本书融会贯通近年来国内外热能动力工程领域多位大家的理论著作内容,加入作者研究工作的成果,力求理论体系完备,物理概念清晰,辩证分析深入,计算方式实用。 全书分为10章,主要内容有: 电站热力学循环、热力循环性能的评价、提高电站热力循环性能的途径等基础知识; 燃气轮机理想循环、实际循环、简单循环、复杂循环、多轴燃气轮机循环和燃气轮机复合循环的基本概念; 蒸汽轮机电站的基本构成和工作流程; 余热锅炉汽水系统的构成和基本的热力学概念与工程概念; 联合循环的严格热力学定义; 燃气蒸汽联合循环热力性能的焦树建分析法; 蒸汽参数匹配优化的数值计算; 燃气蒸汽联合循环电站的构成与工作流程; IGCC联合循环电站的构成和工艺流程; 用于联合循环电站热力性能分析计算的工质热物性计算方式。从理论体系上看,本书基本涵盖了目前在役和在研的燃气蒸汽联合循环电站的全部内容。 本书可作为热能动力工程领域的科研人员、企业工程师、高等院校的本科生和研究生的参考书。
这是关于燃气蒸汽联合循环电站热力性能分析和计算方式的专门著述。 燃用天然气和液体燃料的燃气蒸汽联合循环在今后相当长的时期内都将是应当采用的清洁高效火力发电技术。燃用煤的燃气蒸汽联合循环将成为洁净煤发电技术的核心,特别是IGCC将成为以“合成气园”为核心的多联产能源系统的关键技术,在21世纪将获得加快速度进行发展和应用。 本书融会贯通近年来国内外热能动力工程领域多位大家的理论著作内容,加入作者研究工作的成果,力求理论体系完备,物理概念清晰,辩证分析深入,计算方式实用。以期为热能动力工程领域的科研人员、企业的工程师、高等院校的本科生和研究生呈奉一本有价值的参考书。 全书分为10章: 第1章从热力学的角度介绍了电站热力学循环、热力循环性能的评价、提高电站热力循环性能的途径等基础知识。 第2章介绍了燃气轮机理想循环、实际循环、简单循环、复杂循环、多轴燃气轮机循环和燃气轮机复合循环的基本概念。以佐藤豪博士的著作为线索和对比依照,系统地推导了不同于佐藤豪博士用于分析各种燃气轮机循环热力性能的计算公式。给出了燃气轮机简单实际循环和多轴燃气轮机热力循环性能的计算机程序步序(也称伪程序)。 第3章介绍了汽轮机电站的基本构成和工作流程。对同一个算例依据常规法、等效焓降法和循环函数法3种理论分别做了计算,算例严格按照科学程式进行。对林万超教授等效焓降法和马芳礼先生循环函数法的计算公式做了改进,把抽汽管道的压损和温降造成的能损引入计算公式中。或在每种算法算例之前,或在每种算法算例之中,对每种算法的基本物理概念做了详细、明确的阐述。 第4章介绍了余热锅炉汽水系统的构成和基本的热力学概念与工程概念,给出了单压余热锅炉、双压无再热余热锅炉、双压再热余热锅炉、三压无再热余热锅炉、三压再热余热锅炉热力性能的计算方式、计算程序与分析结果。其中,对余热锅炉热力性能影响因素的分析方法源自焦树建教授,此方法不只限于余热锅炉热力性能分析之用。 第5章以J.H.Horlock教授的著作为基本内容,明确了联合循环的严格热力学定义; 明确地把J.H.Horlock教授关于联合循环电站的效率方程称为联合循环电站的本征方程,作为他人提出的分析理论、计算方式与推导的计算公式是不是正确的验证标准; 明确了联合循环电站两个重要的参数优化问题; 分析了大多数种类的联合循环电站中存在的“非联合循环成分”的两面性作用。 第6章介绍了燃气蒸汽联合循环热力性能的焦树建分析法。这是中国人自己独创的一种联合循环电站热力循环性能的分析方法,概念清楚,推导缜密,方法独特。问题的分解比J.H.Horlock教授更为精细。本书做了焦树建分析法与J.H.Horlock教授本征方程的一致性证明。 第7章对配置单压余热锅炉、双压无再热余热锅炉、双压再热余热锅炉、三压无再热余热锅炉、三压再热余热锅炉的5种下位蒸汽轮机电站,做了蒸汽参数匹配优化的数值计算,最后做了总结。明确了余热锅炉与蒸汽轮机蒸汽参数匹配优化问题的约束条件,将优化计算结果和Siemens公司对应的配置方案进行了比对。 第8章结合几种联合循环电站的具体热力系统,分成几节内容,对不补燃余热锅炉型燃气蒸汽联合循环电站、增压锅炉型燃气蒸汽联合循环电站、程氏循环型燃气蒸汽联合循环电站和湿空气透平(HAT)型燃气蒸汽联合循环电站的构成与工作流程做了介绍。明确分析了程氏循环和HAT循环的热力学特征。对上述几种类型的燃气蒸汽联合循环电站中能够直接进行解析求解者,做了解析求解公式的校核推导,给出了解析计算的步序。对其中尚不便解析求解者,给出了数值求解的计算程序步序。 第9章详细的介绍了IGCC联合循环电站的构成和工艺流程,补充了相关的化学热力学的基础知识,给出了气化炉性能计算的源程序和IGCC联合循环场合里燃气轮机性能计算的源程序。源程序的可读性和可校验性以及融入源程序的物理概念的阐述、疑难问题的辨析、计算方式的运用和自我校验的实施,对于读者具有启发和指导作用。 第10章介绍了两种用于联合循环电站热力性能分析计算的工质热物性计算方式。一种是中国科学院工程热物理研究所张世铮先生推导的公式(称为张世铮公式),它是基于吴仲华先生《燃气的热力性质表》的拟合公式,在气体成分的种类上还不能完全满足IGCC热力性能计算的需要; 另一种是《俄罗斯科学院美国印第安纳州圣母大学的单独物质的热力性能表》中与IGCC联合循环电站相关的各种气体成分的热力性质表和通用计算公式,它从气体种类到温度范围两个方面能完全满足IGCC电站热力性能分析计算的需要。本书给出了298.15K时一些物质的标准热力学函数,以满足气化炉热力性能计算的需要,并且给出了气体燃料和液体燃料的热值数据和热值的理论计算方式和算例。 从理论体系上看,本书基本涵盖了目前在役和在研的燃气蒸汽联合循环电站的全部内容,可以使学习者对联合循环问题具有认知的宽阔视野和判别的不惑高度。从实用价值上看,书中的汽轮机循环、余热锅炉、燃气轮机循环、气化炉和下位电站蒸汽参数优化的5类计算程序初步构成了各类联合循环电站热力性能计算的基础平台,读者能够直接进行必要的修改加以使用。只是对IGCC来讲,还欠缺空分装置、脱硫装置与硫回收装置的性能计算,作者尚无力涉及。 鉴于作者的理论水平有限和实践经验的欠缺,恳请读者对书中的缺误予以质疑和指正。 段秋生 2010年1月于清华园