106 热力发电装置概要

106 热力发电装置概要

        热力发电装置是指用热能（燃烧燃料、太阳能集热、工业余热、地热等）使工质汽化，通过温度和压力较高的工质蒸气驱动汽轮机运转发电的装置；由于中大型热力发电装置多采用水为工质，因而通常也称蒸汽动力（发电）装置。

        当热能温度不太高时（如80℃～200℃），由于该温度下水的蒸汽压较低，热力发电装置可不采用水而采用沸点较低的有机工质。

        蒸汽动力装置构成：典型蒸汽动力发电装置的构成如下图：

        图中工作介质为水，主要部件及工作过程如下。

        锅炉--燃烧燃料，把过冷水加热为高温高压过热蒸汽；

        蒸汽轮机+发电机--由高温高压蒸汽推动叶轮转动做功，带动发电机发电；

        凝汽器（冷凝器）--把出蒸汽轮机的乏汽凝结为水；

         泵--把出冷凝器的低压饱和水升压送入锅炉。

         蒸汽动力循环（朗肯循环-Rankine Cycle）：上述工作过程在温-熵图上的表示如下图所示（当循环工质为有机工质时，称为有机朗肯循环ORC-Organic Rankine Cycle）。

        朗肯循环的六个状态点：

1-高温高压过热蒸汽（出锅炉、进汽轮机）；

2-低温低压湿蒸汽（出汽轮机、进冷凝器）；

3-低温低压饱和水（出冷凝器、进泵）；

4-低温高压过冷水（出泵、进锅炉）；

5-高温高压饱和水（锅炉内部）；

6-高温高压饱和蒸汽（锅炉内部）。

        循环包含四个过程：

1-2，汽轮机内等熵膨胀做功发电过程；

2-3冷凝器内等温等压冷凝放热过程；

3-4泵内等熵升压过程；

4-5-6-1锅炉内等压吸热过程。

        朗肯循环热效率：

  

        式中：W为发电量，Q_H为锅炉提供的热量，h₁为进汽轮机（出锅炉）的过热蒸汽的焓，h₂为出汽轮机（进冷凝器）工质湿蒸汽的焓，h₃为出冷凝器（进泵）工质饱和液的焓。

        提高热效率途径：燃料充分燃烧，减少锅炉热损失，循环运行参数优化；回热循环；再热循环；热电联产等。

        发电功率：

W=m(h₁-h₂)

        式中，m为工质质量流量。

        锅炉耗热：

Q_H=m(h₁-h₃)

        冷凝器排热：

W=m(h₂-h₃)

 思考与练习

某蒸汽动力循环发电装置,工作介质为水，流量为100kg/s，过热蒸汽进蒸汽轮机的焓为3541kJ/kg，乏汽出蒸汽轮机的焓为2304kJ/kg, 出凝汽器的饱和水的焓为251kJ/kg，则：

（1）简述装置部件构成及工作过程；

（2）在温-熵图上画上朗肯循环；

（3）计算装置的发电功率；

（4）计算锅炉的耗热；

（5）计算装置的热效率；

（6）计算冷凝器的排热；

（7）分析提高装置热效率的措施。