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1、国产600MW凝汽式机组全厂原则性热力系统设计计算1 课程设计的目的及意义： 电厂原则性热力系统计算的主要目的就是要确定在不同负荷工况下各部分汽水流量及参数、发电量、供热量及全厂的热经济性指标，由此可衡量热力设备的完善性，热力系统的合理性，运行的安全性和全厂的经济性。如根据最大负荷工况计算的结果，可作为发电厂设计时选择锅炉、热力辅助设备、各种汽水管道及附件的依据。2 课程设计的题目及任务： 设计题目：国产600MW凝汽式机组全厂原则性热力系统设计计算。 计算任务： 根据给定的热力系统数据，在h - s 图上绘出蒸汽的汽态膨胀线 计算额定功率下的汽轮机进汽量，热力系统各汽水流量 计算机组和全厂的
2、热经济性指标（机组进汽量、机组热耗量、机组汽耗率、机组热耗率、 绝对电效率、全厂标准煤耗量、全厂标准煤耗率、全厂热耗率、全厂热效率） 按火力发电厂热力系统设计制图规定绘制出全厂原则性热力系统图3 已知数据： 汽轮机型式及参数 机组型式：亚临界、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机；额定功率 Pe=600MW；主蒸汽初参数（主汽阀前）P0=16.7MPa，t0=537再热蒸汽参数（进汽阀前）热段：Prh=3.234MPa，trh=537冷段：Prh=3.56MPa，trh=315；汽轮机排汽压力Pc=4.45.39kPa排汽比焓hc=2333.8kJkg。回热加热系统参数 最终给水温度t
3、fw=274.1给水泵出口压力Pu=20.13MPa除氧器至给水泵高差21.6m小汽机排汽压力Pc=6.27kPa给水泵效率83；小汽机排汽焓2422.6kJkg锅炉型式及参数锅炉型式英国三井2027-17.3541541额定蒸发量Db：2027th额定过热蒸汽压力Pb17.3MPa额定再热蒸汽压力3.734MPa额定过热蒸汽温度541额定再热蒸汽温度541汽包压力：Pdu18.44MP锅炉热效率92.5其他汽轮机进汽节流损失4中压缸进汽节流损失2轴封加热器压力PT98kPa疏水比焓415kJkg汽轮机机械效率98.5发电机效率99补充水温度20厂用电率0.074 计算过程汇总: 原始资料整理
4、： 全厂物质平衡方程 汽轮机总汽耗量 锅炉蒸发量D= 全厂工质渗漏+厂用汽=65t/h（全厂工质损耗）=D- D= D-65 锅炉给水量D= D+D-D= D-45=+20 补充水量 D=D+ D=95t/h 计算回热系统各段抽汽量回热加热系统整体分析 本机组回热加热系统由三个高压加热器、一个除氧器、四个低压加热器共八个加热器组成。其中1段2段抽汽来自于高压缸，3段4段抽汽来自于低压缸，58段抽汽来自于低压缸，再热系统位于2段抽汽之后，疏水方式采用逐级自流，通过机组的原则性热力系统图可知 三台高加疏水逐级自流至除氧器；四台低加疏水逐级自流至凝汽器。凝汽器为双压式凝汽器，汽轮机排汽压力4.45.
5、39kPa。与单压凝汽器相比，双压凝汽器由于按冷却水温度低、高分出了两个不同的汽室压力，因此它具有更低些的凝汽器平均压力，汽轮机的理想比焓降增大。 给水泵汽轮机（以下简称小汽机）的汽源为中压缸排汽（第4级抽汽），无回热加热，其排汽亦进入凝汽器，设计排汽压力为6.27kPa。 高压缸门杆漏汽A和B分别引入再热冷段管道和轴封加热器SG，中压缸门杆漏汽K引入3号高压加热器，高压缸的轴封漏汽按压力不同，分别进入除氧器（L1、L）、均压箱（M1、M）和轴封加热器（N1、N）。中压缸的轴封漏汽也按压力不同，分别引进均压箱（P）和轴封加热器（R）。低压缸的轴封用汽S来自均压箱，轴封排汽T也引入轴封加热器。从
6、高压缸的排汽管路抽出一股汽流J，不经再热器而直接进中压缸，用于冷却中压缸转子叶根。应该注意计算中压缸门杆漏汽和轴封漏汽的做功量。 由高压加热器H1的热平衡方程计算D1D(h-h)= D(h-h)其中h为一号高加的抽汽焓h为一号高加的疏水焓h为一号高加的进口水焓h为一号高加的进口水焓 入口水温度可以通过一号高加的的疏水温度和下端差确定，出口水温度可以通过一号高加的的疏水温度和上端差确定，一号高加的疏水温度即一号高加抽汽压力下的饱和温度。经由焓熵表差得t=274.39h=1207.71 kj / kg可得t=t-t=274.39+1.7=276.09t= t+t=274.39 5.5 =268.8
7、9 查水蒸汽表得= 1211.96 kJ/kg= 1176.72 kJ/kg经计算最终得到D=0.0183 由高压加热器H2的热平衡方程计算D2由于2号高加利用了1号高加的疏水放热量，得到2号高加的热平衡方程为D(h-h)+D(h-h)= D(h-h)D=0.0732 由物质平衡方程得到H2的疏水量为D=D+D=0.0183+0.0732=0.0915 再热蒸汽量计算计算再热蒸汽流量D，必须要考虑高压缸轴封漏气量，由已知条件，高压缸漏汽量由L、N、M、L1、N1、M1六部分组成，即：= D+ D+D+ D+ D+D=3.027+0.089+0.564+3.437+0.101+0.639=7.8
8、57 t /h由高压缸物质平衡可得D= D- -D由本章第一节计算出的结果可得：D= D+D-D= D-45=+20 D= D- -D= D-20-D=0.9085 D-27.857 由高压加热器H3的热平衡方程计算D3锅炉给水经除氧器进入3号高加前要经过给水泵，在给水泵的作用下给水的焓值会有一定程度的上升，由已知条件可知给水泵出口压力为20.13MP，由除氧器工作压力，可知除氧器出口水温为167.43，查得给水泵出口焓为719.00kJ/kg由于中压缸门杆漏汽K引入3号高压加热器，在计算3号高加抽汽量时需要考虑中压缸门杆漏汽在加热器中的放热量因此，3号高加的热平衡方程为D(h-h)+ D(h
9、-h)+D(h- h)= D( h-h)D=0.04125-1.125利用物质平衡得到D= D+D=0.0915+0.04125=0.13275 由高压加热器H3的热平衡方程计算D4-9暖风器汽源取自第4级抽汽，其疏水仍返回除氧器回收,高压缸的轴封漏气同样进入除氧器（L1、L）除氧器的出水量D=D+D= D+55考虑以上诸多情况后，除氧器的热平衡方程为(D- D)(h-h)+D(h-h)+ D(h)=D (h-h)则除氧器的抽汽量为D= + D =0.00942+3.30+3.31+9.70+0.55=0.00942-16.86除氧器进水量D=D-D- -D=0.8578-58.32 由低压加
10、热器H5的热平衡方程计算D5由于忽略了，凝结水泵带来的焓升，5号低加的入口水焓值近似等于6号低加的出口水焓值，而且5号低加没有利用上一级的疏水加热，因此计算方法类似于1号高加，其热平衡方程为D(h-h)= D(h-h)易求得D=0.05542-3.2325号低加的疏水量D= D=0.05542-3.232 由由低压加热器H6的热平衡方程计算D6计算方法类似于D2计算结果为=0.0265-1.5456号低价的疏水量为：D= + D=0.08192-4.777 由由低压加热器H7的热平衡方程计算D7七号低加的热平衡方程如下D(h-h)=D(h- h)+D(h- h)解得7号低加的抽汽量为D=D=0
11、.02965-1.729可求得七号低加的疏水量为D=D+ D=0.1116-8.260 8号低加的抽汽量计算将8号低加，轴封加热器T，凝汽器热井看做一个整体，列热平衡方程如下D( h-h)=D(h-h)+D(h-h)+D(h- h)+D式中D为轴封加热器流量，由已知条件得到高压缸的轴封漏汽（N1、N）中压缸的轴封漏汽（R）低压缸轴封排汽T，进入轴封加热器因此易得轴封加热器的流量D= D +D +D +D=89+564+190+660=1.503 t / h轴封加热器压力P：98 KPa疏水比焓415kj/kg凝汽器内压力已知，忽略凝汽器端差和过冷度，可得凝结水温度为低压凝汽器下的饱和温度30.
12、640779 ，忽略凝结水泵带来的焓升，通过查阅水蒸汽性质表可得凝结水焓为h=129.9kJ/kg通过以上条件可得8号低加抽汽量为D= =0.0285- 1.4828号低加的疏水量为D=D+ D=0.1401-9.718 凝汽器流量计算由凝汽器热井物质平衡计算凝汽器流量D=D-D-D-D=0.8578-58.32-0.1401-9.718-1.503-95=0.7177-155.541由汽轮机物质平衡进行凝汽器流量校核D=D- = D-0.29766+29.32使用在本章第一节计算的结果D= D+D-D= D-45=+20得到D=0.7023 D+89.32D与D误差很小满足工程要求计算结果汇
13、总将以上计算的各段抽汽量汇总于下表各段名称流量D（t / h）各点比焓（kj/kg）D0.01833132.9D0.0732 3016D0.9085 D-27.857冷段：3026.47热段：3536.6D0.04125-1.1253317.7D0.00942-16.863108.2D0.05542-3.2322912.9D0.0265-1.5452749.5D0.02965-1.7292649.5D0.0285- 1.4822491.1D0.7177-155.5412333.80.293766 -29.32 汽轮机汽耗计算和功率校核 计算汽轮机内功率考虑轴封，门杆，暖风器等的用汽量有以下公式
14、W=Dh+Dq-Dh-D(h- h)- D(h- h)为各个部分的漏汽量由已知条件配合HS图 W=1186.9742D-5102.45 kj/h 有功率方程求DW=(P+)3600=2.37由W= W D=2001.56 t / h 求各级抽汽量及功率校核W=W+计算误差=0.130%1%满足工程要求各项汽水流量，及功率指标总结项目数量（t/h）项 目抽汽量汽轮机汽耗2001.56第四级抽汽91.8锅炉蒸发量2066.56第五级抽汽108.8给水量2021.56第六级抽汽52.03再热蒸汽量1808.730第七级抽汽51.68第一级抽汽36.99第八级抽汽56.13第二级抽汽147.98汽轮机
15、排汽1295.332第三级抽汽82.265 热经济型指标计算 机组热耗量、热耗率、绝对电效率计算：Q=Dh+Dq+ Dh-Dh+D(h- h)-+D(h- h)=4978784.526 MJ/hq=7856.58KJ/(kw.h)=0.4582 锅炉负荷和管道效率计算根据锅炉蒸汽参数可得过热器出口焓为3398.540039 kJ/kg利用能量平衡方程Q=Dh+Dq+Dh-Dh=5046113.88 kJ/h因此可得管道效率为=98.7% 全厂热经济型指标全厂热效率：=0.925=0.4079全厂热耗率：q=发电标准煤耗率：b= 管道内径计算本次课程设计的任务之一是计算所有管道的内径，在计算过程
16、中主要的计算步骤为流速选取，内径计算，按公称直径取整。下面以主给水管道为例进行计算。利用前面的计算结果，主给水流量为2021.56 t/h(质量流量)按照管道设计规范高压给水管道选择流速4m/s，低圧给水管道选择流速1.5m/s以高压给水管道为例给水泵至二号高加段，质量流量 G=2021.56 t/h介质流速 4 m/s介质比体积 0.001097 m/ kg内径D=594.7=442.807mm按照我过管道公称直径DN取整得D=450mm其他各段管道计算过程类似类似计算结果标注于机组原则性热力系统图中5 结论及讨论 电厂原则性热力系统计算的主要目的就是要确定在不同负荷工况下各部分汽水流量及参数、发电量、供热量及全厂的热经济性指标，由此可衡量热力设备的完善性，热力系统的合理性，运行的安全性和全厂的经济性。计算过程的思路主要为利用热力系统列求取功率的热平衡方程，在通过各级回热系统及中间再热系统的热力计算与功率的热平衡方程联立最终求取汽轮机的进汽量，并依据汽轮机的进汽量计算各级会热系统和中间再热系统的抽汽量、各个汽水管道的流量和各项热经济性指标。 热力发电厂原则性热力系统计算的计算量非常庞大，计算细节非常复杂，计算过程繁琐，计算中应尽量避免人工计算，以提高计算精度。
