1、 毕 业 设 计 论 文 国际教育学院 School of International Education 专业班级： 热动专 112 学生姓名： 姜大鹏 学生学号： 17 指导教师： 肖 弘 300MW 火电厂机务部分初步设计 300MW Steam Turbine Thermal Performance Calculation 专业班级： 热动专 112 学生姓名： 姜大鹏 学 号： 2011024217 指导教师： 肖 弘 沈阳工程学院 毕业设计（论文）任务书 毕业设计（论文）题目： 300MW机组火电厂机务 部分初步设计 系 别 国际教育学院 班级 热动专 112 学生姓名 姜大鹏 学
2、号 17 指导教师 肖 弘 职称 教授 毕业设计（论文）进行地点： 图书馆、教室 任 务 下 达 时 间： 2014 年 3 月 1 日 起止日期： 2014 年 3 月 1 日起 -至 2014 年 6 月 6 日止 教研室主任 年 月 日批准 I 摘 要 本次设计为 300MW机组热力部分局部初步设计 ,设计在进行 设计选型时仅依照安全经济的标准进行优化没有考虑其他影响因素。设计主要内容如下；第一，是对发电厂主要设备的确定，主要是汽轮机结构、参数的选择和通流部分的分级，锅炉型号是燃烧系统及设备的选择和制粉系统的确定。第二，是对原则性热力系统的拟定。第三，是原则性热力系统的计算。第四，是热力
3、系统辅助设备的选择。凝汽式发电厂应选择凝汽式机组。其单位容积应根据系统规划容量，负荷增长速度和电网结构等因素进行选择。辅机一般都随汽轮机本体配套供应，只有除氧器水箱、凝结水泵组、给水泵、锅炉排污扩容器等，不随汽轮机本体成套供应。第五， 是全面性热力系统的拟定，其中系统的拟定包括主蒸汽管道系统的拟定，再热机组旁路系统的拟定，给水管道系统的拟定，回热加热器管道系统的拟定，除氧器管道系统的拟定，补充水管道系统的拟定，排污扩容器及排污冷却器管道系统的拟定，轴封管道系统的拟定，制粉系统的拟定，及绘制机组局部全面性热力系统图。 关键词 ：汽轮机 锅炉 热力系统 辅机形式 目 录 摘要 .I 1 发电厂主要
4、设备的确定 . - 1 - 1.1 发电厂主要设备确定的理论依据 . - 1 - 1.2 汽轮机和锅炉型式、参数及容量的确定 . - 1 - 2 原则性热力系统的拟定 . - 4 - 2.1 给水回热和除氧系统的拟定 . - 4 - 2.2 补充水系统的拟定 . - 4 - 2.3 锅炉连续排污利用系统的拟定 . - 4 - 3 原则性热力系统计算 . 5 3.1 汽水参数综合表 . 5 3.2 汽轮机热力过程线的绘制 . 8 3.3 锅炉连续排污利用系统的计算 . 9 3.4 回热系统的计算 . 10 4 热力系统辅助设备的选择 . 15 4.1 锅炉燃烧系统及其设备的选择 . - 15 -
5、 4.2 制粉系统的确定 . 19 4.3 磨煤机的选择 . - 20 - 4.4 给煤机的选择 . - 21 - 4.5 送风机、一次风机、引风机的选择 . - 22 - 4.6 凝汽器的选择 . 27 4.7 高、低压加热器的选择 . 28 4.8 轴封冷却器的选择 . 29 4.9 真空泵的选择 . 29 4.10 给水泵的选择 . 30 4.11 凝结水泵的确定 . - 32 - 4.12 除氧器及给水箱的选择 . - 33 - 4.13 连续排污扩容器的选择 . - 35 - 4.14 定期排污扩容器的选择 . 36 4.15 疏水扩容器的选择 . 37 4.16 工业水泵的选择 .
6、 37 4.17 生水泵的选择 . 38 4.18 循环水泵的选择 . 39 5 全面性热力系统的拟定 . - 41 - 5.1 锅炉烟风制粉系统 . - 41 - 5.2 过热蒸汽系统、再热蒸汽管道及主蒸汽管道及旁路系统的拟定 . - 41 - 5.3 主给水管道系统 . - 42 - 5.4 主凝结水管道系统 . - 43 - 5.5 回热加热器管道系统 . - 44 - 5.6 除氧器管道系统 . - 45 - 5.7 轴封管道系统 . - 45 - 5.8 高、低压加热器疏水放气系统 . 46 5.9 真空及空气管道系统 . 47 5.10 循环冷却水系统 . 47 结 论 . 49
7、致 谢 . 50 参考资料 . 51 - 1 - 1 发电厂主要设备的确定 1.1 发电厂主要设备确定的理论依据 发电厂的型式和容量的确定必须按照国家规定的可行性研究基本建设程序进行。发电厂的设计工作分为三个阶段，即初步可行性研究、初步设计和施工图设计。前两个阶段属于设计的前期工作，在初步可行性研究报告审批后，建设单位的主管部门还应编报项目建议书，项目建议书批准后才可进行可行性研究。经批准的可行性研究报告是确定建设项目和编制设计文件的依据。建厂地区电力系统规划容量、地区国民经济增长率、发展 规划、燃料来源和负荷增长速度以及电网结构等因素来确定发电厂的型式和容量。即根据建厂地区对电、热能的需要，
8、地区电网结构（电厂容量、承担基本、中间或调峰负荷、新建或是扩建项目），厂区情况（燃料来源及供应、水源、交通运输、燃料及大件设备的运输、环境保护要求、灰渣处理、出线走廊、地质、地形、地震、水文、气象、占地拆迁和施工条件等）以及有关设备的生产规范进行选择。应通过技术经济比较和经济效益分析确定。若地区只有电负荷，可建凝汽式电厂，选择大型凝汽式机组；若地区还兼有热负荷，应根据热负荷的性质和大小以及供热距离，经技术 经济比较证明合理时，优先考虑建热电厂，选择供热机组。确定发电厂型式和容量时，燃烧低热质煤（低质原煤、洗中煤、褐煤）的凝汽式发电厂宜在燃料产地附近建坑口发电厂，将输煤变为输电并举，为提高发电厂
9、的经济性，应尽量增大发电厂容量和机组容量，打破地区界限，统一规划，集资和合资办电，如内蒙南部建设能源基地发电厂向京津唐送电，在豫西北地区选择有煤、有水、厂址好的地方建设巨型电厂向、豫、鄂、赣送电。运煤距离较远（超过 1000km）的发电厂，宜采用热值高于 21.0KJ/kg 的动力煤，以尽可能减轻运输压力和提高经济效益。对上海 等 32 个省会级大城市，国家规划的环保要求标准较高，其发电厂所产生的烟气中的颗粒物可以通过扩大高效率电气除尘器的使用来加以防治，在烟气中的氧化硫在目前尚不能大规模采用烟气脱硫装置的情况下，只能依靠高烟囱排放和采用低硫煤来解决污染问题，因此大城市附近的发电厂宜采用硫分低
10、于的优质煤。 1.2 汽轮机和锅炉型式、参数及容量的确定 1.2.1 汽轮机设备的确定 当发电厂容量确定后，汽轮机单机容量和台数可以确定。大型电网中主力发电厂应优先选用大容量机组，最大机组宜取电力系统总容量的 8-10，国外取 4-6。我国 超过 25000MW 容量的电网有四个，都可以装 600MW 及以上大机组，但由于大型发电厂的厂址不容易选到，燃料运输量大，供水量多，灰渣排放多等因素厂址的选择带来很大困难。 600MW 大型机组的发电厂宜在煤矿区建设坑口电厂，容量大的电力系统，应选用高效率的 300MW、 600MW 机组连接跨度大的电网间主力电厂，可选择引进俄罗斯800MW 的机组。供
11、热机组型式应通过技术经济比较确定，宜优先选用高参数大容量抽汽供热机组 ;有稳定可靠的热用户时，可采用背压式机组，其单机容量应在内全年基本热- 2 - 负荷确定。随机组容量增大便于发电厂生产 管理和人员培训，发电厂一个厂房内机组容量等级不宜超过两种，机组台数不宜超过 6 台，如采用 300MW 和 600MW 机组，按 6台机组的发电厂容量可达 1800MW 和 3600MW。为便于人员培训、生产管理和备品配件的储备，发电厂内同容量的机组设备宜采用同一制造厂的同一型式或改进型式，同时要求其配套辅机设备（如给水泵、除氧器等 ） 的型式也一致。根据我国汽轮机现行规范，单机容量 25MW 供热机组、
12、50MW 以上凝汽式机组宜采用高参数， 125-200MW 凝汽式机组或供热抽汽机组宜采用高参数， 300MW、 600MW 凝汽式机组宜采用亚 临界参数或超临界参数。 汽轮机型号 N300-16.5/537/537 型机组 主蒸汽压力 PO=16.5MPa， t0=537 再热蒸汽参数 高压缸排汽 Prh=3.54MPa， trh=320.2 中压缸进汽 Plrh=3.42MPa， tlrh=537 排汽参数 pc=0.0054 MPa 给水温度 tfw=273 1.2.2 锅炉设备的确定 锅炉设备的容量确定是根据原则性热力系统计算的锅炉最大蒸发量，加上必须的富裕量，同时考虑锅炉的最大连续蒸
13、发量应与汽轮机进汽量相匹配来确定的。对大型引进机组汽轮机最大进汽量是指汽轮机进汽压力超过 5，调节汽门全开工况时的进汽量（如不允许超压 5，则为调节汽门全开工况时的进汽量）。当额定真空、无厂用抽汽、补水率为零时发出额定功率所需的汽耗量。老型机组裕度取 8-10，如引进型 300MW汽轮机机组，锅炉最大连续蒸发量为汽轮机额定工况进汽量的 112.9，引进型 600MW机组为 112.0。高参数凝汽式发电厂一炉配 一机运行，不设置备用锅炉，因此锅炉的台数和汽轮机台数相等。装有供热机组的热电厂，当一台容量最大的蒸发锅炉停用时，其余锅炉的蒸发量应满足：热力用户连续生产所需的生产用汽量、冬季采暖、通风和
14、生活用热量的 60-70（严寒地区取上限）。此时可降低部分发电出力。热电厂应以上述原则来选择备用锅炉。 锅炉参数的确定：大容量机组锅炉过热器出口额定蒸汽压力一般为汽轮机进汽压力的 105，过热器出口温度一般比汽轮机额定进汽温度高 3。冷段再热蒸汽管道、再热器、热段再热蒸汽管道额定工况下的压力降宜分别为汽轮机额定工况高压缸排汽压力 p 的 1.5-2.0、 5、 3.0-3.5。再热器出口额定蒸汽温度一般比汽轮机中压缸额定进汽温度高 3，主要是减少主蒸汽和再热蒸汽的压降和散热损失，提高主蒸汽管道效率。以上参数标准用于 300MW 及以上容量的机组，目前中小型机组系列锅炉参数高于以上数值仍可使用。
15、 锅炉型式主要按水循环方式、燃烧方式、排渣方式等方式分类。水循环方式主要决定于蒸汽初参数，亚临界参数以下均采用自然循环汽包炉，因其给水泵耗功小，循环安全可靠，全厂热经济性高；亚临界参数可采用自然循环和强制循环，强制循环能- 3 - 适应调峰情况下承担低负荷 时水循环的安全；超临界参数只能采用强制循环直流炉。锅炉燃烧方式的选择决定于燃料特性和锅炉容量，有三种燃烧方式：四角喷燃炉、“”火焰炉和前后墙对称燃烧 RBC 型炉。四角喷嘴燃炉具有结构简单、投资省、制造及运行国内已有成熟经验等优点，多用于燃用烟煤的锅炉，也可用于燃贫煤或无烟煤的锅炉；“”火焰炉的优点是可燃用多种变化煤种，最低稳定燃烧负荷可达
16、 40-50，有利于调峰运行，但目前国内制造技术处于引进阶段，造价比较高，运行管理经验缺乏；RBC 型炉其性能介于上述两种炉型之间，国内 300MW 机组上已有运行。排渣方式有 固态排渣和液态排渣两种，主要决定于燃料特性。 主要设备的选择还应考虑设备价格、交货日期、可用率、对方售后服务信誉等多方面的因素。 锅炉型式 SG 1025/17.53-M842 型自然循环汽包炉固态排渣 锅炉基本参数 最大连续蒸发量 Db=1025t/h 过热蒸汽出口参数 pb=17.53MPa， tb=540 再热蒸汽出口参数 trh=540 汽包压力 pst=20.4 MPa 锅炉效 率 b 91.68% - 4
17、- 2 原则性热力系统的拟 定 本次设计的原则性热力系统，其回热加热的级数为八级，给水温度为 272.4，各加热器形式除一台除氧器为混合式外，其余均为表面式加热器。 2.1 给水回热和除氧系统的拟定 给水回热加热系统是原则性热力系统的主要部分，对电厂的安全、经济和电厂的投资都有一定的影响。拟定的原则是系统简单、运行可靠，在此基础上实现较高的经济性。 机组有八段不调整抽汽，回热系统 为三台高压加热器、一台除氧器、四台低压加热器。主凝结水和给水在各加热器中的加热温度按“等温升”分配。其中，高压缸抽汽送至 1#高压加热器，高压缸排汽送至 2#高压加热器，中压缸抽汽送至 3#高压加热器，中压缸排汽送至
18、除氧器，低压缸不同段抽汽分别送至低压加热器。 1#、 2#、 3#高压加热器由于抽汽过热度很大，为了充分利用加热蒸汽的过热度及降低疏水的出口温度，故高压加热器把传热面设置为三部分：内置式过热蒸汽冷却段、凝结段和疏水冷却段。这样提高三台“高加”水温的同时还减少“高加”温差，使不可逆损失减少，提高机组 的热经济性。 1# 、 2# 、 3#高压加热器采用疏水逐级自流方式进入除氧器，这样提高了热经济性。 5#、 6#、 7#、 8#低压加热器的回热抽汽来自低压缸，此时蒸汽压力和温度低，故低压加热器由凝结段和疏水冷却段组成，疏水方式采用逐级自流，最后流至凝汽器热井中。 除氧器 (4 段抽汽 )采用滑压
19、运行，这不仅提高了机组设计工况下运行的经济性，还显著提高了机组低负荷时的热经济性，简化热力系统，降低投资，使汽机的抽汽点分配更合理，提高了机组的热效率。为了解决在变工况下除氧器的除氧效果和给水泵不汽蚀，主给水泵装有低压电动前置泵 。 2.2 补充水系统的拟定 鉴于化学除盐水的品质难以达到很高的标准，所以采用化学处理补充水的方法。目前，高参数机组的凝汽器中均装有真空除氧器，以真空除氧作为补充水除氧方式，所以本机组补充水送入凝汽器中。 2.3 锅炉连续排污利用系统的拟定 连续排污就是不断地从汽包中含盐浓度较高的部位排出一部分锅水，使锅水含盐浓度不致过高。通过连续排污管，引至连续排污扩容器，扩容降压蒸发出部分工质，引入热力系统除氧器，以回收工质利用热量；扩容蒸发后剩余的排污水温高于 100 ，可再引入排污冷却器用以加热从化学车间来的软化水，排污 水温降至 50 左右后，方可排入地沟。 为了简化系统，因此采用高压 级排污扩容 水系统。
