热力发电厂课程设计：火力发电厂原则性热力系统拟定和计算

350MW 凝汽式电厂原则性热力系统设计与计算350MW 凝汽式电厂原则性热力系统设计与计算（20102011 年度第 1 学期）名称：热力发电厂课程设计题目：火力发电厂原则性热力系统拟定和计算院系：能源与动力工程学院班学级：号：热能 0708 班1071170819学生姓名： 王海超指导教师： 李志宏 设计周数：1成绩： 日期：2011 年 12 月 28日1 月 5 日350MW 凝汽式电厂原则性热力系统设计与计算350MW 凝汽式电厂原则性热力系统设计与计算一、设计任务书1.1 设计题目：火力发电厂原则性热力系统拟定和计算1.2 任务1.2.1.拟定发电厂原则性热力系统1.2.2.绘制发电厂原则性热力系统图1.2.3.发电厂原则性热力系统计算（额定工况）1.2.4.作汽轮机热力过程线1.2.5.作汽水参数表1.2.6.锅炉连续排污利用系统计算1.2.7.高加组计算1.2.8.除氧器计算1.29.低加组计算1.2.10.汽轮机汽耗量及各项汽水流量计算1.2.11.汽轮机功率校核1.2.12.热经济指标计算1.3 计算类型额定工况功率计算1.4 热力系统简介汽 轮 机 机 组 型 号 为300 MW-16.7/538/538机组 ，国产HG1021-18.2-540/540-WM10亚临界中间再热自然循环汽包锅炉。其原则性热力系统图 如图 1 所示。 汽轮机为单轴双缸双排汽，高中压缸采用和缸反流结构，低压缸为三层缸结构。高中压部分为冲动、反动混合式，低压部分为 双流、反动式。共有 8 级抽汽。其中第一、二、三级抽汽分别供 3 台高压加热器，第五、六、七、八级抽汽分别供 4 台低压加热器，第四级抽汽作为 0.738 MPa 压力除氧器的加热汽源。八级回热加热器（除除氧器外）均装设了疏水冷却器。三级高压加热器均安装了内置式蒸汽冷却器，将三台高压加热器的上端差分别减小为-1.7、-0.5、0，从而提高了系统的热经济型。采取疏水逐级自流方式。有除盐装置 DE、一台轴封冷却器 SG。配有前置泵 TP的给水泵 FP，经常运行为汽动泵，小汽轮机 TD 为凝气式，正常运行其汽源取自第四段抽汽（中压缸排汽），无回热加热，其排汽引入主凝汽器。最末两级低加 H7、H8 位于凝汽器顶部。补充水引入凝汽器。 汽轮机的主凝结水由凝结水泵送出，依次流过轴封加热器。图 1原则性热力系统图1.5 计算原始资料1.5.1.汽轮机型式和参数（1）机组型式：亚临界、一次再热、双缸双排汽、单轴、凝汽式汽轮机（2）额定功率：Pe=300MW（3）主蒸汽初参数：p0=16.7MPa,t0=538,（4）再热蒸汽参数：热段：pr1=3.588MPa,tr1=336.8,冷段：pr2=3.229MPa,tr2=538,（5）排汽压力： pc=0.00595Mpa ，排汽比焓：hc=2494.5kJ/kg1.5.2.回热系统参数pfw=21.35MPa,pcw=1.72MPa项目 单位一抽二抽三抽四抽五抽六抽七抽八抽加热器编号 H1H2 H3 H4 H5 H6 H7H8抽汽压力MPa5.99 3.59 1.62 0.738 0.315 0.132 0.0708 0.0225抽汽温度 388.2 320.6 431.8 326 226.2 139.2 90.3 62.6端差 -1.7 0 0 0 2.8 2.8 2.8 2.8注: H1、H2取4%，其他各抽汽管压降取 6%P（特殊性） 各加热器效率取,0.97(特殊性)下端差取 6.3(特殊性) 各 轴 封 漏 汽 量 (kg/h) ：Dsg1=5854（去H1）Dsg2=262.5（去H3）Dsg3=4509（去H4）Dsg4=2931.5（去H7）Dsg5=452（去C）Dsg6=508（去SG） 各轴封漏汽焓(kJ/kg)：hsg1=3383.7 hsg2=3508.6 hsg3=3228.8 hsg4=3290.5 hsg5=2716.8 hsg6=2749.91.5.3.锅炉型式和参数国产HG1021/18.2-540/540-WM10型亚临界中间再热自然循环汽包炉 额定蒸发量1021t/h 过热蒸汽参数psu=18.2MPa,tsu=540 汽包压力pb=19.83Mpa 给水温度tfw=275锅炉效率b=0.913管道效率p=0.9851.5.4.其他已知数据 汽机进汽节流损失0.02Po 中压汽门节流损失0.02Pr2 锅炉排污量Dpw=0.01Db 全厂汽水损失DL=0.01Db 化学补充水压力0.39 Mpa，温度20 机电效率mg=0.9924*0.987 排污扩容器效率f=0.98 排污扩容器压力Pf=0.8二、热系统计算2.1 汽水平衡计算2.1.1.全厂补水率由于计算前汽轮机进汽量 D0 为未知，故预选 D0=1023003kg/h 进行计 算，最后校核。全厂工质渗漏系数： aL=DL/D0=0.01Db/D0=10210/1023003=0.00998 锅炉排污系数：abl=Dbl/D0=0.01Db/D0=10210/1023003=0.00998厂用汽系数：apl=0.01081减温水系数：asp=0.02974暖风器疏水系数：anf=0.01893由全厂物质平衡：ama=apl+abl+al=0.01081+0.00998+0.00998=0.030772.1.2.给水系数 afw如图 3 所示，1 点物质平衡：ab=a0+al=1+0.01122=1. 011222 点物质平衡：afw=ab+abl-asp=1. 01122+0.01122-0.02974=0.989382.1.3.各小汽流量系数 asg,i按预选的 D0 和原始数据，计算得到轴封漏汽流量的流量系数，表 1机组轴封项漏气参数Dsg1（去H1）5854hsg13383.7asg10.0057224Dsg2 (去H3）262.5hsg23508.6asg20.0002566D sg3（去H4）4509hsg33228.8asg30.0044076Dsg4（去H7）2931.5hsg43290.5asg40.0028656Dsg5（去C）452hsg52716.8asg50.0004418Dsg6（去SG）508hsg62749.9asg60.0004966Dsg14517asg0.0141906名称全厂共 质渗漏锅炉排污厂用汽暖风器过热器减温水离开系统的介质比焓3394.41760.23108.23108.2724.7返回系统的介质比焓83.783.783.7687724.72.2 汽轮机的汽态膨胀过程线P0=16.7t0=538h0=3398.6 Prh=3.588trh=538 hrh=3540.3P1=5.99t1=388.2 h1=3147.8t2=320P3=1.62P4=0.78t3=431.8 h3=3323.5t4=326 h4=3113.1t5=226.2P2=3.59h2=3029.5P5=0.315h5=2918.9t6=139.3 h6=2752.6P6=0.132t7=90.3 h7=2660.1单位：PMPa TC HkJ/kgP7=0.0708P8=0.00225Pc=0.00595t8=66.51 h8=2520.9hc=2594.5S(kJ/kg*k)2.3 各加热器、出水参数计算首先计算高压加热器 H1。 加热器压力 p1:p1=(1-p1)p1=(1-0.04)*5.99=5.7504MPap1-第一抽汽口压力；p1-抽汽管道相对压损；由 p1=5.7504MPa，查水蒸气性质表得加热器饱和温度 ts1=272.83 0CH1 出水温度 tw,1=ts1-t=272.83-(-1.7)=274.530Ct-加热器上端差。H1 疏水温度 td,1：td,1 =tw,1 +t1tw,1 -进水温度，其值从高压加热器 H2 的上端差t 计算得到；t1-加热器下端差。已知加热器进水侧压力为 pfw=21.4MPa,由 tw,1，查 得 H1 出水比焓 hw,1.再由 tw,1,pfw ,查得 H1 进水比焓 hw,2.由 td,1，p1 查得 H1 疏水比焓 hd,1.至此，高压加热器 H1 的进、出口汽水参数已全部算出。按同样计算 ， 可一次计算出其余加热器 H2-H8 的各尽、出口汽水参数。将计算结果列于表 2.350MW 凝汽式电厂原则性热力系统设计与计算表 2回热加热系统汽水参数表项目单位一抽二抽三抽四抽五抽六抽七抽八抽汽侧加热器编号H1H2H3H4H5H6H7H8抽汽压力pjMPa5.993.591.620.7380.3150.1320.07080.0225抽汽温度tj388.2320.6431.8326226.2139.290.362.6抽气焓hjkj/kg3147.873029.53323.493113.062918.932752.652660.052520.94管道压损%44666666加热器侧压力MPa5.75043.44641.52280.693720.29610.124080.0665520.02115汽侧压力下饱和温度272.83241.68199.01164.59133.08105.7588.6161.27水侧水侧压力MPa21.421.421.40.693720.680.680.680.68上端差-1.70002.82.82.82.8出水温度tw,j274.53241.68199.01164.59130.28102.9585.8158.47出水比焓hw,jkj/kg1208.281045.55847.93795.56547.58431.55359.35244.75进水温度tw,j241.68199.01185130.28102.9585.8158.4733进水比焓hw,jkj/kg1045.55847.93795.56547.58431.55359.35244.75138.3 下端差6.36.36.36.36.36.36.36.3疏水温度td,j247.98205.31191.3136.58109.2592.1164.7739.3疏水比焓hd,jkj/kg1075.88876.4813.37574.53458.19385.85271.12164.622.4 高压加热器组抽汽系数计算1.由高压加热器 H1 热平衡计算 a1 高压加热器 H1 的抽汽系数 a1 a1=（afw(hw1-hw2)- asg1（hsg1- hd,1）/h/(h1-hd,1) =(0.99022*(1208.28-1045.55)-( 0.0057224*(3383.7-1075.88)/(3147.87-1075.88)/0.97= 0.07140 高压加热器 H1 的疏水系数 ad,1=a1+asg1= 0.077122.由高压加热器 H2 热平衡计算 a2、arh高压加热器 H2 的抽汽系数 a2：a2=afw(hw2-hw3)- ad,1(hd,1-hd,2)/h/(h2-hd,2)=0.08374高压加热器 H2 的疏水系数 ad,2=a2+ad,1=0.16086 再热器流量系数 arh：arh=1-a1-a2-asg1-asg2=0.836023.由高压加热器 H3 热平衡计算 a2、arhppu=p4+gHpu=0.738+975/106*9.8*21.6=0.900108MPaPpj=0.5*(ppu+ppu)=0.5*(0.900108+21.4)=11.15005MPa取 hpj=hpu=795.56kJ/kg，查表可得 vpu=0.0010997m3/kg给水泵介质焓升pu=vpu(ppu-ppu)*103=27.161122kJ/kg给水泵出口比焓 hpu=hpu+pu=822.721122kJ/kg高压加热器 H3 的抽汽系数 a3：a3=(afw(hw3-hpu)/h-ad,2(hd,2-hd,3)- asg2（hsg2- hd,3）)/(h3-hd,3)=0.0563 高压加热器 H3 的疏水系数 ad,3=a3+ad,2=0.16675 2.5 除氧器抽汽系数计算1.除氧器出水流量 ac,4=afw+asp=0.99022 + 0.02974= 1.01996 抽汽系数 a4：a4=(ac,4(hw4-hw5)/h-ad3(hd3-hw5) -anf(hnf-hw5) asg3（hsg3- hw5）)/(h4-hw5)=0.00486 2.6 低压加热器组抽汽系数计算1.由低压加热器 H5 热平衡计算 a5低压加热器 H5 的出水系数 ac,5：ac,5=ac,4-ad,3-a4-anf = 1.01996 - 0.16675- 0.06935 - 0.01893=0.75921 低压加热器 H5 的抽汽系数 a5：a5=ac,5(hw5-hw6)/h/(h5-hd,5)=0.03580 低压加热器 H5 的疏水系数 ad,5=a5= 0.035802.由低压加热器 H6 热平衡计算 a6低压加热器 H6 的抽汽系数 a6：a6=(ac,5(hw6-hw7)/h-ad,5(hd,5-hd,6)/(h6-hd,6)=0.02207 低压加热器 H6 的疏水系数 ad,6=ad,5+a6= 0.03580+0.02207 =0.05786 3. 由低压加热器 H7 热平衡计算 a7 低压加热器 H7 的抽汽系数 a7： a7=(ac,5(hw7-hw8)/h-ad,6(hd,6-hd,7)asg4*（hsg4-hd,7）)/(h7-hd,7)=0.03002 低压加热器 H7 的疏水系数 ad,7=a7+ asg4+ad,6=0.03002+0.0028656+0.05786=0.09075 4.由低压加热器 H8 热平衡计算 a8a8=(ac,5(hw8-hw,sg)/h-ad,7(hd,7-hd,8)/(h8-hd,8)=0.03123 低压加热器 H8 的疏水系数 ad,8=a8+ad,7=0.03123+0.09075=0.12198 2.7 凝汽系数 ac 计算1.小汽机抽汽系数 axj=ac,4*pu/(h4-hc,xj) = 1.01996 *170.66/(3113.06-2422.6)= 0.040122.由凝汽器的质量平衡计算 ac=ac,5-ad,8-axj-ama = 0.75921 -0.12198 - 0.04012 -0.03077 =0.56671 3.由汽轮机汽侧平衡校验 acH4 抽汽口抽汽系数 a4=a4+axj+anf+apl=0.06935+0.04012 +0.01893+0.01081=0.13922 各加热器抽汽系数和aj=a1+a2+a3+a4+a5+a6+a7+a8=0.07140 +0.08374 +0.00563+0.06935+ 0.03580+0.02207+0.03002 +0.03123=0.41910 轴封漏气系数和asg,k=asg,1+ asg,2+ asg,3+asg,4+asg,5+asg,6=0.01419 凝汽系数 ac=1-aj-asg,k=1-0.41910-0.01419 =0.56671 2.8 汽轮机内功计算1.凝汽流做功 wc=ac*(h0-hc+qrh) =0.56671*(3398.62-2494.5+469.93) = 778.2kJ/kg 2.抽汽流做功wa,j1kgH1 抽汽做功 wa,1=h0-h1=3398.62-3147.87=250.75kJ/kg其余 H2H8 抽汽做功计算同上，结果列于表 2-8表2-8做功量和抽汽量计算结果H1H2H3H4H5H6H7H81kg抽汽做功(kj/kg)wa,j250.75369.12545.06755.49949.621115.91208.51347.61各级抽汽量kg/h73039 85667.7878475759.414443142418.3934736622.04513322573.31795130709.93877331949.313759抽汽流总内功wa,j=a1wa,1+a2wa,2+a3wa,3+a4wa,4+a5wa,5+a6wa,6+a7wa,7+a8wa,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wsg,kwsg,k =asg1(h0-hsg1)+asg2(h0-hsg2)+asg3(h0-hsg3+qrh)+asg4(h0-hsg4+qrh) +asg5(h0-hsg5+qrh)+asg6(h0-hsg6+qrh)= 0.0065678 *(3398.62-3383.7)+0.0002945*(3398.62-3508.6)+ 0.0050588*(3398.62-3228.8+469.93)+0.003289*(3398.62-2716.8+469.93)+0.000507*(3398.62-2716.8+469.93)+ 0.0005699*(3398.62-2749.9+469.93)= 7.318879215kJ/kg4.汽轮机内功 wi=wc+wa,j+wsg,k=1077.8kJ/kg2.9 汽轮机内效率、热经济指标、汽水流量计算1.汽轮机比热耗 q0=h0-hfw+arh*qrh=3398.62-1206.27+0.85852*469.93 =2583.2kJ/kg2.汽轮机绝对内效率i=wi/q0=1077.8/2583.2=0.417233.汽轮机绝对电效率 e=i*g*m=0.41723*0.9924*0.987=0.40874.汽轮机热耗率 q=3600/e=3600/0.4087=8808.8kJ/kWh5.汽轮机汽耗率 d：d=q/q0=8808.8/2583.2=3.410kg/kWh6.汽轮机进汽量 D0=1000d*Pe=1000*3.410*300=1023003kg/h其中 Pe汽轮机额定功率，Pe=300MW。7.校验：汽轮机进汽量 D0=1023003kg/h，与初选值相等。8.给水流量 Gfw=ac,4*D0=1.01996*1023003=1043423kg/kWh9.凝结水泵流量 Gcp=ac,5*D0=0.75921*1023003=776673 kg/h10.凝汽量 Dc=ac*D0=0.56671 *1023003=579362 kg/h11.第一级抽汽量 D1=a1*D0=0.07140 *1023003= 73039 kg/h其余 H2H8 抽汽量的计算结果，列于 2-9 表。2.10 全厂性热经济指标计算1.全厂效率cp=bpe=0.913*0.9985*0.4087=0.36753 2.全厂热耗率qcp=3600/cp=3600/0.36753=9640.17286 kJ/kWh3.标准煤耗bcp=0.123/cp=0.123/0.36753=334.667g/kW4.锅炉有效热q1=(afw-abl)(hb-hfw)+abl(hbl-hfw)+asp(hb-hsp)+arh*qrh=(0.99022-0.00998 )*( 3383.34-1206.27)+0.00998*(1760.3-1206.3)+0.02974*(3383.34-724.7)+ 0.83602 *469.93=2645.7 kJ/kg三、反平衡校核1.锅炉输入热量 qr=q1/b=2645.7/0.913=2897.805kJ/kg2.锅炉损失 qb=（1-b）qr=(1-0.913)*2897.805=252.11kJ/kg3.排污损失 qbl=abl(hbl-hma)= 0.00998*(1760.3-83.7)= 16.73kJ/kg4.全厂共质渗漏损失ql=al(hl-hma)= 0.07140 *(3394.4-83.7)= 33.04kJ/kg5.厂用汽损失 qpl=apl(hpl-hma)=0.01081*(3108.2-83.7)=32.69kJ/kg 6.凝汽流冷源损失qc=ac(hc-hc)= 0.56671*(2494.5-135)= 1336.22 kJ/kg7.小汽机冷源损失 qxj=axj(hxj-hc)= 0.04012*(2422.6-135)= 91.78kJ/kg 8.补充水冷源损失 qma=ama(hma-hc)= 0.03077 *(83.7-135)= -1.58kJ/kg9.低加 H8 疏水冷源损失qd,8=ad,8(hd,8-hc)=0.12198*(167.55-135)=3.6kJ/kg10.轴加疏水冷源损失qd,sg=ad,sg(hd,sg-hc)=0.0162*(425.55-135)=4.12kJ/kg11.暖风器损失qnf=anf(hnf-hnf)=0.01893*(3108.2-687)=45.83kJ/kg12.管道散热损失qp=ab(hb-h0)+arh(hrh-hrh) =1.00974*(3383.3-3398.6)+0.85852*(3567.4-3546.9)=-20.9 kJ/kg13.轴封汽散热损失qsg= asg1*hsg1+asg2*hsg2+asg3*hsg3-(asg4*hsg4+asg5*hsg5+asg6*hsg6)=0.0057224*3383.7+0.0002566*3508.6+0.004408*3228.8-(0.002866*3290.5+0.000442*2716.8+0.0004966*2749.9)=3.136kJ/kg14.上述各项损失之和qi=1796.75 kJ/kg15.汽轮机内功 wi：wi=qr-qi=2897.804 -1796.75 =1101.058kJ/kg16.正反平衡相对误差wi：wi=(1101.058 -1077.8 )/ 1077.8 =2.15673 %计算无误四、附表附表1流量系数a1(抽汽系数)0.07140ad,l(疏水系数)0.07712a20.08374ad,2=ad,1+a20.16086arh(再热器流量系数）0.85852a30.00563ad,30.16675ac41.01996a40.06935ac50.75921a50.03580ad,50.03580a60.02207ad,60.05786a70.03002ad,70.09075a80.03123ad,80.12198axj0.04012ac0.56633a40.13922aj0.41910asg,k0.01419ac（校验