1、热力发电厂课程设计 1国产 600MW 凝汽式机组全厂原则性热力系统设计计算1 课程设计的目的及意义：电厂原则性热力系统计算的主要目的就是要确定在不同负荷工况下各部分汽水流量及参数、发电量、供热量及全厂的热经济性指标，由此可衡量热力设备的完善性，热力系统的合理性，运行的安全性和全厂的经济性。如根据最大负荷工况计算的结果，可作为发电厂设计时选择锅炉、热力辅助设备、各种汽水管道及附件的依据。2 课程设计的题目及任务：设计题目：国产 600MW 凝汽式机组全厂原则性热力系统设计计算。计算任务： 根据给定的热力系统数据，在 h - s 图上绘出蒸汽的汽态膨胀线 计算额定功率下的汽轮机进汽量 ，热力系统
2、各汽水流量0DjD 计算机组和全厂的热经济性指标（机组进汽量、机组热耗量、机组汽耗率、机组热耗率、 绝对电效率、全厂标准煤耗量、全厂标准煤耗率、全厂热耗率、全厂热效率） 按火力发电厂热力系统设计制图规定绘制出全厂原则性热力系统图3 已知数据：汽轮机型式及参数机组型式：亚临界、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机；额定功率 Pe=600MW；主蒸汽初参数（主汽阀前） P0=16.7MPa，t 0=537再热蒸汽参数（进汽阀前） 热段：P rh=3.234MPa，t rh=537冷段：P rh=3.56MPa，t rh=315；汽轮机排汽压力 Pc=4.45.39kPa排汽比焓 hc=23
3、33.8kJkg 。回热加热系统参数 最终给水温度 tfw=274.1给水泵出口压力 Pu=20.13MPa除氧器至给水泵高差 21.6m小汽机排汽压力 Pc=6.27kPa给水泵效率 83；小汽机排汽焓 2422.6kJkg热力发电厂课程设计 2锅炉型式及参数锅炉型式 英国三井 2027-17.3541541额定蒸发量 Db：2027th额定过热蒸汽压力 Pb 17.3MPa额定再热蒸汽压力 3.734MPa额定过热蒸汽温度 541额定再热蒸汽温度 541汽包压力：P du 18.44MP锅炉热效率 92.5其他汽轮机进汽节流损失 4中压缸进汽节流损失 2轴封加热器压力 PT 98kPa疏水
4、比焓 415kJkg汽轮机机械效率 98.5发电机效率 99补充水温度 20厂用电率 0.074 计算过程汇总: 原始资料整理：热力发电厂课程设计 3 全厂物质平衡方程 汽轮机总汽耗量 0D 锅炉蒸发量D = 全厂工质渗漏+厂用汽=65t/h（全厂工质损耗）1=D - D = D -650b1b 锅炉给水量D = D +D -D = D -45= +20fwb1eb0 补充水量D =D + D =95t/hmalb 计算回热系统各段抽汽量回热加热系统整体分析本机组回热加热系统由三个高压加热器、一个除氧器、四个低压加热器共八个加热器组成。其中 1 段 2 段抽汽来自于高压缸，3 段 4 段抽汽来
5、自于低压缸，58 段抽汽来自于低压缸，再热系统位于 2 段抽汽之后，疏水方式采用逐级自流，通过机组的原则性热力系统图可知三台高加疏水逐级自流至除氧器；四台低加疏水逐级自流至凝汽器。凝汽器为双压式凝汽器，汽轮机排汽压力 4.45.39kPa。与单压凝汽器相比，双压凝汽器由于按冷却水温度低、高分出了两个不同的汽室压力，因此它具有更低些的凝汽器平均压力，汽轮机的理想比焓降增大。给水泵汽轮机（以下简称小汽机）的汽源为中压缸排汽（第 4 级抽汽） ，无回热加热，其排汽亦进入凝汽器，设计排汽压力为 6.27kPa。热力发电厂课程设计 4高压缸门杆漏汽 A 和 B 分别引入再热冷段管道和轴封加热器 SG，中
6、压缸门杆漏汽 K引入 3 号高压加热器，高压缸的轴封漏汽按压力不同，分别进入除氧器（L1、L） 、均压箱（M1、M ）和轴封加热器（N1、N ） 。中压缸的轴封漏汽也按压力不同，分别引进均压箱（P）和轴封加热器（R ） 。低压缸的轴封用汽 S 来自均压箱，轴封排汽 T 也引入轴封加热器。从高压缸的排汽管路抽出一股汽流 J，不经再热器而直接进中压缸，用于冷却中压缸转子叶根。应该注意计算中压缸门杆漏汽和轴封漏汽的做功量。 由高压加热器 H1 的热平衡方程计算 D1D (h -h )= D (h -h )1dwf1w2其中h 为一号高加的抽汽焓1h 为一号高加的疏水焓dwh 为一号高加的进口水焓1h
7、 为一号高加的进口水焓2w入口水温度可以通过一号高加的的疏水温度和下端差确定，出口水温度可以通过一号高加的的疏水温度和上端差确定，一号高加的疏水温度即一号高加抽汽压力下的饱和温度。经由焓熵表差得t =274.39dw1Ch =1207.71 kj / kg可得t =t - t=274.39+1.7=276.091wdCt = t + t =274.39 5.5 =268.89 21查水蒸汽表得= 1211.96 kJ/kg= 1176.72 kJ/kg2wh经计算最终得到D = = =0.01831dwfh12)(dwhD120)(4(fwD1热力发电厂课程设计 5 由高压加热器 H2 的热平
8、衡方程计算 D2由于 2 号高加利用了 1 号高加的疏水放热量，得到 2 号高加的热平衡方程为D (h -h )+D (h -h )= D (h -h )dwdw2f2w3D = =0.0732 2ddf h2132()(fw由物质平衡方程得到 H2 的疏水量为D =D +D =0.0183 +0.0732 =0.09152dr12fwDfwfwD 再热蒸汽量计算计算再热蒸汽流量 D ，必须要考虑高压缸轴封漏气量 ，由已知条件，高压缸漏汽rh Hsg量由 L、N、M、L1、N1、M1 六部分组成，即：= D + D +D + D + D +D =3.027+0.089+0.564+3.437+
9、0.101+0.639=7.857 t /hHsg1LN1M由高压缸物质平衡可得D = D - -Drhsg2dr由本章第一节计算出的结果可得：D = D +D -D = D -45= +20fwb1eb0D = D - -D = D -20- -D =0.9085 D -27.857rh0Hsg2drfwHsg2drfw 由高压加热器 H3 的热平衡方程计算 D3锅炉给水经除氧器进入 3 号高加前要经过给水泵，在给水泵的作用下给水的焓值会有一定程度的上升，由已知条件可知给水泵出口压力为 20.13MP，由除氧器工作压力，可知除氧器出口水温为 167.43 ，查得给水泵出口焓为 719.00k
10、J/kgC由于中压缸门杆漏汽 K 引入 3 号高压加热器，在计算 3 号高加抽汽量时需要考虑中压缸门杆漏汽在加热器中的放热量因此，3 号高加的热平衡方程为D (h -h )+ D (h -h )+D (h - h )= D ( h -h )dw32rdw3kdw3r3wpu4D =0.04125 -1.125f利用物质平衡得到D = D +D =0.0915 +0.04125 =0.132753dr2r3fwfwfw 由高压加热器 H3 的热平衡方程计算 D4热力发电厂课程设计 6-9 暖风器汽源取自第 4 级抽汽，其疏水仍返回除氧器回收,高压缸的轴封漏气同样进入除氧器（L1、L ）除氧器的出
11、水量D =D +D = D +55fwfdefw考虑以上诸多情况后，除氧器的热平衡方程为(D - D )(h -h )+D (h -h ) + D (h4暖 风 器 453drw5 )()(515 wLwLhhD暖 风 器)=D (h -h )暖 风 器 返 回 5whf则除氧器的抽汽量为D =4+ 54 5515354 )()()()()( w wwLLwdrwf hhDhDhh 暖 风 器暖 风 器D =0.00942 +3.30+3.31+9.70+0.55=0.00942 -16.86暖 风 器 f f除氧器进水量D =D -D - - - -D =0.8578 -58.324cfw3
12、drL1D暖 风 器 4fwD 由低压加热器 H5 的热平衡方程计算 D5由于忽略了，凝结水泵带来的焓升，5 号低加的入口水焓值近似等于 6 号低加的出口水焓值，而且 5 号低加没有利用上一级的疏水加热，因此计算方法类似于 1 号高加，其热平衡方程为D (h -h )= D (h -h )5dw4c5w6易求得 D =0.05542 -3.232f5 号低加的疏水量D = D =0.05542 -3.232dr5fw 由由低压加热器 H6 的热平衡方程计算 D6计算方法类似于 D2 计算结果为=0.0265 -1.5456fw6 号低价的疏水量为：D = + D =0.08192 -4.777
13、dr65drfw热力发电厂课程设计 7 由由低压加热器 H7 的热平衡方程计算 D7七号低加的热平衡方程如下D (h -h )=D (h - h )+D (h - h )4c7w87dw76rdw7解得 7 号低加的抽汽量为D =7 dwsgchD7728)()(D =0.02965 -1.729fw可求得七号低加的疏水量为D =D + D =0.1116 -8.2607dr6drfw 8 号低加的抽汽量计算将 8 号低加，轴封加热器 T，凝汽器热井看做一个整体，列热平衡方程如下D ( h -h )=D (h -h )+D (h -h )+D (h - h )+D4cwc8c7drcsgc4p
14、ucw式中 D 为轴封加热器流量，由已知条件得到高压缸的轴封漏汽（N1 、N）sg中压缸的轴封漏汽（R）低压缸轴封排汽 T，进入轴封加热器因此易得轴封加热器的流量D = D +D +D +D =89+564+190+660=1.503 t / hsg1N2RT轴封加热器压力 P ：98 KPa 疏水比焓 415kj/kg凝汽器内压力已知，忽略凝汽器端差和过冷度，可得凝结水温度为低压凝汽器下的饱和温度 30.640779 ，忽略凝结水泵带来的焓升，通过查阅水蒸汽性质表可得凝结水焓为h =129.9kJ/kgc通过以上条件可得 8 号低加抽汽量为D =8 876 )()()(c csgdrpucw
15、wc hhDh=0.0285 - 1.482f8 号低加的疏水量为D =D + D =0.1401 -9.718dr78fw 凝汽器流量计算由凝汽器热井物质平衡计算凝汽器流量D =D -D -D -Dc48drsgma热力发电厂课程设计 8=0.8578 -58.32-0.1401 -9.718-1.503-95fwDfw=0.7177 -155.541f由汽轮机物质平衡进行凝汽器流量校核D =D - -*c081j4sgj= D -0.29766 +29.320fw使用在本章第一节计算的结果D = D +D -D = D -45= +20fwb1eb0得到D =0.7023 D +89.32
16、*cfwD 与 D 误差很小满足工程要求计算结果汇总将以上计算的各段抽汽量汇总于下表各段名称 流量 D（t / h） 各点比焓（kj/kg）D 1 0.0183 fw3132.9D 2 0.0732 f 3016D rh 0.9085 D -27.857fw冷段：3026.47热段：3536.6D 3 0.04125 -1.125f 3317.7D 4 0.00942 -16.86fw3108.2D 5 0.05542 -3.232fD2912.9D 6 0.0265 -1.545fw2749.5D 7 0.02965 -1.729f 2649.5D 8 0.0285 - 1.482fwD24
17、91.1D c 0.7177 -155.541f 2333.881j0.293766 -29.32fw热力发电厂课程设计 9 汽轮机汽耗计算和功率校核 计算汽轮机内功率考虑轴封，门杆，暖风器等的用汽量有以下公式W =D h +D q - -D h - -D (h - h )- D (h - h )i0rhjD81csgj厂 用 汽 离 返 暖 风 器 离 返为各个部分的漏汽量sgjD由已知条件配合 HS 图W =1186.9742D -5102.45 kj/hi 031 有功率方程求 DW =(P + + ) 3600=2.37iemPg90由 W = WiiD =2001.56 t / h0
18、 求各级抽汽量及功率校核W =W +*ic81ij=2366912824计算误差=0.130%1%ii*满足工程要求各项汽水流量，及功率指标总结项目 数量（t/h） 项 目 抽汽量汽轮机汽耗 2001.56 第四级抽汽 91.8锅炉蒸发量 2066.56 第五级抽汽 108.8给水量 2021.56 第六级抽汽 52.03再热蒸汽量 1808.730 第七级抽汽 51.68第一级抽汽 36.99 第八级抽汽 56.13第二级抽汽 147.98 汽轮机排汽 1295.332第三级抽汽 82.265 热经济型指标计算 机组热耗量、热耗率、绝对电效率计算：Q =D h +D q + D h -D h
19、 + +D (h - h )-+D (h - 0rhmaw,depu4sgjD厂 用 汽 离 返 暖 风 器 离热力发电厂课程设计 10h )=4978784.526 MJ/h返q= =7856.58KJ/(kw.h)ePQ0= =0.4582eq36 锅炉负荷和管道效率计算根据锅炉蒸汽参数可得过热器出口焓为 3398.540039 kJ/kg利用能量平衡方程Q =D h +D q +D h -D h =5046113.88 kJ/hbrbldepuw4因此可得管道效率为= = =98.7%pb08.54613297 全厂热经济型指标全厂热效率：= =0.925 =0.4079cpbem458
20、2.09.097.全厂热耗率：q = =cp360kgJ/6.8254.发电标准煤耗率：b = =scp12. )./(301.79. hkw 管道内径计算本次课程设计的任务之一是计算所有管道的内径，在计算过程中主要的计算步骤为流速选取，内径计算，按公称直径取整。下面以主给水管道为例进行计算。利用前面的计算结果，主给水流量为 2021.56 t/h(质量流量)按照管道设计规范高压给水管道选择流速 4m/s，低圧给水管道选择流速 1.5m/s以高压给水管道为例给水泵至二号高加段，质量流量 G=2021.56 t/h介质流速 4 m/s介质比体积 0.001097 m / kg3内径 D = =594.7 =442.807mmi )601(GG按照我过管道公称直径 DN 取整得
