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文檔簡介
1、熱力發(fā)電廠課程設(shè)計1.1設(shè)計目的1.學(xué)習(xí)電廠熱力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計的一般途徑和方案論證、優(yōu)選的原則2.學(xué)習(xí)全面性熱力系統(tǒng)計算和發(fā)電廠主要熱經(jīng)濟指標計算的內(nèi)容、方法3.提高計算機繪圖、制表、數(shù)據(jù)處理的能力1.2原始資料西安某地區(qū)新建熱電工程的熱負荷包括:1)工業(yè)生產(chǎn)用汽負荷;2)冬季廠房采暖用汽負荷。西安地區(qū)采暖期101天,室外采暖計算溫度5,采暖期室外平均溫度1.0,工業(yè)用汽和采暖用汽熱負荷參數(shù)均為0.8MPa、230。通過調(diào)查統(tǒng)計得到的近期工業(yè)熱負荷和采暖熱負荷如下表所示:熱負荷匯總表項目單位采 暖 期非 采 暖 期最大平均最小最大平均最小用 戶熱負荷工業(yè)t/h1751421081269275采
2、暖t/3計算原始資料(1)鍋爐效率根據(jù)鍋爐類別可取下述數(shù)值:鍋爐類別鏈條爐煤粉爐沸騰爐旋風(fēng)爐循環(huán)流化床鍋爐鍋爐效率0.720.850.850.900.650.700.850.850.90(2)汽輪機相對內(nèi)效率、機械效率及發(fā)電機效率的常見數(shù)值如下:汽輪機額定功率750600012000250005000汽輪機相對內(nèi)效率0.70.80.750.850.850.87汽輪機機械效率0.950.980.970.990.99發(fā)電機效率0.930.960.960.970.980.985(3)熱電廠內(nèi)管道效率,取為0.96。(4)各種熱交換器效率,包括高、低壓加熱器、除氧器,一般取0
3、.960.98。(5)熱交換器端溫差,取37。(6)鍋爐排污率,一般不超過下列數(shù)值:以化學(xué)除鹽水或蒸餾水為補給水的供熱式電廠2%以化學(xué)軟化水為補給水的供熱式電廠5%(7)廠內(nèi)汽水損失,取鍋爐蒸發(fā)量的3%。(8)主汽門至調(diào)節(jié)汽門間的壓降損失,取蒸汽初壓的3%7%。(9)各種抽汽管道的壓降,一般取該級抽汽壓力的4%8%。(10)生水水溫,一般取520。(11)進入凝汽器的蒸汽干度,取0.880.95。(12)凝汽器出口凝結(jié)水溫度,可近似取凝汽器壓力下的飽和水溫度。2、原則性熱力系統(tǒng)2.1設(shè)計熱負荷和年持續(xù)熱負荷曲線根據(jù)各個用戶的用汽參數(shù)和汽機供汽參數(shù),逐一將用戶負荷折算到熱電廠供汽出口,見表2-1
4、。用戶處工業(yè)用汽符合總量:采暖期最大為175 t/h,折算匯總到電廠出口處為166.65 t/h。表2-1 熱負荷匯總表項目單位采 暖 期非 采 暖 期最大平均最小最大平均最小用戶熱負荷工業(yè)t/h1751421081269275采暖t/h1777243000折算到電廠出口的熱負荷工業(yè)t/h166.65 135.22 102.84 119.99 87.61 71.42 采暖t/h168.55 68.56 40.95 000折算到熱電廠出口的工業(yè)熱負荷,再乘以0.9的折算系數(shù),得到熱電廠設(shè)計工業(yè)熱負荷,再按供熱比焓和回水比焓(回水率為零,補水比焓62.8 kJ/kg)計算出供熱量,見表2-2。根據(jù)
5、設(shè)計熱負荷,繪制采暖負荷持續(xù)曲線和年熱負荷持續(xù)曲線圖,見圖2-1、圖2-2。表2-2 熱電廠設(shè)計熱負荷項目單位采 暖 期非 采 暖 期最大平均最小最大平均最小工業(yè)蒸汽熱負荷0.8MPa、230t/h149.98121.7092.56107.9978.8564.28GJ/h426.59346.15263.27307.14224.26182.82采暖蒸汽熱負荷0.8MPa、230t/h168.5568.5640.95000GJ/h479.40195.01116.47000合計t/h318.53190.26133.51107.9978.8564.28GJ/h905.99541.16379.73307
6、.14224.26182.82 圖2-1 采暖熱負荷持續(xù)曲線圖圖2-2 年熱負荷持續(xù)曲線圖2.2裝機方案的擬定根據(jù)熱電廠設(shè)計熱負荷和建廠條件,熱電廠最終規(guī)模是50MW以下,由于采暖熱負荷占整個熱負荷比重一般,所以不建熱水網(wǎng)。采暖用汽和工業(yè)用汽同管輸送,因此擬定以下裝機方案:(見圖2-3)2×CC12-4.9/0.98/0.17型雙抽汽供熱式次高壓汽輪機發(fā)電機組;1×B12-4.9/0.98型背壓供熱式次高壓汽輪機發(fā)電機組;3×75 t/h次高壓循環(huán)流化床鍋爐。本方案設(shè)有三臺鍋爐,三臺汽輪機,主蒸汽系統(tǒng)采用母管制。背壓機組(B12機組)的排汽,一部分作為1號高加的加
7、熱用汽,另一部分作為供熱汽源。抽汽機組CC12有3級非調(diào)整抽汽和2級調(diào)整抽汽,其中第1級調(diào)整抽汽和第1級非調(diào)整抽汽共用一個抽汽口,第2級調(diào)整抽汽和第2級非調(diào)整抽汽共用一個抽汽口,第1級調(diào)整抽汽做為供熱抽汽,第2級調(diào)整抽汽做為補充水加熱蒸汽。除氧器加熱用汽量是第2級非調(diào)整抽汽,除氧器定壓運行。該系統(tǒng)配置減溫減壓器,保留或新建調(diào)峰鍋爐,機組供熱不足部分先由鍋爐的新蒸汽減溫減壓后提供,再由尖峰鍋爐提供。減溫減壓器所用的減溫水來自給水泵出口。系統(tǒng)設(shè)連排擴容器,擴容蒸汽進入除氧器。功熱蒸汽的凝結(jié)水不回收,補充水(生水)由CC12機組的第2級調(diào)整抽汽加熱后,去化水車間,再去除氧器。 圖2-3 B12-4.
8、9/0.98 + 2×CC12-4.9/0.98/0.17 + 3×75 t/h全廠原則性熱力系統(tǒng)圖2.3汽輪機熱力特性資料與原則性熱力系統(tǒng)擬定及其計算(一)機組熱力特性資料我國常見供熱機組的熱力特性參見中小型熱電聯(lián)產(chǎn)工程設(shè)計手冊。本方案CC12額定進氣量92 t/h,最大進氣量104.4 t/h,第一級調(diào)整抽汽量30 50 t/h,第二級調(diào)整抽汽量30 t/h。本方案的計算原則是,讓B12盡量多供熱負荷,CC12汽機第二級調(diào)整抽汽作熱電廠補水加熱用汽。(二)原則性熱力系統(tǒng)本方案原則性熱力系統(tǒng)見圖2-3。(三)原則性熱力系統(tǒng)計算1. 參數(shù)級符號說明見表2-3表2-3 參數(shù)及
9、符號名稱符號單位名稱符號單位鍋爐蒸發(fā)量CC12機組機電效率鍋爐排污量B12汽機進汽量排污擴容蒸汽量B12汽機高加用汽量擴容器排污水量B12汽機外供汽量全廠汽水損失量CC12汽機進汽量鍋爐給水量CC12汽機高加用汽量全廠補充水量C12汽機高加用汽量鍋爐減溫減壓汽量CC12汽機外供汽量減溫減壓后汽量CC12除氧器用汽量減溫減壓噴水量CC12生水預(yù)熱器用汽量循環(huán)流化床鍋爐效率CC12凝汽量加熱器換熱效率CC12低壓加熱器用汽量加熱蒸汽利用系數(shù)CC12發(fā)電量B12機組機電效率B12發(fā)電量C12機組機電效率2. 計算條件計算工況:采暖期最大熱負荷工況,此時對應(yīng)汽輪機最大進氣量和最大調(diào)整供熱抽汽量;設(shè)鍋爐
10、排污量:Dbl = 0.02 Db;汽水損失量:D1 = 0.03 Db;h = =0.98。各效率取值見表2-4。表2-4 主要效率取值鍋爐效率機電效率采暖期非采暖期B12機組CC12機組0.90.860.7580.8293. 鍋爐減溫減壓供熱系統(tǒng)熱力計算公式物質(zhì)平衡方程 (a)能量平衡方程 (b)把(a)式帶入(b)式得 解得 (3-62) (3-63)4. 方案一的計算(1)鍋爐汽水流量計算公式1)鍋爐蒸發(fā)量(3-64)2)鍋爐排污量 (3-65)3)鍋爐給水量 (3-66)4) 鍋爐擴容排污系統(tǒng)計算物質(zhì)平衡方程 (a)能量平衡方程 (b)把(a)式帶入(b)式得 (3-67) (3-6
11、8)5)補充水量計算,若不考慮回水 (3-69) (2)B12-4.9/0.98熱力系統(tǒng)計算公式1)B12機高加用汽量計算高加用汽量可分為兩部分,一部分由B12汽輪機排氣提供,為,另一部分由CC12第一級抽汽提供,為。假定B12抽汽加熱對應(yīng)的給水量是和CC12一級抽汽加熱剩余的給水量,則高加能量平衡方程:解得高加用汽 (3-70)2)B12機外供汽量 (3-71)3)B12機發(fā)電功率 (3-72)(3)CC12-4.9/0.98/0.17熱力系統(tǒng)計算公式1)CC12高加用汽量計算高加能量平衡方程 解得高加用汽量 (3-73)2)生水預(yù)熱器用汽量計算生水預(yù)熱器的熱平衡:計算時考慮20%的化學(xué)水處
12、理水量損失。 (3-74)3)低壓加熱器用汽量計算公式低壓熱平衡: 低加用汽量: D3=0.144149Dc (3-75) 4)除氧器用汽量計算公式除氧器熱平衡把式(3-69),(3-73),(3-70),(3-67),(3-74),(3-75)帶入上式,并整理得 (3-76)5)CC12汽量平衡把式(3-73),式(3-74),式(3-75)帶入上式,并整理得 (3-77)6)CC12發(fā)電量計算公式 (3-78) 整理上式得 (3-79) 或 (3-80) 代入式(3-77),并整理得 (3-81) (4)方案一各部分實際用汽量計算上面推導(dǎo)出來汽機進汽量(D0)、凝汽量(Dc)與發(fā)電功率(P
13、e)和供汽量(DT)之間的關(guān)系,現(xiàn)將有關(guān)數(shù)據(jù)代入,可計算出方案一在采暖期最大負荷下汽機、鍋爐等各部分實際用汽量。計算結(jié)果列在表2-5。表中各量的順序就是計算結(jié)果。(5)計算說明1)B12是背壓機,經(jīng)濟性好,在采暖最大熱負荷時,應(yīng)首先維持B12在額定工況下運行,因而可根據(jù)B12機的額定功率由式(3-79)計算出B12所需進汽量;本題中采用“定流量”計算,即最大熱負荷時,汽輪機進汽量取為汽輪機最大設(shè)計進汽量,且假定采暖期CC12機組提供最大調(diào)整抽汽量,即= 50 t/h,以此計算各處汽水流量和發(fā)電量。是否合適要通過檢驗CC12汽機的最小凝汽量來確定。凝汽量檢驗24.39/208.8 = 0.116
14、8;73.01/184 = 0.3968(最小負荷),大于CC12最小凝汽量的要求。如果不滿足要重新設(shè)定進汽量,再計算。2)計算中還要進行汽量和電量校核,以檢驗及孫是否準確。 = 22.24 + 100 + 43.13 + 15.52 + 3.52 + 24.39 = 208.8 t/h誤差 (12328-12000)/12000 = 2.7% 符合工程需要可見,汽量平衡,計算準確。3)本方案的運行方式:在采暖期3臺汽機加鍋爐新汽減溫減壓后供給熱負荷,3臺鍋爐運行。采暖期最大符號工況,尖峰鍋爐供汽60.93 t/h;非采暖期最大及平均負荷工況,2臺汽機2臺鍋爐運行,負荷不滿;非采暖期最小負荷工況,B12汽機停運,CC12汽機及2臺鍋爐運行。本方案其他供熱工況計算類同。典型工況熱平衡結(jié)果已標注在全廠原則性熱力系統(tǒng)圖上,見圖2-3。需系統(tǒng)調(diào)峰的供熱負荷表示在年熱負荷持續(xù)線圖上,見圖2-2。2.4 全廠熱經(jīng)濟指標計算計算時要用到相應(yīng)的計算公式見(3.35)至(3-61),這里只給出所用公式的編號。本方案B12-4.9/0.98 + 2×CC12-4.9/0.98/0.17 + 3×130 t/h 調(diào)峰鍋爐供熱量 熱電廠最大供熱量 熱電廠全年供熱量(根據(jù)全年熱負荷持續(xù)曲線圖3-5) 熱電廠全年發(fā)電量: 設(shè)機組利用小時數(shù)為 年發(fā)電量(式3-
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