热电厂热力系统计算..

热力发电厂课程设计 1 1 设计目的设计目的 1 学习电厂热力系统规划 设计的一般途径和方案论证 优选的原则 2 学习全面性热力系统计算和发电厂主要热经济指标计算的内容 方法 3 提高计算机绘图 制表 数据处理的能力 1 2 原始资料原始资料 西安西安某地区新建热电工程的热负荷包括 1 工业生产用汽负荷 2 冬季厂房采暖用汽负荷 西安西安地区采暖期 101 天 室外采暖计算温度 5 采暖期室外平均温度 1 0 工业用汽 和采暖用汽热负荷参数均为 0 8MPa 230 通过调查统计得到的近期工业热负荷和采暖 热负荷如下表所示 热负荷汇总表 采 暖 期非 采 暖 期 项目单位 最大平均最小最大平均最小 工业t h1751421081269275用 户 热负荷采暖t h1777243000 1 3 计算原始资料计算原始资料 1 锅炉效率根据锅炉类别可取下述数值 锅炉类别链条炉煤粉炉沸腾炉旋风炉循环流化床锅炉 锅炉效率0 72 0 850 85 0 900 65 0 700 850 85 0 90 2 汽轮机相对内效率 机械效率及发电机效率的常见数值如下 汽轮机额定功率750 600012000 250005000 汽轮机相对内效率0 7 0 80 75 0 850 85 0 87 汽轮机机械效率0 95 0 980 97 0 99 0 99 发电机效率0 93 0 960 96 0 970 98 0 985 3 热电厂内管道效率 取为 0 96 4 各种热交换器效率 包括高 低压加热器 除氧器 一般取 0 96 0 98 5 热交换器端温差 取 3 7 6 锅炉排污率 一般不超过下列数值 以化学除盐水或蒸馏水为补给水的供热式电厂2 以化学软化水为补给水的供热式电厂5 7 厂内汽水损失 取锅炉蒸发量的 3 8 主汽门至调节汽门间的压降损失 取蒸汽初压的 3 7 9 各种抽汽管道的压降 一般取该级抽汽压力的 4 8 10 生水水温 一般取 5 20 11 进入凝汽器的蒸汽干度 取 0 88 0 95 12 凝汽器出口凝结水温度 可近似取凝汽器压力下的饱和水温度 2 原则性热力系统 原则性热力系统 2 1 设计热负荷和年持续热负荷曲线设计热负荷和年持续热负荷曲线 根据各个用户的用汽参数和汽机供汽参数 逐一将用户负荷折算到热电厂供汽出口 见表 2 1 用户处工业用汽符合总量 采暖期最大为 175 t h 折算汇总到电厂出口处为 166 65 t h 表 2 1 热负荷汇总表 采 暖 期非 采 暖 期 项目单位 最大平均最小最大平均最小 工业 t h1751421081269275 用户热负荷 采暖 t h1777243000 工业 t h166 65 135 22 102 84 119 99 87 61 71 42 折算到电厂出口的热 负荷采暖 t h168 55 68 56 40 95 000 折算到热电厂出口的工业热负荷 再乘以 0 9 的折算系数 得到热电厂设计工业热负 荷 再按供热比焓和回水比焓 回水率为零 补水比焓 62 8 kJ kg 计算出供热量 见表 2 2 根据设计热负荷 绘制采暖负荷持续曲线和年热负荷持续曲线图 见图 2 1 图 2 2 表表 2 2 热电厂设计热负荷热电厂设计热负荷 采 暖 期非 采 暖 期 项目单位 最大平均最小最大平均最小 t h149 98121 7092 56107 9978 8564 28 工业蒸汽热负荷 0 8MPa 230 GJ h426 59346 15263 27307 14224 26182 82 t h168 5568 5640 95000 采暖蒸汽热负荷 0 8MPa 230 GJ h479 40195 01116 47000 t h318 53190 26133 51107 9978 8564 28 合计 GJ h905 99541 16379 73307 14224 26182 82 图 2 1 采暖热负荷持续曲线图 图 2 2 年热负荷持续曲线图 2 2 装机方案的拟定装机方案的拟定 根据热电厂设计热负荷和建厂条件 热电厂最终规模是 50MW 以下 由于采暖热负荷 占整个热负荷比重一般 所以不建热水网 采暖用汽和工业用汽同管输送 因此拟定以下 装机方案 见图 2 3 2 CC12 4 9 0 98 0 17 型双抽汽供热式次高压汽轮机发电机组 1 B12 4 9 0 98 型背压供热式次高压汽轮机发电机组 3 75 t h 次高压循环流化床锅炉 本方案设有 三台锅炉 三台汽轮机 主蒸汽系统采用母管制 背压机组 B12 机组 的排汽 一部分 作为 1 号高加的加热用汽 另一部分作为供热汽源 抽汽机组 CC12 有 3 级非调整抽汽和 2 级调整抽汽 其中第 1 级调整抽汽和第 1 级非调整抽汽共用一个抽汽口 第 2 级调整抽 汽和第 2 级非调整抽汽共用一个抽汽口 第 1 级调整抽汽做为供热抽汽 第 2 级调整抽汽 做为补充水加热蒸汽 除氧器加热用汽量是第 2 级非调整抽汽 除氧器定压运行 该系统 配置减温减压器 保留或新建调峰锅炉 机组供热不足部分先由锅炉的新蒸汽减温减压后 提供 再由尖峰锅炉提供 减温减压器所用的减温水来自给水泵出口 系统设连排扩容器 扩容蒸汽进入除氧器 功热蒸汽的凝结水不回收 补充水 生水 由 CC12 机组的第 2 级 调整抽汽加热后 去化水车间 再去除氧器 注 1 D流量 单位t h 图中数据分子 为季最大负荷工况计算结果 分 母为非采暖季最小负荷工况计算 结果 2 h焓 单位kj kg t温度 单位 3 p压力 单位MPa 4 采暖季3台汽机加减压减温器供汽 并需外部小锅炉调峰 非采暖季最 小负荷工况B12汽机停运 汽水损失 467 08h 711 76h 4 9p435t3282 85h 0 005p2214 67h 4 9p435t3282 85h 2907h 408h 518 84h 从化水车间来 1179h 3 130 t h 2693 11h 0 8p 230t 2907h 5 4p 450t 3312 9h 4 9p 435t 3282 85h B12 4 9 0 98 2 CC12 4 9 0 98 0 17 减温水518 84h 补充水 2744 69h 2693 9h 128 65h 433 67h 62 8h 生水 167h 去化水车间再去除氧器 476 54h 减温水518 84h 720h D1B D1C 37 14 1 17 Db 390 189 69 Doj 17 8 0 0 DL 11 70 5 69 DOB 151 7 0 0 Doc 208 8 184 Dw 2 99 0 0 DTj 20 79 0 0 Dc 24 39 73 01 DTB DTC DTj 257 60 64 28 Df 2 41 1 17 D2 43 13 14 03 Dbl 7 8 3 79 Dps 5 39 2 62 Dw 2 99 0 0 D2s 15 52 4 10 D3 3 52 10 52 Dbs 1 2 DTB DTC 236 81 64 28 图 2 3 B12 4 9 0 98 2 CC12 4 9 0 98 0 17 3 75 t h 全厂原则性热力系统图 2 3 汽轮机热力特性资料与原则性热力系统拟定及其计算汽轮机热力特性资料与原则性热力系统拟定及其计算 一 机组热力特性资料 我国常见供热机组的热力特性参见 中小型热电联产工程设计手册 本方案 CC12 额 定进气量 92 t h 最大进气量 104 4 t h 第一级调整抽汽量 30 50 t h 第二级调整抽汽量 30 t h 本方案的计算原则是 让 B12 尽量多供热负荷 CC12 汽机第二级调整抽汽作热电 厂补水加热用汽 二 原则性热力系统 本方案原则性热力系统见图 2 3 三 原则性热力系统计算 1 参数级符号说明见表 2 3 表表 2 3 参数及符号参数及符号 名称符号单位名称符号单位 锅炉蒸发量 Db htCC12 机组机电效率 2 Cmg 锅炉排污量 Db1 htB12 汽机进汽量 DoB ht 排污扩容蒸汽量 Df htB12 汽机高加用汽量 DB1 ht 扩容器排污水量 Dps htB12 汽机外供汽量 DTB ht 全厂汽水损失量 D1 htCC12 汽机进汽量 DC0 ht 锅炉给水量 Dfw htCC12 汽机高加用汽量 DC1 ht 全厂补充水量 Dma htC12 汽机高加用汽量 D1 ht 锅炉减温减压汽量 Dj0 htCC12 汽机外供汽量 DTC ht 减温减压后汽量 DTj htCC12 除氧器用汽量 D2 ht 减温减压喷水量 Dw htCC12 生水预热器用汽量 Ds2 ht 循环流化床锅炉效率 gl CC12 凝汽量 Dc ht 加热器换热效率 h CC12 低压加热器用汽量 D3 ht 加热蒸汽利用系数 h CC12 发电量 PCe kW B12 机组机电效率 Bmg B12 发电量 PBe kW C12 机组机电效率 1 Cmg 2 计算条件 计算工况 采暖期最大热负荷工况 此时对应汽轮机最大进气量和最大调整供热抽汽 量 设锅炉排污量 Dbl 0 02 Db 汽水损失量 D1 0 03 Db h 0 98 各效率取值 h 见表 2 4 表表 2 4 主要效率取值主要效率取值 锅炉效率 gl 机电效率 采暖期非采暖期 B12 机组 Bmg CC12 机组 1 Cmg 0 90 860 7580 829 3 锅炉减温减压供热系统热力计算公式 物质平衡方程 DDTjwj D0 a 能量平衡方程 b 03282 85D518 842907jwTjDD 把 a 式带入 b 式得 03282 85D518 842907jwTjDD 解得 3 0 1 168 TjjDD 62 3 00 1 168 TjTjjjDDDD 63 4 方案一的计算 1 锅炉汽水流量计算公式 1 锅炉蒸发量 3 030928 1 03 0 1 000000DDDDDDDjBjBCb 64 2 锅炉排污量 3 020619 0 02 0 0001DDDDDjBbb 65 3 锅炉给水量 3 051546 1 0001DDDDDDjBbbfw 66 4 锅炉扩容排污系统计算 物质平衡方程 DDpsfb D1 a 能量平衡方程 11179 0 98D2693467 08bfpsDD b 把 a 式带入 b 式得 3 67 000 0 0063757 DfBjDDD 3 68 1000 0 0142428 DpsbfBjDDDDD 5 补充水量计算 若不考虑回水 DDDDDDpsLTjTBTCma 030928 1 03 0 000DDDDDDjBCTjTBTC 3 000 0 0142428 CBjDDD 69 000 0 0451707 TCTBTjCBjDDDDDD 2 B12 4 9 0 98 热力系统计算公式 1 B12 机高加用汽量计算 高加用汽量可分为两部分 一部分由 B12 汽轮机排气提供 为 另一部分由 CC12 第 DB1 一级抽汽提供 为 假定 B12 抽汽加热对应的给水量是和 CC12 一级抽汽加热剩 DC1DoB 余的给水量 则 高加能量平衡方程 10 0 98 2907711 76 1 051546 719 67518 84 BBDD 解得高加用汽 3 10 0 0981632 BBDD 70 2 B12 机外供汽量 3 010 0 901837 TBBBBDDDD 71 3 B12 机发电功率 3 00 3282 8529070 857 3 679 868 e BBBPDD 72 3 CC12 4 9 0 98 0 17 热力系统计算公式 1 CC12 高加用汽量计算 高加能量平衡方程 100 0 982907711 76719 67518 841 051546 CCjDDD 解得高加用汽量 3 100 0 098163 CCjDDD 73 2 生水预热器用汽量计算 生水预热器的热平衡 计算时考虑 20 的化学水处理水量损失 2 0 982744 69476 541 2167 4762 8 smaDD 3 2000 0 0565070 002553 sTCTBTjCBjDDDDDDD 74 3 低压加热器用汽量计算公式 低压热平衡 3 3c0 98 2693433 07407 68 128 65DDD 低加用汽量 D3 0 Dc 3 75 4 除氧器用汽量计算公式 除氧器热平衡 2bs2s113cf fww 0 98 2744 69146 5476 54711 76407 682693 11 518 84 CBDDDDDDDD D D 把式 3 69 3 73 3 70 3 67 3 74 3 75 带入上式 并整理得 3 2 000j0j jc 0 1675630 032406 0 0644760 173413 CB TCTBT DDDDD DDDD 76 5 CC12 汽量平衡 把式 3 73 式 3 74 式 3 75 带入上式 并整理得 0000 7537800 1752440 3097501 021937 0 008209 CBjTC TBTj DcDDDD DD 3 77 6 CC12 发电量计算公式 122 3 0 829 3282 8529073282 852744 69 3282 852693 94 3282 852308 47 3 6 e CCTCs C PDDDD DD 3 78 整理上式得 0C1CTC22s3cD D D D D D D 00085 82585229 57784375 64124421 081845 0 987569225 867097 e CTCCjB TBTjc PDDDD DDD 3 79 或 00 0 0 004427 0 1309520 0933370 379984 0 3348930 004372 CBTC jTBTj DcPe CDDD DDD 3 80 代入式 3 77 并整理得 0C 00D 0 0050040 0925780 028419 0 7255900 004337 e CBj TCTBTj PDD DDD 3 81 4 方案一各部分实际用汽量计算 上面推导出来汽机进汽量 D0 凝汽量 Dc 与发电功率 Pe 和供汽量 DT 之间的关系 现 将有关数据代入 可计算出方案一在采暖期最大负荷下汽机 锅炉等各部分实际用汽量 计算结果列在表 2 5 表中各量的顺序就是计算结果 序号符号数值单位 1Dh318 53t h 2Db390t h 3D111 7t h 4Doj17 8t h 5DTj20 79t h 6Dw2 99t h 7Dbl7 8t h 8Dfw397 8t h 9Df2 41t h 10Dps5 39t h 11Pma274 69t h 12P0B151 7t h 13D0C104 4t h 14Pe B6000kW 15Pe B6000KW 16D1B7 2t h 17DTB70 8t h 18Pe C12000kW 19D1C14 89t h 20DTC50t h 21D2s15 52t h 22Dc20 79t h 23D33 52t h 24D243 13t h 25Djf60 93t h 26Pe C12328kW 表2 5 CC12进汽量 CC12外供汽量 CC12高加用汽量 CC12进汽量 12外供汽量 B12高加用汽量 本计算工况B12发电量 B12额定发电量 项目 热负荷 锅炉额定蒸发量 来源或计算公式 根据热电厂设计热负荷 式 3 65 汽水损失 锅炉减温减压用汽 减温减压外供汽量 减温水量式 3 63 75t h 3选定 选定汽水损失率3 式 3 62 D0j Db D1 D0B D0C 方方案案 汽汽水水流流量量计计算算结结果果汇汇总总 锅炉排污水量 根据CC12汽机特性特性 最大进汽量 根据B6特性设定 B6维持额定发电量 公式 3 70 额定功率下 由式 3 72 式 3 66 式 3 67 式 3 68 式 3 69 B12进汽量 锅炉给水量 排污扩容蒸汽量 扩容器排污水量 全厂补充水量 公式 3 71 CC12特性 公式 3 73 本工况CC12发电量 升水预热器用汽量 CC12汽机凝汽量 CC12低加用汽量 除氧器用汽量 尖峰锅炉供汽量 最大热负荷工况 CC12调整抽汽量达最大值 公式 3 78 Djf DT DTB DTC DTj 式 3 76 式 3 75 公式 3 77 公式 3 74 5 计算说明 1 B12 是背压机 经济性好 在采暖最大热负荷时 应首先维持 B12 在额定工况下运行 因而可根据 B12 机的额定功率由式 3 79 计算出 B12 所需进汽量 本题中采用 定流量 计算 即最大热负荷时 汽轮机进汽量取为汽轮机最大设计进汽量 且假定采暖期 CC12 机组 提供最大调整抽汽量 即 50 t h 以此计算各处汽水流量和发电量 是否合适要通过检TCD 验 CC12 汽机的最小凝汽量来确定 凝汽量检验 24 39 208 8 0 1168 73 01 184 0 3968 最 小负荷 大于 CC12 最小凝汽量的要求 如果不满足要重新设定进汽量 再计算 2 计算中还要进行汽量和电量校核 以检验及孙是否准确 0C 1CTC22s3cDD D D D D D 22 24 100 43 13 15 52 3 52 24 39 208 8 t h 误差 12328 12000 12000 2 7 符合工程需要 可见 汽量平衡 计算准确 3 本方案的运行方式 在采暖期 3 台汽机加锅炉新汽减温减压后供给热负荷 3 台锅炉 运行 采暖期最大符号工况 尖峰锅炉供汽 60 93 t h 非采暖期最大及平均负荷工况 2 台汽机 2 台锅炉运行 负荷不满 非采暖期最小负荷工况 B12 汽机停运 CC12 汽机及 2 台锅炉运行 本方案其他供热工况计算类同 典型工况热平衡结果已标注在全厂原则性热 力系统图上 见图 2 3 需系统调峰的供热负荷表示在年热负荷持续线图上 见图 2 2 2 4 全厂热经济指标计算全厂热经济指标计算 计算时要用到相应的计算公式见 3 35 至 3 61 这里只给出所用公式的编号 本方案 B12 4 9 0 98 2 CC12 4 9 0 98 0 17 3 130 t h 调峰锅炉供热量 36 jfmah h 60 93 10 290762 8 10173 31hTFQD T G J 热电厂最大供热量 905 99 173 31732 68hT mQ G J 热电厂全年供热量 根据全年热负荷持续曲线图 3 5 732 68 1200 5 732 68379 73 2424 120 0 5 307 14 182 82 87602424 2921639 a Q 热电厂全年发电量 设机组利用小时数为 3 5500Hh 年发电量 式 3 36 36000 5500198000000 a e pkW h 采暖期平均发电标准煤耗率 式 3