本科生教育

热力发电厂课程教学大纲

课程编号:08130010

课程类别:专业基础课程

授课对象:能源、热能工程、工程热物理等专业

开课学期:6学期

分:3学分

主讲教师:王俊琪等

指定教材:叶涛主编,《热力发电厂》,中国电力出版社,2004

教学目的:

本门课程是热能工程、工程热物理等专业的一门专业基础课,通过对该门课程的学习,使学生对热力发电厂的基本系统的构成有进一步的了解,熟悉热力发电厂热经济性的评价方法及其评价指标,清楚发电厂动力循环的过程,能够进行发电厂的热经济性分析,掌握发电厂主要热力系统的构成及原理,重点掌握回热加热系统、供热系统、泵和风机系统、输煤系统和供水系统、除尘除灰系统的构成及基本原理,能够对热力发电厂整体进行经济性评价,初步了解热力发电厂的厂房布置形式。

 

序论

课时:1/3周,共1课时

一、我国电力工业的发展与现状

我国电力工业的发展历史;电力工业的现状。

二、火力发电技术的发展方向

我国火力发电技术的4个主要发展方向。

三、火力发电厂的类型、基本要求及本课程的任务

火力发电厂的主要类型、不同的分类方法;对热力发电厂的基本要求;学习热力发电厂的任务与作用。

 

第一章热力发电厂动力循环及其热经济性

课时:3周,共8课时

教学内容

第一节热力发电厂的热经济性的评价方法

一、评价热力发电厂热经济性的主要方法

评价热经济性的必要性;评价的主要方法。

二、热量法

热效率的计算方法;锅炉的热损失与热效率;管道的热损失与热效率;汽轮机的冷源损失与内效率;汽轮机的机械损失及机械效率;发电机的能量损失及发电机效率;全厂总能量损失及总效率。

三、熵方法

熵方法的内容;典型不可逆过程的做功能力损失;凝气式发电厂各种损失及全厂总效率的计算。

四、火用方法

常用的计算方法。

第二节凝气式发电厂的主要热经济性指标

一、汽轮发电机组的汽耗量和汽耗率

汽轮发电机组的汽耗量和汽耗率的具体计算。

二、汽轮发电机组的热耗量和热耗率

具体的计算方法。

三、发电厂的热耗量和热耗率

计算表达式。

四、发电厂的煤耗量和煤耗率及标准煤耗率

计算公式。

五、全厂供电标准煤耗率

计算公式及物理意义。

第三节发电厂的电力循环

一、朗肯循环及其热经济性

朗肯循环热力系统;朗肯循环的热效率。

二、回热循环及其热经济性

给水回热加热的意义;给水回热加热的热经济性;影响热经济性的因素及具体分析。

三、蒸汽初参数对发电厂热经济性的影响

蒸汽的初始参数对热经济性的具体影响。

四、蒸汽终参数对电厂热经济性的影响

降低蒸汽终参数对电厂热经济性的影响;降低蒸汽终参数的极限;凝汽器的最佳真空。

五、蒸汽中间再热循环及其热经济性

蒸汽中间再热的目的、经济性;蒸汽中间再热的参数;蒸汽中间再热的方法;再热对回热经济性影响。

六、热电联产循环

热电联产的概念、经济性、优点、国内外现状;热电冷三联产。

七、燃气-蒸汽联合循环

燃气轮机简介;燃气-蒸汽联合循环的内容、特点、意义、类型;燃煤的联合循环;注蒸汽的燃气轮机的联合循环。

思考题:

1、发电厂在完成能量的转化过程中,存在哪些热损失?其中哪一项热损失最大?为什么?各项热损失和效率之间有什么关系?

2、为什么说标准煤耗式一个比较完善的热经济指标?

3、发电厂有哪些主要的热经济指标?它们之间的关系是什么?

 

第二章发电厂的回热加热系统

课时:2周,共6课时

教学内容

第一节回热加热器的型式

一、混合加热器

混合加热器及其系统的特点和结构。

二、表面式加热器

表面式加热器的特点和结构。

第二节表面式加热器及系统的热经济性

一、表面式加热器的端差

表面式加热器的定义、与经济性的关系、大小如何选择。

二、抽气管道压降及热经济

抽气管道压降的定义、对热经济性的影响、选取原则。

三、蒸汽冷却器及其热经济性分析

蒸汽冷却器的类型、连接方式、不同连接方式的比较。

四、表面式加热器的疏水方式及其热经济性

不同疏水方式的热经济性;疏水冷却器及其热经济性。

五、实际机组回热原则性热力系统

连接方式的选择;对热经济性的要求;系统示意图。

第三节给水除氧及除氧器

一、给水除氧的必要性

锅炉用水溶解氧的控制标准;除氧的必要性。

二、给水除氧的方法

化学除氧和物理除氧的方法。

三、热力除氧原理

亨利定律;道尔顿定律;热力除氧的原理;保证除氧的基本条件。

四、热力除氧器的类型及构造

热力除氧器的类型及选择原则;除氧器的构造。

五、除氧器的热平衡及自动沸腾

除氧器的热平衡原理;除氧器的自生沸腾及防止方法。

第四节除氧器的运行及其热经济性分析

一、除氧器的运行方式

除氧器的两种运行方式及其热经济性。

二、除氧器汽源的连接方式

三种连接方式的工作原理及选择原则。

三、除氧器的滑压运行

负荷骤升和负荷骤降情况下处理方法;给水泵汽蚀的条件及防止措施。

四、无除氧器热力系统

无除氧器热力系统的组成、优点和应用。

第五节汽轮机组原则性热力系统计算

一、计算的目的及基本公式

计算的怒的;计算的比本公式。

二、计算方法和步骤

整理原始资料;具体的计算步骤。

三、汽轮机组热力系统计算中应注意的几点问题

计算中应注意的问题。

四、常规法计算示例

具体的计算过程。

思考题:

1、由混合式加热器组成的回热系统?具有什么特点

2、什么是表面式加热器的端差?表面式加热器的端差对热力系统的经济性有什么影响?

3、为什么现代大型机组的回热系统中较多的采用的采用表面式卧式加热器?

4、大型机组回热系统为什么要采用蒸汽冷凝器、疏水冷凝器?在Ts图上画出其做功能力损失的变化部位。

 

 

 

第三章热电厂的经济性及其供热系统

课时:2周,共6课时

教学内容

第一节热负荷及其载热质

一、热负荷的分类及计算

热负荷的分类;季节性热负荷和全年性热负荷的计算;热负荷的图示表示。

二、载热质及其选择

两种常见载热质的特性比较及选择原则。

第二节热电联合生产及热电厂总热耗量的分配

一、热电联产

热电联产的概念及基本特征;热电联产系统图。

二、热电厂总热耗量的分配

分配的方法;不同方法的具体分析。

第三节热电厂的主要经济热指标与热电联产节约燃料的条件

一、热电厂总的热经济指标

燃料利用系数、供热机组的热化发电率的具体计算与分析。

二、热电厂的分项热经济指标

发电方面的热经济指标;供热方面的热经济指标。

三、热电联产较分产的燃料节约量

比较的基础;联产与分产的节煤量分析计算。

第四节热电厂的热化系数与供热式机组的选型

一、热化系数

热化系数的概念与意义;最佳热化系数的确定。

二、供热机组的机型选择

机型及其特点;供热机组单位容量的选择。

第五节热电厂的供热系统

一、供热系统的分类

不同分类分方法的分类。

二、蒸汽供热系统及设备

供热系统的工作原理;蒸汽供热设备。

三、热力供热系统及设备

热力供热系统的组成与原理;热力供热设备。

四、供热系统中的调缝设备

尖峰热水锅炉结构、工作原理;蒸汽蓄热器的工作原理、结构、连接方式。

五、减温减压器

减温器的作用及热力系统参数;减温减压器的热力计算。

思考题:

1、热负荷有哪几种类型?各有什么特点?

2、热网载热质有哪几种?各有什么优缺点?

3、热电厂总热耗量为何要进行分配?常用的分配方法有哪几种?其实质是什么?

4、热电联产和分产比较时,节省燃料的条件是什么?

 

第四章发电厂的热力系统

课时:4周,共12课时

教学内容

第一节热力系统及主设备选择原则

一、热力系统

热力系统的定义、分类、拟定原则、基本组成。

二、发电厂形式和容量的确定

发电厂的设计程序;发电厂形式和容量的确定。

三、主要设备选择原则

汽轮机组和锅炉机组的容量、参数、台数的选择原则。

第二节发电厂的辅助热力系统

一、工质损失及补充水系统

工质损失的内容及国家相关规定;补充水引入系统的必要性及基本要求。

二、工质回收及废热利用系统

汽包锅炉连续排污利用系统;轴封蒸汽回收及利用系统;辅助蒸汽系统。

第三节发电厂原则性热力系统举例

一、亚临界参数机组发电厂原则性热力系统

系统的具体分析。

二、超临界参数机组发电厂原则性热力系统

具体的电厂实例分析。

三、供热机组热电厂原则性热力系统

具体实例分析。

四、火电厂单机容量最大机组的发电厂原则性热力系统

实例分析。

第四节发电厂原则性热力系统的计算

一、计算的目的

计算的主要目的与意义。

二、计算的原始资料

计算所需的原始资料。

三、基本计算公式及步骤

热力系统与机组回热系统计算的不同点;基本计算公式及步骤。

四、装有中间再热机组的凝气式发电厂原则性热力系统计算举例

具体实例计算及分析。

第五节发电厂的管道阀门

一、管道规范

规范的具体内容。

二、管径和壁厚的计算

计算的原则和具体的计算方法、步骤。

三、管道附件、阀门

管道附件的概念;阀门的类型与使用。

第六节主蒸汽系统

一、主蒸汽系统的型式与选择

常见的主蒸汽系统型式与选择的原则。

二、主蒸汽系统设计时应注意的几个问题

几个问题的具体分析和解决方法。

第七节中间再热机组的旁路系统

一、旁路系统的类型及作用

具体分类和旁路系统的作用。

二、旁路系统的类型

国内旁路系统的几种类型及具体原理。

三、两级旁路串联系统设计及运行

设计参数的计算与选择;系统运行的方式与运行原理。

四、不设旁路系统的措施

不设旁路的意义与目的及采取的相应措施。

五、直流锅炉的启动旁路系统

系统原理及具体实例分析。

第八节给水系统

一、给水系统型式及选择

给水系统的作用;给水系统的型式;给水系统的选择方式。

二、给水流量调节及给水泵配置

给水流量的调节方法;给水泵的选择与连接方式的确定。

三、给水系统的全面性热力系统及其运行

给水系统的组成和系统分析;给水系统运行特点和注意事项。

第九节回热全面性热力系统设计及运行

一、回热抽气隔离阀和逆止阀

阀门在系统中的作用、结构和工作原理。

二、表面式加热器的疏水装置

常见的几种疏水装置的结构、工作原理及特点。

三、轴封加热器

轴封加热器的型式和工作原理。

四、表面式加热器的水侧旁路及保护装置

旁路的作用;保护装置的工作原理。

五、回热系统中的抽空气管路

管路的作用及工作原理。

六、回热系统中的水泵

给水泵、疏水泵和凝结水泵的作用、设置方式、工作原理。

七、回热系统中的备用管路

备用管路的作用与投入运行的方式。

八、加热器的运行监督与保护

加热器的启动步骤、停运步骤;加热器端差的监视必要性;疏水水位监控的意义和工作原理;加热器的保护措施。

九、除氧器的全面性热力系统及运行

热力系统的组成、工作运行原理。

第十节发电厂疏放水系统

发电厂疏放水的类型、组成、工作原理。

第十一节发电厂全面性热力系统

熟悉图例和不同电厂的热力系统图;区别不同管线、阀门及其作用。

思考题:

1、什么力发电厂原则性热力系统?它的特点和作用是什么?

2、什么是发电厂全面性热力系统?它与原则性热力系统在画法上的根本区别是什么?发电厂全面性热力系统的主要作用是什么?

3、不设旁路系统的进口大型机组,采用什么措施来确保再热器的安全和机组运行的可靠性、经济性?

第五章电厂中的泵和风机

课时:3周,共9课时

教学内容

第一节概述

一、泵和风机的功能及在火电厂中的应用

泵和风机的概念、作用。

二、泵和风机的分类

泵和风机的具体分类。

三、火电厂常用的泵和风机

离心式泵和风机的结构;轴流式风机和泵的工作原理与结构;混流泵和喷射泵、容积式泵的结构与工作原理。

四、泵和风机的性能参数

主要性能参数的定义及计算方法。

第二节泵和风机的叶轮理论

一、离心式泵和风机的叶轮理论

叶轮内流体运动及速度三角形;能量方程;离心式叶片型式对能头和反作用度的影响;有限多叶片理论能头。

二、轴流式泵和风机的叶轮理论

叶轮理论的基本概念;能量方程及具体的计算。

第三节泵和风机的性能曲线

一、损失与效率

机械损失和机械效率;容积损失和容积效率;流动损失和流动功率。

二、泵和风机的性能曲线

离心式泵和风机、轴流式泵和风机性能曲线。

第四节相似理论在泵与风机中的应用

一、相似条件

几何相似、运动相似、动力相似的相似条件。

二、相似定律

流量相似定律、扬程相似定律、功率相似定律的表达式及相互关系。

三、相似定律的特例

转速、几何尺寸和密度只改变其中之一的情况的相似关系。

四、无因次性能曲线和通用性能曲线

主要无因次性能参数;无因次性能曲线。

五、比转数

泵和风机的比转数。比转数的说明及应用。

第五节泵的汽蚀

一、汽蚀现象及其危害

汽蚀现象的产生原因、危害。

二、必须汽蚀余量-泵本身抗汽蚀性能指标

汽蚀的条件;汽蚀余量的定义及确定。

三、有效汽蚀余量

有效汽蚀余量的定义及确定方法。

四、不产生汽蚀的条件

具体条件的分析。

五、允许几何安装的高度

高度的确定。

六、提高泵抗汽蚀性能

改进和调控措施。

第六节泵和风机的运行

一、泵和风机运行工况点

管路特性曲线及能头的确定;合理的工作点。

二、泵与风机的联合运行

并联运行的特性分析和适用的条件;串联运行的特性分析;相同性能的泵联合运行方式的选择原则。

三、泵与风机的调节

节流调节、变速调节、可调动叶调节、风机入口导流器和汽蚀调节的原理与方法、特点;调节方式的比较。

思考题:

1、泵与风机的性能参数有哪些?

2、随着比转数由小增大,泵和风机的型式、叶轮形状及性能曲线有怎样的变化?

3、为什么说单凭最高效率值来衡量泵(风机)性能的好坏是不恰当的?

 

第六章火电厂输煤系统及供水系统

课时:1周,共3课时

教学内容

第一节火电厂输煤系统及煤场设备

一、概述

火电厂输煤系统的组成、输煤方式、煤场设备及输煤系统图。

二、卸煤和受煤

不同形式来煤的卸煤和受煤装置的结构及工作原理。

三、贮煤场及煤场机械

贮煤场的作用、场所的选择、贮煤量的确定;煤场机械的类型、结构和工作原理。

四、煤的筛分、破碎、输送及其它辅助设备

不同种类的煤筛、碎煤机的结构和工作原理。

第二节火电厂的供水系统

一、火电厂供水量的计算

供水量的具体计算。

二、发电厂的水源和供水系统

水源的种类及特点;对供水系统的要求;供水系统的选择原则;直流供水系统的布置型式与原则;循环供水系统的形式、原理;循环水泵的选择原理。

三、火电厂干式冷却系统

不同类型冷却系统的结构、工作原理与选择原则。

思考题:

1、火电厂输煤系统包括哪些环节?

2、大型火电厂中常用的卸煤设备和受煤装置有哪些?各有什么优缺点?

3、火电厂常用的带式输送机由哪些部分构成?它是如何工作的?

 

第七章火电厂的除尘和除灰系统

课时:2周,共6课时

教学内容

第一节火电厂的除尘设备

一、环境保护对除尘的要求

电厂排尘量;尘的危害;防止大气污染的主要措施。

二、除尘器的效率

概念及具体的计算。

三、粉尘的性质

粉尘的粒径及分散度;粉尘的密度;粉尘的湿润性、荷电性、导电性;粉尘的成分和安息角。

四、除尘设备

干式除尘设备、湿式除尘设备、袋式除尘器、电除尘器的结构、工作原理和特点。

第二节火电厂的除灰系统

一、水力除灰

系统流程、工作原理和特点。

二、气力除灰

不同类型气力除灰系统的结构、工作原理和特点。

三、除灰系统的选择

除灰系统选择的原则和应该注意的问题。

思考题:

1、环境保护对发电厂除尘的要求、标准是什么?

2、试述干式除尘器、湿式除尘器、袋式除尘器和电气除尘器的特点及工作原理。

3、火力发电厂水力除灰系统中,有哪些主要设备,它们的作用是什么?

 

第八章火电厂主厂房布置

课时:1周,共3课时

教学内容

第一节概述

主厂房的定位、布置内容、基本要求。

第二节主厂房的布置型式及特点

一、外煤仓布置型式

该布置的结构和特点。

二、内煤仓布置型式

布置的结构和特点。

三、合并煤仓布置型式

布置的结构和主要特点。

第三节主厂房内主要设备的布置

一、汽轮机房布置

布置的型式;主要辅助设备的布置。

二、除氧间的布置

布置型式、结构。

三、煤仓间的布置

煤仓间的作用和布置结构。

四、锅炉房的布置

锅炉位置的确定;锅炉房支柱距的选择;锅炉辅助设备的布置。

五、集中控制室和集中控制楼

布置的型式。

六、主厂房布置主要尺寸参考表

具体的尺寸参考。

思考题:

1、汽轮机的布置型式有哪几种?它们各有什么特点?

2、主厂房的布置型式有哪几种?各有什么特点?

3、煤仓间的作用是什么?一般怎样布置?

 

参考书目

1、郑体宽编,热力发电厂,北京:水利电力出版社,1995

2、武学素编,热电联产,西安:西安交通大学出版社,1988

3、杨玉恒主编,发电厂热电联合生产及供热,北京:水利电力出版社,1989

4、高鄂、刘建民编,热力发电厂,上海:上海交通大学出版社,1995

5、王加璇编,热力发电厂系统设计与运行,北京:中国电力出版社,1997

6、郭立军编,泵和风机,北京:水利电力出版社,1988

7、程明一等编,热力发电厂,北京:中国电力出版社,1998

8、钟史明编,火电厂设计基础,北京:中国电力出版社,1998

9、贺平等编,供热工程,北京:中国建筑工业出版社,1993

10、胡沛成编,火电厂辅机设备,北京:水利电力出版社,1993

11、中国动力工程学会主编,火力发电设备技术手册,北京:水利电力出版社,2000

12、吴达人,泵和风机,西安:西安交通大学出版社,1986

 

 

执笔人:王俊琪

2005  11  11 

 

 


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