] Pel125000热耗率q0= d0[h0-hc, +(h0-ht0) ?ri]
=2.597?(3575-136.2+(3470-2975) ?0.87
汽耗率d0? =9958.97(kj/kg)
故汽耗率的相对变化为
|d,0?d0||2.597?3.193|?100%??100% =18.7%
qd3.193 则热耗相对变化值为
|q,0?q0||9958.97?10644.785|?100%??100%
q010644.785=6.44%
18．具有一级回热加热的汽轮发电机组，p0= 3.43Mpa、t0=435℃、pc=0.0049Mpa、hc=2394kj/kg、
p1=0.96Mpa、h1=2794kj/kg，采用混合加热器。若?mg=0.95，试求汽轮发电机组的汽耗
率和热耗率，与无回热相比，绝对效率提高了多少（相对值）？若汽轮发电机的电功率 P=6000KW ，试求其热耗量和进入加热器的抽汽量。
解 ： 根据机组参数,查水蒸气表得
h1,=754.6kj/kg hc,=136.2kj/kg
(1) 当没有回热抽汽时
机组的绝对内效率为
?el??i?mg?h0?hch0?hc?mg?,3310?2394?0.95=0.287
3310?136.2(2) 采用回热加热时
由热平衡方程得
?1(h1?h1,)?(1??1)(h1,?hc,)
?1(2794?754.6)?(1??1)(754.6?16.2)
?1?0.274 则机组汽耗率为
d0?D03600P?? el[1(h0?h1)?(1??1)(h0?hc)]?mg =
3600[0.274?(3310?2794)?(1?0.274)?(3310?2394)]?.095
=4.464[kj/(kw.h)]
热耗率 q0=d0(h0-hfw)=4.464?(3310-754.6)=11408.04[kj/kw.h] 则?,e3600q?3600l?11408.04?0.316 0故绝对电效率的变化为
|?,el??el|??100%?|0.316?0.287|el0.287?100% =10.1%
当电功率P=6000kw时
D0=Pd0=4.464?6000?10-3=26.784(t/h) 则进入加热器的抽汽量为:
D??D0??1?0.274?26.784=7.339(t/h)
20．国产31-25-2型汽轮机，p0= 3.43Mpa、t0=435℃、pc=0.0049Mpa、tfw=164℃、混合加热器给水回热。若?ri=0.80。试采用： （1）平均分配法； （2）焓降分配法。
确定各加热器的焓升及各级抽汽压力。
解：平均分配法
根据机组参数p0 、 to\\ 、pc由水蒸气图表得有关数据分别为
h，
0=1044.2kj/kg h0=3305.1kj/kg hc=2361.3kj/kg h,c=137.77kj/kg
则?hr?h,0?h,c1044z?1?.2?137.774?1 =181.29(kj/kg)
h1?h,0??h,r?1044.2?181.29?862.91(kj/kg)
h2?h1??hr?862.91?181.29?681.62(kj/kg)h
3?h2??hr?681.62?181.29?500.33(kj/kg)h4?h3??hr?500.33?181.29?319.04(kj/kg) 根据各混合式加热器的出口焓值可得抽汽压力为:
p1=1.163Mpa p2=0.641Mpa p3=0.1936Mpa p4=0.0406Mpa 各级加热器的焓升均为 181.29kj/kg
采用四级
第四章 发电厂局部性热力系统及设备
思考题及习题
1．混合式加热器（一般指除氧器）和表面式加热器各有何特点，在回热系统中的应用如何？怎样扩大混合式加热器的应用范围？
答：混合式加热器可将水加热至加热蒸汽压力下的饱和温度,即无端差加热，热经济性高。它没有金属受热面，构造简单，投资少；便于汇集不同温度的水流，并能除去水中所含的气体。但是混合式加热器组成的系统有严重的缺点，每个加热器的出口必须配置水泵；有的水泵还是在高温水条件下工作，特别是汽轮机变工况条件运行时，会严重影响水泵工作的可靠性。为此要装备用水泵，为防止水泵入口产生汽蚀，混合式加热器及其水箱应装在每台水泵之上的一定高度，从而使混合式加热器的热力系统和厂房布置复杂化，既增加了设备和厂房的费用又危及电厂的安全运行。
表面式加热器的特点是，通过金属壁换热因有热阻；所以加热蒸汽凝结水的饱和温度与加热器出口被加热水温存在传热端差，从而增大了抽汽做功能力的损失，降低了电厂的热经济性，端差越大，热经济性降低越多。表面式加热器与混合式加热器相比，虽有端差，热经济性降低，金属耗量达、造价高、加热器本身工作可靠性差等缺点，但就整个表面式加热器组成的回热系统而言，却比混合式加热器系统简单、运行也较可靠。所以，在现代发电厂中，广泛采用表面式加热器。一般只配一台混合式加热器作为锅炉给水除氧和汇集各种水流之用。
扩大混合式加热器的应用范围，目前有的大型机组低压加热器采用了重力自流接触式混合加热器，其特点是将相邻的两个或三个混合式加热器串联叠置布置，利用高差形成的压头将低压水流能自动落入压力稍高的下一个加热器，从而减少了水泵的台数。
2．表面式回热加热系统的疏水方式有几种？根据什么原则来定性分析它们的热经济性？疏水泵设置的原则是什么？
答：表面式加热器的疏水方式有： （1） 采用疏水泵的连接系统。 （2） 疏水逐级自流的连接系统。
对这两种连接方式，热经济性的分析一般采用定功率法。具体分析疏水对抽汽量的排挤引起的功率变化，亦可采用火用法分析疏水和凝结水混合时温差大小所引起的火用损大小。
采用疏水泵的连接系统时，需安装疏水泵，投资增加、多耗厂用电，系统复杂；且疏水泵工作条件差，事故率大，维护费用增加。因此这种连接方式，多在12-200MW机组的低压加热器组末级和次末级中采用，其它级采用疏水逐级自流的连接方式。300MW以上容量的机组，因对机组及系统的可靠性、可控制性要求较高，低加系统可不采用疏水泵，而是采用疏水冷却器来提高低加系统的热经济性。
3．为什么有些表面式加热器要装过热蒸汽冷却器和疏水冷却器？
答：为减少疏水逐级自流排挤低压抽汽所引起的附加冷源损失，又不宜装疏水泵时，可采用疏水冷却器。它是用装在主凝结水管上的孔板造成压差，使部分主凝结水进入疏水冷却器吸收疏水的热量，疏水焓值由hj,降为hj,, 后在流入下一级加热器中，从而减少对下一级回热抽汽量排挤所引起的附加冷源损失。
再热回热循环中再热后的各级回热抽汽过热度大幅度提高，尤其是再热后的第一、二级的抽汽口的蒸汽过热度高达150--200℃，甚至更高。导致再热后各级回热加热器的换热温差加大，而增大了火用损降低了热经济性，为了减少火用损失，故可采用蒸汽冷却器；即具有高过热度的回热抽汽先送至蒸汽冷却器冷却至饱和蒸汽温度后，在引至加热器本体，可减少总的不可逆换热损失。
4． 表面式加热器的上端差和下端差的范围是多少？它的取值对发电厂的热经济性有什么影响？
答：我国的加热器端差一般当无过热蒸汽冷却器时，端差为?=3—6℃,有过热蒸汽冷却器时?=-1—2℃；下端差一般推荐为?=5—10℃
机组的热经济性随加热器端差的降低而增加，其原因是：当给水温度一定而其他条件不变时，若减少端差，回热抽汽压力及其焓值都相应降低，故抽汽在汽轮机中的做功量随之增大，凝汽做功量减少；当疏水引至下一级加热器时，排挤下一级抽汽程度相对减少，因而提高了机组的热经济性。
5．回热系统常规热平衡的计算方法和步骤是怎样的？如何求加热器出口主凝结水的混合焓（当该级采用疏水泵时）？
答：常规热力计算方法可分为定功率计算和定流量计算两种。前者以机组的额定电功率Pel为定值，通过计算，求得所需的新蒸汽量。它在设计、运行部门用的较为普遍。后者以进入汽轮机的蒸汽量D0为定值，计算能发出多少电功率，汽轮机制造厂多用此方法。常规计算法的核心，实际上是对z个加热器的热平衡方程和一个功率方程式（如D0?Dc0??DYji?1zj）或求凝汽流量的物质平衡式所组成的（z+1）个线性方
程组求解；其最终求得z个抽汽量和一个新气量（或凝汽量）。
工程上为计算方便，通常是以汽轮机的汽耗量的相对量来表示各回热抽汽份额和凝汽份额，即各回热抽汽系数?j和凝汽系数?c,且量
??j??c=1kg；再根据功率方程式求得汽轮机的汽耗量D0，算出各抽汽
?Dj和凝汽流量Dc的绝对值。也可用蒸汽的绝对量计算，此时先近似估计一个D0值，根据各加热器
的热平衡式求得各级抽汽量的绝对值，经过迭代后，再计算机组的电功率及其热经济性指标。
计算过程和步骤一般如下 （1） 整理原始资料：当原始资料不够直接和完整时，计算前必须进行适当的整理和选择假定以满足计算
需要。
a．合理选择及假定某些未给出的数据：新汽压损一般取蒸汽初压的3%--7%，再热压损一般取低于高压缸排汽压力的10%，各级回热抽汽压损取该级回热抽汽压力的3%--8%；加热器出口端差?j及有疏水冷却器的入口端差?j，可按前面的加热器端差推荐值选取。
当加热器效率、机械效率和发电效率未给出时，一般可在以下数据范围内选取：
?h?0.98?0.99、?m?0.99左右、?g?0.98?0.99
b．将原始资料整理成计算所需的各处汽、水比焓值：如新汽、抽汽、凝汽比焓（h0、hj、hc），加热器出
,,
口水、疏水、及凝汽器出口水比焓（hjw、hj 和 hc），再热器出口比焓升qrh等。 （2） 各级回热抽汽量Dj (或?j)的计算。
（3） 凝汽流量（或?c）新汽耗量D0的计算，或汽轮机功率的计算。 （4） 对计算结果进行校核。
（5） 各处汽水流量和热经济指标的计算。
6．什么是外置式蒸汽冷却器？它为什么能提高机组的热经济性？串联和并联系统区别在何处？
答：外置式蒸汽冷却器是指它具有独立的加热器外壳，可以根据设备的要求布置在不同位置。
因为外置式蒸汽冷却器既能降低加热器的换热温差、减少不可逆损失、又能提高给水的温度，故能提高机组的热经济性。串联和并联系统的区别主要是外置式蒸汽冷却器与主流水的联接关系不同。
7．疏水冷却器的作用是什么？一般在什么情况下装设疏水冷却器？
答：疏水冷却器的作用主要是为了减少疏水逐级自流排挤低压抽汽所引起的附加冷源损失。
疏水冷却器系统简单、无转动设备、运行可靠、不耗厂用电，但使投资增加，用于对热经济性要求较高的机组中；一般我国多数大型凝汽机组多装在两级加热器压差较大的部位。
8．给水热力除氧的原理是什么？根据热力除氧原理对除氧器的结构有那些主要要求？
答：给水热力除氧的原理：热除氧的原理是以亨利定律和道尔顿定律为基础。如果水面上某气体的实际分