熱電廠熱力系統(tǒng)計(jì)算

1、熱力發(fā)電廠課程設(shè)計(jì)1. 1設(shè)計(jì)目的1. 學(xué)習(xí)電廠熱力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)的一般途徑和方案論證、優(yōu)選的原則2. 學(xué)習(xí)全而性熱力系統(tǒng)計(jì)算和發(fā)電廠主要熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)訃算的內(nèi)容、方法3. 提高計(jì)算機(jī)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(fù)荷包括：1) 工業(yè)生產(chǎn)用汽負(fù)荷；2) 冬季廠房采曖用汽負(fù)荷。西宏地區(qū)采暖期10 1天，室外采曖汁算溫度-5-C,采曖期室外平均溫度1. 0°Cz工業(yè)用汽 和采曖用汽熱負(fù)荷參數(shù)均為o8MPa. 2 3 00 通過調(diào)査統(tǒng)訃得到的近期工業(yè)熱負(fù)荷和釆暖熱負(fù)荷如下表所示:熱負(fù)荷匯總表項(xiàng)目單位采曖期非采曖期最大TQ最小最大平均最小用戶工業(yè)t/h1 7

2、51421081 269275熱負(fù)荷采暖t h1 777243000沸騰爐旋風(fēng)爐循環(huán)流化床鍋爐1. 3計(jì)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鍋爐效率0.720 .850.85-0.900.650.8 50.850.90070(2 )汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率、機(jī)械效率及發(fā)電機(jī)效率的常見數(shù)值如下:汽輪機(jī)額龍功率7 506 0001 20 0 0 2 50005000汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率0. 7 -0.80.75- 0 .850.85-0 87汽輪機(jī)機(jī)械效率0. 9 50.980. 9 7-0.990. 9 9發(fā)電機(jī)效率0 93 0.960.96-0.970 .980.985(

3、3) 熱電廠內(nèi)管道效率，取為0.96o(4) 各種熱交換器效率，包括髙、低壓加熱器、除氧器，一般取0960.9&(5) 熱交換器端溫差，取379。(6) 鍋爐排污率，一般不超過下列數(shù)值:以化學(xué)除鹽水或蒸餡水為補(bǔ)給水的供熱式電廠2%以化學(xué)軟化水為補(bǔ)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(jí)抽汽壓力的4%8%。(1 0)生水水溫，一般取52 0'C。(X)進(jìn)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、

4、原則性熱力系統(tǒng)2. 1設(shè)計(jì)熱負(fù)荷和年持續(xù)熱負(fù)荷曲線根據(jù)各個(gè)用戶的用汽參數(shù)和汽機(jī)供汽參數(shù)，逐一將用戶負(fù)荷折算到熱電廠供汽出口，見表2仁用戶處工業(yè)用汽符合總呈:采曖期最大為17 5 t/h,折算匯總到電廠出口處為16 6.65 t/h。表2 -1熱負(fù)荷匯總表項(xiàng)目單位釆暖期非采曖期最大平均最小最大平均最小用戶熱負(fù)荷工業(yè)t/h17511 21081269275采曖t(yī)/h1777243000折算到電廠出口的熱 負(fù)荷工業(yè)t/h166. 651 35. 221 02. 84119. 9987.6171.4 2采曖t(yī) / h168 5568. 5640. 95000折算到熱電廠出口的工業(yè)熱負(fù)荷,再乘以0.9的

5、折算系數(shù)，得到熱電廠設(shè)計(jì)工業(yè)熱負(fù)荷, 再按供熱比焙和回水比焰(回水率為零，補(bǔ)水比焙62. 8 kJ/kg)計(jì)算出供熱量，見表2-2c根 拯設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，繪制采曖負(fù)荷持續(xù)曲線和年熱負(fù)荷持續(xù)曲線圖，見圖2、圖2-2。表2-2熱電廠設(shè)計(jì)熱負(fù)荷項(xiàng)目單位采曖期非采曖期最大平均最小最大平均最小工業(yè)蒸汽熱負(fù)荷0.8Mt/h149. 9 812 1 . 7092. 561 07. 997 8.8564. 28Pa> 2 3 0 °CGJ/h42 6 59346. 1526 3.27307. 14224.26182 82采腹蒸汽熱負(fù)荷0. 8MPa、230°Ct/h1 6 8. 556

6、8.5640. 95000GJ /h479. 401 95. 011 1 6.47000合計(jì)t /h3 1 8. 5 3190. 26133.5110 7 . 9978.8 564. 28GJ /h90 5.9954 1 1637 9. 733 07142 2 4. 26182. 82圖24采暖熱負(fù)荷持續(xù)曲線圖圖2-2 年熱負(fù)荷持續(xù)曲線圖2 .2裝機(jī)方案的擬定根據(jù)熱電廠設(shè)訃熱負(fù)荷和建廠條件，熱電廠最終規(guī)模是5 OMW以下，由于采曖熱負(fù)荷占 整個(gè)熱負(fù)荷比重一般，所以不建熱水網(wǎng)。采曖用汽和工業(yè)用汽同管輸送,因此擬左以下裝機(jī)方 案:（見圖23）2 X CC12-4.9 / 0.9& 0.17

7、型雙抽汽供熱式次髙壓汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組;1X B12-4. 9 /0.9 8型背壓供熱式次髙壓汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組;3X75 t/h次髙壓循環(huán)流化床鍋爐。本方案設(shè) 有三臺(tái)鍋爐，三臺(tái)汽輪機(jī)，主蒸汽系統(tǒng)采用母管制。背壓機(jī)組（B 1 2機(jī)組）的排汽，一部分 作為1號(hào)高加的加熱用汽，另一部分作為供熱汽源。抽汽機(jī)組CC12有3級(jí)非調(diào)整抽汽和2級(jí) 調(diào)整抽汽,其中第1級(jí)調(diào)整抽汽和第1級(jí)非調(diào)整抽汽共用一個(gè)抽汽口，第2級(jí)調(diào)整抽汽和第2 級(jí)非調(diào)整抽汽共用一個(gè)抽汽口，第1級(jí)調(diào)整抽汽做為供熱抽汽，第2級(jí)調(diào)整抽汽做為補(bǔ)充水加 熱蒸汽。除氧器加熱用汽量是第2級(jí)非調(diào)整抽汽，除氧器左壓運(yùn)行。該系統(tǒng)配宜減溫減壓器, 保留或新建調(diào)峰鍋爐，

8、機(jī)組供熱不足部分先由鍋爐的新蒸汽減溫減壓后提供，再由尖郵鍋爐 提供。減溫減壓器所用的減溫水來自給水泵岀口。系統(tǒng)設(shè)連排擴(kuò)容器，擴(kuò)容蒸汽進(jìn)入除氧器。 功熱蒸汽的凝結(jié)水不回收，補(bǔ)充水（生水）由CC12機(jī)組的第2級(jí)調(diào)整抽汽加熱后,去化水車間, 再去除氧器。片二1 駅g5. Ip 150t 3312. 9h4.9p 435t 32S2.S5H1WiU4<5is. sih1179E0.8p 230t 2907b274 ；. 69h補(bǔ)充水八.$：2693.9h2693.llh720hI711. 76h|51S. S ih40Sh減溫水518. Sih167hI125. 65hI 133.67hJ注：1

9、D流雖，強(qiáng)位t/h。圖中數(shù)據(jù)分子 為季最大負(fù)荷工況計(jì)算結(jié)果。分 母為非采曖季最小負(fù)荷工況計(jì)算 結(jié)果°2h焙.氓位kj/kg：謐度，單位93p壓力，社位MPa4采曖孚3臺(tái)汽機(jī)加減床減溫器供汽 并需外部小鍋爐調(diào)峰.非采暖季最 小負(fù)荷工況B12汽機(jī)停運(yùn)。62.8h幾八2X羅期盛生水476.54b圖 2-3B12 4 .9/3.98 + 2XCC 1 2-4 .9/0. 98/0. 1 7 + 3X75 t /h 全廠原則性熱力系統(tǒng)圖2.3汽輪機(jī)熱力特性資料與原則性熱力系統(tǒng)擬定及其計(jì)算（一）機(jī)組熱力特性資料我國常見供熱機(jī)組的熱力特性參見中小型熱電聯(lián)產(chǎn)工程設(shè)計(jì)手冊。本方案CC12額 泄進(jìn)氣M9

10、2t/h,最大進(jìn)氣104. 4 t/h,第一級(jí)調(diào)整抽汽量3050 t/h,第二級(jí)調(diào)整 抽汽量3 0 t/h0本方案的訃算原則是，讓B 12盡量多供熱負(fù)荷,CC22汽機(jī)第二級(jí)調(diào)整抽汽作 熱電廠補(bǔ)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2-3c（三）原則性熱力系統(tǒng)訃算1. 參數(shù)級(jí)符號(hào)說明見表2-3表23參數(shù)及符號(hào)名稱符號(hào)單位名稱符號(hào)單位鍋爐蒸發(fā)量Dt/hCC 12機(jī)組機(jī)電效率1 ma.Cl鍋爐排污量Dbt/hB12汽機(jī)進(jìn)汽量6t/h排污擴(kuò)容蒸汽量Dft/hB12汽機(jī)髙加用汽量Drt/h擴(kuò)容器排污水量D,»t/hB12汽機(jī)外供汽量Dtbt/h全廠汽水損失量Dt/hCC12

11、汽機(jī)進(jìn)汽量Doct/h鍋爐給水量Dmt/hCC12汽機(jī)高加用汽量Dct/h全廠補(bǔ)充水量D mat/hC1 2汽機(jī)高加用汽量Dt/h鍋爐減溫減壓汽量D®t/hCC12汽機(jī)外供汽量Dtct/h減溫減壓后汽量Dv"hCC12除氧器用汽量d2t/h減溫減壓噴水量t/hCC12生水預(yù)熱器用汽量ZXt/h循環(huán)流化床鍋爐效率CC 12凝汽量Det/h加熱器換熱效率CC 1 2低壓加熱器用汽Dt/h加熱蒸汽利用系數(shù)%CC12發(fā)電量PeCkWB12機(jī)組機(jī)電效率葉 mg.BB12發(fā)電量Pe.BkWC12機(jī)組機(jī)電效率2. 計(jì)算條件計(jì)算工況：采暖期最大熱負(fù)荷工況，此時(shí)對(duì)應(yīng)汽輪機(jī)最大進(jìn)氣量和最大調(diào)整

12、供熱抽汽量;設(shè)鍋爐排污量:Db二0.0 2Dy汽水損失M：D. = 0 .03 Db； Hh = ”二098。各效率取值見表2-4 o表2-4主要效率取值鍋爐效率77機(jī)電效率采暖期非采曖期B12機(jī)組c C 12機(jī)組77門0.90.860.7 5 80. 8293鍋爐減溫減壓供熱系統(tǒng)熱力計(jì)算公式物質(zhì)平衡方程DH(a)能量平衡方程3282.85D/518.84D = 2907D“<b)把心)式帶入(b)式得 3282.85D/518.84D廣2907D,解得D曠血D°j(3-6 2)DrrD-D.rD(3-63)4方案一的計(jì)算(1 )鍋爐汽水流量計(jì)算公式1) 鍋爐蒸發(fā)量 Db =(

13、% + % + D”)/(l°°3)= 1.030928(£> g + D”)4)2) 鍋爐排污雖 £)h= 0°2Db = O.O2O619(£)o + DJ(36 5 )3) 鍋爐給水量 6 = D + "L051546(£>() + % + A?(3-66)4) 鍋爐擴(kuò)容排污系統(tǒng)il算物質(zhì)平衡方程U. = Df + D,.(a)能量平衡方程1179xO.98D,嚴(yán) 2693D +467.08D，(b)把(a)式帶入(b)式得D, = 0.0063757(D)+ Dqb + Do)(3一 67)Dr

14、 = A.-Dr0-0142428(£)() + D()B + Dq.)( 3-68)5) 補(bǔ)充水量計(jì)算,若不考慮回水Dma =，DlC + Dili + D1J + Dl + Dps=(De + D + D/ + 003x 1.03092&D” + Dob + D®初.0142428(Dc+D>b + D”)(3-69)=(De+Dtb+Dd+°351 707(Dc+6+DR(2) B12-4.9/0.9 8熱力系統(tǒng)計(jì)算公式1) B 12機(jī)高加用汽量計(jì)算高加用汽量可分為兩部分，一部分由B1 2汽輪機(jī)排氣提供，為Dm 另一部分由CC1 2第一級(jí)抽汽提

15、供，為Qi。假左B 1 2抽汽加熱對(duì)應(yīng)的給水量是D，,p和CC12 級(jí)抽汽加熱剩余的給水量，則髙加能疑平衡方程：0.98x(2907-711.76)£)1£f = 1.051546x(719.67一518.84)f)0B解得高加用汽爪 =00981632Dqb(3-7 0)2) Bl 2機(jī)外供汽量6廠6廠D廠°901837£(3-71)3) B12機(jī)發(fā)電功率PlB = (3282.85 - 2907) De x °-857 / 36 = 79.868£>()fi(3-7 2)(3 ) CC I 2-4. 9/0. 9 W.l 7

16、熱力系統(tǒng)計(jì)算公式1) CC12高加用汽量計(jì)算高加能呈:平衡方程0.98 x (2907-711.76) £),(. = (719.67-518.84)x1.051546 (£)“. + £)0,)解得高加用汽量£) |C = 0.098163(£>0(. + £)<,.)(3-7 3)2) 生水預(yù)熱器用汽量計(jì)算生水預(yù)熱器的熱平衡:計(jì)算時(shí)考慮20%的化學(xué)水處理水量損失。0.98x(2744.69-476.54)£)?v = 1.2x(167.47 -62.8)° 廣 0.056507 (£) +

17、 Dtb + Dj + °0°2553(Dg +J(3 -74)3 )低壓加熱器用汽量計(jì)算公式低壓熱平衡：0.98(2693433.07)6=(407.68-12&65)x(D + D)低加用汽量： D3=0.14 4 149D c(3-75)4) 除氧器用汽量計(jì)算公式除氧器熱平衡098x 2744.696 +1465£>bs + 47654£hs + 71 l76(De + D 町+ 407.68(6 +2) + 26931D =518.84(Diw+Dw)把式(3-69)，(3-73) ,(370), (3-6 7 ), (3 74),

18、(3-75)帶入上式，并整理得Z)2=0.167563 (Doc + Dob + Do j) + 0.032406D)j一 0.064476 (Die + Db + Dj) - 0.173413ZX(3 -76)5) CC12汽量平衡DoC=DlC+E>TC+D2+D2s+D3+Dc把式(3-73),式(3-7 4),式(3-75)帶入上式，并整理得De = 0.753780Doc- 075244D(>« - 0.309750D<)；-1.021937 Dw+ 0.008209(£)/« + £)7)(3-77)6 )CC1 2發(fā)電量計(jì)

19、算公式A.c = 0.829x(3282.85_2907)(Dc + Dc) + (3282.85 2744.69)(6 +6$) + (3282.85 - 2693.94) D3 + (3282.85 一 23O8.47)DC/ 3.6(3- 78) 整理上式得Pe. c = 85.825852D/C + 29.5778436c + 75.641244D)； + 21.081845£>o«-0.987569 (Dm + Dtj) + 225.867097D(3 一79)或De = 0.004427P© C-0.130952£>g - OO9

20、3337Dob - 0.379984D/C一 O.334893Doy + 0004372(Db + Dtj)(3-80) 代入式(3-7 7),并整理得Doc=0005004/V c + 0.0925785 一 0.028419Do； + 0.725590D/C- 0004337(Db + Drj)(3 一81)(4)方案一各部分實(shí)際用汽量計(jì)算上而推導(dǎo)岀來汽機(jī)進(jìn)汽量(Do).凝汽雖：(Dc)與發(fā)電功率(Pe)和供汽疑(DT)之間的關(guān)系，現(xiàn)將有關(guān)數(shù)拯代入，可計(jì)算出方案一在采曖期最大負(fù)荷下汽機(jī)、鍋爐等各部分實(shí)際用汽量。計(jì)算結(jié)果列在表2 5。表中各量的順序就是計(jì)算結(jié)果。表2-5方案-汽水流量計(jì)算結(jié)果

21、匯總序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)數(shù)值單位來源或計(jì)算公式1熱負(fù)荷Dh318. 53t/h根據(jù)熱電廠設(shè)計(jì)熱負(fù)荷2鍋爐額定蒸發(fā)量Db390t/h75t/hX3 選定3汽水損失DI11.7t/h選定汽水損失率3$4鍋爐減溫減圧用汽Doj17.8t/hDOj二Db-Dl-DOB-DOC5減溫減床外供汽量DTj20. 79t/h式(3-62)6減溫水量Dw2. 99t/h式(3-63)7鍋爐排污水量Dbl7.8t/h式(3-65)8鍋爐給水量Dfw397.8t/h式(366)9排污擴(kuò)容蒸汽量Df2.41t/h式(3-67)10擴(kuò)容器排污水量Dps5. 39t/h式(3-68)11全廠補(bǔ)充水量Pma274.69t/h式(3

22、-69)12B12進(jìn)汽量POB151.7t/h額定功率下，由式(3-72)13CC12進(jìn)汽量DOC104. 4t/h根據(jù)CC12汽機(jī)特性特性，最人進(jìn)汽雖14B12額定發(fā)電量Pe,B6000kW根據(jù)B6特性設(shè)定15本計(jì)算工況B12發(fā)電量Pe,B6000KWB6維持額定發(fā)電量16B12高加用汽量DIB7.2t/h公式(3-70)1712外供汽量DTB70.8t/h公式(3-71)18CC12進(jìn)汽量Pe,C12000kWCC12特性19CC12高加用汽量D1C14. 89t/h公式(3-73)20CC12外供汽量DTC50t/h最人熱負(fù)荷工況，CC12調(diào)整抽汽量達(dá)最人值21升水預(yù)熱器用汽量D2s15

23、. 52t/h公式(3-74)22CC12汽機(jī)凝汽量De20. 79t/h公式(3-77)23CC12低加用汽量D33. 52t/h式(3-75)24除氧器用汽雖D243. 13t/h式(3-76)25尖峰鍋爐供汽量Djf60. 93t/hDjf二DT-DTB-DTC-DTj26本工況CC12發(fā)電量Pe,C12328kW公式(3-78)(5)計(jì)算說明1)B12是背壓機(jī)，經(jīng)濟(jì)性好，在采曖最大熱負(fù)荷時(shí)，應(yīng)首先維持B1 2在額泄工況下運(yùn)行，因而 可根拯B12機(jī)的額定功率由式(3-79)11-算出B12所需進(jìn)汽量；本題中采用“宦流雖:”汁算, 即最大熱負(fù)荷時(shí)，汽輪機(jī)進(jìn)汽量取為汽輪機(jī)最大設(shè)計(jì)進(jìn)汽量,且假

24、左采暖期CC12機(jī)組提供最大 調(diào)整抽汽量，即£疋=50t/h,以此訃算各處汽水流量和發(fā)電量。是否合適要通過檢驗(yàn)CC1 2汽機(jī)的最小凝汽量來確定。凝汽量檢驗(yàn)2 4.3 9 / 20& 8 =0 . 1168 ;73. 01 / 184 = 0.39 6 8 (最小負(fù)荷)，大于CC1 2最小凝汽疑的要求。如果不滿足要重新設(shè)泄進(jìn)汽呈:，再計(jì)算。2)計(jì)算中還要進(jìn)行汽量和電量校核，以檢驗(yàn)及孫是否準(zhǔn)確。E>)c=Dic+E>rc+E)2+Dis4-D34-Q= 22.24 + 1 00 +43.1 3 +15. 52 + 3. 52 + 24. 3 9 = 208.8 t/h

25、誤差(12 3 28 12000)/120 0 0 = 2.7%符合工程需要可見，汽疑平衡，計(jì)算準(zhǔn)確。3) 本方案的運(yùn)行方式:在采曖期3臺(tái)汽機(jī)加鍋爐新汽減溫減壓后供給熱負(fù)荷，3臺(tái)鍋爐運(yùn) 行。采曖期最大符號(hào)工況，尖郵鍋爐供汽60.93 t/h;非采曖期最大及平均負(fù)荷工況，2臺(tái) 汽機(jī)2臺(tái)鍋爐運(yùn)行，負(fù)荷不滿：非采曖期最小負(fù)荷工況,B1 2汽機(jī)停運(yùn)，CC12汽機(jī)及2臺(tái) 鍋爐運(yùn)行。本方案其他供熱工況計(jì)算類同。典型工況熱平衡結(jié)果已標(biāo)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(fù)荷表示在年熱負(fù)荷持續(xù)線圖上，見圖2 -2.2.4全廠熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算計(jì)算時(shí)要用到相應(yīng)的汁算公式見(3. 35)至(3-

26、61),這里只給出所用公式的編號(hào)。本方案 B 1 2 4.9/0.98+ 2XCC 1 2-4.9/0.9 8/0.17 + 3X 1 30 t/h調(diào)峰鍋爐供熱量 Qtf = Djt (hi-hma)=60.93x 10' x(2907 -62.8)x 10 = 173.31GJ/h熱電廠最大供熱量 Qr<my = 905.99 -173.31= 732.68GJ/h熱電廠全年供熱量(根據(jù)全年熱負(fù)荷持續(xù)曲線圖3-5 )Qa = 732.68 xl20 + 0.5x (732.68 + 379.73) x (2424-120) +0.5 x (307.14+182.82) x (8760 - 2424)=2921639熱電廠全年發(fā)電疑：設(shè)機(jī)組利用小時(shí)數(shù)為H3 = 5500/年發(fā)電量(式3-36)p； = 36000 x 5500 = 198000000W h采曖期平均發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率(式3-38)t34& 10xl03(l + 0.03) x (3282.85 - 719.67) -190.26 xl03x (2907 - 62.8)“29300x36000x0.9x0.98=0.406 / 伙W/?)非采曖期平均發(fā)電標(biāo)注煤耗率(式3-3 8 )_ 196.4 x 103 (