深層地?zé)岚l(fā)電熱力系統(tǒng)及設(shè)備的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.docx

本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目：深層地?zé)岚l(fā)電熱力系統(tǒng)及設(shè)備的設(shè)計(jì) 姓 名： 確加甫 學(xué) 號(hào)：041103115 學(xué) 院：石油化工 專 業(yè)： 過(guò)程裝備與控制工程 年 級(jí)： 2011級(jí) 校內(nèi)指導(dǎo)教師： （簽名）校外指導(dǎo)教師： （簽名） 年 月 日深層地?zé)岚l(fā)電熱力系統(tǒng)及設(shè)備的設(shè)計(jì)摘 要地?zé)崮茉词且环N分布廣泛，易于開發(fā)，無(wú)環(huán)境污染，費(fèi)用低廉的一種新型礦產(chǎn)能源。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，大量的使用化石能源帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，并且資源日益減少。為了可持續(xù)發(fā)展的迫切需要，有效的利用和開發(fā)地?zé)豳Y源，對(duì)于發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，能源短缺，可持續(xù)發(fā)展具有積極的作用。由此可見(jiàn)，研究地?zé)崮?，?duì)于開展地?zé)岚l(fā)電、地?zé)岚l(fā)電技術(shù)改造及高效運(yùn)行都有重要的指導(dǎo)意義。本文首先對(duì)國(guó)內(nèi)外地?zé)岚l(fā)電情況、發(fā)電技術(shù)及形式進(jìn)行研究，目前主要有三種發(fā)電形式。主要有干蒸汽發(fā)電、擴(kuò)容式發(fā)電、雙工質(zhì)循環(huán)發(fā)電等。首先對(duì)三種發(fā)電形式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較，確定了系統(tǒng)形式，根據(jù)系統(tǒng)的形式完成了系統(tǒng)熱力計(jì)算，通過(guò)計(jì)算有關(guān)參數(shù)對(duì)發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響、綜合考慮選取最佳參數(shù)，最后根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb150-2011壓力容器、jb/t4746-2002 鋼制壓力容器風(fēng)頭標(biāo)準(zhǔn)、hg/t20592-2009鋼制管法蘭、jb/t4712容器支座、hgt20570.8-95氣-液分離器設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范、hgt20582-2011鋼制化工容器強(qiáng)度計(jì)算規(guī)定、hgt20583-2011鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了設(shè)備設(shè)計(jì)，并以二級(jí)擴(kuò)容發(fā)電系統(tǒng)為例，對(duì)其進(jìn)行了熱力計(jì)算、參數(shù)優(yōu)化、設(shè)備設(shè)計(jì)，所得主要結(jié)論如下：地?zé)崴疁囟?05，功率為2000kw時(shí)，采用二級(jí)擴(kuò)容發(fā)電系統(tǒng)比較經(jīng)濟(jì)并且符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)兩個(gè)罐的閃蒸蒸汽的質(zhì)量、閃蒸比、總焓、接管和溫度進(jìn)行對(duì)比考慮到經(jīng)濟(jì)性，當(dāng)一級(jí)和二級(jí)閃蒸罐壓力為0.8mpa和0.2mpa時(shí)閃蒸率最佳、符合發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。關(guān)鍵詞：地?zé)豳Y源，勘查與利用，擴(kuò)容發(fā)電，設(shè)計(jì)，參數(shù)選擇design of thermal system and equipment for deep geothermal power generationabstractgeothermal energy is a new kind of renewable mineral energy. it has the characteristics of wide distribution, easy development, low cost, no pollution, etc., and its utilization methods are two ways of geothermal power generation and geothermal direct utilization. effective utilization of geothermal resources for the development of low-carbon economy, energy shortages, and achieve sustainable development has a positive effect. this paper is based on the summary and analysis of the current situation of domestic and foreign geothermal resources exploration, exploitation and utilization of geothermal resources and the way of power generation., geothermal resources in chinas exploration and development in the presence of problems were studied, and a detailed analysis of the expansion power generation technology, parameter optimization, the calculation results show that, optimal parameters of two-stage flash power to 0.8 mpa and 0.2mpa. at last, the development direction, the existing problems and application prospect of geothermal power generation technology in china are briefly introduced.key words：geothermal resources，exploration and utilization，expanding power generation，optimization ，parameter selection第1章 緒論能源是人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。人類發(fā)現(xiàn)煤炭到石油，天然氣已經(jīng)經(jīng)過(guò)了幾百年的歷史。大量的化石燃料極大的推動(dòng)人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展。然而，隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，人們的感悟到化石燃料帶來(lái)的嚴(yán)重后果：資源短缺，水污染，環(huán)境受到嚴(yán)重的影響，出現(xiàn)了疾病，水源短缺，溫室效應(yīng)，沙漠化，還誘發(fā)了國(guó)與國(guó)之間的經(jīng)濟(jì)和政治糾紛，甚至引發(fā)了戰(zhàn)爭(zhēng)。因此，尋找新能源是保持人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展和存在的重要問(wèn)題。 我國(guó)是屬于發(fā)展中國(guó)家，需要大量的化石燃料資源來(lái)支持經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在有限的燃料面前，我國(guó)更是需要尋找新型清潔能源來(lái)替代化石燃料，采取綜合措施，依靠先進(jìn)的科技開發(fā)和利用新能源和可再生能源，是促進(jìn)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，改善化石燃料帶來(lái)的環(huán)境污染的主要政策措施。1.1引言地?zé)崮苁鞘澜缟弦环N應(yīng)用廣泛，費(fèi)用低廉，易于開發(fā)，無(wú)環(huán)境污染的新型能源，可應(yīng)用于供暖、發(fā)電等多種領(lǐng)域。目前世界上很多國(guó)家對(duì)地?zé)崮軓V泛應(yīng)用于發(fā)電行業(yè)，對(duì)其研究已經(jīng)有幾十年的歷程，地?zé)岚l(fā)電技術(shù)基本成熟。研究人員一直致力于研究更好的地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)，熱力參數(shù)，發(fā)電系統(tǒng)的組合。提高發(fā)電和熱能的利用效率。地?zé)崮苁且环N新型能源，它來(lái)自地球內(nèi)部。地下水被巖漿加熱后，把熱量帶至近地表層，有的地帶，熱能隨自然的涌出，有的地帶必須人工去開發(fā)。我國(guó)地?zé)豳Y源比較豐富，主要分布在構(gòu)造活動(dòng)地帶和大型的沉積盆地中，主要在松遼平原、黃淮海平原、江漢平原、西藏，云南等地帶1。 地?zé)岚l(fā)電是以熱蒸汽為動(dòng)力的發(fā)電技術(shù)，其基本原理與火電廠類似，并且遵循能量守恒原理。目前應(yīng)用最多的地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)主要有三種形式：干蒸汽發(fā)電系統(tǒng)、擴(kuò)容式發(fā)電系統(tǒng)、雙循環(huán)工質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)。采用三種方式發(fā)電的電站裝機(jī)容量分別占世界地?zé)岚l(fā)電總裝機(jī)總?cè)萘康?7%、61%和11%。由于地理環(huán)境因素和發(fā)電技術(shù)的限制，目前地?zé)岚l(fā)電的應(yīng)用不是很廣泛。我國(guó)20世紀(jì)70年代，曾先后開發(fā)了地?zé)岚l(fā)電試驗(yàn)電站，但是由于溫度低，經(jīng)濟(jì)效益不佳等因素都已經(jīng)停用。目前還在運(yùn)行的只有西藏羊八井，湖南灰湯，郎久，廣東豐順等4個(gè)高溫地?zé)犭娬?，其?shí)際發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘繛?5.78mw2。1.2 研究背景自從出現(xiàn)文明史以來(lái)，世界上很多地方都用地?zé)崴畞?lái)洗浴療疾已有數(shù)千年的歷史。真正的應(yīng)用于發(fā)電和取暖是從20世紀(jì)初開始的。溫泉是地球上最常見(jiàn)的一種地?zé)岈F(xiàn)象，它主要集中在高山地區(qū)，溝谷等地帶。我國(guó)是一個(gè)多溫泉國(guó)家，也是地?zé)崮茉簇S富的國(guó)家。早起由于科技的受限和地理環(huán)境的因素未能及時(shí)的利用和開發(fā)地?zé)崮茉矗皇怯糜谙丛?，取暖等。?0世紀(jì)70年代初期，世界出現(xiàn)化石燃料的危機(jī)，科學(xué)家不得不研究和尋找可替代的新型能源，因此掀起了開發(fā)新能源的新潮。我國(guó)也隨之提出了開發(fā)新能源的決定，由此卓越的地質(zhì)科學(xué)家們提出了開發(fā)地?zé)崮艿闹匾茖W(xué)論斷。從此地?zé)岚l(fā)電在我國(guó)有了非一般的發(fā)展，到目前為止我國(guó)已經(jīng)對(duì)地?zé)岚l(fā)電技術(shù)非常成熟，發(fā)展和運(yùn)轉(zhuǎn)好的地?zé)岚l(fā)電站有羊八井等地?zé)岚l(fā)電站。1.3地?zé)岚l(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 在20世紀(jì)70年代初，世界面臨著第一次石油危機(jī)，世界各國(guó)都開始重視新能源的開發(fā)，中國(guó)也掀起了地?zé)崮茉撮_發(fā)的浪潮。從1976年至1991年期間，在西藏羊八井地?zé)崽镪懤m(xù)完成9臺(tái)地?zé)岚l(fā)電機(jī)組的安裝，建成了總裝機(jī)容量2518mw的大型地?zé)岚l(fā)電廠。由于我國(guó)地?zé)豳Y源主要以中低溫地?zé)豳Y源為主，發(fā)電成本較高，利用效率比較低，并且資源分布的地理環(huán)境非常復(fù)雜，投資風(fēng)險(xiǎn)較大，并且技術(shù)水低，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)地?zé)岚l(fā)電技術(shù)多年來(lái)幾乎沒(méi)有一點(diǎn)的進(jìn)步，目前國(guó)內(nèi)發(fā)展比較好的也只有西藏羊八井地?zé)犭娬?。但是技術(shù)不夠成熟，存在著很多技術(shù)難題，不能夠自主解決問(wèn)題，相比外國(guó)我國(guó)發(fā)電技術(shù)還是有待于提高。我國(guó)的地?zé)豳Y源的勘查不夠精確，模糊，導(dǎo)致開發(fā)不夠迅速，并且地質(zhì)條件大大的影響了開發(fā)進(jìn)程，沒(méi)有計(jì)劃的開發(fā)利用，影響了資源的開發(fā)規(guī)劃、開發(fā)利用以及發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，影響了整體的經(jīng)濟(jì)效益。1.4 氣液分離器概述 氣液分離器經(jīng)過(guò)幾十年的研究，該技術(shù)已經(jīng)很成熟，應(yīng)用很廣泛。出現(xiàn)了各式各樣的氣液分離器，有了很大的進(jìn)展。如現(xiàn)在的絲網(wǎng)立式分離器，當(dāng)前研究的重點(diǎn)技術(shù)就是使用一種填充物來(lái)提高其分離效率，立式慣性氣液分離器的重點(diǎn)研究方面是克服阻力等。現(xiàn)在所研究的方向是將分離器重新組合，得到新型的氣液分離器。氣液分離器的主要形式有：立式重力分離器，立式絲網(wǎng)分離器，立式慣性分離器，立式過(guò)濾氣液分離器，立式離心氣液分離器，臥式重力分離器，臥式絲網(wǎng)分離器等。氣液分離器經(jīng)過(guò)近百年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)有了新的突破。最初的兩相分離，如今已經(jīng)有了三相分離技術(shù)。早期的氣液分離器分離阻力比較大，分離效果不佳，存在著結(jié)垢等問(wèn)題。在近三十年的研究下，已研制出了新型的分離器，彌補(bǔ)了了早期的不足，增加了液位自動(dòng)控制系統(tǒng)等先進(jìn)的技術(shù)。當(dāng)前主要研制更合理的，更適合苛刻條件下操作的，以解決特殊的工況下生產(chǎn)的難題3。1.5 本文主要工作 地?zé)岚l(fā)電熱力系統(tǒng)型式的確定 地?zé)岚l(fā)電熱力系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化 地?zé)岚l(fā)電熱力系統(tǒng)的熱力計(jì)算 蒸汽發(fā)生裝置的設(shè)計(jì) 地?zé)岚l(fā)電用汽輪機(jī)選型 主要蒸汽管道的工藝設(shè)計(jì)。 第2章 熱力系統(tǒng)分析2.1熱力學(xué)基本公式2.1.1 狀態(tài)參數(shù)的確定汽-液共存區(qū)的濕蒸汽實(shí)際上是飽和液體和干飽和蒸汽的混合物。濕蒸汽的壓力和溫度是一一對(duì)應(yīng)的，兩者不再是相互獨(dú)立的。因此為了確定濕蒸汽的各點(diǎn)的狀態(tài)，首先確定濕蒸汽的干度x。x=mm+ml濕蒸汽各點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)計(jì)算如下：hx=1-xh+xhsx=1-xs+s式中，mu -濕蒸汽中所含的干飽和蒸汽的含量；mi -濕蒸汽中所含的飽和液體的質(zhì)量；下標(biāo)x代表濕蒸汽；上標(biāo)代表飽和液體；上標(biāo)代表干飽和蒸汽。2.1.2 熱系統(tǒng)性能參數(shù)計(jì)算公式 朗肯循環(huán)是理想的可逆循環(huán)，實(shí)際上蒸汽在汽輪機(jī)中是不可逆循環(huán)過(guò)程。汽輪機(jī)的總熱效率：z=img式中；z-汽輪機(jī)總效率； i-汽輪機(jī)內(nèi)部效率, i=0.78； m-汽輪機(jī)機(jī)械效率,m=0.98； g-汽輪機(jī)發(fā)電效率, g=0.97。 整個(gè)熱力循環(huán)系統(tǒng)的效率hi表示為：i=qfi=wtiwt式中：-設(shè)備總輸出功率，kw。 wti-汽輪機(jī)內(nèi)部蒸汽實(shí)際完成的功；wt-蒸汽絕熱可逆理論功。 汽耗率 每生產(chǎn)一千瓦時(shí)的電時(shí)所消耗的蒸汽量成為汽耗率以d來(lái)表示。d（kwh)=汽輪機(jī)所耗用主蒸汽量發(fā)電機(jī)的發(fā)電量 二級(jí)擴(kuò)容發(fā)電系統(tǒng)流程圖如下圖1-1；圖1-1 擴(kuò)容式發(fā)電技術(shù)（二級(jí)擴(kuò)容）示意圖2.2 已知參數(shù) 已知：原始數(shù)據(jù)：地?zé)崴疁囟龋?05地?zé)崴疅崃顟B(tài)：飽和狀態(tài)地?zé)岚l(fā)電汽輪機(jī)設(shè)計(jì)功率：2000kw汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速：3000 r/min汽輪機(jī)調(diào)節(jié)方式：節(jié)流調(diào)節(jié)冷卻水進(jìn)口溫度：25考慮到冷凝器的傳熱效率，設(shè)最終冷凝器出口溫度為30。首先從水及水蒸氣表或水蒸氣焓熵圖中查出各個(gè)點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)：冷凝器出口點(diǎn)： pz=0.00424 mpa； hz=125.946 kj/kg；vz=0.0058 m3/kg ; sz=0.4368 kj/(kgk); hz=2555.325 kj/kg ；vz=32.905 m3/kg sz=8.455 kj/(kgk); 飽和地?zé)崴M(jìn)口點(diǎn)： p0=1.72 mpa； h0=875.188 kj/kg；v0=0.0011 m3/kg ; s0=2.378 kj/(kgk); h0=2793.821 kj/kg ；v0=0.115 m3/kg s0=6.391 kj/(kgk); 2.2.1 熱力計(jì)算 以一組數(shù)據(jù)為例：首先從水及水蒸氣表或水蒸氣焓熵圖中查出各個(gè)點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)如下：一級(jí)閃蒸罐飽和水：p1=1.6 mpa； h1=858.804 kj/kg；v1=0.0012 m3/kg ; s1=2.344 kj/(kgk)閃蒸罐蒸汽參數(shù)； h1=2791.874 kj/ kg；v1=0.1237 m3/kg s1=6.418 kj/(kgk); 二級(jí)閃蒸罐飽和水參數(shù)：p1=1.4 mpa ； h2=830.310 kj/kg；v2=0.0012 m3/kg ; s2=2.284 kj/(kgk);閃蒸蒸汽參數(shù)； h2=2788.035 kj/kg；v2=0.1408 m3/kg ; s2=6.466 kj/(kgk); 當(dāng)理想狀態(tài)下，飽和水從狀態(tài)p1=1.6mpa變到壓力p2=1.4mpa時(shí)為等熵過(guò)程，故 s1=s；由 s=1-x1s2+x1s2 （1-1）得：x1=s1-s2s2-s2x1=6.418-2.2846.466-2.284=0.9885x1=0.9885;h1s=1-x1h2+x1h2 （1-2） =1-0.9885830.310+0.98852788.035=2765.565kj/kghz1=h1-h1-h1smig （1-3） m1hz1+m2h2=(m1+m2)hh （1-4） 先設(shè)：m1=m2由14 計(jì)算的； hh=hz1+h22 （1-5）=2772.366+2788.0352 =2780.201kj/kg hh=1-x2h2+x2h2 (1-6) x2=hh-h2h2-h2=2780.201-830.3102788.035-830.310 =0.996 sh=1-x2s2+x2s2 （1-7） =1-0.9962.284+0.9966.466 =6.449 j/(kgk) sh=1-x3sz+x3sz (1-8) 得；x3=sh-szsz-sz =6.449-0.4378.455-0.437 =0.750求得冷凝器出口焓：hz=1-x3hz+x3hz (1-9) =1-0.750125.946+0.7502555.3251 =1947.621kj/kg已知： m1h1-hz1+m1+m2hh-hzimg=2000kw(1-10) m0h0= m1h1+m0-m1h1 (1-11) m0-m1h1=m2h2+m0-m1-m2h2 (1-12)由式：10,11,12計(jì)算得：m1=2000+hzimgh1-h1s+1+ahhimg =2000+1947.6210.780.980.972791.874-2765.565+1+1.7032780.2010.780.980.97=0.197 kg其中：=h1-h0h1-h2h0-h1h2-h2 =2791.874-875.188858.804-830.310875.188-858.8042788.035-830.310 =1.703m0=h1-h1h0-h1m1 =2791.874-858.804875.188-858.8040.197 =23.212 kg m2=m1 =0.1971.703 =0.335 kg校驗(yàn)所設(shè)的質(zhì)量m1和m1；假設(shè)計(jì)算出來(lái)的質(zhì)量m1和m2迭代到式1-4按前述方法重新計(jì)算出m1和m2，使兩個(gè)質(zhì)量收斂為止。由此迭代計(jì)算出的質(zhì)量：m1=0.197 kg m2=0.335kg m0=23.196kg2.2.2 發(fā)電系統(tǒng)性能參數(shù) 發(fā)電系統(tǒng)閃蒸率的計(jì)算如下：以一組數(shù)據(jù)為例：已知質(zhì)量m1=0.197，m2=0.335,m0=23.196 一級(jí)閃蒸罐的閃蒸率計(jì)算如下：1=m1m0 (2-13) =0.19723.196 =0.008492=m2m0 (2-14) =0.33523.196 =0.014 汽輪機(jī)內(nèi)部相對(duì)效率計(jì)算 汽輪機(jī)內(nèi)部相對(duì)效率以i 表示，即汽輪機(jī)內(nèi)部蒸汽實(shí)際完成的功wti與蒸汽絕熱可逆理論功之比wt。i=wtiwt=h1-h2h1-hh100% (2-15) =2791.874-2788.0352791.874-2780.201100% =33% 汽耗率每生產(chǎn)一千瓦時(shí)的電時(shí)所消耗的蒸汽量成為汽耗率以d來(lái)表示。d=h1+h22000 (2-16) =2791.874+2788.0352000 =2.79 kw/h 其他數(shù)據(jù)如同上計(jì)算，數(shù)據(jù)見(jiàn)附表i.1。 管道計(jì)算已知工業(yè)液體流速為 40-50m/s。設(shè)工業(yè)流速為：u=50m/s以一級(jí)閃蒸罐為例，由此可得管道直徑為：因?yàn)椋簐1m1=ud124 所以： d1=v1m1u4 =0.24030.243504=0.0386 mm其它管道計(jì)算同上，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)附表i-2。 2.2 參數(shù)的選擇 最優(yōu)參數(shù)的選取看如下表：表2-1p1 p2 m0 m1 m2 1.20.87.105560.274080.2590411.20.65.4673350.2108890.3231921.20.44.2547190.1641160.3721351.20.23.2392780.1249470.4159651.20.12.7184040.1048560.4412071.20.062.4721470.0953570.454582 圖2-2 進(jìn)口飽和水質(zhì)量隨壓力變化示意圖圖2-3 進(jìn)口飽和水、一級(jí)蒸汽、二級(jí)蒸汽質(zhì)量變化示意圖表2-2p1 p2 m0 m1 m210.87.1006640.3963660.13673610.65.4610260.304840.22835910.44.2479980.2371270.29747310.23.2324660.1804390.35795310.12.711530.151360.39154310.082.5938580.1447920.39962510.042.3171620.1293460.419812 圖2-4 進(jìn)口飽和水、一級(jí)蒸汽、二級(jí)蒸汽質(zhì)量變化示意圖圖2-3 進(jìn)口飽和水、一級(jí)蒸汽、二級(jí)蒸汽質(zhì)量變化示意圖表2-3p1 p2 m0 m1 m20.80.65.4660840.4116430.122690.80.44.2476840.3198870.2144810.80.23.2288950.2431630.2936010.80.12.7066110.2038310.3365110.80.082.5886470.1949470.346660.80.062.4596480.1852330.3580430.80.042.3112410.1740560.371617圖2-4 進(jìn)口飽和水、一級(jí)蒸汽、二級(jí)蒸汽質(zhì)量變化示意圖表2-4p1 p2 m0 m1 m20.60.44.2531450.4175610.1184540.60.23.2281060.3169260.2193670.60.12.7032510.2653970.273140.60.082.5847430.2537620.2856930.60.062.4551520.2410390.2996780.60.042.306070.2264030.316204圖4 壓力-質(zhì)量圖圖4 三個(gè)質(zhì)量圖表2-5p1 p2 m0 m1 m210.87.1006640.3963660.13673610.65.4610260.304840.22835910.44.2479980.2371270.29747310.23.2324660.1804390.35795310.12.711530.151360.39154310.082.5938580.1447920.39962510.042.3171620.1293460.4198120.80.65.4660840.4116430.122690.80.44.2476840.3198870.2144810.80.23.2288950.2431630.2936010.80.12.7066110.2038310.3365110.80.082.5886470.1949470.346660.80.062.4596480.1852330.3580430.80.042.3112410.1740560.3716170.60.44.2531450.4175610.1184540.60.23.2281060.3169260.2193670.60.12.7032510.2653970.273140.60.082.5847430.2537620.2856930.60.062.4551520.2410390.2996780.60.042.306070.2264030.3162040.40.23.2330770.4100610.1282670.40.12.7032510.3428620.195588圖2-4 進(jìn)口飽和水、一級(jí)蒸汽、二級(jí)蒸汽質(zhì)量變化示意圖因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的發(fā)電功率以定，在發(fā)電功率確定的情況下，根據(jù)參數(shù)的組合分析，主要以進(jìn)口地?zé)崴|(zhì)量最小為標(biāo)準(zhǔn)，再根據(jù)容器的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，選擇適宜的參數(shù)，并且對(duì)發(fā)電設(shè)備進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析以及汽輪機(jī)壓力分布等相結(jié)合，保證進(jìn)口地?zé)崴|(zhì)量最小的情況下，選取兩個(gè)閃蒸罐的閃蒸比比較接近并且結(jié)合管徑計(jì)算得：當(dāng)一級(jí)和二級(jí)組合壓力為0.8mpa和0.2mpa是比較合適，并且經(jīng)濟(jì)。2.3 本章總結(jié)本章主要對(duì)二級(jí)擴(kuò)容發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了熱力和管徑計(jì)算，總體分析數(shù)據(jù)，并且結(jié)合經(jīng)濟(jì)性對(duì)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。最優(yōu)參數(shù)見(jiàn)下表2-6。表2-6p1 p2 t1 t2 m0 m1 m2 a1 a2 i0.8 0.2 170.4 120.2 3.229 0.243 0.294 0.075 0.098 53%其中：p1、p2-一級(jí)和二級(jí)閃蒸罐壓力，mpa；t1、 t2-一級(jí)和二級(jí)閃蒸罐溫度，；m0-地?zé)崴M(jìn)口質(zhì)量，；m1-一級(jí)蒸汽質(zhì)量，；m2-二級(jí)蒸汽質(zhì)量，；a1、a2-一級(jí)和二級(jí)閃蒸比；hh-一二級(jí)混合總焓值，kj/； 第3章3.1 工藝參數(shù)設(shè)計(jì) 工藝參數(shù)見(jiàn)表2-1。工作溫度 設(shè)計(jì)溫度 最高工作壓力 設(shè)計(jì)壓力 氣體密度g 170.406 200 1.72mpa 1.892mpa 210.214/液體密度 氣體體積 液體體積 最大體積流 最小體積流 l 流量vg 流量vl 量系數(shù)vmax 量系數(shù)vmin897.0351/ 210.214/h 11.825/h 135% 75%3.2 設(shè)計(jì)方案的確定此次設(shè)計(jì)的立式氣液分離器用于地?zé)岚l(fā)電工程，考慮到立式氣液分離器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為了充分分離地?zé)崴械恼羝什捎昧⑹浇z網(wǎng)分離器。立式絲網(wǎng)分離器主要由筒體、入口接管、出口接管、絲網(wǎng)捕霧器、排液管、安全閥等組成。3.3 工藝尺寸計(jì)算3.3.1 氣體流速計(jì)算根據(jù)hg/t 20570.8-95氣液分離器設(shè)計(jì)4標(biāo)準(zhǔn)得，分離器氣體流速計(jì)算如下： ug=kgl-gg0.5 (3-1) =0.075897.035-4.1614.1610.5 =1.10 m/s 3.3.2 結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)（1）絲網(wǎng)直徑（dg）的計(jì)算：查標(biāo)準(zhǔn)hg/t 20570.8-95氣液分離器設(shè)計(jì)4得，絲網(wǎng)直徑為：dg=0.0188vgug0.5 （3-2）=0.0188283.7901.100.5 =0.302 m 即絲網(wǎng)直徑dg為302mm。（2）容器直徑（d）:根據(jù)hg/t 20570.8-95氣液分離器設(shè)計(jì)4得，容器直徑要比絲網(wǎng)直徑大100mm左右，考慮到容器的高徑比小于5，所以取容器的直徑為600mm4。（3）高度()根據(jù)hg/t 20570.8-95氣液分離器設(shè)計(jì)得：hl=vlt47.1d2=11.8251.35247.10.60.6=1.883 m （3-3）（4）接管直徑設(shè)計(jì)1) 兩相入口根據(jù)hg/t 20570.8-95氣液分離器設(shè)計(jì)得:gugl1500pa （3-4）ugl3.0210-3vl+vg0.5g0.25 （3-6）dp3.0210-315.964+283.7890.54.1610.25dp0.0747 m （取0.08 m）式中:dp接管直徑，m；vl液體體積流量，m3/h；vg氣體體積流量，m3/h；其余符號(hào)意義同前。2）氣相出口計(jì)算如下：氣相出口流速=兩相進(jìn)口流速因此選用dp=0.08 m，則出口流速由式（2-7）求得： u=0.2430.240336001.350.78536000.080.08 （3-7） =15.69 m/s 3）液相出口選用管徑為dn80，則流速由式（2-8）為： ul=11.8251.350.78536000.080.08 （3-8） =0.86 m/s （5）絲網(wǎng)的裝配絲網(wǎng)是由圓形絲網(wǎng)盤壓合在上、有2個(gè)支承格柵間構(gòu)成。編織絲網(wǎng)的細(xì)絲直徑為0.10mm，填裝密度為144kg/，填裝成盤的空隙率為95%，盤高150mm。從經(jīng)濟(jì)性、工作溫度、容器材料以及絲網(wǎng)本身的耐久性考慮，采用聚四氟乙烯絲網(wǎng)。3.4 二級(jí)閃蒸工藝參數(shù)工藝參數(shù)表2-1工作溫度 設(shè)計(jì)溫度 最高工作壓力 設(shè)計(jì)壓力 氣體密度g 120.02 150 0.8mpa 0.88mpa 1.1291/液體密度 氣體體積 液體體積 最大體積流 最小體積流 l 流量vg 流量vl 量系數(shù)vmax 量系數(shù)vmin942.937/ 937.425/h 10.66032/h 135% 75%3.5 工藝尺寸計(jì)算3.5.1 氣體流速計(jì)算根據(jù)hg/t 20570.8-95氣液分離器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)得，分離器氣體流速計(jì)算如下：ug=kgl-gg0.5 (3-9) =0.075942.937-1.12911.12910.5=2.166 m/s 3.5.2 結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)（1）絲網(wǎng)直徑（）的計(jì)算：根據(jù)hg/t 20570.8-95氣液分離器設(shè)計(jì)得，絲網(wǎng)直徑為：dg=0.0188vgug0.5 （3-10）=0.01881265.5242.1660.5=0.454 m即絲網(wǎng)直徑為454mm。（2）容器直徑（d）:根據(jù)hg/t 20570.8-95氣液分離器設(shè)計(jì)得，容器直徑要比絲網(wǎng)直徑大100mm左右，考慮到容器的高徑比小于5，所以取容器的直徑為600mm。（3）高度()根據(jù)hg/t 20570.8-95氣液分離器設(shè)計(jì)得：hl=vlt47.1d2 （3-11）=10.66032247.10.60.6 =1.698 m （4）接管直徑設(shè)計(jì)2) 兩相入口根據(jù)hg/t 20570.8-95氣液分離器設(shè)計(jì)得:gugl1500pa （3-12）ugl3.0210-3vl+vg0.5g0.25 （3-14）dp3.0210-391265.524+14.3910.51.12910.25dp0.111 m （取0.125 m）式中:dp接管直徑，m；vl液體體積流量，；vg氣體體積流量，；其余符號(hào)意義同前。2）氣相出口計(jì)算如下：氣相出口流速=兩相進(jìn)口流速因此選用dp=0.125 m，則出口流速由式（2-7）求得：u=0.2940.885836001.350.78536000.1250.125=28.66 m/s （3-15）3）液相出口選用管徑為dn80，則流速由式（2-8）為：ul=10.660321.350.78536000.080.08=0.796 m/s （3-16）（5）絲網(wǎng)的裝配編織絲網(wǎng)的細(xì)絲直徑為0.10mm，填裝密度為144kg/，填裝成盤的空隙率為95%，盤高150mm。從經(jīng)濟(jì)性、工作溫度、容器材料以及絲網(wǎng)本身的耐久性考慮，采用聚四氟乙烯絲網(wǎng)。3.6 本章總結(jié)本章根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)hg/t 20570-95 氣液分離器工藝系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定對(duì)氣液分離器進(jìn)行了工藝設(shè)計(jì)計(jì)算，得如下結(jié)論：表 3-1 一級(jí)閃蒸罐參數(shù)氣體流速ug 容器直徑d 液相高 兩相進(jìn)口 氣相出口 液相出口流m/s /mm 度hl /mm 流速ugl /mm 流速m/s 速ul m/s1.100 600 1883 18.987 15.690 0.860表 3-2 二級(jí)閃蒸罐參數(shù)氣體流速ug 容器直徑d 液相高 兩相進(jìn)口 氣相出口 液相出口流m/s /mm 度hl /mm 流速ugl /mm 流速m/s 速ul m/s2.166 600 1698 36.450 28.660 0.796編織絲網(wǎng)的細(xì)絲直徑為0.10mm，填裝密度為144kg/，填裝成盤的空隙率為95%，盤高150mm，所用材料為聚四氟乙烯。第4章 壓力容器設(shè)計(jì)4.1 常規(guī)設(shè)計(jì)4.1.1 設(shè)計(jì)條件 筒體最高工作壓力為1.72mpa，根據(jù)化工容器設(shè)計(jì)5得，設(shè)計(jì)壓力不應(yīng)低于安全閥的開啟壓力，通?？扇∪萜鞴ぷ鲏毫Φ?.051.10倍，所以取筒體計(jì)算壓力為pc=1.1p=1.11.892=1.9866mpa，設(shè)計(jì)溫度為205。4.1.2 主要材料根據(jù)gb150-1998表4-1，筒體材料選用q245r許用應(yīng)力為：t=131mpa根據(jù)jb/t4731,支座選用材料為q245r許用應(yīng)力為:t=131mpa根據(jù)gb/t 700規(guī)定，地腳螺栓選用35#鋼，許用應(yīng)力為：t=117mpa根據(jù)hg/t 20592-2009鋼制管法蘭表4.0.1，選用材料為q345r鋼，許用應(yīng)力為：t=183mpa4.1.3 圓筒設(shè)計(jì)本容器需要100%無(wú)損探傷，根據(jù)化工容器設(shè)計(jì)得焊接接頭系數(shù)為0.8。查gb150-1998中表4-1，屈服極限強(qiáng)度，200下q245r的許用應(yīng)力為t=131mpa，筒體計(jì)算厚度見(jiàn)式5（3-1）：=pcdi2t-pc (4-1) =1.986660021310.8-1.9866=5.74 mm根據(jù)化工容器設(shè)計(jì)的 表