熱電廠熱力系統(tǒng)計算分析

1、熱力發(fā)電廠課程設計1.1 設計目的1.學習電廠熱力系統(tǒng)規(guī)劃、設計的一般途徑和方案論證、優(yōu)選的原則2.學習全面性熱力系統(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：熱負荷匯總表采 暖 期非采暖期項目單位最大平均最小最大平均最小用 戶工業(yè)t/h1751421081269275熱負

2、荷采暖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爐循環(huán)流化床鍋爐鍋爐效率0.720.850.85 0.900.65 0.700.850.85 0.90（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750 600012000 250005000汽輪機相對內(nèi)效率0.7 0.80.75 0.850.850.87汽輪機機械效率0.95 0.980.97 0.99 0.99發(fā)電機效率0.93 0.960.96 0.970.980.985（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

3、、低壓加熱器、除氧器，一般取0.960.98。（5）熱交換器端溫差，取3 7。（6）鍋爐排污率，一般不超過下列數(shù)值：以化學除鹽水或蒸餾水為補給水的供熱式電廠2%以化學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 5 20。（ 11）進入凝汽器的蒸汽干度，取0.88 0.95。（ 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

4、參數(shù)，逐一將用戶負荷折算到熱電廠供汽出口，見表 2-1。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166.65t/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工業(yè)t/h166.65135.22102.84119.9987.6171.42負荷采暖t/h168.5568.5640.95000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

5、/kg）計算出供熱量，見表2-2。根據(jù)設計熱負荷，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t/h149.98121.7092.56107.9978.8564.280.8MPa、 230GJ/h426.59346.15263.27307.14224.26182.82采暖蒸汽熱負荷t/h168.5568.5640.950000.8MPa、 230GJ/h479.40195.01116.47000合計t/h318.53190.26133.51107.9978.8564.28GJ/h90

6、5.99541.16379.73307.14224.26182.82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。本方案設有三臺鍋爐，三臺汽輪機，主蒸汽系統(tǒng)采用母管制。背

7、壓機組（B12 機組）的排汽，一部分作為 1 號高加的加熱用汽，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

8、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。Db= 3905.4p 450t 3312.9h189.69h11.7058DL=5.69.汽水損失2823D =151.7t53OB0.04p9.41179h3× 130 t/hB12-4.9/0.98897. .73=lbD0.8p 230t 2907h2693.11h Df =1.172.41D2=14.0343.13補充水4從化水車間來711Doj =17.80.04.9p 435t 3282.85hh58208.8.oc28D =18423t52.9934Dw =0.0p9.減溫水 518.8

9、4h42 × CC12-4.9/0.98/0.17DTj =20.790.0h7h69 1.7403 019. .224 32p2 75257.60=0c0D+D+D=64.28D.TB TCTj02744.69hDTB+DTC=236.8164.282693.9h注：1.D 流量，單位 t/h 。圖中數(shù)據(jù)分子.7 .3120=C511.D5 .+B141=sD2D9 2Dw=2.993 60.0. .518.84h5=2720h減溫水 518.84hs467.08hpD711.76 h167h去化水車間再去除氧器2 25 5. .3 0=13D408h128.65h433.67h6

10、2.8h為季最大負荷工況計算結(jié)果。分母為非采暖季最小負荷工況計算結(jié)果。2.h 焓，單位 kj/kg；t 溫度，單位3. p壓力，單位 MPa4. 采暖季 3臺汽機加減壓減溫器供汽并需外部小鍋爐調(diào)峰，非采暖季最小負荷工況 B12汽機停運。Dbs =1.2 ×生水476.54h圖 2-3 B12-4.9/0.98 + 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)工程設計手冊。本方案CC12額定進氣量 92

11、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名稱符號鍋爐蒸發(fā)量Db鍋爐排污量Db1排污擴容蒸汽量Df擴容器排污水量Dps全廠汽水損失量D1鍋爐給水量D fw全廠補充水量Dma鍋爐減溫減壓汽量D0 j減溫減壓后汽量DTj減溫減壓噴水量D w循環(huán)流化床鍋爐效率gl加熱器換熱效率h加熱蒸汽利用系數(shù)'hB12 機

12、組機電效率mg, B參數(shù)及符號單位名稱t hCC12 機組機電效率t hB12汽機進汽量t hB12汽機高加用汽量t hB12汽機外供汽量t hCC12 汽機進汽量t hCC12 汽機高加用汽量t hC12 汽機高加用汽量t hCC12 汽機外供汽量t hCC12 除氧器用汽量t hCC12 生水預熱器用汽量CC12 凝汽量CC12 低壓加熱器用汽量CC12 發(fā)電量B12發(fā)電量符號單位mg ,C 2DoBthD1 BthDTBthD0 CthD1CthD1thDTCthD 2thD2 sthDcthD3thPe,CkWPe, BkWC12 機組機電效率mg ,C12. 計算條件計算工況：采暖期

13、最大熱負荷工況，此時對應汽輪機最大進氣量和最大調(diào)整供熱抽汽量；設鍋爐排污量： Dbl = 0.02 Db；汽水損失量： D1 = 0.03 Db； h ='=0.98。各效率取值見表h2-4。表 2-4主要效率取值鍋爐效率機電效率gl采暖期非采暖期B12 機組CC12 機組mg, Bmg ,C 10.90.860.7580.8293. 鍋爐減溫減壓供熱系統(tǒng)熱力計算公式物質(zhì)平衡方程D0 j Dw DTj（ a）能量平衡方程3282.85D 0 j518.84D w2907D Tj（ b）把（ a）式帶入（ b ）式得 3282.85D 0 j518.84D w2907D Tj解得DTj1

14、.168D 0 j（ 3-62 ）DTjDTj D0 j 1.168D 0 j4. 方案一的計算（1）鍋爐汽水流量計算公式1）鍋爐蒸發(fā)量Db ( D0C D0B D0 j) /(1 0.03) 1.030928( D0 D0 B（ 3-64 ）2）鍋爐排污量Db1 0.02 Db 0.020619(D0 D0B D0 j )3）鍋爐給水量D fw Db Db1 1.051546(D0 D0B D0 j )4) 鍋爐擴容排污系統(tǒng)計算物質(zhì)平衡方程Db1D f D ps能量平衡方程1179 0.98D b1 2693D f467.08D ps把（ a）式帶入（ b）式得 D f0.0063757(D

15、0D0 B D 0 j )D psD b1 D f0.0142428(D0D 0B D0 j )（ 3-63）D0 j )（ 3-65）（ 3-66）（ a）（ b）(3-67)（ 3-68)5)補充水量計算，若不考慮回水Dma(DTCDTBDTj )DLDps(DTC DTBDTj )0.031.030928( D0CD0 B D0 j )0.0142428(D0 C D 0B D 0 j )（ 3-69）(D TCDTBDTj )0.0451707(D 0CD 0BD0 j )（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B1

16、2 汽輪機排氣提供， 為 D1B，另一部分由 CC12第一級抽汽提供，為 D1C。假定B12 抽汽加熱對應的給水量是DoB 和 CC12一級抽汽加熱剩余的給水量，則高加能量平衡方程：0.98(2907711.76) D 1B1.051546(719.67 518.84) D 0B解得高加用汽D1B0.0981632 D 0B（ 3-70）2）B12 機外供汽量D TBD 0BD 1B0.901837 D 0 B（ 3-71）3）B12 機發(fā)電功率Pe, B3282.852907 D 0B0.857/ 3.679.868 D 0 B（3-72）（ 3） CC12-4.9/0.98/0.17 熱力

17、系統(tǒng)計算公式1）CC12 高加用汽量計算高加能量平衡方程0. 98 2907 711. 76719. 67 518. 84 1. 051546D 1CD 0CD 0 j解得高加用汽量D1C0.098163 D 0C D 0 j（ 3-73）2）生水預熱器用汽量計算生水預熱器的熱平衡：計算時考慮20%的化學水處理水量損失。0.982744.69476.54D1.2167.4762.8 D2smaD2 s0.056507 D TCDTBDTj0.002553D 0C（ 3-74）D0 B D0 j3)低壓加熱器用汽量計算公式低壓熱平衡： 0.982693 433.07D 3=407.68128.6

18、5D 3D c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0.98 2744.69 D 2 146.5 D bs 476.54 D 2s 711.76 D1C D 1B 407.68 D 3 D c 2693.11D f =518.84（ Dfw +Dw）把式（ 3-69），（ 3-73），（3-70 ），（3-67），（ 3-74），（ 3-75）帶入上式，并整理得D 2=0.167563 D 0CD 0 BD 0 j0.032406 D 0 j（3-76）0.064476 D TCD TBDTj0.173413 D c5）CC12 汽量平衡D

19、0C=D1C+DTC22s3+Dc+D +D+D把式（ 3-73），式（ 3-74），式（ 3-75）帶入上式，并整理得Dc0.753780 D 0 C0.175244 D 0 B0.309750 D 0 j1.021937 D TC0.008209( D TBD Tj )（ 3-77）6）CC12 發(fā)電量計算公式Pe , C 0.829 3282.85 2907D1C DTC3282.85 2744.69 D 2 D 2s+ 3282.85 2693.94 D 3(3282.852308.47) D C / 3.6（ 3-78）整理上式得Pe, C 85.825852DTC29.577843

20、D 0C 75.641244D 0 j 21.081845D 0 B0.987569 DTBDTj 225.867097Dc（ 3-79）或Dc 0.004427 Pe,C0.130952 D 0 C0.093337 D 0 B 0.379984 D TC0.334893 D 0 j0.004372( D TBD Tj)（ 3-80）代入式（ 3-77），并整理得D0 C= 0.005P0040. 0D92578D0. 02841 9e ,C0Bj0. 72D55900.D00 4D33 7()T CT BT j（3-81）(4)方案一各部分實際用汽量計算上面推導出來汽機進汽量(D0)、凝汽量

21、 (Dc)與發(fā)電功率 (Pe)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。表2-5序號項目1 熱負荷2 鍋爐額定蒸發(fā)量3 汽水損失4 鍋爐減溫減壓用汽5 減溫減壓外供汽量6 減溫水量7 鍋爐排污水量8 鍋爐給水量9 排污擴容蒸汽量10 擴容器排污水量11 全廠補充水量12 B12進汽量13 CC12進汽量14 B12額定發(fā)電量15 本計算工況 B12發(fā)電量16 B12高加用汽量17 12外供汽量18 CC12進汽量19 CC12高加用汽量20 CC12外供汽量21 升水

22、預熱器用汽量22 CC12汽機凝汽量23 CC12低加用汽量24 除氧器用汽量25 尖峰鍋爐供汽量26 本工況 CC12發(fā)電量方案 - 汽水流量計算結(jié)果匯總符號數(shù)值單位來源或計算公式Dh318.53t/h根據(jù)熱電廠設計熱負荷Db390t/h75t/h ×3選定D111.7t/h選定汽水損失率 3%Doj17.8t/hD0j=Db-D1-D0B-D0CDTj20.79t/h式（ 3-62 ）Dw2.99t/h式（ 3-63 ）Dbl7.8t/h式（ 3-65 ）Dfw397.8t/h式（ 3-66 ）Df2.41t/h式（ 3-67 ）Dps5.39t/h式（ 3-68 ）Pma274

23、.69t/h式（ 3-69 ）P0B151.7t/h額定功率下，由式（ 3-72 ）D0C104.4t/h根據(jù) CC12汽機特性特性，最大進汽量Pe,B6000kW根據(jù) B6特性設定Pe,B6000KWB6維持額定發(fā)電量D1B7.2t/h公式（ 3-70 ）DTB70.8t/h公式（ 3-71 ）Pe,C12000kWCC12特性D1C14.89t/h公式（ 3-73 ）DTC50t/h最大熱負荷工況， CC12調(diào)整抽汽量達最大值D2s15.52t/h公式（ 3-74 ）Dc20.79t/h公式（ 3-77 ）D33.52t/h式（ 3-75 ）D243.13t/h式（ 3-76 ）Djf60

24、.93t/hDjf=DT-DTB-DTC-DTjPe,C12328kW公式（ 3-78 ）（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計進汽量，且假定采暖期CC12 機組提供最大調(diào)整抽汽量，即DTC = 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 = 0.1168；73.01/184 = 0.3968 （最小

25、負荷），大于 CC12 最小凝汽量的要求。如果不滿足要重新設定進汽量，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。D 0C=D 1C+D TC+D 2+D 2s+D 3+D c= 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

26、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QTFjfTma）=60.93362.8) 106173.31GJ/hD（h - h10 (2907熱電廠最大供熱量QT ( m)905.99173.31732.68GJ/h熱電廠全年供熱量（根據(jù)全年熱負荷持續(xù)曲線圖3-5）aQ732.68 1200.5 (732.68379.73) (2424120)=2921639熱電廠全年發(fā)電量：設機組利用小時數(shù)為H 35500h年發(fā)電量（式3-36）pa3