600MW汽轮机变功率经济性分析(20210314011147)

1、600MW汽轮机变功率经济性分析 一、设计题目 N600 MW机组凝汽式汽轮机变功率经济性分析 二、设计任务 1. 拟定600MW汽轮机原则性热力系统图。 2. 600MW汽轮机额定功率下回热系统热平衡计算，求出其主要热经济指标； 3. 600MW汽轮机变功率（9050%下回热系统热平衡计算，求出其主要热经济指标; 4. 600MW汽轮机高、低压加热器或凝汽器设计、计算、计算数据总表； 5. 高、低压加热器结构工程图（ AUTOCA绘图）； 6. 用C语言编制加热器热平衡计算程序（清单、结果）。 三、设计成果 1. 600MM轮机额定功率、变功率下回热系统经济性计算书一份； 2. 原则性热力系

2、统图； 3. 热力过程曲线； 5.高、低压加热器结构工程图（ AUTOCAD图）； 4. 设计说明书。 四、设计原始资料 1. 汽轮机 （1）反动式汽轮机 （1）反动式汽轮机型式：N600-16.67/537/537- （2）蒸汽初参数： F0 16.67Mpa t537C （3）再热蒸汽参数： 0 Fh 3.522Mpatth 312 C （4）排汽压力： 0 Fth 3.205Mpa tth 537 C FC 0.0049MPa x 0.95 （5）给水回热抽汽（8段）， 额定工况时的抽汽参数如表所示： 表1N600-16.67/537/537-机组回热抽汽参数 项目 单位 回热抽汽参数

3、-一- -二二 二 四 五 六 七 八 加热器编号 H1 H2 H3 MD H5 H6 H7 H8 抽汽压力 Mpa 5.65 3.522 1.588 0.797 0.335 0.133 0.0639 0.0245 抽汽温度 C 373.5 312 428.4 333 232.8 140.5 87.6 X=0.977 加热器端差 C -1.1 1.7 0 0 2.8 2.8 2.8 2.8 （2）冲动式汽轮机 F0 16.67Mpa t05380C Ph 4.04Mpa 九 331.50C 0 Fh 3.68Mpa tth 538 C FC 0.0049MFa x 0.97 （1）冲动式汽轮机

4、型式：N600-16.67/538/538- （2）蒸汽初参数： （3）再热蒸汽参数: （4）排汽压力： （5）给水回热抽汽（8段），额定工况时的抽汽参数如表所示: 表1N600-16.67/537/537-机组回热抽汽参数 项目 单位 回热抽汽参数 -一- -二* 二 四 五 六 七 八 加热器编号 H1 H2 H3 MD H5 H6 H7 H8 抽汽压力 Mpa 5.902 3.96 1.824 1.147 0.6588 0.214 0.1147 0.0504 抽汽温度 C 385.5 331.5 437.5 374 304.9 182.8 124.7 X=0.977 加热器端差 C -1

5、.1 1.7 0 0 2.8 2.8 2.8 2.8 P；打 1.58Mpa Pout pu 20.83Mpa pu 0.83 NPSH 51m pq；u 0.73Mpa Pout qpu 1.58Mpa qpu 0.81 NPSH 5.6m Pout *cpu 1.86Mpa 2. 给水泵与凝结水泵（参考） （1）主给水泵进口压力 （2）主给水泵出口压力 （3）主给水泵效率 净正吸水头 （4）前置泵进口压力 （5）前置泵进口压力 （6）前置泵效率 净正吸水头 （7）凝结水泵出口压力 3. 锅炉（略） 4 给定的原则性热力系统图（图1） （1）反动式600MW 汽轮机 4 (2)对给定方案的经

6、济性分析，指出给定方案中不足之处，定性分析对热经济性的影响; (4) 600MW 机组主要经济指标计算结果的比较：列表标出新蒸汽汽耗量、凝汽量、给水 温度、机组热耗率、机组内效率、全厂热耗率、全厂效率、标准煤耗率、节约标准煤量(按 6500h/a)计。 (5 )原则性热力系统计算书 附录1：原则性热力系统计算示例 计算国产200MW三缸三排汽凝汽式机组在设计工况下的热经济指标。 已知：N200-12.75/535、535型三缸三排汽凝汽式机组的初参数： F0 12.75Mpa, t0 535 0C,F0 0.64Mpa, t0 3C p2p：n 2.47Mpa trh 3120C pc 5.2

7、Mpa 再热蒸汽参数: 冷段压力 冷段温度 排汽压力 抽汽及汽封参数见表 2 给水泵出口压力 凝结水泵出口压力 该机组回热系统如图 Ppu 17.65Mpa Pnj 1.57Mpa 2所示。（图2） 表2N200-12.75/535/535三缸三排汽凝汽式机组回热抽汽及轴封参数 项目 单位 回热抽汽点、轴封来汽点参数 加热器编号 Hi H2 H3 H4 H5 H6 H7 SG1 H8 SG2 抽汽压力Pj Mpa 3.75 2.47 1.22 0.8346 0.4286 0.251 0.1478 0.0457 抽汽温度tj C 365.5 312 456 403 317 255 202 99

8、轴封（或汽门 杆漏）汽量 0.0033 0.0040 0.0080 0.0033 0.0014 sg 轴封汽焓hsg kJ/kg 3381.64 3444.06 3286.34 3172.13 3098.57 解: 整理原始资料 （1）根据已知参数p、t在h-s图上画出汽轮机热力过程曲线（图3）标出新汽、各抽汽点、 排汽焓（%、hj、hc），及再热汽焓升。或根据已知参数p、t查水蒸汽表得到上述 各比焓的数值。 （2）列出机组回热抽汽系统计算点参数表（表3），得到个加热器出口水焓hwj及有关疏 d 水焓hjc或hwj。 （二）计算回热抽汽系数与凝汽系数 1.高压加热器组的计算 （1）H1的计算

9、由H1的热平衡式求抽汽系数, I （hwi hw2）/ hsg1 （hsg1 A ） 1 hi A （1038.41934.2）/0.980.0033 （3381.641045.78） 3139.26 1045.78 H1的疏水系数: 0.0471 1 sg1 0.04710.00330.0504 （2）H2的计算 由H2的热平衡式求 2 （将H2及其外置疏水冷却器作为一个整体） (hw2hw3)/ h d1 (h1hw2) h2 hw2 (934.2797.92)/0.980.0504 (1045.78 834.68) 3042.63 834.68 H2的疏水系数: 0.0582 d2 2

10、d1 0.0582 0.05040.1086 再热蒸汽系数rh （其中考虑扣除高压缸的轴封漏汽 sg1 ） rh 1 ( 12sg1)1 (0.0471 0.0582 0.0033) 0.8914 （3） H3的计算 先确定给水泵的焓升h,及给水泵出口水焓hW；。 已知给水泵出口压力为Pout 17.65Mpa，根据除氧器压力和除氧器安置高度，可知 除氧器入口压力为Pin 0.75Mpa ，取给水的平均比容为Vav 0.0011m3/kg ，给水泵的 效率为pu 0.78 ，则 3 pu10 Vav(poutpin ) hw 给水泵的焓升为： pu 3 100.0011 (17.65 0.75

11、) 23.83(kJ/kg) 0.78 给水泵出口水焓为： hW4hw4hWpu 666.96 23.83 690.79(kJ / kg) 由H3的热平衡式求 3 图3 图 3 N2KJ-1275J5/53S 三#1三排就机红蔣 加 托讥M组凹热系统订算点参数我 1111H= kb. H、(HD) 血. tk SGI Hr SG2 C（耗汽曙） 0.8345 042U5 0.251 04478 0.0457 :; 5.2XLO3 (A) 迟乐 g 8 1 S 8 0.5X8 ()3942 ().2305 0363 仇04197 3277.22 34446 3 J 05.98 3286J4 2

12、弼 3.14 2KKV56 ri72.l3 2693.20 3CWS57 24374(姑 158.0 I43J0 124.76 108.52 77.02 36.34(。 666.96 602.40 523.98 455.06 390.88 1 1 322,43 411 60 140.63( A；) ._ _J._. 0 1 15 4 4.5 158.08 142.10 12126 104.52 72.52 1.57 1.57 1.57 1.57 L57 1.57 666.96 512.05 438.90 3曲2 农 3 N-12.75/535/55 项R 单位 /( Hr /. 汽 侧 抽汽阪

13、力必 MPa 3,75 2.47 1.22 抽汽压损3| % 8 U 8 hi热器汽侧斥力叭 p； = (l-3j)卩， MPa 3.45 2.27 J.12 抽汽熔対 轴封汽熔九 KJ/kg 3139.26 3381.64 3042.63 3385 24 P；下饱利水温度帀 r 241.45 2IS.86 I84.9K 月卜饱和水皓代 U/kg 1045 78 784.86 喷水冷却憑肩疏水焙h； kJ/畑 X34-6ti 水 侧 忆热器均菱耳 2 3.b -1 忱対：&出门水讪耳 -耳 V - 239.35 215.26 185M 加热器水侧压力p. MPu 17.65 17.65 17-

14、65 加的晋山口水熔 kJ/kg t IO3K.4I 9J42U I 797.V2 J_ r (hw3 hQ/ h022 h) h3 h3 3385.24 784.86 (797.92 690.79)/0.980.1086 (834.68 784.86)。葩 H3 的疏水系数：d3 3 d2 0.04 0.1086 0.1486 2.除氧器HD的计算 由除氧器物质平衡方程式得进水系数 c4 关系式 23 c4 1( d 34 sg2) 由于除氧器进、出口水量不等, c4是未知数。 为了避免在最终的热平衡式中同时出现 和 c4两个未知数，可如此处理：先用不考虑 h的方式写出热平衡方程式：工流入热

15、量 =工流出热量，ru 4h4d 3h3sg2hsg2 c4hw5，然后将上述的c4关系式代入，整理 成以进水焓hw5为基准，不含 c4并考虑h 的热平衡式：出水量为准的吸热量/ h=2放 热量，可得 (hw4hw5 )/ hd3(h3hw5) sg2( hsg2hw5) hw5 (666.96 598.99)/0.980.1486 (784.86598.88) 0.004 (3444.06598.88) 3277.22 598.88 0.0114 c4 1( d 34 sg2) 1 (0.1486 0.0114 0.004)0.836 3.低压加热器组的计算 (1) H5的计算 由H5的热平

16、衡方程式求抽汽系数 c4(山5hw6) / h I h5h5 sg3( hsg3h5 ) 0.836 (598.88 512.05)/ 0.980.008 3105.98 602.4 (3286.34 602.4) 0.0221 H5的疏水系数: d5 sg3 0.0210.0080.029 （2） H6和H7的计算 由于hW7、hW8未知，不能直接分别从H6和H7的热平衡方程式计算抽汽系数 6和7 。 其解法有多种。一种是因为多了2各未知数，需要增加 2各热平衡式（疏水泵混合点A 和SG1的热平衡方程式）与 H6和H7的热平衡方程式联立求解出6、7、h：7、hWs ， 是假设hW7、hW8，

17、由H6和H7的热平衡方程式分别求出6、7，然后校核，多次修正逼 近。合理选择划分热平衡范围，以避开 hW7 hW82各未知数，仍用2各热平衡方程式联立 求解得出6、7。下面用第3种方法求解。 h 这时用图4所示2种热平衡来求解均可，但二者都面临混合点 A前后水流不相等，因c7 C7的关系式，代入热平衡方程式中以消 为未知数的问题。可先由混合点的物质平衡求出 除c7 。 混合点A的物质平衡方程式 c7 c4 c4 (d5 d7c4 ( d6 67) 7) (a) 其中 d6 d5 d6 (b) (c) 用图2-18 （a）热平衡范围来求解。 先用工流入热量 =工流出热量 拟出2个热平衡方程式,

18、消去后整理成放热量=吸热量 对H6包括混合点A的热平衡方程式 6h6 d5h5 c7hw7d7h7c4hw6 代入式（a）、（b、 )(c), 整理后再考虑 h，上式则为 6 (h6 ho 6 c4( hw6 hw7) / h hw7) d 5(h5 hs h7 hw7)7(h7 hw7) (1) 对H7包括SG1的热平衡方程式 I sg 4hsg 4d 6 6 d7h7 I sg4【bg4 c71w7 代入式（a）、（b、）（c），整理后再考虑 h，上式则为 7gh7hw7hw8)sg4 (hsg4 hsg4)( d 5 6）（馆6山7九8） c4 (hw7hw8 ) / h 将是（1）、（

19、 2）代入已知数值联立求解 6 (2982.14 7 (455.06 7 (2889.56 523.98 455.06 438.9) 455.06 0.836 438.9 438.9) (512.05 306.52) 455.06 438.9 (0.0296 )(523.98 0.836 (438.9 306.52)/0.98 0.029 (602.4 523.98 455.06 438.9)/0.98 0.0033 (3172.13 390.88) 306.52) 438.9) 联解最后求得: 6 0.0239 7 0.0363 7数值代入式（a）得c7数值 c7 c4 ( d5 67) 0

20、.836 (0.029 0.0239 0.0363) 0.7468 (3) H8的计算 由于hW7和hwc未知，在拟定H8的热平衡方程式时也应避开它们，以减少方程个数和计算工 作量。可采用如图 5所示扩大的热平衡范围，来拟出包括H8、SG2和热井在内的热平衡方 程式。此时该的热平衡方程式出现了一个未知数c,为此应先求出 c的表达式。由热井的 热平衡方程式得 c c7 ( sg4 8 sg5)( d) 参照求 6、7的过程，先写出工流入热量=工流出热量，然后代入式(d)消去 经整 理后(考虑效率 J写成吸热量/h =工放热量。也可以从除氧器热平衡中总结出规律， 直接写出已知出水量c7吸热为基础、

21、以进水焓hC为基准热平衡方程式来，由此 III c7 (hw8 hc ) / usg5(hsg5 he)sg4 (h sg4 he) 8 h8 he 0.7468 (306.52 140.63)/0.98 0.0014 (3098.57 140.63) 0.0033 (390.88 130.63) 2693.2 140.63 0.0476 1.凝汽系数c的计算与物质平衡校核 用热井的物质平衡式(d)计算c c7 (sg4 sg5) 0.7468 (0.0033 0.0476 0.0014) 0.6954 利用汽轮机的物质平衡式计算 C,以校核计算的准确性 z5 jsgj 11 1(0.0471

22、0.05820.04 0.0114 0.0210.0239 0.0363 0.0476 0.0033 0.0040.008 0.0033 0.0014) 0.6945 两者计算结果相同，表明以上计算误差很小。 （三）新汽量D0计算及功率校核 1.新汽量D。计算 根据抽汽做功不足而多耗新汽的公式来计算新汽量D0 由式 D0 Dc0 Dc0 / 1 Dc0 3600Pe 103 wic m g 3600 (3132.97 493.5943 jYj sgjYsgj 1 3600Fe 10 3 (h0qrhhc) m g 200000 103 500.03 2437.14) 0.985 0.99 (t

23、/h) Wb (h0 qrh hc)3432.97500.03 2437.141495.86 (kJ/kg) 丫2 0.7391 Wic 1495.86 h4 hc 3277.22 2437.14 Wic 1495.86 h5 hc 3105.98 2437.14 Wic 1495.86 h6 hc 2983.14 2437.14 Wic 1495.86 h7 hc 2889.56 2437.14 Wic 1495.86 hshc 2693.14 2437.14 Wic 1495.86 h2qrhhc Wic 丫3 丫4 丫5 丫6 丫7 丫8 hs he 3385.24 2437.14 qr

24、h hc 3139.26 500.3 2437.140.8037 wic1495.86 3042.63 500.03 2437.14 1495.86 0.6338 0.5616 0.4471 0.3650 0.3024 0.1712 Ysg1 3381.64 500.03 2437.14 0.9657 1495.86 Ysg2 Ysg4 hsg2 hc 3444.06 2437.14 0.6731 Wic 1495.86 hsg3 hc 3286.34 2437.14 0.5677 Wic 1495.86 hsg4 hc 3172.13 2437.14 0.4913 Wic 1495.86 h

25、sg5 hc 3098.57 2437.14 0.4421 Wic 1495.86 hsh1 qrh Wic 各jYj的计算数据如表4所示。 将表中的数据代入抽汽做功不足汽耗增加系数B式得 jYj sgjYsgj 1 1 1 0.1625 1.1940 则汽轮机的新汽耗量为 D0 Dc0493.5943 1.1940 589.3516 (t/h) 表4jhj、jYj和Dj的计算数据 j hj .h j1 |j Yj Y j N Dj(t/h) (Dj Do j) 1 =0.0471 h1=3139.26 1h1 =147.8591 =0.8037 1Y1 =0.0379 D1 =27.7585

26、 2 =0.0582 h2 =3042.63 2h2 =177.0811 Y2 =0.7391 2% =0.0430 D2 =34.3003 3=0.04 h3=3385.24 3h3 =135.4096 Y3 =0.6338 3Y3=0.0254 D3 =23.5741 4 =0.0114 h4 =3277.22 4h4 =37.3603 Y4 =0.5616 4Y4 =0.0064 D4 =6.7186 5 =0.021 h5 =3105.98 shs =65.2256 Y5 =0.4471 5Y5 =0.0094 D5 =12.3764 6 =0.0239 h6 =2983.14 6馆=

27、71.2970 Y6 =0.3650 6Y5 =0.0087 D6 =14.0855 7 =0.0363 h7 =2889.56 7h7 =104.8910 Y7 =0.3024 7Y7 =0.0110 D7 =21.3935 8 =0.0476 h8=2693.20 8hs =128.1963 Y8 =0.1712 8Y8 =0.0081 D8 =28.0531 c 0.6945 hc =2437.14 chc =1692.5937 Dc =409.3047 sg 1 =0.0033 hsg1=3381.64 sg1hsg1=11.1594 Ysg1 =0.9657 sg1论g1 =0.00

28、32 Dsg1=1.9440 sg2 =0.004 hsg2 =3444.06 sg 2 hsg 2 =13.7762 Ysg2=0.6731 sg2Ysg2 =0.0027 Dsg2=2.3674 sg3 =0.008 hsg3 =3286.34 sg3hsg3 =26.2907 Ysga =0.5677 sgSsg 3 =.0045 Dsg3=4.7148 sg4 =0.0033 hsg4=3172.13 sg 4 hsg 4 =10.4680 Ysg4=0.4913 sg 4Ysg 4 =0.0016 Dsg4=1.9449 sg5 =0.0014 hsg5 =3098.57 sg5hs

29、g5=4.3380 Ysgs =0.4421 sgSsg 5 =.0006 Dsg5=0.8251 jhj =2625.946 jYj =0.1625 D0 =589.3516 2.功率校核 1kg新汽比内功 wi （其中jhj计算数据见表4） wih0rhqrhj hjcqcsgjhsgj 1 1 3432.970.8914 500.03 2625.946 1252.7507 (kJ / kg) 根据计算数据所得汽轮发电机组的功率为 巳DWj m g/3600 598.3516 1252.7507 0.985 0.99/3600 199.9899 (MW) 计算误差为 R Pe 巳 200 199899 0.005% 200 误差很小，在工程允许范