630MW凝汽式机组全厂原则性热力系统计算

1、一、邵阳学院课程设计（论文）任务书年级专业2007级热能工程方向学生姓名詹志谋学 号0741125101题目名称630mw凝汽式机组全厂原则性热力系统计算设计时间10.2511.30课程名称热力发电厂课程编号设计地点教室与宿舍一、 课程设计（论文）目的本课程设计是热力发电厂课程的具体应用和实践，是热能工程专业方向的各项基础课和专业课知识的综合应用，其重点在于将理论知识应用于一个具体的电厂生产系统，介绍实际电厂热力系统的方案、系统连接方式的选择，详细阐述实际热力系统的能量平衡计算方法和热经济性指标的计算与分析。完成课程设计任务的学生应熟练掌握系统能量平衡的计算，可以应用热经济性分析的基本理论和方

2、法对各种热力系统的热经济性进行计算、分析，熟练掌握发电厂原则性热力系统的常规计算方法，了解发电厂全面性热力系统的组成。二、已知技术参数和条件某火力发电厂二期工程准备上两套630mw燃煤汽轮机发电组，采用一炉一机的单元制配置。其中锅炉为德国babcock公司生产的2128t/h自然循环汽包炉；汽轮机为ge公司的亚临界压力，一次中间再热630mw凝汽式汽轮机。 全厂的原则性热力系统如课程设计教材图5-1所示。该系统共有八级不调节抽汽。其中第一、二、三级抽汽分别供三台高压加热器，第五、六、七、八级抽汽分别供四台低压加热器，第四抽汽做为0.9161mpa压力除氧器的加热汽源。第一、二、三高压加热器均安

3、装了内置式蒸汽冷却器，上端差分别为-1.7摄氏度、0摄氏度、-1.7摄氏度。第一、二、三、五、六、七级回热加热器装设疏水冷却器，下端差为5.5摄氏度。汽轮机的主凝结水泵送出，依次经过轴封加热器、4台低压加热器，进入除氧器。然后由汽动给水泵升压，经三级高压加热器加热，最终给水温度达到274.8摄氏度，进入锅炉。三台高压加热器的疏水逐级自流至除氧器；第八级低加的疏水用疏水泵送回本机的主凝结水出口。凝汽器为双压式凝气器，汽轮机排汽压力为4.4/5.38kpa。锅炉的排污水经过一级排污利用系统加以回收。扩容器的工作压力为1.55mpa，扩容器的疏水引入排污水冷却器，加热补充后排入地沟。锅炉过热器的减温

4、水（）取自给水泵的出口，设计喷水量为66240kg/h。热力系统的汽水损失有：（）33000kg/h、厂用汽（）22000kg/h（不回收）、锅炉暖风器用汽量为65800kg/h，暖风器汽源（）取自第4级抽汽，其疏水仍返回除氧器回收，疏水比焓697kj/kg。锅炉排污按计算值确定。高压缸门杆漏汽（和）分别引入再热热段管道和均压箱ssr，高压缸的轴封漏汽按压力不同，分别进入除氧器（和）、均压箱（和）。中压缸的轴封漏汽也按压力不同，引入除氧器（）和均压箱（和）。从均压箱引出三股蒸汽：一股去第七级低加（）一股去轴封加热器sg（），一股去凝起器的热水井。各汽水流量的数值见课程设计教材表2。1汽轮机型式

5、及参数（1）机组型式：亚临界压力、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机；（2）额定功率pe =630mw（3）主蒸汽参数（主汽阀前）：p0= 16.68mpa ，t0= 538；（4）再热蒸汽参数（进汽阀前）：热段p rh= 3.232 mpa ，t rh= 538 ； 冷段p rh=3.567mpa ，t rh= 315 ； （5）汽轮机排汽压力p c =4.4/5.38kpa ，排气比焓h c =2315.6kj/kg 。2回热加热系统参数（1）机组各级回热抽汽参数见表5-1 ；（2）最终给水温度 t fw =274.8 ；（3）给水泵出口压力p pu =21.47 mpa ,给水

6、泵效率；（4）除氧器至给水泵高差 h pu =22.4 m（5）小汽机排汽压力 p c , xj =6.27 kpa ；小汽机排汽焓 h c , xj =2422.6 kj/kg 。3锅炉型式及参数（1）锅炉型式：德国babcock2107t/h一次中再热、亚临界压力、自然循环汽包炉；（2）额定蒸发量 d b =2107t/h ；（3）额定过热蒸汽压力 p b =17.42 mpa ；额定再热蒸汽压力 p r =3.85 mpa ；（4）额定过热汽温 t b =541 ；额定再热汽温 t r =541 ；（5）汽包压力 p du =18.28 mpa ；（6）锅炉热效率=92.5% 。4其他数

7、据（1）汽轮机进汽节流损失 & p1 = 4% ，中压缸进汽节流损失 & p2 = 2% ；（2）轴封加热器压力 p sg =102kpa ，疏水比焓 h d , sg =415kj/kg ；（3）机组各门杆漏汽、轴封漏汽等小汽流量及参数见表5-2 ；（4）锅炉暖风器耗汽、过热汽减温水等全厂性汽水流量及参数见表5-2 ；（5）汽轮机机械效率 =0.985 ；发电机效率=0.99 ；（6）补充水温度t ma =20 ；（7）厂用电率 =0.07 。5简化条件（1）忽略加热器和抽汽管道的散热损失。（2）忽略凝结水泵的介质焓升。三、任务和要求学生应熟练掌握系统能量平衡的计算，可以应用热经济性分析的基

8、本理论和方法对各种热力系统的热经济性进行计算、分析，熟练掌握发电厂原则性热力系统的常规计算方法，了解发电厂全面性热力系统的组成。任务：1、 对系统的设计布置方式进行初步的分析；2、 在h-s图上做出蒸汽的汽态膨胀线,并表示出各点的参数；3、 计算额定功率新汽流量及各处汽水流量；4、 计算机组和全厂的热经济指标；5、 绘制原则性热力系统图，并将所计算的各汽水参数标在图上；6、 撰写课程设计说明书。要求：1、计算部分要求列出所有计算公式，凡出现公式均必须代入相应数据。2、文本必须用a4纸打印。3、有关图与表格均用计算机绘制。4、每组每人的设计材料不能完全雷同。课程设计说明书一、原始资料1.1汽轮机

9、型式及参数（1）机组型式：亚临界压力、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机；（2）额定功率pe =630mw（3）主蒸汽参数（主汽阀前）：p0= 16.68mpa ，t0= 538；（4）再热蒸汽参数（进汽阀前）：热段p rh= 3.232 mpa ，t rh= 538 ； 冷段p rh=3.567mpa ，t rh= 315 ； （5）汽轮机排汽压力p c =4.4/5.38kpa ，排气比焓h c =2315.6kj/kg 。1.2回热加热系统参数（1）机组各级回热抽汽参数见表5-1 ；（2）最终给水温度 t fw =274.8 ；（3）给水泵出口压力p pu =21.47 mpa

10、 ,给水泵效率pu =0.83 ；（4）除氧器至给水泵高差 h pu =22.4 m（5）小汽机排汽压力 p c , xj =6.27 kpa ；小汽机排汽焓 h c , xj =2422.6 kj/kg 。1.3锅炉型式及参数（1）锅炉型式：德国babcock2128/h一次中再热、亚临界压力、自然循环汽包炉；（2）额定蒸发量 d b =2107t/h ；（3）额定过热蒸汽压力 p b =17.42 mpa ；额定再热蒸汽压力 p r =3.85 mpa ；（4）额定过热汽温 t b =541 ；额定再热汽温 t r =541 ；（5）汽包压力 p du =18.28 mpa ；（6）锅炉热

11、效率 =92.5% 。1.4其他数据（1）汽轮机进汽节流损失 = 4% ，中压缸进汽节流损失= 2% ；（2）轴封加热器压力 p sg =102kpa ，疏水比焓 h d , sg =415kj/kg ；（3）机组各门杆漏汽、轴封漏汽等小汽流量及参数见表5-2 ；（4）锅炉暖风器耗汽、过热汽减温水等全厂性汽水流量及参数见表5-2 ；（5）汽轮机机械效率 =0.985 ；发电机效率=0.99 ；（6）补充水温度t ma =20 ；（7）厂用电率 =0.07 。1.5简化条件（1）忽略加热器和抽汽管道的散热损失。（2）忽略凝结水泵的介质焓升。二、热力系统介绍某火力发电厂二期工程准备上两套630mw

12、燃煤汽轮机发电组，采用一炉一机的单元制配置。其中锅炉为德国babcock公司生产的2128t/h自然循环汽包炉；汽轮机为ge公司的亚临界压力，一次中间再热630mw凝汽式汽轮机。 全厂的原则性热力系统如附图所示。该系统共有八级不调节抽汽。其中第一、二、三级抽汽分别供三台高压加热器，第五、六、七、八级抽汽分别供四台低压加热器，第四抽汽做为0.9161mpa压力除氧器的加热汽源。第一、二、三高压加热器均安装了内置式蒸汽冷却器，上端差分别为-1.7摄氏度、0摄氏度、-1.7摄氏度。第一、二、三、五、六、七级回热加热器装设疏水冷却器，下端差为5.5摄氏度。汽轮机的主凝结水泵送出，依次经过轴封加热器、4

13、台低压加热器，进入除氧器。然后由汽动给水泵升压，经三级高压加热器加热，最终给水温度达到274.8摄氏度，进入锅炉。三台高压加热器的疏水逐级自流至除氧器；第八级低加的疏水用疏水泵送回本机的主凝结水出口。凝汽器为双压式凝气器，汽轮机排汽压力为4.4/5.38kpa。锅炉的排污水经过一级排污利用系统加以回收。扩容器的工作压力为1.55mpa，扩容器的疏水引入排污水冷却器，加热补充后排入地沟。锅炉过热器的减温水（）取自给水泵的出口，设计喷水量为66240kg/h。热力系统的汽水损失有：全厂汽水损失（）33000kg/h、厂用汽（）22000kg/h（不回收）、锅炉暖风器用汽量为65800kg/h，暖风

14、器汽源（）取自第4级抽汽，其疏水仍返回除氧器回收，疏水比焓697kj/kg。锅炉排污按计算值确定。高压缸门杆漏汽（和）分别引入再热热段管道和均压箱ssr，高压缸的轴封漏汽按压力不同，分别进入除氧器（和）、均压箱（和）。中压缸的轴封漏汽也按压力不同，引入除氧器（）和均压箱（和）。从均压箱引出三股蒸汽：一股去第七级低加（）一股去轴封加热器sg（），一股去凝起器的热水井。各汽水流量的数值见表2。三、热系统计算3.1汽水平衡计算3.1.1全厂补水率 全厂汽水平衡如图1所示，各汽水流量见表2。将进、出系统的各流量用相对量a表示。由于计算前汽轮机的进汽量d为未知，故预选d=1941282kg/h进行计算，

15、最后校核。全厂工质漏气系数 =d/ d=33000/1941282=0.01700锅炉排污系数 =0.005678其余各量经计算为厂用汽系数 =d/ d=22000/1941282=0.01133减温水系数 =66240/1941282=0.03412暖风器蔬水系数 =65800/1941282=0.03425由全厂物质平衡得补水率=+=0.01133+0.005678+0.01700=0.03401 图1 全厂汽水平衡图3.1.2给水系数由图1，1）.点物质平衡 =+=1+0.01700=1.017002）.点物质平衡 =+-=1.01700+0.005678-0.03412=0.98856

16、3）各小汽流量系数 按预选的汽轮机进汽量d和表2的原始数据，计算得到门杆漏汽、轴封漏汽等各小汽流量的流量系数，填于表2中。表1 回热加热系统原始汽水参数项 目单位h1h2h3h4除氧器h5h6h7h8抽汽压力mpa5.9453.6681.7760.9640.4160.2260.1090.0197抽汽温度387.18311.31446.70355.52257.59191.32119.5458.00抽汽焓kj/g3143.13027.33352.23169.02978.52851.02716.02455.8加热器上端差-1.70-1.7-2.82.82.82.8加热器下端差5.55.55.5-5.

17、55.55.5-水侧压力mpa21.4721.4721.470.9162.7582.7582.7582.758抽汽管道压损33353333表2 各辅助汽水、门杆漏汽、轴封漏汽数据汽、水点代号汽水流量kg/h18243896624029082099323625721369汽水比焓kj/h3397.23397.2746.53024.33024.33024.33024.33169汽、水点代号汽水流量kg/h155127852200065800210703300012705821汽水比焓kj/h347434743169.03169.084.13397.23155.073155.073.2汽轮机进汽参数

18、计算3.2.1主蒸汽参数由主汽门前压力p=16.68mpa,温度t=538c，查水蒸气性质表，得主蒸汽比焓值h=3396.6kj/kg。主汽门前压力po=（1p1）po=（1-0.04）16.68=16.013mpa由po=16.013mpa ho= ho = 3396.6 kj/kg 查水蒸气性质表得主汽门后气温t0=535.7c。3.2.2再蒸汽参数由中联门前压力prh =3.232mpa 温度trh = 538c，查水蒸汽性质表，得再热蒸汽比焓值hrh=3537.52kj/中联门后再热汽压prh=（1p2）prh=（1-0.02）3.232=3.167mpa由prh=3.167mpa，h

19、rh=hrh=3537.51 kj/，查水蒸气性质表，得中联门后再热汽温trh= 536.60c3.3辅助计算3.3.1轴封加热器计算由于进入轴封加热器sg的蒸汽流只有（15）,根据均压箱焓值计算结果可知h=3155.07 kj/3.3.2均压箱计算以加权平均法计算均压箱内的平均蒸汽比焓hjy。计算详见表3。表3 均压箱平均蒸汽比焓计算项 目漏汽量kg/h38920992572136915517980漏汽比焓kj/h3397.23024.33024.331693474漏汽系数0.00025250.00136240.00166940.00088860.00100670.005179总 焓0.85

20、7794.120315.048762.815973.4972816.34011平均比焓16.34011/0.005179=3155.073.3.3凝汽器平均压力计算由ps1=4.40kpa ，查水蒸气性质表，得ts1=30.54c由ps2=5.38kpa ，查水蒸气性质表，得ts2=34.22c凝汽器平均温度 ts=0.5（ts1+ ts2）=0.5（30.54+34.22）=32.38c 查水蒸气性质表，得凝汽器平均压力ps =4.89kpa 将所得数据与表1的数据一起，以各抽汽口的数据为节点，在hs图上绘制汽轮机的汽态膨胀过程线见图2。 3.4各加热器进、出水参数计算首先计算高压加热器h1

21、加热器压力p1 ： p1=（1p1）p1=(1-0.03)5.945=5.769mpa式中 p1第一抽汽口压力；p1抽气管道相对压损；由p1=5.769mpa，查水蒸气性质表得加热器饱和温度ts1=273.0ch1出水温度tw1： tw1=ts1-t=273.0-（-1.7）=274.6c式中t加热器上端差。h1疏水温度td1 =tw1 +t1=243.5+5.5=249.0c式中t1加热器下端差，t1=5.5ctw1进水温度，c，其值从高压加热器h2的上端差t计算得到。已知加热器水侧压力pw=21.47 mpa，由t1=274.7c，查得h1出水比焓hw1 =1204.4kj/由tw1= 2

22、43.5c，pw= 21.47mpa，查得h1出水比焓 hw2 =1056.4kj/由td1 = 249.0c，p1= 5.767mpa，查得h1出水比焓 hd1=1080.4kj/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，可依次计算出其余加热器h2 h8的各进、出口汽水参数。将计算结果列于表4。表4 回热加热系统汽水参数计算项 目单位h1h2h3h4h5h6h7h8sg汽侧抽汽压力pjmpa5.9453.6681.7760.9640.4160.2260.1090.01973抽汽比焓hjkj/kg3143.13027.33352.23169.02978.52851.0271

23、6.02455.83155.07抽 汽 管 道 压 损pj33353333加 热 器 侧 压 力pjmpa5.7673.5581.7230.9160.4040.2190.1060.01910.102汽 侧 压 力 下 饱 和 温 度ts273.0243.5205.1176.2144.0123.1101.559.8水侧水侧压力pwmpa21.4721.4721.470.9162.7582.7582.7582.7582.758加 热 器 上 端 差t-1.70-1.72.82.82.82.8出水温度tw，j274.7243.5206.8176.2141.2120.398.757.032.91出水比

24、焓hw，jkj/kg1204.041056.4891.0746.5595.9506.8415.6240.9140.32进水温度tw，j243.5206.8179.8141.2120.398.757.032.9132.37进水比焓hw，jkj/kg1056.4891.0773.8595.9506.8415.6243.4140.32138.08加 热 器 下 端 差t15.55.55.55.55.55.5疏水温度td，j249.0212.3185.3141.2125.8104.263.137.87疏水比焓hd，jkj/kg1080.4908.7783.7746.5528.3436.9264.225

25、3.04153.5锅炉连续排污扩容系统计算已知kg/h kj/kg 并假定=0.99， =0.99由mpa查表可得 =851.84kj/kg kj/kg 式中：、扩容器压力下的饱和水比焓、饱和蒸汽比焓，kj/kg。由汽包压力=18.28mpa，查表得 =1744.26 kj/kg计算： 由扩容器的物质平衡 =- 由扩容器的热平衡 .=.+. +=21740 21740 联立， =9802 kj/kg =21740-9802=11938 kj/kg 工质回收率 由疏水加热器的热平衡 （-）=（）解出 11570 解得 =199.554 kj/kg 连续排污水系数 3.6高压加热器组抽气系数计算3

26、.6.1由高压加热器h1热平衡计算 高压加热器h1的抽汽系数；高压加热器h1的疏水系数： = =0.070933.6.2由高压加热器h2热平衡计算、rh高压加热器h2的抽汽系数： 高压加热器h2的疏水系统：=+=0.07093+0.07143=0.14236再热气流量系数rh： rh =1-=1-0.07093-0.07143-0.0002525-0.0021003-0.0016694-0.0018875 -0.0013624-0.0011839=0.8491843.6.3由高压加热器h3热平衡计算本级计算时，高压加热器h3的进水比焓 为未知，故先计算给水泵的介质比焓升如图3所示，泵入口静压=

27、+=0.9161+892=1.1120mpa式中除氧压力，mpa；除氧器至给水泵水的平均密度，m3 。给水泵内介质平均压力： =0.5（）= mpa给水泵内介质平均比焓hpj：取hpj=746.03kj/ 根据ppj=11.29 mpa 和hpj= 747.2kj/ 查得： 给水泵内介质平均比容=0.001114m3 给水泵介质焓升 kj/kg 图 3 给水泵焓升示意图给水泵出口比焓: =+=747.2+27.3=775.1kj/高压加热器h3的抽汽系数： =0.03768高压加热器h3的疏水系数： =0.14236+0.03768=0.180043.7除氧器抽汽系统计算 除氧器出水流量： 抽

28、汽系数：除氧器的物质平衡和热平衡见图4.由于除氧器为汇集式加热器，进水流量为未知。但利用简捷算法可避开求取。 图4 除氧器物质平衡和热平衡3.8低压加热器组抽汽系数计算3.8.1由低压加热器h5热平衡计算低压加热器h5的出水系数：由图3， =1.02268-0.18004-0.03494-0.001887-0.002100-0.001808 -0.03425-0.00505 =0.751445 低压加热器h5的抽汽系数： 低压加热器h5的疏水系数 =0.027333.8.2由低压加热器h6热平衡计算低压加热器h6的抽汽系数： =低压加热器h6的疏水系数 =0.02733+0.02747=0.0

29、54803.8.3由低压加热器h7热平衡计算低压加热器h7的抽汽系数： =0.04709低压加热器h6的疏水系数 =0.05480+0.04709=0.101893.8.4由低压加热器h8热平衡计算 =138.08+根据加热器各汽水点处的热平衡方程和热平衡方程计算，,对疏水泵疏水出口处，列热平衡方程 列物质平衡方程 对于第八级加热器,列热平衡方程 列物质平衡 对于轴封加热器，列热平衡方程 列物质平衡 ，, , 联立代入已知数据,解得 =0.03466 =253.0kj/kg =0.614895 =0.13655 =140.27 kj/kg3.9凝汽系数计算3.9.1小汽轮机抽汽系数： 3.9.

30、2由凝汽器的质量平衡计算 =0.751445-0.13655-0.0008243-0.037405-0.03401=0.54266 上式中为补充水系数3.9.3由汽轮机汽侧平衡校验h4抽汽口抽汽系数和 =0.03494+0.037405+0.03425+0.01133=0.11793各加热器抽汽系数和： =0.07093+0.07143+0.03768+0.11793+0.02733+0.02747+0.04709+0.03466=0.43452轴封漏汽系数：=+ =0.001887+0.001362+0.002100+0.001669+0.0008886+0.0010067+0.001808

31、=0.01072凝汽系数：1-0.43452-0.01072=0.55476 该值与由凝汽器质量平衡计算得到的误差极小，取=0.55481，凝汽系数计算正确。3.10汽轮机内功计算3.10.1凝汽流动功kj/kg式中再热气吸热,3537.5-3027.1=510.4 kj/kg3.10.2抽器流做功1kgh1抽汽做功： 3396.6-3144.2=252.4 kj/kg1kgh2抽汽做功： 3396.6-3027.1=369.5 kj/kg1kgh3抽汽做功： 3396.6-3352.2+510.4=554.8 kj/kg1kgh4抽汽做功： 3396.6-3169.0+510.4=738 k

32、j/kg其余h5、h6、h7、h8抽汽做功（每kg）的计算同上，结果列于表5。表5 做功量和抽汽量计算结果h1h2h3h4(除氧器)1kg抽汽做功（kj/kg）318465.6699929.9各级抽汽量（kg/h）137695.13138665.7737314.50667828.393h5h6h7h81kg抽汽做功（kj/kg）1169.91130.61500.71828.5各级抽汽量（kg/h）53055.23753327.01791414.969672848.341抽汽流总内功： 3.10.3附加功量附加功量是指各小汽流量做功之和： =(0.001362+0.001887+0.0021+0

33、.001669)(3396.6-3024.3) +(0.0010067+0.001808)(3396.6-3474+510.4)+0.0008886(3396.6-3169+510.55) =4.0483.10.4汽轮机内功3.11汽轮机内效率、热经济指标、汽水量计算汽轮机比热耗：汽轮机绝对内效率： =1199.972/2620.96=0.4578 汽轮机绝对电效率： 汽轮机热耗率： 3600/0.4464=8064.52kj/(kwh)汽轮机汽耗率 8064.52/2620.96=3.0769 kj/(kwh)汽轮机进气量； 1938447kg/h式中 汽轮机额定功率，检验：汽轮机进气量，与

34、初选值偏差为1.0001可看作近似相等。给水量： 凝结水泵流量： 凝汽量： 第一级抽汽量: 其余第二级至第八级抽汽量的计算结果，列于表5。3.12全厂性热经济指标计算锅炉参数计算过热蒸汽参数由17.42mpa，查表得过热蒸汽出口比焓3396.7kj/kg再热蒸汽参数锅炉设计再热蒸汽出口压力3.85mpa ，该压力已高于汽轮机排汽压力3.567mpa ，故按照汽轮机侧参数。确定锅炉再热器出口压力3.292mpa。由3.292mpa 和541，查表得再热蒸汽出口比焓3543.8kj/kg再热器换热量3543.8-3027.1=515.9kj/kg锅炉有效热量 =（0.98856-0.005678）（3396.7-1209.06）+0.005678（1744.26-1209.06）+0.03412（3396.7-773.8）+0.849184516.7=2726.50kj/kg管道效率 =2620.9