熱力發(fā)電廠課程設(shè)計(jì)

1、350MW凝汽式電廠原則性熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算（20102011 年度第 1 學(xué)期）名稱：熱力發(fā)電廠課程設(shè)計(jì)題 目：火力發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)擬定和計(jì)算院系：能源與動(dòng)力工程學(xué)院班 級(jí)：熱能0708班1071170819學(xué) 號(hào):學(xué)生：王海超指導(dǎo)教師：志宏設(shè)計(jì)周數(shù)：1成 績： 日期：2011 年12月28日1月5日350MW凝汽式電廠原則性熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1. 1設(shè)計(jì)題目：火力發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)擬定和計(jì)算1.2任務(wù)12 1.擬定發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)1.2.2. 繪制發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)圖1.2.3. 發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)計(jì)算（額定工況）1.24作汽輪機(jī)熱力過程線1.2.5. 作汽水參

2、數(shù)表1.2.6. 鍋爐連續(xù)排污利用系統(tǒng)計(jì)算1.2.7 .高加組計(jì)算1.2.8.除氧器計(jì)算1.29 .低加組計(jì)算1.2.10. 汽輪機(jī)汽耗量及各項(xiàng)汽水流量計(jì)算1.2.11. 汽輪機(jī)功率校核1.2.12. 熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算1.3計(jì)算類型額定工況功率計(jì)算1.4熱力系統(tǒng)簡介汽輪機(jī)機(jī)組型號(hào)為300 MW-16.7/538/538 機(jī)組，國產(chǎn) HG1021-18.2-540/540-WM10亞臨界中間再熱自然循環(huán)汽包鍋爐。其原則性熱力系統(tǒng)圖 如圖1所示。汽輪機(jī)為單軸雙缸雙排汽，高中壓缸 采用和缸反流結(jié)構(gòu)，低壓缸為三層缸結(jié)構(gòu)。高中壓部分為沖動(dòng)、反動(dòng)混合 式，低壓部分為 雙流、反動(dòng)式。共有8級(jí)抽汽。其中第一、二

3、、三級(jí)抽 汽分別供3臺(tái)高壓加熱器，第五、六、七、八級(jí)抽汽分別供4臺(tái)低壓 加熱器，第四級(jí)抽汽作為0.738 MPa壓力除氧器的加熱汽源。八級(jí)回?zé)峒訜崞鳎ǔ跗魍猓┚b設(shè)了疏水冷卻器。三級(jí)高壓加 熱器均安裝了置式蒸汽冷卻器，將三臺(tái)高壓加熱器的上端差分別減小 為-1.7 C、-0.5 C、0 C,從而提高了系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)型。采取疏水逐級(jí) 自流方式。有除鹽裝置 DE、一臺(tái)軸封冷卻器SG。配有前置泵TP的 給水泵FP,經(jīng)常運(yùn)行為汽動(dòng)泵，小汽輪機(jī)TD為凝氣式，正常運(yùn)行 其汽源取自第四段抽汽（中壓缸排汽），無回?zé)峒訜?，其排汽引入主?汽器。最末兩級(jí)低加H7、H8位于凝汽器頂部。補(bǔ)充水引入凝汽器。汽輪機(jī)的主凝

4、結(jié)水由凝結(jié)水泵送出，依次流過軸封加熱器。1.5計(jì)算原始資料1.5.1. 汽輪機(jī)型式和參數(shù)（1）機(jī)組型式：亞臨界、一次再熱、雙缸雙排汽、單軸、凝汽式汽輪機(jī)（2）額定功率：Pe=300MW（3 ）主蒸汽初參數(shù)：p0=16.7MPa,t0=538 C,（4）再熱蒸汽參數(shù)：熱段：pr1=3.588MPa,tr1=336.8 C ,冷段：pr2=3.229MPa,tr2=538 C,（5） 排汽壓力：pc=0.00595Mpa ，排汽比焓：hc=2494.5kJ/kg1.5.2. 回?zé)嵯到y(tǒng)參數(shù)pfw=21.35MPa, pcw=1.72MPa項(xiàng)目單位一抽 二一抽 二抽四抽五抽八抽七抽八抽加熱器編號(hào)H1H

5、2H3H4H5H6H7 H8抽汽壓力MPa 5.993.591.620.7380.3150.1320.07080.0225抽汽溫度C388.2320.6431.8326226.2139.290.362.6端差C-1.700 02.82.82.8 2.8注：H1、H2取4%，其他各抽汽管壓降取6%P （特殊性）各加熱器效率取,0.97（特殊性）下端差取6.3 C （特殊性）各軸封漏汽量（kg/h） : Dsg仁5854 （去 H1） Dsg2=262.5 （去 H3 ） Dsg3=4509 （去 H4） Dsg4=2931.5 （去 H7 ） Dsg5=452 （去 C） Dsg6=508（去

6、SG）各軸封漏汽焓（kJ/kg） : hsg仁3383.7hsg2=3508.6hsg3=3228.8hsg4=3290.5hsg5=2716.8hsg6=2749.91.5.3. 鍋爐型式和參數(shù)國產(chǎn)HG1021/18.2-540/540-WM10型亞臨界中間再熱自然循環(huán)汽包爐額定蒸發(fā)量1021t/h過熱蒸汽參數(shù) psu=18.2MPa,tsu=540 C汽包壓力pb=19.83Mpa給水溫度tfw=275 C鍋爐效率nb=0.913管道效率n p=0.9851.5.4. 其他已知數(shù)據(jù)汽機(jī)進(jìn)汽節(jié)流損失 0.02Po中壓汽門節(jié)流損失 0.02Pr2鍋爐排污量 Dpw=0.01Db全廠汽水損失 D

7、L=0.01Db化學(xué)補(bǔ)充水壓力0.39 Mpa，溫度20 C機(jī)電效率 n mg=0.9924*0.987排污擴(kuò)容器效率n f=0.98排污擴(kuò)容器壓力 Pf=0.8二、熱系統(tǒng)計(jì)算2.1汽水平衡計(jì)算2.1.1.全廠補(bǔ)水率由于計(jì)算前汽輪機(jī)進(jìn)汽量Do為未知，故預(yù)選D°=1023003kg/h進(jìn)行計(jì)算，最后校核。全廠工質(zhì)滲漏系數(shù)：aL=D l/D°=O.O1D b/D°=10210/1023003=0.00998鍋爐排污系數(shù)：abi=D bi/D o=O.O1D b/D。=10210/1023003=0.00998 廠用汽系數(shù)：api=0.01081減溫水系數(shù)：asp=0.

8、02974暖風(fēng)器疏水系數(shù)：anf =0.01893由全廠物質(zhì)平衡：ama =a pl +a bi+a l =0.01081+0.00998+0.00998=0.030772.1.2. 給水系數(shù)afw如圖 3 所示，1 點(diǎn)物質(zhì)平衡：ab=a 0+a =1+0.01122=1. 011222 點(diǎn)物質(zhì)平衡:afw=a b+a bl-a sp=1.01122+0.01122-0.02974=0.989382.1.3. 各小汽流量系數(shù)asg,i按預(yù)選的D。和原始數(shù)據(jù)，計(jì)算得到軸封漏汽流量的流量系數(shù)，表1機(jī)組軸由封項(xiàng)漏氣參數(shù)Dsg1 （去 H1）5854hsg13383.7asg10.0057224Dsg

9、2 （去 H3）262.5hsg23508.6asg20.0002566Dsg3 （去 H4）4509hsg3_3228.8asg30.0044076Dsg4 （去 H7）2931 5hsg43290 5asg40.0028656Dsg5 （去 C）452hsg52716 8Jasg50.0004418Dsg6 （去 SG）508hsg62749 9、j asg60.0004966TDsg14517' yj "Tag0.0141906名稱全廠共質(zhì)滲漏鍋爐排污廠用汽暖風(fēng)器過熱器減溫水離開系統(tǒng)的介質(zhì)比焓3394 41760 23108 23108 2724 7返回系統(tǒng)的介質(zhì)比焓8

10、37837837-687724.72.2汽輪機(jī)的汽態(tài)膨脹過程線P0=16.7t0=538t1=388.2h仁 3147.8h0=3398.6Prh=3.588P仁 5.99P2=3.59單位:P MPa TCHkJ/kgtrh=538hrh=3540.3t3=431.8h3=3323.5P3=1.62t4=326h4=3113.1t2=320 P4=0.78t5=226.2h2=3029.5h5=2918.9t6=139.3P5=0.315h6=2752.6P6=0.132t7=90.3h7=2660.1P7=0.0708t8=66.51h8=2520.9P8=0.00225hc=2594.5

11、Pc=0.005952.3各加熱器、出水參數(shù)計(jì)算首先計(jì)算高壓加熱器H1。 加熱器壓力p 1：p1=(1- pjp'=(1-0.04)*5.99=5.7504MPap' i-第一抽汽口壓力； p1-抽汽管道相對(duì)壓損；由p1=5.7504MPa ,查水蒸氣性質(zhì)表得加熱器飽和溫度ts1= 272.83 °CH1 出水溫度 tw,i=tsi - 8 t=272.83-(-1.7)=274.530C5 t-加熱器上端差。H1疏水溫度td,i :td,1 =t' w,1 + 8 11t'w,i -進(jìn)水溫度，其值從高壓加熱器 H2的上端差8 t計(jì)算得到； 8 ti-

12、加熱器下端差。已知加熱器進(jìn)水側(cè)壓力為Pfw=21.4MPa,由tw,i查得H1出水比焓hw,1 .再由t'w,i,Pfw,查得H1進(jìn)水比焓hw,2.由td,i , pi查得Hi疏水比焓 hd,i.至此，高壓加熱器H1的進(jìn)、出口汽水參數(shù)已全部算出。按同樣計(jì)算，可 一次計(jì)算出其余加熱器H2-H8的各盡、出口汽水參數(shù)。將計(jì)算結(jié)果列于表2.350MW凝汽式電廠原則性熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)汽水參數(shù)表項(xiàng)目單位一抽一抽三抽四抽五抽八抽七抽八抽汽側(cè)加熱器編號(hào)H1H2H3H4H5H6H7H8抽汽壓力p'jMPa5.993.591.620.7380.3150.1320.07080.0225

13、抽汽溫度tjC388.2320.6431.8326226.2139.290.362.6抽氣焓hjkj/kg3147.873029.53323.493113.062918.932752.652660.052520.94管道壓損%44666666加熱器側(cè)壓力MPa5.75043.44641.52280.693720.29610.124080.0665520.02115汽側(cè)壓力下飽和溫度C272.83241.68199.01164.59133.08105.7588.6161.27水側(cè)水側(cè)壓力MPa21.421.421.40.693720.680.680.680.68上端差C-1.70002.82.8

14、2.82.8出水溫度tw,jC274.53241.68199.01164.59130.28102.95 185.81P 58.47出水比焓hw,jkj/kg1208.281045.55847.93795.56547.58431.55359.35244.75進(jìn)水溫度t'w,jC241.68199.01185130.28102.9585.8158.4733進(jìn)水比焓h'wjkj/kg1045.55847.93795.56547.58431.55359.35244.75138.3下端差C6.36.36.36.36.36.36.36.3疏水溫度td,jC247.98205.31191.3

15、136.58109.2592.1164.7739.3疏水比焓hd,jkj/kg1075.88876.4813.37574.53458.19385.85271.12164.622. 4 高壓加熱器組抽汽系數(shù)計(jì)算1. 由高壓加熱器 H1 熱平衡計(jì)算 a1 高壓加熱器 H1 的抽汽系數(shù) a1ai=( afw(h wi-h w2)- asgl (hsgl- hd,i ) ) / nh/(h1-hd,1)=(0.99022*(1208.28-1045.55)-( 0.0057224*(3383.7-1075.88)/(3 147.87-1075.88)/0.97= 0.07140高壓加熱器 H1 的疏水

16、系數(shù) ad,1=a1+ asg1= 0.077122. 由高壓加熱器 H2 熱平衡計(jì)算 a2、arh高壓加熱器 H2 的抽汽系數(shù) a2：a2=a fw (h w2 -h w3 )- a d,1 (h d,1 -h d,2 )/ n h/(h 2-h d,2 )=0.08374高壓加熱器 H2 的疏水系數(shù)ad,2=a 2+a d, 1 =0.16086 再熱器流量系數(shù) arh ：arh=1-a 1-a2-a sg1-a sg2=0.836023. 由高壓加熱器 H3 熱平衡計(jì)算 a2、arhp'pu=p' 4+ p'gH pu = 0.738+975/106*9.8*21

17、.6=0.900108MPaPpj =0.5*(p pu+p' pu ) =0.5*(0.900108+21.4)=11.15005MPa取 hpj=h' pu=795.56kJ/kg ，查表可得 vpu=0.0010997m 3/kg給水泵介質(zhì)焓升 tu =v pu(p pu-p' pu)*103=27.161122kJ/kg給水泵出口比焓 hpu=h' pu+ Tpu =822.721122kJ/kg高壓加熱器 H3 的抽汽系數(shù) a3：a3=(a fw(hw3-h pu)/ n h-ad,2(hd,2-h d,3)- asg2 (hsg2-hd,3 )/(h

18、 3-h d,3)=0.0563高壓加熱器 H3 的疏水系數(shù) ad,3=a3+ad,2=0.166752.5 除氧器抽汽系數(shù)計(jì)算1. 除氧器出水流量 ac,4=a fw+a sp=0.99022 + 0.02974= 1.01996 抽汽系數(shù) a4 ：a4=(a c,4(h w4 -h w5 )/ n h -a d3 (h d3 -h W5 ) -a nf (h nf-h w5 )-asg3 (hsg3- hW5 )/(h 4-h W5)=0.004862.6 低壓加熱器組抽汽系數(shù)計(jì)算1. 由低壓加熱器 H5 熱平衡計(jì)算 a5 低壓加熱器 H5 的出水系數(shù) ac,5 ：ac,5=ac,4-ad

19、,3-a4-anf = 1.01996 - 0.16675- 0.06935 -0.01893=0.75921低壓加熱器 H5 的抽汽系數(shù) a5：a5=a c,5(h W5-h W6 )/ n h/(h 5-h d,5)=0.03580低壓加熱器 H5 的疏水系數(shù) ad,5=a5= 0.035802. 由低壓加熱器 H6 熱平衡計(jì)算 a6 低壓加熱器 H6 的抽汽系數(shù) a6 ：a6=(ac,5(hW6-hW7)/nh-ad,5(hd,5-hd,6)/(h6-hd,6)=0.02207低壓加熱器 H6 的疏水系數(shù) ad,6=ad,5+a6=0.03580 + 0.02207 =0.057863.

20、 由低壓加熱器 H7 熱平衡計(jì)算 a7 低壓 加熱器 H7 的抽汽系數(shù) a7 ：a7=(a c,5(hW7-h W8)/n h-ad,6(hd,6-h d,7)-asg4*(hsg4-hd,7 )/(h7-hd,7) = 0.03002 低壓加熱器 H7 的疏水系數(shù) ad,7=a 7+ asg4+ ad,6 =0.03002+0.0028656+0.05786=0.090754. 由低壓加熱器 H8 熱平衡計(jì)算 a8a8=(a c,5(h w8 -h w,sg )/ n h-a d,7 (hd,7-h d,8)/(h 8-h d,8)=0.03123 低壓加熱器 H8 的疏水系數(shù)ad,8=a

21、8+a d , 7 = 0.03123 +0.09075=0.121982.7 凝汽系數(shù) ac 計(jì)算1. 小汽機(jī)抽汽系數(shù) axj=a c,4* Tpu /(h 4-h C,xj)= 1.01996 *170.66/(3113.06-2422.6)= 0.040122. 由凝汽器的質(zhì)量平衡計(jì)算ac=ac,5-ad,8-axj-ama= 0.75921 - 0.12198 - 0.04012 -0.03077 =0.566713. 由汽輪機(jī)汽側(cè)平衡校驗(yàn)acH4 抽汽口抽汽系數(shù) a' 4=a 4+a xj+a nf+a pl =0.06935+0.04012 +0.01893+0.01081

22、 =0.13922各加熱器抽汽系數(shù)禾口刀aj=a i +a 2+a 3+a' 4+a 5+a 6+a 7+a 8=0.07140 +0.08374 +0.00563+0.06935+0.03580+0.02207+ 0.03002 +0.03123=0.41910軸封漏氣系數(shù)和刀a sg,k=a sg,1+ a sg,2+ a sg,3+a sg,4+a sg,5+a sg,6=0.01419凝汽系數(shù) ac=1-刀aj-刀asg,k=1- 0.41910 -0.01419 =0.566712.8 汽輪機(jī)功計(jì)算1.凝汽流做功 wc=a c*(h 0-h c+q rh)=0.56671*(

23、3398.62-2494.5+469.93)= 778.2kJ/kgH1H2H3H4H5H6H7H81kg抽汽做功250.75369.12545.06755.49949.621115.91208.51347.61各級(jí)抽汽量kg/h7303985667.5759.4142418.36622.022573.330709.31949.32.抽汽流做功刀Wa,j1kgH1 抽汽做功 wa,i=h 0-h i=3398.62-3147.87=250.75kJ/kg其余H2H8 抽汽做功計(jì)算同上，結(jié)果列于表 2-8表2-8做功量和抽汽量計(jì)算結(jié)果78784714443 3934/4513317951938

24、7 73 13759抽汽流總功刀Wa,j=a 1Wa,1 +a 2Wa,2+a 3Wa,3+a' 4Wa,4+a 5W a,5+a 6Wa,6+a 7Wa,7+a 8Wa,8=0.07140*250.75+0.08374*369.12+0.00563*545.06+0.13922*755.49+0.03580*949.62+0.02207*1115.9+0.03002 *1208.5+0.03123*1337.61=294.0419864kJ/kg3. 附加功量刀WS g,k刀 WSg,k=a sg1 (h 0-h sg1 )+a sg2 (h 0-h sg2 )+a sg3 (h 0

25、-h sg3 +q rh )+a sg4 (h 0-h sg4 +q rh ) +a sg5 (h 0-h sg5 +q rh )+a sg6 (h 0-h sg6 +q rh )=0.0065678 *(3398.62-3383.7)+0.0002945*(3398.62-3508.6)+0.0050588*(3398.62-3228.8+469.93)+0.003289*(3398.62-27 16.8+469.93)+0.000507*(3398.62-2716.8+469.93)+ 0.0005699*(3398.62-2749.9+469.93)= 7.318879215kJ/kg4

26、. 汽輪機(jī)功 Wi=W c+ 刀 Wa,j+ 刀 WSg,k=1077.8 kJ/kg2.9汽輪機(jī)效率、熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、汽水流量計(jì)算1. 汽輪機(jī)比熱耗q0=h 0-h fW+a rh*q rh =3398.62-1206.27+0.85852*469.93=2583.2kJ/kg2. 汽輪機(jī)絕對(duì)效率 n i=W i/q 0= 1077.8 /2583.2 =0.417233. 汽輪機(jī)絕對(duì)電效率n e= n i* n g* n m = 0.41723 *0.9924*0.987=0.40874. 汽輪機(jī)熱耗率 q= 3600/ n e=3600/0.4087=8808.8kJ/kWh5. 汽輪機(jī)汽耗

27、率 d : d=q/q o=8808.8/2583.2=3.410kg/kWh6. 汽輪機(jī)進(jìn)汽量 D 0=1000 d*Pe =1000*3.410*300=1023003kg/h其中 Pe 汽輪機(jī)額定功率，Pe=300MW。7. 校驗(yàn)：汽輪機(jī)進(jìn)汽量 D0= 1023003 kg/h ，與初選值相等。8. 給水流量 Gfw=a c,4 *D 0=1.01996*1023003=1043423kg/kWh9. 凝結(jié)水泵流量 Gcp =a c,5*D 0=0.75921*1023003=776673 kg/h10. 凝汽量 D c=a c*D 0=0.56671 *1023003=579362 k

28、g/h11. 第一級(jí)抽汽量 D 1=a 1*D 0=0.07140 *1023003= 73039 kg/h 其余 H2H8 抽汽量的計(jì)算結(jié)果，列于 2-9 表。2.10 全廠性熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算1. 全廠效率 n cp= n b n p n e=0.913*0.9985*0.4087=0.367532. 全廠熱耗率 qcp=3600/ n cp=3600/ 0.36753=9640.17286 kJ/kWh3. 標(biāo)準(zhǔn)煤耗 bcp=0.123/ n cp =0.123/ 0.36753 =334.667g/kW4. 鍋爐有效熱q1=(a fw-a bl)(h b-h fw)+a bl(hbl-h

29、fw)+a sp (h b-h sp)+a rh*q rh)+0.02974*(3383.34-724.7)+0.83602 *469.93=2645.7 kJ/kg三、反平衡校核1. 鍋爐輸入熱量q=q 1/ n b=2645.7/0.913=2897.805kJ/kg2. 鍋爐損失 qb= (1- n b) q=(1-0.913)*2897.805=252.11kJ/kg3. 排污損失 qbl=a bl(hbl -h ma )= 0.00998*(1760.3-83.7)= 16.73kJ/kg4 .全廠共質(zhì)滲漏損失 ql=al(hl-hma)= 0.07140 *(3394.4-83.7

30、)= 33.04kJ/kg5.廠用汽損失 qpl=a pl (h pl -h ma )=0.01081*(3108.2-83.7)=32.69kJ/kg6 .凝汽流冷源損失 qc=ac(hc-h'c)= 0.56671*(2494.5-135)= 1336.22 kJ/kg7 .小汽機(jī)冷源損失 q xj=a xj(hxj-h' c)= 0.04012*(2422.6-135)= 91.78kJ/kg8 .補(bǔ)充水冷源損失 q ma =a ma (hma -h 'c)= 0.03077 *(83.7-135)= -1.58 kJ/kg9.低加 H8 疏水冷源損失 qd,8=

31、a d,8(h d,8 -h'c)=0.12198*(167.55-135)=3.6kJ/kg1 0 .軸加疏水冷源損失 q d,sg =a d,sg (hd ,sg -h' c)=0.0162*(425.55-135)=4.12kJ/kg11. 暖風(fēng)器損失 q nf =a nf (h nf -h' nf)=0.01893*(3108.2-687)=45.83kJ/kg12. 管道散熱損失 qp=ab(hb-h0)+a rh(h' rh-h rh)=1.00974*(3383.3-3398.6)+0.85852*(3567.4-3546.9)=-20.9 kJ/

32、kg13. 軸封汽散熱損失Eqsg =asg1 *h sg1 +a sg2*h sg2 +a sg3 *h sg3 - (asg4 *h sg4 +a sg5 *h sg5 +a sg6 *h sg6 )=0.0057224*3383.7+0.0002566*3508.6+0.004408*3228.8-(0.0028 66*3290.5+0.000442*2716.8+0.0004966*2749.9)=3.136kJ/kg14. 上述各項(xiàng)損失之和 £ qi=1796.75 kJ/kg15. 汽輪機(jī)功 w'i： w'i=qr-qi=2897.804 - 1796.75=1101.058kJ/kg16. 正反平衡相對(duì)誤差 S wi: S wi=(1101.058 - 1077.8 )/ 1077.8 =2.15673 %計(jì)算無誤四、附表附表1流量系數(shù)ai（抽汽系數(shù)）0.07140ad,i （疏水系數(shù)）0.07712a20.08374ad,2 =a d,i +a 20.16086arh（再熱器流量系數(shù)）0.85852a30.00563ad,30.16675ac41.01996a40.06935ac50.75921a50.03580ad,50.03580a60.0