热电厂热力系统计算

1、热力发电厂课程设计1.1设计目的1学习电厂热力系统规划、诛计的一般途径和方案论证、优选的原则2学习全而性热力系统计算和发电厂主要热经济指标计算的內容、方法3.提高计算机绘图、制表、数据处理的能力1.2原始资料西安第地区新建热电工程的热负荷包括：1) 工业生产用汽负荷；2) 冬挙厂房采暖用汽负荷。西安地区采暖期101天，室外采暖计算遍度-5°C,采暖期室外平均温度1.0°C,工业用汽 和采暖用汽热负荷参数均为0.8MPa. 230°C。通过调查统计得到的近期工业热负荷和采暖热 负荷如下裘所示：热负荷汇总表项目单位采暖期非采暖期最大平均最小最大平均最小用户工业t/h1

2、751421081269275热负荷采暖t/3计算原始资料(0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絳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)汽轮机相对內效率、机械效率氏发电机效率的常见数債如下：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

3、.96o(4) 各种热交换器效率，包括高、低压加热器、除氧器，一般取0.960.98。(5) 热交换器罐温差，取37°C。(6) 锅炉排污率,一般不超过下列数值:以化学除盐水或蒸憎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) 厂內汽水损失，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520匕。(11) 进入凝汽器的恭汽干度，取0.880.95。(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2.1设计热负荷

4、和年持续热负荷曲线根据各个用户的用汽参數和汽机供汽参数，逐一将用户员荷折算到热电厂供汽出口,见表2。用户处工业用汽符合总量：采暖期晟大为175t/h,折算汇总到电厂出口处为166.65 t/h0a 2-i热负荷汇总表项目单位采暖期非采暖期晟大平均最小最大平均最小用户热负荷工业t/h1751421081269275采暖t/h1777243000折算到电厂出口的热工业t/h166.65135.22102.84119.9987.6171.42员荷采暖t/h168.5568.5640.95000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, 再按供热比炒和回水比恰(回

5、水率为容，补水比62.8k/kg)计算出供热量，见表2-2。根 据设计热负荷，绘制采暖员荷持续曲线和年热员荷持续曲线图，见图厶1、图22。<2-2热电厂设计热负荷项目单位采暖期非采暖期最大平均最小呆大平均晟小工业蒸汽热负荷t/h149.98121.7092.56107.9978.8564.280.8MP；k 230tGJ/h426.59346.15263.27307.14224.26182.82采暖蒸汽热负荷t/h168.5568.5640.950000.8MP；k 230tGJ/h479.40195.01116.47000合计t/h31&53190.26133.51107.99

6、78.8564.28GJ/h905.99541.16379.73307.14224.26182.82图2-1 采暖热负荷持续曲线图图2-2 年热负荷持绽曲线图2.2装机方案的拟定根据热电厂诛计热负荷和建厂条件，热电厂晟终規模是50MW以下，由于采暖热负荷 占荃个热负荷比重一般，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）2XCC 12-4.9/0.98/0.17型双抽汽供热式次髙压汽轮机发电机组；1XB12-4.9/0.98型背压供热式次高压汽轮机发电机组；3X75 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，主恭汽系统采用母管制。背压机

7、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圾 调签抽汽，其中第1纵调荃抽汽和第1纸非调整抽汽共用一个抽汽口，第2纵调整抽汽和第 2圾非凋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。除氧翳加热用汽量是第2纸非调整抽汽，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。减遍减压器所用的减遍水来自给水泵出口。系统设连排扩容器，扩容蒸汽进入 除較器。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

8、抽汽加热后， 去化水车间，再去除筑器。%=1 議g5-如 l50t 3312. 9h.<18ciRro.Kf2<p.;4.9p 135t 32S2.S5h誡温水51S. S)1179hixiw t uG:9 ,： 0.：BlAl.g 0.932693.llh2693. 9ri125. 65h513. S ih40Sh720h减温水518. Sih167h476.54b433.67b注：1D流址，氓位t/h。图中数据分子 为爭最大负荷工况计算结果。分 母为非采暖李最小负荷工况计算 结果。2h焙,单位kj/kg： t温度.单位9 3p用力，单位MPa4采暧孚3台汽机加减斥减温器供汽 并

9、需外部小锅炉凋峰，非采暖季最 小负荷工况B12汽机停运。62. 8h陆貂辭殯生水99!711. 76h弹化福冋再去除粒器| 4厂补充水27V. 6孤图 2-3 B 12-4.9/0.98 + 2XCC 12-4.9/0.98/0.17 + 3X75 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(-)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#92 t/h,最大进气量104.4 t/h,第一纵调整抽汽量30-50 t/h,第二纵调整抽汽量 30 t/h。本方案的计算原则是，让B12尽量多供热负荷，CC12

10、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2-3参数及符号名称符号单位名称符号单位锅炉蒸发量Dbt/hCC12机组机电效率1 mg.Cl锅炉排污量Dbt/hB12汽机进汽量D,bt/h排汚扩容蒸汽量Dft/hB12汽机高加用汽量Dbt/h扩容器排污水量Dpst/hB12汽机外供汽量Dtbt/h全厂汽水损失量Dt/hCC12汽机进汽量Doct/h锅炉给水量Dmt/hCC12汽机高加用汽量Dct/h全厂补充水量tnat/hC12汽机高加用汽量Dt/h锅炉减温减压汽量D®t/hCC12

11、汽机外供汽量Dtct/h减遍减压后汽量DT)t/hCC12除義器用汽量d2t/h减温减压喷水量t/hCC12生水预热器用汽量D2st/h循环流化床锅炉效率%CC12凝汽量Dt/h加热器换热效率ZCC12低压加热器用汽量Dt/h加热蒸汽利用系數%CC12发电量PeckWB12机组机电效率"mg.BB12发电量Pe.BkWC12机组机电效率"蚀Q2.计算条件计算工况：采暖期呆大热贞荷工况，此旳对应汽轮机最大进气量和晟大调整供热抽汽量;诛锅炉排汚量：Obi = 0.02 Db;汽水损失量：Pi = 0.03 Pb； yh=亿=0.98o各效率取值见表2-4 o2-4主要效率取值锅

12、炉效率“N机电效率采暖期非采隈期B12机组CC12机组心0.90.860.7580.8293 锅炉减温减压供热系统热力计算公式物质平衡方程D)广D广(“能量平衡方程3282.85D(+518.84ZX = 2907D”把(a)式带入(b)式得 3282.85Dw+518.84D = 2907D”解得"1 16血(3-62)DrrD-D.=DOj(3-63)4方案一的计算(0锅炉汽水流量计算公式1) 锅炉恭发量 D=(Ac+g+DJQ-0.03)=i .03092&D+g+DQ(3-64)2) 锅炉排汚量 D = 0 02 D = 0 02061+ Dob + A?(3-65)

13、3) 锅炉给水量D+Dm = 1 °51546(D)+%+DQ(3-66)4) 锅炉扩容排汚系统计算物质平衡方程D严D+D，$能量平衡方程1179xO.98D 产 2693D+467.08D，、把(a)式带入(b)式得 =O.OO63757(£)o + £>()a + £)()/)(3-67)D“ = D-Dr °° 14242&D+%+D®(3-68)5)补充水量计算，若不考虑回水Dma = 'Dtc + Dm + Dli)+ Dl + Dps=(Dt( + 6 + 0)+0.03x1.03092+

14、5+DQ +O.0142428(£)oc + £)0/?+£)o.)(3-69)=(Dre+Dtb + Dt) +1 707(Dc + Db + Doj)(2) Bl2-4.9/0.98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 6,另一部分由CC12第一级抽汽提供，为假定B12抽汽加热对应的给水量爱Dm和CC12级抽汽加热剩 余的给水量，则高加能量平衡方程：0.98x(2907-711.76)/)(£? = 1.051546x(719.67-518.84)g解得高加用汽= 0.0981632&#

15、163;)0/(3-70)2) B12 机外供汽量 Z)re = r)(>/?-D1/? = O.9O1837Z)og(3-71)3) B12机发电功率p b = (3282.85 一2907) g x0.857 / 3.6 = 79.868g(3-72)(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0.98x(2907-711.76)£),r = (719.67一51 &84)x1.051546(+ ),)解得高加用汽量£)lc = O.O98163(£)oc + £)(>

16、)(3-73)2) 生水预热器用汽量计算生水预热器的热平衡：计算时哮虑20%的化学水处理水量损失。0.98x(2744.69 476.54)=1.2x(167.47 62.8)D* = 0-056507 ()rc + Dtb + Drj) + 0.002553 (Doc+Dob + Doj)( %74)3) 低压加热器用汽量计算公式低压热平衡：0.98(2693433.07)6=(407.68 12&65)x(6 + D)低加用汽量： D3=0.144149nc(3-75)4) 除氧器用汽量计算公式除筑器热平衡0.98 X 2744.69/)2 +146.5ZK + 476.546s

17、+ 711.76( De + Dr) + 407.68 (6 + De) + 2693.11D =518.84(D.w+Dw)把式(3-69), (3-73), (3-70), (3-67), (3-74), (3-75)带入上式，并整理得Z)2=0.167563 ( Doc + Dob + Doj) + 0.032406Doj'八、(3-76)一 0.064476 (Die + Dtb + Dj) - 0.173413D5) CC12汽量平衡Doc=Dic+E>rc+D2+D2s+D3+Dc把式(573),式(374),式(,75)带入上式，并整理得Dc = 0753780&#

18、163;>g - 0752440 一 O.3O975ODo；-1.021937Dre+ 0.008209( D/w + D/y)(3-77)6) CC12发电量计算公式Pe. c = 0.829 x (3282.85 - 2907) (Die + De) +(3282.85 - 2744.69)( Di + Dix)+(3282.85 - 2693.94)D. + (3282.85 - 2308.47)Dc /3.6(3-78)整理上式得Pc. c = 85.825852D/C + 29.5力843Doc + 75.6412446 ； + 21.081845Do«-0.9875

19、69 (Dm + Du) + 225.867097D(3-79) 或De = 0.004427/V, C - 0.130952Dg - OO93337Dob - 0.379984D/C0.334893£)0丿 + 0.004372(Db + D。)(3-80) 代入式(3-77),并整理得Doc=0005004/V c + O.O92578Doh 一 0.028419Do；+ 0.725590D" - 0004337(Db + Dtj)(3-81)(4)方案一各部分实际用汽量计算上而推导出来汽机进汽量(Dj、凝汽量(De)与发电功率(Pu)和供汽量(DT)之间的关系，现将有

20、关數据代入，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2-50表中各量的顺序就是计算结栗。序号项目符号数值单位来源或计算公式1热负荷Dh318. 53t/h根据热电厂设计热负荷2锅炉额定蒸发量Db390t/h75t/hX3 选定3汽水损失DI11.7t/h选定汽水损失率3$4锅炉减温减圧用汽Doj17.8t/hDOj二Db-Dl-DOB-DOC5减温减床外供汽量DTj20. 79t/h式(3-62)6减温水量Dw2. 99t/h式(3-63)7锅炉排污水量Dbl7.8t/h式(3-65)8锅炉给水量Dfw397.8t/h式(366)9排污扩容蒸汽量Df2.41t

21、/h式(3-67)10扩容器排污水量Dps5. 39t/h式(3-68)11全厂补充水量Pma274.69t/h式(3-69)12B12进汽量POB151.7t/h额定功率下，由式（3-72）13CC12进汽量DOC104. 4t/h根据CC12汽机特性特性，最人进汽虽14B12额定发电量Pe,B6000kW根据B6特性设定15本计算工况B12发电量Pe,B6000KWB6维持额定发电量16B12高加用汽量DIB7.2t/h公式(3-70)1712外供汽量DTB70.8t/h公式(3-71)18CC12进汽量Pe,C12000kWCC12特性19CC12高加用汽量D1C14. 89t/h公式(

22、3-73)20CC12外供汽量DTC50t/h最人热负荷工况，CC12调整抽汽量达最人值21升水预热器用汽量D2s15. 52t/h公式(3-74)22CC12汽机凝汽量De20. 79t/h公式(3-77)23CC12低加用汽量D33. 52t/h式(3-75)24除氧器用汽虽D243. 13t/h式(3-76)25尖峰锅炉供汽量Djf60. 93t/hDjf二DT-DTB-DTC-DTj26本工况CC12发电量Pe,C12328kW公式(3-78)表2-5方案-汽水流量计算结果汇总（5）计算说明0 B12背压机，经济性好，在采暖晟大热负荷时，应首先维持B12在頤定工况下运行， 因而可根据B

23、12机的额定功率由式（,79）计算出B12所需进汽量；本題中采用“定流量”计 算，即晟大热负荷时，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 供晟大调整抽汽量，即Dtc= 50 i/h,以此计算各处汽水流量和发电量。是否合适要通过检验 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。如杲不满足要重祈诰定进汽量，再计算。2)计算中还要进行汽量和电量校核，以检验氏孙爱否准确。E>)c=Dic+E>rc+E)2+Dis4-D34-Q=22.24 +

24、 100+ 43.13 + 15.52 + 3.52 + 24.39 = 208.8 t/h溟差(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城压后供给热负荷，3台锅炉 运行。采暖期最大符号工况，尖峰锅炉供汽60.93 i/h;非采暖期最大氏平均负荷工况，2台 汽机2台锅炉运行，员荷不满；非采暖期晟小负荷工况，B12汽机停运，CC12汽机氏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巳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丧示在年热贡荷持续线图上，见图2

25、-2。2.4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 + 2XCC12-4.9/0.98/0.17 + 3X 130 t/h调峰锅炉供热量 Qtf = Djf (hT-hma)=60.93X103 X(2907-62.8)xIO-6 = 173.3lGJ/h热电厂*大供热量 Qg = 905.99 173.31= 732.68GJ/h热电厂全年供热量(根据全年热负荷持续由线图3-5)Q(, = 732.68 xl20 + 0.5x (732.68 + 379.73) x (2424 -120) +0.5 x (307.14+182.82) x (8760 - 2424)=2921639热电厂全年发电量：设机组利用小时數为H. = 5500/?年发电量(式3-36)P： = 36000x5500 = 198000000JIW./7采暖期平均发电标准煤耗率(式3-38),348.10 x 10、(1 + 0.03) x (3282.85 - 719.67) -190.26 xlO3x (2907 - 62.8)bd =29300x36000x0.9x0.98=0A06kg/(kW-h)非采暖期平均发电标注煤耗率(式3-38),196.4 x 103 (1 + 0.03) x (