蒸汽中间再热的热经济性解析

1.蒸汽中间再热对理想循环热效率的影响

图2-9所示为理想再热循环T-s图。再热循环1r1′2′23451，可以将其看成基本循环（朗肯循环）123451和再热附加循环1′2′2r1′组成复合循环。理想循环的热效率为

式中　q1——基本循环的吸热量，kJ/kg；

Δqrh——附加循环的吸热量，kJ/kg；

ηt——基本循环的热效率；

——附加循环的热效率。

图2-9　理想再热循环的T-s图

用Δ表示采用蒸汽中间再热引起循环热效率的相对变化，即

从式（2-2）可以看出，只要，，则，采用蒸汽中间再热就可以提高热经济性。把基本循环和附加循环简化成两个等效卡诺循环后可知，只要中间再热的吸热过程平均温度高于基本循环吸热过程的平均温度，就有，再热就能提高热经济性。

当其他条件不变时，蒸汽再热后的温度越高，中间再热吸热过程的平均温度也就越高，再热循环的热效率也就越高，所以从热经济性看，蒸汽再热后的温度是越高越好。不过，提高蒸汽再热后的温度和提高蒸汽初温度一样，也要受到高温金属材料性能和价格的限制。因此，蒸汽再热后的温度一般也都限制在蒸汽初温度的范围内。

图2-10所示为再热蒸汽压力的大小对理想循环热效率的影响，该图是在蒸汽初压力为8.83MPa，蒸汽初温度和再热后的蒸汽温度均为500℃，排汽压力为0.00392MPa的条件下绘制的。图中的纵坐标为再热循环热效率与基本循环热效率ηt的比值，横坐标为再热前蒸汽理想焓降ha与基本循环蒸汽理想焓降Ha之比。(www.xing528.com)

分析图2-10可以得出以下结论：

（1）当再热压力很高时，即再热前蒸汽理想焓降ha很小时，附加循环的吸热平均温度很高，但其循环吸热量很小，所以再热循环热效率提高很少，如图2-10中的a点所示。

（2）当再热压力较低时，虽然附加循环的吸热量相当大，若其吸热过程平均温度高于基本循环吸热过程平均温度不是很多，则再热循环效率的提高也不多，如图2-10中的b点所示。

图2-10　循环热效率与再热前焓降份额的关系

（3）当再热压力很低时，致使附加循环吸热过程的平均温度低于基本循环吸热过程平均温度，甚至使排汽处于过热状态，排汽放热量急剧增加，则会使再热循环热效率低于基本循环热效率，这时再热就没有热经济效益了，如图2-10中的c点所示。

由上述分析可知，其中必有一个使再热循环热效率达到最大值的ha/Ha，它所对应的再热压力，称之为最佳再热压力，即2-10图中曲线最高点对应的ha/Ha。由图2-10可以看出，在附近，曲线较为平坦，所以当实际再热压力与理想再热压力偏差不大时（10%左右），对热效率的影响并不大，一般实际的最佳再热压力prh与新汽压力p0间的关系为

再热前有回热抽汽时，prh=（0.18～0.22）p0；

再热前无回热抽汽时，prh=（0.22～0.26）p0。

如我国引进型N300-16.67/537/537机组，prh/p0=3.66/16.67=21.95%；引进型600MW超临界压力机组，prh/p0=4.718/24.2=19.5%。一般蒸汽初压力为16.67MPa的亚临界压力机组的再热压力prh为3.5～3.8MPa，而初压力为24MPa超临界压力机组的再热压力prh为3.6～4.8MPa。

2.再热对汽轮机相对内效率的影响

由于采用蒸汽中间再热时蒸汽的焓降比无再热时大，所以汽轮机的汽耗率比无再热时小；若功率相同，则其汽耗量比无再热时也小，高压缸的相对内效率可能稍有降低。但是，大功率机组采用蒸汽中间再过热，对汽轮机的相对内效率总是提高的，因为大容量机组的总进汽量较大，进汽量稍有减少，也不会使汽轮机内部损失发生显著变化。采用再热，汽轮机末级中的蒸汽湿度显著降低，使湿汽损失大大减少，因此，大容量机组采用蒸汽中间再热可使汽轮机的相对内效率有所提高。

3.再热对实际循环热效率的影响

由以上分析可知，只要适当选择蒸汽中间再热参数，蒸汽中间再热对电厂实际循环热效率总是提高的。但是，再热过程中蒸汽有压力损失（简称压损），会对机组的热经济性带来负面影响。