300MW机组机务部分初步设计论文.doc

300mw机组机务部分初步设计论文摘 要 本次设计为300mw机组热力部分局部初步设计，本次设计在进行设计选型时仅依照安全经济的标准进行优化没有考虑其他影响因素，充分借鉴铁岭发电厂备选型及其方案。经过设计最终确定了汽轮机以及锅炉的形式。其中汽轮机部分包括进汽压力、温度，汽耗量，机组热耗量，全厂热效率，全厂热耗率，发电标准煤耗率。锅炉部分包括最大连续蒸发量，锅炉效率。在确定完主机形式的基础上进一步拟定了主要系统并确定了主要辅机的形式。其中系统的拟定包括主蒸汽管道系统的拟定，再热机组旁路系统的拟定，给水管道系统的拟定，回热加热器管道系统的拟定，除氧器管道系统的拟定，补充水管道系统的拟定，排污扩容器及排污冷却器管道系统的拟定，轴封管道系统的拟定，制粉系统的拟定等。确定的主要辅机有磨煤机、给煤机、送风机、引风机、给粉机、粗粉分离器、给水泵等。本文设计在选型时仅依照安全经济的标准进行优化没有考虑其他影响因素。关键词：汽轮机,锅炉,热力系统，辅机形式 abstractthe design for the thermal part of the 300mw unit of local preliminary design, the design during the design selection only in accordance with the standards of safety and economic optimization does not take into account other factors, take lessons from tie ling power plant equipment selection and its programs.after the final design to determine the form of steam turbine and boiler. some of which include the steam turbine inlet pressure, temperature, gas consumption, unit heat consumption, thermal efficiency of the plant, the plant heat rate, generation standard coal consumption rate. maximum continuous boiler parts, including evaporation, boiler efficiency.in determining the form of end hosts on the basis of further development of the main auxiliary systems and identifies the major form. which developed the system, including the formulation of the main steam piping system, reheat unit bypass system in the formulation, development of water supply piping system, heat recovery heater piping system formulation, the formulation of oxygen pipeline system to supplement the proposed water pipeline system sewage and sewage expansion devices proposed pipeline system cooler, seal piping systems in the formulation, the formulation of the milling system, etc. have identified the main auxiliary mill, coal feeder, blower, induced draft fan, to the powder, coarse separator, feed water pump and so on.this design only in the selection criteria in accordance with the safe and economic optimization does not take into account other factors.keywords: steam turbine, boiler, heating system, auxiliary for目录中文摘要.iabstract.ii目录.第1章 发电厂主要设备的确定.21.1 汽轮机型式、参数、容量的确定.21.2 锅炉型式容量的确定.2第二章 锅炉燃烧系统及其设备的选择.32.1 燃烧系统的计算.52.2 制粉系统的确定.72.3 磨煤机的选择.92.4 给煤机的选择.102.5 送风机、一次风机的选择.122.6 引风机的选择.132.7 除尘设备的选择.13第三章 原则性热力系统的拟定、计算.143.1 补充水系统的拟定.153.2 锅炉连续排污利用系统的拟定.153.3 绘制原则性热力系统图.163.4 绘制汽机热力过程线及汽水综合参数表.163.5 锅炉连续排污利用系统的计算.183.6 回热系统计算.183.7 汽轮机总汽耗量及各项汽水流量计算.243.8 热经济指标计算.28第四章 汽机车间主要设备的确定.324.1 高低压加热器的选择.334.2 凝汽器与轴封加热器的选择.344.3 给水泵的选择.354.4 凝结水泵的选择.374.5 除氧器及给水箱的选择.384.6低压加热器的疏水泵的选择.384.7 连续排污扩容器的选择.394.8 定期排污扩容器的选择.404.9 疏水扩容器的选择.404.10 疏水箱及疏水泵的选择.414.11 供水方式的确定和循环水泵的选择.414.12 工业水泵、生水泵的选择.44第五章 全面性热力系统的拟定.465.1 锅炉烟风制粉系统的拟定.465.2 主蒸汽管道系统的拟定.485.3 再热机组旁路系统的拟定.515.4 主给水管道系统的拟定.535.5 主凝结水管道系统的拟定.545.6 回热加热器管道系统的拟定.555.7 除氧器管道系统的拟定.565.8 轴封管道系统的拟定.585.9 真空及空气管道系统拟定.585.10 闭式循环冷却水系统的拟定.605.11 润滑油系统的拟定.605.12 eh油系统的拟定.635.13 密封油系统的拟定.65第六章 绘制全面性热力系统图.65结论.66致谢.67参考资料.68附图.70前 言本次设计内容共分为六章，第一章是发电厂主要设备的确定；第二章是锅炉燃烧系统及其设备的选择；第三章原则性热力系统的拟定计算；第四章是汽机车间主要设备的确定；第五章是全面性热力系统的拟定；第六章为全面性热力系统图。其中的计算数据除了设计给定外，还有许多都是根据电厂和查阅图书馆资料获得。因为是初步设计，所以在设计中使用了许多教材中的数据。为了设计的直观，系统明确，有些章节还配备了相关表格和系统图。由于本人学识疏浅，以及对实际系统认识时尚未进行统一的理论梳理，部分错谬不正之处在所难免，敬请老师批评指正。 90第1章 发电厂主要设备的确定1.1汽轮机型式、参数及容量的确定 根据火力发电厂设计技术规程（以下简称规程）中第8.1.3条，根据电力负荷的需要，宜优先选用大容量中间再热式汽轮机组。 根据我国汽轮机现行规范，单机容量50mw以上的凝汽式机组宜采用高参数。300mw、600mw凝汽式机组宜采用亚临界参数或超临界参数。 在此次设计中，选用1台300mw机组。本课题设计的汽轮机为300mw、亚临界、一次中间再热、双缸双排气、中高压缸合缸，低压缸双流程、单轴反动凝汽式汽轮机。采用回热系统，三个高加，四个低加，一个除氧器。型号 n30016.7/537/537 （凝汽式，300mw，主汽压力16.7mpa，初温537，再热蒸汽温度537）。1.2锅炉型式和容量的确定规程6.1.1.2 凝汽式发电厂宜一机配一炉。不设备用锅炉。锅炉的最大连续蒸发量应与汽轮机最大进汽量工况相匹配。对于300mw汽轮机组，锅炉最大连续蒸发量为汽轮机额定工况进汽量的112.9%。锅炉的台数与汽轮机的台数相等。锅炉过热器出口额定蒸汽压力一般为汽轮机额定进汽压力的105%。过热器出口温度一般比汽轮机额定进汽温度高3。为了减少主蒸汽和再热蒸汽的压降和散热损失，提高主蒸汽管道效率，再热器出口额定蒸汽温度一般比汽轮机中压缸额定进汽温度高3本次设计选用锅炉型号为 hg/1000/17.4型自然循环汽包炉。（最大连续蒸发量db=1000 t/h,过热蒸汽出口参数pb=17.4mpa, t。=555,再热蒸汽出口温度trh=555,汽包压力20.4mpa，锅炉效率 b=0.9166。）第二章 锅炉燃烧系统计算及辅助设备的选择2.1 燃烧系统的计算燃料性质 燃料性质序号姓名煤种元素成分应用基低位发热量(kj)/kg可燃基挥发分vr(%)分析基水分wrf(%)btm法可磨性系数kkm灰熔点水分wy灰分ay碳cy氢hy氧oy氮ny硫sy变形温度t1()软化温度t2()融化温度t3()176.014.554.54.63.43.21.815.01.01.06119013401450 煤种温度表煤 种灰 熔 点变形温度t1()软化温度t2()熔化温度t3()12601500锅炉主要技术参数： 过热蒸汽出口温度： 再热蒸汽进口温度： 再热蒸汽出口温度： 给水温度：锅炉型式： 自然循环，燃煤中间一次再热机组。锅炉过量空气系数及漏风系数：炉膛出口过量空气系数：炉膛漏风系数：屏式过热器漏风系数：对流过热器漏风系数：省煤器漏风系数：空气预热器漏风系数：制粉系统漏风系数： 除尘器漏风系数：烟道漏风系数：预热器到除尘器长60m，除尘器到引风机长20m。 燃烧系统的计算： （1）锅炉每小时燃料消耗量 其中：-锅炉蒸发量 -过热蒸汽出口焓 -给水焓 -再热蒸汽流量 -再热蒸汽出口焓 -排污流量 -排污焓 -低位发热量 -锅炉效率（2）锅炉计算燃料消耗量 其中：-机械未完全燃烧热损失，取1.2（3）理论空气量的计算 （4）理论烟气量 所以：2.2制粉系统的选择采用中速磨煤机宜采用直吹式制粉系统。直吹式制粉系统的特点是磨煤机的制粉量任何时候均等于锅炉的燃料的消耗量，也就是说制粉量是随锅炉负荷变化而变化的。中速磨直吹式制粉系统按排粉机的放置位置，分为正压系统和负压系统。排粉风机装在磨煤机之后的，整个系统牌负压状态下工作，称为负压直吹式制粉系统。反之，排粉风机装在磨煤机之前的，整个系统处于正压状态下工作，称为正压直吹式制粉系统。现在由于在该系统中通过排粉风机的是煤粉空气的混合物，因而排粉风机叶片容易磨损。这一方面影响了排粉机的效率和出力；另一方面也使系统可靠性降低，维修工作量大。这种系统工程的主要优点是磨煤机处于负压状态，不会向外喷粉，工作环境比较干净。与之正压系统相比在目前还是负压制粉系统采用的较多些。图3-1 负压直吹式制粉系统的设备图1-原煤仓；2-自动磅秤；3-给煤机；4-磨煤机；5-煤粉分离器；6-一次风风箱；7-煤粉管道；8-燃烧器；9-锅炉；10送风机；11-热一次风机；12-空气预热器；13-热风管道；14-冷风管道；15-排粉风机；16-二次风风箱；17-冷风门；18-密封风门 （原煤） 热风 煤粉气流 原煤仓 给煤机 磨煤机粗粉分离器 燃烧器。冷风 回粉图3-2负压直吹式制粉系统的工作流程图直吹式制粉系统和中储式制粉系统的比较：直吹式制粉系统的优点是系统简单，布置紧凑，钢材消耗少，占地少、投资少，由于输送管道流动阻力小，因而运行电耗较小。其缺点是系统的工作可靠性差，制粉设备发生故障时直接影响锅炉运行；此外磨煤机负荷必须随锅炉负荷而变化，难于保证制粉设备在最经济的条件下运行；另外直吹式系统中锅炉燃煤量的调节只能在给煤机上进行，因此滞延性较大，所以直吹式系统相对要求有较高的运行水平。储仓式制粉系统的优点是工作可靠性高，制粉系统发生故障时不会立即影响锅炉的运行；磨煤机负荷不受锅炉负荷限制，因而可以一直在经济情况下运行，这对低负荷下工作经济性很差的球磨机来说是非常重要的；储仓式系统中锅炉燃煤量的调节可在给粉机上进行，滞延性较小；另外对煤种适应性较广，可采用热风送粉，以保证低质煤的着火和燃烧稳定。其缺点是系统复杂，钢材消耗大，占地大，投资高；由于输送管直长，流动阻力大，因而运行电耗较大，此外爆炸的危险性也较大。2.3磨煤机型式的选择目前我国磨煤机的选择大体是这样的,对于煤质较硬的无烟煤、贫煤以及杂质较多的劣质煤可以考虑采用筒式钢球磨；对于可磨性系数kkm 1.2，或灰份aar30%以及水分mar1.3的烟煤可以考虑采用风扇磨。在选用磨煤机的时候还必须结合制粉系统一起考虑。锅炉原理mps磨煤机是一种新型中速磨煤机，它的主要工作部件是磨辊磨环内有三个磨辊，它们相互间的位置成120角。每个辊由于其辊轴位置固定，故只能在原地原地转动。电动机通过减速器带动磨辊沿自身的轴转动。碾磨过程中磨辊对磨环的压力来自磨辊、支架等自重和弹簧紧力。弹簧紧力靠作用在上盘的液压缸加压系统来实现。原煤就在磨辊与磨环之间被碾压成煤粉。干燥及输送过程同其它中速磨一样。热空气从风环流入磨环上部空间，既对燃料起到干燥作用，又将制成的煤粉带到分离器。不合格的煤粉被除数分离出来飞落到磨环内重磨。而煤中不易磨碎的铁块、石块、歼石等杂物则从风环处落入磨煤机下部由刮板刮至废物箱内。该型磨煤机与其他类型中速磨相比，其主要优点是：（1）由于辊子外形凸出近于球状，其滚动阻力较小；由于辊子尺寸大，燃料进入辊下的条件也较好。这些因素有利于使磨煤出力增大和使磨煤单位电耗降低。（2）由于辊子外形凸出迫于球状，比起平盘磨和碗式磨的锥形辊子，摩磨损均匀得到了改善。（3）mps磨无上磨环，因而也就不存在像e型磨中上磨环磨损严重而又难以处理（4）mps磨在容量大型化方面比其他中速磨优越。例如要增大单机出力，e型磨钢球直径需随磨环直径一道增大而使整个磨煤机的横向尺寸变大，而mps磨在增大辊子直径时往往可以基本保持原来的横向尺寸，这对于缩小占地面积，便于大型锅炉机组多台磨的合理布置是很有利的。（5）碾磨压力通过弹簧和三根拉紧钢丝绳直接传递到基础上，可以在轻型机壳的条件下对碾磨部件施加高压。mps磨是近二、三十年发展起来的一种中速磨，由于上述各方面的优越性，因此在世界不少国家中广泛采用。在我国山西神头发电厂引进的捷克200mw汽轮发电机组采用的磨煤机即为西德拔柏葛公司提供的mps190型中速磨机（型号中的数字为磨环滚道中心直径，单位为cm）。所以我们采用的就是中速磨煤机mps型磨。选择磨煤机的型号是：mps-190其性能列表如下： mps-190其性能列表设备名称项目单位规范磨煤机型号mps-190数量台5出力t/h50.2磨煤机出力的校核：每台磨煤机的磨量： 其中:-储备系数，根据规程第6、2、3条。 -台数，取5台磨煤机的最佳转速： 出力按下列经验公式计算： 其中式中：-mps磨煤机（190型）磨制a种煤种时的出力 -煤的哈氏可磨性修正系数 -煤粉细度修正系数 -煤粉修正系数 mps磨煤机功率计算公式如下： 其中：pi-磨煤机单位能耗。 一般取 pi=5kwh/t p0-磨煤机空载功率对mps-190型磨煤机为77kw 2.4给煤机的选择给煤机的形式及特点常用的给煤机有圆盘式、皮带式、刮板式、电磁振动式。（1）圆盘式给煤机的特点：优点紧凑、严密；缺点是煤湿时易堵塞。（2）皮带式给煤机的特点：优点可用于各种煤，不易堵塞。缺点是不严密，漏风较大，占地面积大。 （3） 刮板式给煤机的特点：优点是不易堵塞，较严密，有利于电厂布置。缺点是煤块过大或煤中有杂物时卡死。 （4） 电磁振动式给煤机的特点：优点是无移动部分，因而维修简便，给煤均匀，便于调节，耗电量小，体积小，重量轻，造价低。缺点是煤过湿时给煤量调节较难。给煤机的选择原则 根据火力发电厂设计规程6、2、4，给煤机的台数、型式、出力按下列要求确定：(1)根据系统特点给煤量调节性能和运行可靠性，选用刮板式给煤机。(2)给煤机台数与磨煤机台数相同，故选择五台。(3)计算出力不小于磨煤机出力的110%。给煤机出力计算 式中： -磨煤出力 给煤机性能列表 查产品目录选取给煤机的型号8824，其特性列表 8824型号性能表型号给煤机出力（t/h）最小输送距离（mm）882410-1002133.62.5送风机、一次风机的选择送风机的选择原则根据火力发电厂设计规程6、3、1和6、3、2送风机的台数、风压和压头按下列要求确定：（1）每台锅炉应装设有2台送风机；（2）送风机的风量的富裕量为5%；压头的富裕量为10%。送风机容量计算 式中：-送风机容量储备系数，按规程，取 -计算燃料量 -理论空气量 -炉膛出口过量空气系数， -炉膛漏风系数， -制粉系统漏风系数， -空气预热器漏风系数， -冷空气温度， -当地大气压， -送风机台数，送风机压头计算 式中：-冷空气温度， -当地大气压， -压头储备系数，取 -风道总阻力， -出厂条件下的流体温度，根据流量和压头选择送风机的型号，性能列表如下（数据参考铁岭发电厂）： 选择送风机的性能表设备名称项目单位规范送风机型号asn-1908/900转速r/min1490全压kpa3717风量m3/h414697进口温度23送风机电机型号ykk4503-1额定功率kw560电压v6000电流a64.6转速r/min14912.6引风机的选择引风机台数的确定根据规程6、3、1和6、3、2条，引风机台数与送风机台数相同为2台。引风机的型号、风量和压头的富裕量按下列要求选择，1、当选用高效风机时，应使用风机在高效区运行经济比较后认为合适时，大容量锅炉的离心式送风机可配用双速或其他可靠的调速方式。2、当离心式送风机配用双速电动机时，起低速档时风量与压头的选择，应根据机组的运行方式；通过技术经济比较后确定。引风机入口实际烟气量 式中：-容量储备系数， -引风机台数， -计算煤消耗量 -流体温度， -当地大气压， 引风机的压头计算 式中：-压力储备系数， -烟道总阻力， -出厂流体温度， -引风机进口烟温， -当地大气压， 引风机的性能表根据流量和压头，选择引风机的型号和性能列表如下（数据参考铁岭发电厂）： 表3-8 选择引风机的性能表设备名称项目单位规范引风机型号y5-2-56no-32f转速r/min595/496全压kpa3855/2835风量m3/h112074/904395进口温度125引风机电机型号ydkk-1120-3-10/12额定功率kw2000/1000电压v6000电流a241.9/129转速r/min595/1292.7 除尘器的选择目前国家对火力电厂的烟气排放有严格的限制，环保指标是重要的指标之一，根据各方面的比较，采用了电器式除尘器。电器式除尘器采用负电极放电，使灰尘颗粒带上了负电子，在电场电压强度的作用下，向正向集除尘版运动，黏附在正极版上，经周期捶打，在重力作用下，灰尘下落至灰斗，经锁气器排至灰沟，达到烟气除尘的目的。我厂选用的除尘器为bd230m2电除尘器，是卧式、干式、版式、双室、三电场电器除尘器，是北票电除尘设备制造总厂为300mw机组的锅炉消烟除尘而专门设计的，该电除尘在设计参数下，电除尘效率大于98%，入口含尘浓度22g/m3处理烟气量202104 m3/h,烟气温度为155左右。电器式除尘器的除尘效率高（98-99.5%），适用范围广，可处理大容量烟气，消耗的电能少，自动化程度高等优点。但初期投资费用大，金属消耗量多，制造安装要求严格，占地面积大，造价高，不宜维修。 本电除尘器为三电场结构，第一电场采用300mw板距，选用6kv电控，除尘量占78%。第二，三电场均采用400mw板距，采用72kv电控，除尘量分别占14%和8%。第3章 原则性热力系统的拟定、计算原则性热力系统是根据机炉制造厂提供的本体汽水系统来拟定的，回热加热级数八级，最终给水温度245各加热器形式除一台高压除氧器为混合式，其余均为表面式加热器，在这种情况下，拟定原则性热力系统。发电厂原则性热力系统是以规定的符号表明工质在完成某种热力循环时所必须流经的各种热力设备之间的联系线路图，原则性热力系统只表示工质流过时的状态，参数起了变化的各种热力设备，它仅表明设备之间的主要联系，原则性热力系统实际表明了工质的能量转换及热能利用的过程，它反映了发电厂能量转换过程技术完善程度和热经济性。3.1 给水回热和除氧器系统的拟定给水回热加热系统是组成原则性热力系统的主要部分，对电厂的安全、经济和电厂的投资都有一定的影响。系统的选择主要是拟定加热器的疏水方式。拟定的原则是系统简单、运行可靠，在此基础上实现较高的经济性。拟定如下:1 机组有八级不调整抽汽，回热系统为“三高、四低、一除氧”除一台除氧器为混合式加热器外，其余均为表面式加热器。主凝结水和给水在各加热器中的加热温度按温升分配的。2 1#、2#、3#高压加热器和4#低压加热器，由于抽汽过热度很大，设有内置蒸汽冷却器。一方面提高三台高加水温；另一方面减少1#高加温差，使不可逆损失减少，以提高机组的热经济性。1#2#3#高加疏水采用逐级自流进入除氧器，这样降低了热经济性。但如果采用疏水泵将其打入所对应的高压出口水箱中，会使系统复杂。同时，疏水温度高对水泵的运行也不利，会使安全性降低。在1#2#高加之间设外置式疏水冷却器，减少了对2段抽汽的排挤，使2段抽汽增加。5段抽汽（4#低加）经再热后的蒸汽过热度很大，所以加装内置式蒸汽冷却器。4#低加疏水逐级自流至3#低加（6段抽汽），与3#低加疏水流至2#低加（7段抽汽）。简化系统提高经济性，而采用2#、3#高加间疏水冷却器，减少冷源损失，避免高加疏水排挤低压抽汽。1#低加疏水逐级自流式至凝结水中，因为末级抽汽量较大，减少了冷源损失。3 除氧器（4#段抽汽）采用滑压运行，这不仅提高了机组设计工况下运行的经济性，还显著提高机组低负荷时的热经济性，简化热力系统，降低投资，使汽机的抽汽点分配更合理，提高了机组的热效率，为了解决在变工况下除氧器效果和给水泵不汽蚀，主给水泵装有低压电动前置泵。3.2 补充水系统的拟定 电厂补充水经化学水处理后与热力系统的连接方式称补充水引入系统。对补充水引入系统的要求是：因为补充水中含有大量的氧，补入热力系统后即要除氧，不能腐蚀流经的设备和管道；补充水与主水流汇集时，应尽量减少两种水流在汇集处得温差，以减少不可逆热损失；补充水补入系统应随系统工质损失的大小进行水量自动调节。 根据上述的要求，补充水引入系统有三种。对高参数热电厂因外部汽水损失较大，因此补充水量也大，常设专门的大气式补充水除氧器对补充水进行第一级除氧，待汇入主水流后再在高压除氧器中进行第二级除氧，此时为减少汇集处得温差，第一级除氧器出来的补充水汇集在同级抽汽的回热加热器出口处。对中、低参数凝汽式电厂，补充水直接进入大气式除氧器，以给水箱水位高低来调节补充水量，这种连接系统简单，但不足之处是除氧器出水温度与补充水温度相差较大，需要消耗部分抽汽在除氧器内加热补充水，存在不可逆热损失。对高参数凝汽式电厂补充水都引入凝汽器，此时补充水在凝汽器内实现真空除氧，减少氧对低压加热器及其管道的腐蚀，同时利用汽轮机低压回热多级加热，经济性高，补充水与凝结水混合温差小，但不足之处是补充水量的调节要受热井水位和给水箱水位双重影响，因此调节较复杂。本次设计的机组属于高参数凝汽式电厂，所以采用第三种方式。化学补充水首先经过锅炉连续排污的排污冷却器加热后打入凝汽器中。3.3 锅炉连续排污利用系统的拟定 锅炉连续排污的目的是为了保持汽包锅炉内炉水水质指标在允许范围内，从而保证锅炉蒸发出来的蒸汽品质合乎要求。如果蒸汽携带的盐分过高，会在过热器管壁上沉淀结垢，使过热器超温乃至爆管，如果盐分带到汽轮机中，通流部分存积盐垢会限制机组出力，增加轴向推力，降低内效率，影响发电厂的安全运行。汽包炉的连续排污量大，相当于发电厂全部汽水损失的总和，且其能位高，为汽包压力下的饱和水，因此回收利用的经济价值大。连续排污量常用锅炉排污率表示，即锅炉连续排污量与锅炉额定蒸发量之比的百分数。排污率应根据锅水和给水中的含盐量、碱度和硅酸根三个指标分别计算，然后取三者中的最大值；中参数电厂可只计算前两项，取其中最大值。 根据dl500094规程的规定，汽包锅炉的排污率不得低于锅炉最大连续蒸发量的0.3%，也不得超过锅炉最大连续蒸发量的下列数值：以化学除盐水为补充水的凝汽式电厂 1%以化学除盐水或蒸馏水为补充水的供热式电厂 2%以化学软化水为补充水的供热式电厂 5% 本次设计选用的是单级连续排污扩容器。它由排污扩容器、排污冷却器和连接它们的管道、阀门及附件组成。排污水从汽包中浓度最大的地方放出，经两个串联阀门和节流装置降压后进入扩容器，在扩容器压力下部分水汽化为蒸汽进入除氧器中以达到回收工质利用其热量的目的，扩容器内未蒸发的排污水含盐浓度大，温度大于100以上，一般通过排污冷却器来加热化学补充