热力发电厂课程设计

660 MW 凝汽式发电机组全厂原则性热力系统的设计学 院： 交通学院 专 业： 热能与动力工程姓 名： 学 号： 指导教师： 李生山 2015 年 12 月目录1. 引言.11.1 设计目的 .11.2 设计原始资料 .1 1.2.1 汽轮机形式及参数.11.2.2 锅炉型式及参数：.21.2.3 回热系统.21.2.4 其它小汽水流量参数.21.3 设计说明书中所包括的内容 .22 原则性热力系统.32.1 发电厂原则性热力系统的组成 .32.2 发电厂原则性热力系统的拟定内容 .32.3 发电厂的型式及规划容量的确定 .32.4 主机的选择 .32.4.1 汽轮机的选择 .32.4.2 锅炉的选择.32.5 辅助热力系统 .32.5.1 厂用辅助热力系统.32.5.2 废热及工质的回收利用.32.5.3 补水问题.42.6 发电厂原则性热力系统的拟定 .43. 全厂原则性热力系统的计算.53.1 计算原始数据 .53.1.1 汽轮机型式及参数.53.1.2 锅炉型式及参数.53.1.3 回热系统及其参数.53.2 热力计算过程 .63.2.1 整理原始数据.63.2.2 计算汽轮机各级抽汽系数 和凝汽系数 .8jc3.2.3 汽轮机汽耗 的计算及流量校核 .130D3.2.4 热经济性指标计算 .153.2.5 110%工况经济指标 .174 管道计算.194.1 管道类别和材料 .194.1.2 主蒸汽管道材料及应力计算 .194.1.3 其它管道材料和应力计算 .194.2 管道规范 .204.2.1 公称直径 .204.2.2 其他管道的公称直径及实际流速.204.3 壁厚的计算 .21 4.3.1 直管壁厚计算.21 4.3.2 弯管壁厚计算.224.4 阀门 .235.局部热力系统设计说明.255.1 主蒸汽、再热蒸汽系统 .255.1.1 主蒸汽系统的选择 255.1.2 主、再热蒸汽（一、二次汽）系统的温差偏差、压损及管径的优化.255.2 旁路系统.265.3 给水系统 .285.3.1 给水泵的选择 .285.3.2 给水系统的全面性热力系统 .285.3.3 给水系统的运行 .285.4 回热抽汽系统 .295.5 除氧系统 .305.6 加热器疏水系统 .305.7 主凝结水系统 .315.8 全厂公用汽水系统 .315.9 主厂房内的冷却系统 .325.9.1 发电机的冷却系统.325.9.2 汽轮机车间内的循环系统.325.9.3 工业水系统.325.9.4 全厂的疏水放水系统.326.总结.34参考文献.351热力发电厂课程设计说明书1.引言1.1 设计目的1.掌握整个热力发电厂的原则性热力系统的热力计算（热经济指标的计算方法）2.熟悉热力发电厂的全面性热力系统图主要内容及设计要求；3.在已知数据的基础上设计并绘制发电厂原则性热力系统图；4.计算原则性热力系统：要求额定工况的下热力计算，计算额定工况下的热经济指标，各处的汽水流量、抽气量、疏水量、凝结水量的大小。5.设计热力发电厂的全面性热力系统1)对部分局部热力系统分析说明A.主蒸汽及旁路系统，再热蒸汽及旁路系统；B.给水系统；C.高压、低压回热抽汽及除氧系统的说明；D.主凝结水系统；E.抽真空系统；F.锅炉的排污系统；G.厂用汽系统；H.全厂的疏、放水系统；I.发电机的冷却水系统；2） 设计及绘制发电厂的全面性热力系统3）完成全面性热力系统的答辩；6. 编制热力发电厂课程设计说明书。1.2 设计原始资料1.2.1 汽轮机形式及参数1、机组型式:N660-3.232/538/538亚临界压力、一次中间再热、四缸四排气、单轴凝汽式2、额定功率：P e=660MW3、主蒸汽参数（主汽阀前）：P 0=3.232MPa，t 0=5384、再热蒸汽参数(进气阀前）：热段 Prh=3.232MPa，t rh=538冷段 Prh。i =3.567MPa，t rh。i =315再热器及管道阻力损失为高压缸排气压力的 8%左右。0.80.83.5670.28rhrhi Ma5、汽轮机排气压力：P c=4.4/5.38MPa；排汽比焓 hc=2315.6kJ/kg机组各级回热抽汽参数见表 2-1。表 2-1 回热加热系统原始汽水参数抽汽管道压损P j % 3 3 3 5 3 3 3 3项 目 单位 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8抽汽压力 Pj MPa 5.945 3.668 1.776 0.964 0.416 0.226 0.109 0.01972抽汽焓 hj kJ/kg 3144.2 3027.1 3352.2 3169.0 2978.5 2851.0 2716.0 2455.8加热器上端差 t -1.7 0 -1.7 0 2.8 2.8 2.8 2.8加热器下端差 t 1 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5水侧压力 pw MPa 21.47 21.47 21.47 0.916 2.758 2.758 2.758 2.758给水温度：t fw=274.8给水泵出口压力 P =21.47MPa，给水泵效率pu 0.83pu除氧器至给水泵高差 2.4HkPa小汽机排汽压力 Pc，xj =6.27KPa，小汽机排气焓 hc，xj =2422.6kJ/kg1.2.2 锅炉型式及参数：1、锅炉型式：德国 BABcock-2208t/h，一次中间再热，亚临界压力，自然循环汽包炉2、额定蒸发量：D b=2208t/h3、额定过热蒸汽压力 Pb=17.42MPa4、额定再热蒸汽压力 Pr=3.85MPa5、额定过热气温 tb=541，额定再热气温 tr=5416、汽包压力：P drum=18.28MPa7、锅炉效率： 92.01.2.3 回热系统本热力系统共有八级抽汽，其中第一、二、三级抽汽分别供给三台高压加热器，第五、六、七、八级分别供给四台低压加热器，第四级抽汽作为高压除氧器的气源。七级回热加热器均设置了疏水冷却器，以充分利用本机疏水热量来加热本级主凝结水。三级高压加热器和低压加热器 H5 分别都设置内置式蒸汽冷却器，为保证安全性三台高压加热器的疏水均采用逐级自流至除氧器，四台低压加热器是疏水逐级自流至凝汽器。汽轮机的主凝结水经凝结水泵送出，依次流过轴封加热器、四台低压加热器、除氧器，然后由汽动给水泵升压，在经过三级加热器加热，最终给水温度为 252。1.2.4 其它小汽水流量参数高压轴封漏气量：0.01D 0，送到除氧器；中压轴封漏气量：0.003D 0,送到第七级加热器；低压轴封漏气量：0.0014D 0，送到轴封加热器；锅炉连续排污量：0.005D b。其它数据参考教材或其它同等级汽轮机参数选取。1.3 设计说明书中所包括的内容1.原则性热力系统的拟定及热力计算；2.全面性热力系统设计过程中局部热力系统的设计图及其说明；3.全面性热力系统过程中管道的压力、工质的压力、温度、管道的大小、壁厚的计算；4.全面性热力系统的总体说32 原则性热力系统2.1 发电厂原则性热力系统的组成凝气式发电厂的热力系统有锅炉本体汽水系统、汽轮机本体热水系统、机炉间的连接管道系统和全厂公用汽水系统四部分组成。锅炉本体汽水系统主要包括锅炉本体的汽水循环系统，主蒸汽及再热蒸汽（一、二次蒸汽）的减温水系统、给水调节控制回路，及锅炉排水和疏水排放系统等。汽轮机本体热力系统主要包括汽轮机面式回热器（不含除氧器）系统、凝气系统、汽封系统、本体疏放水系统。机炉间的连接系统主要包括主蒸汽系统，低、高温再热蒸汽系统和给水系统（包括除氧器）等。再热式机组还有旁路系统。全场公用汽水系统主要包括机炉特殊需要的用汽、启动用汽、燃油加热、采暖供汽、生水和软化加热系统、烟气脱硫的烟气加热系统等。新建电厂还有启动锅炉向公用蒸汽部分供汽的系统。因此，发电厂原则性热力系统主要由锅炉、汽轮机和以下各局部热力系统组成：一、二次蒸汽系统，给水回热加热和除氧器系统，补充水引入系统，轴封汽及其他废热回收（汽包炉连排扩容回收，冷却发电机的热量回收）系统，辅助蒸发系统。2.2 发电厂原则性热力系统的拟定内容1、 确定发电厂的型式及规划容量；2、 选择主机（汽轮机、锅炉） ；3、 确定正常工况下的辅助热力系统，绘制发电厂原则性热力系统图；4、 进行全厂原则性热力系统计算，以获得额定工况下的全厂热经济指标；5、 选择主要辅助热力设备（如给水泵、凝结水泵、除氧器及其水箱等） 。2.3 发电厂的型式及规划容量的确定由设计任务书可知，该设计热力发电的型式为凝汽式。又由于本设计为 660MW凝汽式热力发电厂的设计，因此可将此电厂的规划容量看成是单机容量，既660MW。2.4 主机的选择2.4.1 汽轮机的选择（1）汽轮机的选择：（由课程设计任务书及电厂型式确定）凝汽式机组 N300-3.232/538/538（2）单机容量选择：660MW2.4.2 锅炉的选择（1）锅炉形式及容量：（根据锅炉是汽轮机匹配选择）锅炉参数：德国 BABcock-2208t/h，自然循环汽包炉锅炉过热器出口额定蒸汽压力宜为汽轮机额定进气压力的 105%，过热器出口额定蒸汽量温度宜比汽轮机进气温度高 5.冷却再热器管道，再热器，热段再热蒸汽管道额定工况下的压力，分别为汽轮机额定工况高压缸排气压力的 2%，4%，2%.再热器出口额定蒸汽温度宜比汽轮机中压缸额定进气温度高 5。2.5 辅助热力系统2.5.1 厂用辅助热力系统（1）小汽轮机用汽；采用汽轮机第 4 级抽泣驱动汽动给水泵；（2）燃油加热、烟气脱硫的烟气蒸汽加热系统等42.5.2 废热及工质的回收利用（1）锅炉的连续排污利用系统排污扩容回收工质，未回收的污水热量的回收；（2）除氧器的排汽的利用系统直接排到大气或者进入到凝汽器2.5.3 补水问题（1）由于热力系统中存在漏气等工质损失，故需要对锅炉直行给水的补充，以弥补工质的损失，保证锅炉产汽平稳。（2）补充水的补入原则在满足主要的技术要求之上力求合理、经济效益最高。对什么地方补入及怎样补入有一定的要求，一般补水的温度和补入点的温度应该最小，因为换热温差最小，可用能损失越小。如补充水温度为 20则应从凝汽器补入，若利用了排污加热，则从除氧器补入。（3）补充水系统设计：补入点：本课程设计中采用补充水经软化处理后从凝汽器补入；补充水温度为 40左右；补充水量应与工质损失相等，本设计大致为 0.015D02.6 发电厂原则性热力系统的拟定根据前面的各项设计内容可拟定出发电厂原则性热力系统。原则性热力系统图见图 1该热力系统图中，发电厂机组型号为：N660-16.68/538/538,为国产机组，配德国 BABcock-2208t/h，一次中间再热，亚临界压力，自然循环汽包锅炉。机组汽轮机为亚临界压力、单轴四缸四排气、一次中间再热。回热系统为“三高、四低、一除氧” ，除氧器采用滑压式运行，七级回热加热器均设置了疏水冷却器，以充分利用本机疏水热量来加热本级主凝结水。三级高压加热器分别都设置内置式蒸汽冷却器。为保证安全性三台高压加热器的疏水自流至除氧器，四台低压加热器的疏水逐级自流至凝汽器。补充水从凝汽器补入，除氧器采用第 4 段抽汽。给水泵设有两台汽动式调整泵，一台电动式备用泵；汽动式给水泵由凝汽式小汽轮机带动，其汽源来自 4 段抽汽，排气进入主凝汽器。为保证锅炉的汽水品质，对凝结水需全部过程进过处理，故设有凝结水除盐装置，及相应的升压泵。53.全厂原则性热力系统的计算3.1 计算原始数据3.1.1 汽轮机型式及参数机组型式：N660-3.232/538/538，亚临界、一次中间再热、四缸四排汽、单轴凝气式汽轮机；额定功率：P e=660MW主蒸汽参数（主汽阀前）：P 0=3.232MPa，t 0=538再热蒸汽参数(进气阀前）：热段 Prh=3.232MPa，t rh=538冷段 Prh。i =3.567MPa，t rh。i =315再热器及管道阻力损失为高压缸排气压力的 8%左右。0.80.83.5670.28rhrhi MPa汽轮机排气压力：P c=4.4/5.38MPa；排汽比焓 hc=2315.6kJ/kg3.1.2 锅炉型式及参数锅炉型式:德国 BABcock-2208t/h，一次中间再热，亚临界压力，自然循环汽包炉过热蒸汽参数:P b=17.42MPa，t b=541汽包压力:P drum=18.28MPa额定蒸发量:D b=2208t/h锅炉效率: 92.0再热蒸汽参数：再热器进口参数: 再热器出口参数:3.1.3 回热系统及其参数该机组设有 S 级回热抽气，即：“三高四低一除氧” 。结合原则性热力系统图选定额定工况时各抽气参数如表 1 所示：项目 单位 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8抽气压力 MPa 5.945 3.668 1.776 0.964 0.416 0.226 0.109 0.0197抽气温度 C344 320 430 330 268 191 110 71.7抽气焓 KJ/Kg 3144.2 3027.1 3352.2 3169.0 2978.5 2851.0 2716.0 2455.8加热器上端差-1.7 0 -1.7 - 2.8 2.8 2.8 2.8加热器下端差 5.5 5.5 5.5 - 5.5 5.5 5.5 -水侧压力 MPa 21.47 21.47 21.47 0.916 2.758 2.758 2.758 2.758抽气管道压 % 3 3 3 5 3 3 3 36表 1：各级回热抽气参数最终给水水温度：274.8前置泵和给水泵均由驱动汽轮机（小汽轮机）带动，其汽源取自主机第 4 段抽汽，排汽进入主凝汽器。给水泵出口压力： ，给水泵效率：0.83；除氧21.47puPMa器至给水泵高差：H=22.4m。小汽轮机进气压力 进汽比焓： DT69.0043169/DThkJg小汽轮机排汽压力 进汽比焓： hc,xj=2315.6kJ/kgc其他小汽水流量参数高压轴封漏气量: 送至除氧器，比焓：01.sg KJsg/5.21中压轴封漏气量: 送至 7 号加热器，比焓：23 gs6.39低压轴封漏气量: 送至轴封加热器，比焓：0.Dsg hg/7锅炉连续排污量： bBL5工质渗漏量： 集中在第四级抽汽管路上。01.补水量： Dm其他数据的选取各抽汽管压损为：5%,补充水经软化处理引入主凝汽器，其水温为 。主机的械C40效率 ，发电机效率： ，小汽轮机的机械效率 ，给水94.09.0g9.DTm泵出口压力 P =21.47MPa，给水泵效率 ,汽轮机高压缸进汽节流损失：pu .83pu，中压缸进汽节流损失： ，中低压缸连通管损失： ；%30%2rhP%1lpcP各加热器的效率见具体计算。厂用电率 ，忽略加热器和抽气管路上的散热7.损失，忽略凝结水泵的工质比焓升。3.2 热力计算过程3.2.1 整理原始数据1、 主蒸汽参数由主气门前压力 p0=3.232MPa 温度 ，查水蒸汽性质表，得到主蒸汽Ct5380的比焓值 。0346/hkJg主气门后压取新汽压损 ，故 p0=(1- p1)p0=(1-0.04)%0P16.68=16.0128Mpa由 p0=16.0128Mpa, h0= h0=3397.1kJ/kg,查水蒸气性质表，得主汽门后气温t0=535.254。2、 再热蒸汽参数再热蒸汽进入中压缸的压力为：p rh=3.232Mpa,温度 trh=538,查水蒸气性质表，得再热蒸汽比焓值 h rh=3538.9029kJ/kg.中压气门后压 prh=(1- p2)prh=(1-0.02)3.232=3.16736Mpa损7由 prh=3.1673Mpa, hrh= hrh=3538.9029kJ/kg,查水蒸气性质表,得中联门后再热气温 trh=537.716.中压缸排汽至低压连通管压损为：1%进入低压缸时的压力：。MPalpc0735.排汽压力 0.006MPa，排汽干度 。9.0c在焓熵图上作该机组的汽态线， （见图 2）改机组各计算点的汽水参数如下表 2