熱力發電廠復習題及答案 - 下載本文

一 名詞解釋

發電熱耗率:每發一度電所消耗的能(熱)量。

端差:加熱器汽側壓力下的飽和溫度與出口水溫之間的差值。

最佳真空:在汽輪機排汽量和循環水入口水溫一定的條件下,增大循環水量使汽輪機輸出功率增加?Pc,同時輸送循環水的循環水泵的耗功隨之增加?Ppu,當輸出凈功率為最大時,即?Pmax?(?Pc??Ppu)max,所對應的真空即凝汽器的最佳真空。

熱電廠的燃料利用系數:電、熱兩種產品的總能量與輸入能量之比。 熱化發電率:質量不等價的熱電聯產的熱化發電量與熱化供熱量的比值。 二 簡答題

1、混合式加熱器的優點有哪些?

答:混合式加熱器的優點是:(1)傳熱效果好,能充分利用加熱蒸汽的熱量;(2)結構簡單,造價低;(3)便于匯集不同溫度和壓力的疏水。

2、高壓加熱器的過熱蒸汽冷卻段的任務是什么?

答:利用蒸汽的過熱度,通過強制對流而使蒸汽在只降低過熱度的情況下,放出過熱熱量加熱給水,以減少傳熱端差,提高熱經濟性。

3、表面式加熱器的疏水冷卻段的任務是什么?

答:利用剛進入加熱器的低溫給水來冷卻加熱器內的疏水,疏水溫度的降低后進入下級加熱器。這樣可使本級抽汽量增加,壓力較低一級抽汽量減少,提高機組的經濟性。 5、除氧器滑壓運行的優點與存在的問題?

答:滑壓運行的優點是:避免除氧器用汽的節流損失,使汽機抽汽點分配合理,熱經濟性高,系統簡單投資省。缺點是:當汽機負荷突然增加時,使給水溶氧量增加;當汽機負荷減少時,尤其是汽機負荷下降很大時,給水泵入口發生汽蝕,引起給水泵工作失常。

6、提高蒸汽初參數、降低蒸汽終參數均可提高機組的熱經濟性,其受哪些主要條件限制?

答:提高蒸汽初溫主要受金屬材料的制約。金屬材料的強度極限,主要取決于其金相結構和承受的工作溫度。隨著溫度的升高,金屬材料的強度極限、屈服點以及蠕變極限都要隨之降低,高溫下金屬還要氧化,甚至金相結構也要變化,導致熱力設備零部件強度大為降低,乃至毀壞。

提高蒸汽初壓主要受蒸汽膨脹終了時濕度的限制,而且提高蒸汽初參數還會影響電廠鋼材消耗的總投資。 降低蒸汽終參數主要受凝汽器的設計面積、管材和冷卻水量的限制。 7、鍋爐連續排污的目的是什么?

答:鍋爐連續排污的目的是:為了保持爐水的水質指標在允許范圍內,從而使鍋爐產生出來的蒸汽品質合乎要求。防止在受熱面及汽機通流部分積垢從而增強了傳熱效果,保證汽輪機出力,減少軸向推力,提高了機組的經濟性和安全性。

9、簡述滑壓運行除氧器比定壓運行除氧器熱經濟性高的原因。

答:定壓運行除氧器抽汽管路上裝有壓力調整門,節流壓降大,故經濟性差;滑壓運行除氧器水的焓升和相鄰的加熱器相同,根據最佳回熱分配原則,屬于等焓升分配,而定壓運行除氧器其水的焓升遠小于相鄰的加熱器。

11、簡述中間再熱對給水回熱的影響。

答:中間再熱使給水回熱加熱的效果減弱:功率相同的條件下,再熱使汽輪機的主蒸汽消耗量減少,回熱抽汽量減少,回熱抽汽作功減少;再熱使汽輪機的中、低壓缸各級抽汽焓和過熱度增加,回熱抽汽量減少,回熱抽汽作功減少。

1 提高蒸汽初溫可提高機組的熱經濟性,分析其原因,并說明提高蒸汽初溫在工程中主要受哪些因素限制。 答:(1)提高機組熱經濟性的原因

A.提高蒸汽初溫t0,吸熱過程的平均吸熱溫度T1提高,循環熱效率?t?(1?T2/T1)?100%提高。

B.提高蒸汽初溫t0,蒸汽比容增大,漏汽損失、葉輪摩擦損失變小;在汽輪機功率不變的情況下,汽輪機體積流量增大,葉高增長,葉高損失變小;提高蒸汽初溫t0,濕度降低,濕汽損失減小,所以汽輪機的相對內效率?ri提高。

汽輪機的絕對內效率?i??t??ri提高,所以機組熱經濟性提高。 (2)限制因素

提高蒸汽初溫t0受金屬材料的制約。隨著溫度的升高,金屬材料的強度極限、屈服點以及蠕變極限都要隨之降低,高溫下金屬還要發生氧化,甚至金相結構也要變化,導致熱力設備零部件強度大為降低,乃至毀壞。

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所以提高蒸汽初溫,就要使用優質合金鋼,設備投資增加。

2 現在絕大多數大容量再熱式機組都設置了旁路系統,簡述旁路系統的作用。 答:(1)保護再熱器。(2)協調啟動參數和流量,縮短啟動時間,延長汽輪機壽命。(3)回收工質和熱量、降低噪聲。(4)防止鍋爐超壓,兼有鍋爐安全閥的作用。(5)電網故障和機組甩負荷時,鍋爐能維持熱備用狀態或帶廠用電運行。

3在現代的高參數、大容量采用中間再熱機組的熱力系統中,大多數回熱加熱器都采用了內置式疏水冷卻段以提高熱經濟性,試利用熱量法分析其原因。

答:加熱器加裝內置式疏水冷卻段后,給水或凝結水在疏水冷卻段內吸熱,進入加熱器本體的水溫升高,給水或凝結水在加熱器本體內的吸熱量減少,使本級抽汽量減少;并且疏水在疏水冷卻段放熱,進入下級加熱器的水溫降低,疏水在下級加熱器內放熱量減少,使低壓抽汽量增加。高壓抽汽量減少,低壓抽汽量增加,回熱做功比增大,故熱經濟性提高。

4 給水熱除氧的機理基于哪兩個基本定律?根據熱除氧機理指出監測哪些參數就可了解給水溶氧量情況。 答:(1)給水熱除氧機理的兩個基本定律 a. 分壓定律(道爾頓定律)

混合氣體全壓力p0等于其組成各氣體分壓力之和,即除氧器內水面上混合氣體全壓力p0,應等于溶解水中各氣體分壓力之和:p0?pN2?pO2?pCO2?????pH2O??pj?pH2O

如定壓下加熱水至沸騰并使水蒸氣分壓力pH2O趨近于全壓,則水面上所有其他氣體的分壓力

?pj即趨近于

零。

b. 亨利定律

氣體在水中的溶解度,與該氣體在水面上的分壓力成正比。即單位體積水中溶解某氣體量b與水面上該氣體的分壓力pb成正比,表達式為:

pb mg/L

b?Kdp0(2)監測除氧器汽側壓力p和除氧水箱水溫t,由汽側壓力p求得飽和溫度ts,則除氧水的過冷度?t?ts?t,根據過冷度的大小可以給水溶氧量情況。

5 什么是除氧器的自生沸騰現象?為防止這種現象的發生,可采取哪些解決措施?

答:除氧器的自生沸騰:當除氧器接收的高加疏水及有關輔助汽水流量在除氧器內放熱很大,無需四段抽汽的熱量就可以使除氧器的水達到飽和溫度的現象稱為除氧器的自生沸騰。 解決措施:

a.可將一些輔助汽水流量如軸封漏汽、門桿漏汽或某些疏水改為引至其它較合適的加熱器;b.設置高加疏水冷卻器,降低其焓值后再引入除氧器;c.采用高壓除氧器,即通過提高除氧器的工作壓力來減少高壓加熱器的目,使其水量降低。d.將化學補水引入除氧器,但熱經濟性降低。

6在火力發電廠原則性熱力系統計算中,擬定回熱加熱器的熱平衡式并據以求解加熱器的抽汽量是其中很重要的一步,試對下圖中的加熱器根據所給符號寫出熱平衡式。 答:(1) (2)

?j(hj?h)??j?1(h?h)??fw(hwj?hwj?1) ?j(hj?hwj?1)??j?1(h`j?1?hwj?1)??fw(hwj?hwj?1)

7對于抽汽凝汽式機組,其做功汽流可分為供熱汽流和凝汽汽流,這兩部分汽流與代替凝汽式機組做功汽流的熱經濟性滿足下述關系,?????,bse,h?bscp?bse,c,試分析其原因。

`j`j?1`jihiic

答:分析?ih??i,b?ih?`ihse,hs ?bcp供熱式機組的供熱汽流在汽輪機做功后抽出對熱用戶供熱,完全沒有冷源熱損失,其實際循環熱效率?ih為:

w?q(h?h)?(h?h)?(h?h)`q0?0hha(h0?h)`h`hhha?1而凝汽式機組由于排汽排入凝汽器,放出熱量,存在冷源損失,故其絕對內效率?i小于1,即:?i?1??ih

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因為:

bes,h?0.123,

?b?p?ih?m?gsbcp?0.123,?i??ih,所以,bse,h?bscp。

?b?p?i?m?gs分析?i??ic,bcp?bes,c

①該凝汽流量通過供熱式機組調節抽汽用的回熱隔板,恒有節流導致的不可逆熱損失。?ic??i的主要原因為:

②抽汽式供熱機組非設計工況的效率要降低,如采暖用單抽汽式機組在非采暖期運行時,采暖熱負荷即為零,就是這種情況。③電網中一般供熱機組的初參數都低于代替電站的凝汽式機組。④熱電廠必須建在熱負荷中心,有時其供水條件比凝汽式電廠的差,使其熱經濟性有所降低。(4分)

ss因為: 0.123,0.123,?ic??i,所以,bcp?be,c。

bes,c??b?p?ic?m?gsbcp??b?p?i?m?g

三 作出符合下列條件的火電廠熱力系統圖

1. 高、中、低壓三缸兩排汽,低壓缸對稱分流,一次中間再熱;

2. 機組有八級回熱,三高、四低、一除氧,其中高壓缸兩段、中壓缸兩段抽汽;

3. #1、#2高壓加熱器帶有內置式蒸冷段和疏冷段,#3號高壓加熱器帶外置式蒸汽冷卻器(串聯布置),#5低壓加熱器只帶有內置式蒸汽冷卻段;

4. 高壓加熱器的疏水逐級自流入除氧器,低壓加熱器除最低一級加熱器外均采用疏水逐級自流方式,最末一級低壓加熱器疏水采用疏水泵方式打到其出口,軸封加熱器疏水至凝汽器熱井; 5. 前置泵、給水泵均由小汽輪機帶動,汽源來自第四段抽汽,排汽至主凝汽器; 6. 帶給水泵、凝結水泵再循環; 7. 補水補入凝汽器;

8. 鍋爐一級連排擴容器擴容蒸汽至除氧器,未擴容的排污水經排污冷卻器至地溝; 9. 第一至第六段抽汽管路上有電動閥和逆止閥,最末兩段抽汽管路上沒有任何閥門。 10. 過熱器減溫水引自給水泵出口,再熱器減溫水引自給水泵中間抽頭。

GBC至CHDCDmaFPTDTP至CSG至再熱器減溫水``DE`

三用閥旁路系統實質上為_兩級串聯_旁路系統。

除氧器排汽量過大,產生水擊會引起除氧器_振動_。 蒸汽的初溫度愈高,則最有利的蒸汽初壓_愈高_。

在朗肯循環基礎上,采用_單級或多級給水回熱_加熱所形成的循環,稱為給水回熱循環。 表面式加熱器疏水回收系統,采用疏水泵方式時熱經濟性_高_。

鍋爐與汽輪機之間的蒸汽管道及其母管與通往用新汽處的支管稱為發電廠的_主蒸汽管道_。

背壓式供熱機組發出的電功率取決于熱負荷的大小,而熱負荷是隨熱用戶的需要而變,即“_以熱定電_”。 當汽輪機的容量已定時,可認為其蒸汽的容積流量只與_蒸汽初參數_有關。 11.表面式加熱器的回熱系統中兩種介質混合過程發生在_除氧器。 12.增大加熱器受熱面面積,加熱器端差_減少_。

13.確定管子內徑時,應根據允許的最大壓力損失和運行中介質的最大_流量_計算。

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至過熱器減溫水14.實際焓降法分配總熱耗量時,采用的是供熱抽汽的_實際焓降不足__與新蒸汽實際焓降的比值。 15.當其他條件不變時,熱效率隨著初溫的提高而_提高_。 五、名詞解釋(每小題2分,共10分)

41.平均負荷系數:指電廠在某一段時間δ內的實際發電量W與在此時間內以最大負荷產生的電量Wmax之比。 42.凝汽式發電廠的熱耗量:凝汽式發電廠單位時間內所消耗的熱量。

43.主蒸汽管道系統的切換母管制系統:每臺鍋爐與其相對應的汽輪機組成一個單元,且各單元間仍裝有母管,每一單元與母管相連處有三個切換閥門,機爐即可單元運行,也可以切換到蒸汽母管上由鄰爐取得蒸汽,稱為切換母管制系統。

45.給水回熱的焓降分配法:每一級加熱器內水的焓升取作等于前一級至本級蒸汽在汽輪機中的焓降。 六、簡答題

46.對主蒸汽管道的要求是什么?

答:系統簡單,工作安全可靠;運行調度靈活,便于切換;便于維修,安裝和擴建;投資費用和運行費用最少。

47.簡述為什么要對給水除氧。

答:給水中的氧會對鋼鐵組成的熱力管道和設備產生強烈的腐蝕,二氧化碳及會加劇氧腐蝕,危及設備及系統的安全運行,因此要對給水除氧。

48.以C型機帶采暖負荷為例,分析其熱經濟性隨熱負荷在一年中的變化規律及原因。

答:抽汽式供熱機組以供熱工況為設計工況,其供熱汽流的ηih=1,而凝汽汽流發電的絕對內效率低于同檔次凝汽式機組的絕對內效率ηi,即存在ηic<ηi<ηih的關系。

在采暖期,由于熱負荷比較高,機組在接近設計工況下運行時,熱經濟性很高。隨著熱負荷的降低,凝汽流發電份額增大,熱經濟性降低。在非采暖期,熱負荷為零或接近為零,這時接近全凝汽工況運行,最不經濟。 49.簡述并列運行凝汽式機組的負荷經濟分配的任務及原則。

答:任務:滿足一定電能時各并列機組的總能耗為最少。原則:按能耗徽增率由小到大的順序依次帶負荷。 七、分析計算題

51.說明熱量法是如何進行總熱耗量的分配的,并寫出計算公式。

答:將總熱耗量按熱電廠生產兩種能量的數理比例來分配,或按供熱氣流熱耗量與整機熱耗量的比例來分配。供熱方面的熱耗量等于對外供熱量及其在鍋爐、航空航天工業部和供熱設備中的熱損失;發電方面的熱耗量則等于總熱耗量減去供熱方面的熱耗量。 熱電廠的總熱耗量:

Qtp=Qo/ηpηb=[Do(ho-hfw)]/ ηpηb×(KJ/Kg)(1分) 供熱方面分配的熱耗量:

Qtp(h)=Qh/ηpηb=[[Do(ho-hwh)]/ ηpηb]= Qtp [Dh(ho-hwh)/ Do(ho-hwh) (KJ/Kg)

50.說明熱化系數的含義,為什么說熱化系統值αtp<1才經濟。

答:熱電廠供熱機組同一抽汽參數的最大抽汽供熱量與供熱系統最大熱負荷的比值稱為熱化系統。

利用此圖分析αtp=1的情況可看出,熱電廠供熱機組的最大抽汽供熱能力和供熱循環發電能力在整修采暖季節幾乎都不到充分利用,使供熱循環發電經常處于非設計工況下運行,年凝汽發電量Wc相對增大,而年供熱循環發電量Wh相對減小,致使供熱循環發電的燃料節省小于凝汽發電的多耗燃料,而導致熱電聯產系統不節省燃料,因此,熱化系數αtp=1是不經濟的,只有熱化系數值αtp<1才經濟。

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1.回熱作功比:機組的回熱汽流作功量占機組總作功量的比例. 2.能耗率:發單位電量所耗的能量

4 熱效率: 有效利用的熱量與供給熱量之比。

熱化發電比: X=Wh/W,供熱機組供熱汽流的發電量/總的發電量

熱化系數:Xtp對于供熱式機組的每小時最大熱化供熱量與每小時最大熱負荷之比為小時計的熱化系數。 燃料利用系數:輸出電、熱兩種產品的總能量與輸入能量之比,不能反應熱經濟性。tp=3600W+Qn/Btp*q1 5.加熱器端差:加熱器汽側壓力下的飽和水溫與出口水溫的差值,有稱上端差.下端差: 離開加熱器的疏水溫度與加熱器進口溫度之差。

6.給水回熱循環:是利用已在汽輪機中作過的蒸汽,通過給水回熱加熱器將回熱蒸汽冷卻來加熱給水,以減少液態區低溫工質的吸熱,因而提高循環的吸熱平均溫度,使循環熱效率提高。 蒸汽再熱循環:是保證汽輪機最終濕度在允許范圍內的一項有效措施。

11.旁路系統:高蒸汽參數不進入汽輪機而是經過與汽輪機并聯的減壓減溫器,將減壓后的蒸汽送入再熱器或低參數蒸汽管道或直接排至凝汽器的連接系統。 組成:(1)高壓旁路:一級旁路(2)低壓旁路:二級旁路(3)大旁路:整機旁路 作用:(1)保護再熱器(2)回收工質和熱量,降低噪聲(3)協調啟動參數和流量,縮短啟動時間,減少汽輪機的壽命損耗,進汽機的蒸汽要有50度過熱度,防止蒸汽在汽輪機內凝結成水(4)防止鍋爐超壓(5)電網故障或機組甩負荷后鍋爐能維持熱備用或帶廠用電運行(停機不停爐),故障消除立即帶上負荷。形式:(1)三級旁路系統(2)兩級旁路串聯系統(3)兩級旁路并聯系統(4)單級旁路系統(5)三用網絡旁路系統。 14.除氧器運行的方式:定壓:(1)回熱抽汽管上設壓力調節閥(2)設計工況下,抽汽壓力比除氧器內壓力高(3)低負荷時,抽汽壓力不能維持除氧器定壓運行時,切換到高一級抽汽。滑壓:(1)抽汽管道 上不設壓力調節閥(2)在20%~30%負荷時,除氧器需切換到高一級汽源,并維持定壓運行。 14.定壓滑壓熱經濟性比較:(1)在額定負荷或高負荷下,壓力調節閥的壓損使得本級抽汽量減少,高一級抽汽量增加,Xr降低,熱經濟性降低(2)70%負荷時,停用本級抽汽,切換到高一級抽汽,降低了回熱經濟性(3)回熱系統設計時,為避免定壓運行除氧器切換損失過大,往往減少除氧器內水的焓升,從而破壞了給水焓升的最佳分配(4)高加疏水低負荷時需要切換到低加,排除了低加抽汽,熱經濟性降低 15.滑壓運行對熱力系統的影響:(1)負荷驟升時,除氧器內壓力上升,溫度不能突變,水過冷,除氧器效果減弱(2)負荷驟升時,使給水泵運行更安全了(3)負荷驟降時,除氧效果更好了(4)負荷驟降時,給水泵容易汽蝕。

15現代機組都采用單元制,為什么單元制可提高機組的經濟性和方便性。經濟性包括投資和運行費用兩方面。單元制系統既無母管,管線又短,閥門數量最少,不僅管道和閥門的投資費最少,而且相應的保溫,支吊架的費用也減少。管線短,壓損小,熱損失少,檢修工作量減少,因而運行費用也相對減少。單元制系統沒有母管,便于布置,并有助于采用煤倉間和除氧間合并的主廠房布置形式,使主廠房的土建費用減少。

再熱式機組都是大容量機組,其工作參數高的大直徑新蒸汽管和再熱蒸汽管均為耐熱合金鋼管,價格昂貴,有的還要耗用大量外匯來進口,此時單元制主蒸汽系統的管線短,閥門少,投資少等優點顯得很重要。 單元式機組的控制系統是按單元設計制造的,個單元的情況不盡相同,而且同容量相同蒸汽初參數的再熱式機組的再熱參數卻相互間有差異,所以再熱蒸汽式機組或再熱供熱式機組應采用單元制主蒸汽系統。

17.減溫水的引用方式:給水泵中間抽頭的給水,引至再熱器作減溫水用。給水泵出口的水,有一路作為高壓旁路減溫,另有一路經過濾器后作為一、二次過熱器減溫水。

18. 主凝結水再循環:為防止凝結水泵汽化,保證軸封冷卻器的冷卻,在軸封冷卻器之后設有主凝結水再循環。

19.用熱量法分析蒸汽冷卻器怎樣提高熱經濟性:蒸汽冷卻器有內置式和外置式兩種,熱量法分析認為,內置式蒸汽冷卻器提高該級加熱器出口水溫,引起該級回熱抽氣量增多,高一級回熱抽氣量減少,因而可加大回熱作工比Xr,使熱經濟性提高;采用外置式蒸汽冷卻器,給水溫度提高使其熱耗下降,且這時給

水溫度提高不是靠最高一級抽汽壓力的增高,而是利用抽汽過熱度的質量,故不會增大該級作功不足系數。同時采用外置式蒸汽冷卻器的那級抽汽,因還要用來提高給水溫度,抽汽量將增大,故外置式蒸汽冷卻器可使熱經濟性提高更多。

21. 定滑壓經濟性:定壓運行:抽汽壓力高,關小調整門。70%負荷時,壓力調整門可全開,>70%時,壓力調整門關小;<70%負荷時,采用上一級抽汽。熱經濟性分析:>70%負荷時有節流損失,<70%負荷時,且不僅停用了一級抽汽,有節流損失,熱經濟性低。

滑壓運行:除氧器壓力隨抽汽壓力的變化而變化,>20%負荷時,采用本級抽汽,<20%負荷時,采用上一級抽汽,熱經濟性比定壓運行高,不僅沒有>70%負荷時的節流損失,20-70%之間時,沒有停用本級抽汽且沒有節流損失。

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