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、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。西安地区采暖期101天，室外采暖计算温度 aC ,采暖期室外平均温度 1.0C,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表所示:热负荷汇总表项目单位采暖期非采暖期取大平均最小取大平均最小用户热负荷工业t/h175142108126

2、9275采暖t/3 计算原始资料(1)锅炉效率根据锅炉类别可取下述数值:word资料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750600012000 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 0.990.99发电机效率0.93 0.960.96 0.970.98 0.985热电厂内管道效率,取为 0.96。各种热交换器效

3、率,包括高、低压加热器、除氧器，一般取0.96 0.98。热交换器端温差，取 37C。(6)锅炉排污率，一般不超过下列数值：以化学除盐水或蒸储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 520C。(11)进入凝汽器的蒸汽干度，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

4、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热负荷汇总表项目单位采暖期非采暖期取大平均最小取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 负荷工业t/h166.65135.22102.84119.9987.6171.42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，再按供热比烙和回水比烙(回水率为零，补水比烙62.8 kJ/kg )计算出供热

5、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2-2热电厂设计热负荷项目单位采暖期非采暖期取大平均最小取大平均最小工业蒸汽热负荷0.8MPa、230 ct/h149.98121.7092.56107.9978.8564.28GJ/h426.59346.15263.27307.14224.26182.82采暖蒸汽热负荷0.8MPa、230 ct/h168.5568.5640.95000GJ/h479.40195.01116.47000合计t/h318.53190.26133.51107.9978.8564.28GJ/h905.99541.1

6、6379.73307.14224.26182.822.2 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2.3 ：（见图2-3）2 XCC12-4.9/0.98/0.17 型双抽汽供热式次高压汽轮机发电机组；1 XB12-4.9/0.98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

7、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。Db=J99°9. 5.4p 450t 3312.9hDoj

8、=107084.9p 435t 3282.85h1179h3Lx 130 t/hd-11.70DL=5.69汽水损失_ _208.8 DOc= 184151.7DOB=-070-D-2.99“OO减温水518.84h7.30.8p 230t 2907hX CC12-4.9/0.98/0.17GQ3 422693.11h467.0820hDTb+DTc=DTj=20.09236.8164.28257.60DTB+6c+DTj = 64.284 73-I-711.76h518.84h_ 2 99Dw=0.0减温水518.84h2744.69h408h128.65h, 167h匚 433.67h注：

9、1 .D流量，单位t/h o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烙，单位kj/kg ; t温度，单位C3 .p压力,单位MPa4 .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。化水荤间再去除氧器476.54h62.8hDbs = 1.2生水图 2-3B12-4.9/0.98 + 2XCC12-4.9/0.98/0.17 + 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（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

10、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 o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mg,C2锅炉排污量Dbit/hB12汽机进汽量DoBth排污扩容蒸汽量Dft/hB12汽机高加用汽量D1Bt/h扩容器排污水量Dpst/hB12汽机外供汽量Dtbt/h全厂汽

11、水损失量Dit/hCC12汽机进汽量D0Cth锅炉给水量Dfwt/hCC12汽机高加用汽量D1C¥h全厂补充水量Dmat/hC12汽机高加用汽量D1Vh锅炉减温减压汽量D0jt/hCC12汽机外供汽量Dtct/h减温减压后汽量Dpt/hCC12除氧器用汽量D2V h减温减压喷水量Dwt/hCC12生水预热器用汽量D2st/h循环流化床锅炉效率giCC12凝汽量Dct/h加热器换热效率hCC12低压加热器用汽量D3t/h加热蒸汽利用系数'hCC12发电量Pe,CkWB12机组机电效率mg,BB12发电量Pe,BkWC12机组机电效率mg,C12 .计算条件计算工况：采暖期最大热

12、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：Dbi = 0.02 D b；汽水损失量：Di = 0.03 D b；中=0.98。各效率取值见h表 2-4。表2-4主要效率取值锅炉效率gi机电效率采暖期非采暖期B12机组mg, BCC12机组mg ,C10.90.860.7580.8293 .锅炉减温减压供热系统热力计算公式物质平衡方程D°j Dw DTj(a)能量平衡方程3282.85D。，518.84Dw 2907Dn(b)把(a)式带入(b)式得 3282.85D0j 518.84Dw 2907Dn解得DTj 1.168D0j(3-62 )DTj DTj

13、 D0j 1.168D0j(3-63)4 .方案一的计算(1)锅炉汽水流量计算公式1)锅炉蒸发量 Db (Do。Dob DQ/d 0.03)i.030928(D0 Dob D°j) (3-64 )2)锅炉排污量 Db1 0.02Db O.O2O619(Do Dob Doj) (3-65 )3)锅炉给水量 Dfw Db Db1 1.051546(D。Dob Doj) (3-66 )4)锅炉扩容排污系统计算物质平衡方程Db1 Df Dps(a)能量平衡方程1179 0.98Dbi 2693Df 467.08Dps(b)把(a)式带入(b)式得 Df0.0063757(D0 D0B D0j

14、)(3-67)Dps Dbi Df 0.0142428(Do dob D0j)(3-68)5)补充水量计算，若不考虑回水Dma (DTCDtBDDlDps(DtcDtbDTj)0.031.030928(D0c Dob D°j)0.0142428(D°c Dob Doj)(3-69 )(Dtc Dtb DTj) 0.0451707(Doc Dob D。)(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，为口伯，另一部分由CC12第一级抽汽提供，为 D忙。假定B12抽汽加热对应的给水量是DoB和CC

15、12 一级抽汽加热剩余的给水量，则高加能量平衡方程：0.98 (2907 711.76)Dib 1.051546 (719.67 518.84)D°b解得高加用汽 Dib 0.0981632 D 0B (3-70 )2) B12 机外供 7量Dtb Dob Dib 0.901837Dob(3-71 )3) B12机发电功率Pe,B3282.85 2907 D0B 0.857 /3.6 79.868D0B(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0.98 2907 711.76 D1c 719.67 518.8

16、4 1.051546 D0c D0j解得高加用汽量Die0.098163 DoeDoj(3-73 ) 2）生水预热器用汽量计算生水预热器的热平衡：计算时考虑20%勺化学水处理水量损失。0.982744.69 476.54 D 2s2167.47 62.8 D maD2s 0.056507 D TC Dtb Dr 0.002553 Doe Dob D oj (3-74 ) 3)低压加热器用汽量计算公式低压热平衡：0.98 2693 433.07 D3= 407.68 128.65 D3 Dc低加用汽量：D3=0.144149D c(3-75 )4)除氧器用汽量计算公式除氧器热平衡0.98 274

17、4.69D2 146.5Dbs 476.54D2s 711.76 Die Dib 407.68 D3 Dc 2693.11Df =518.84( Dw+Dw)把式(3-69 ) , (3-73 ), (3-70 ) , (3-67 ) , (3-74 ), (3-75 )带入上式，并整理得D2=0.167563 Doe Dob Doj O.O324O6Doj0.064476 Dtc Dtb D0.173413Dc(3-76 )5) ee12汽量平衡D0C=D1C+Dtc + D2+D2s + D3 + Dc把式(3-73 )，式(3-74 )，式(3-75 )带入上式，并整理得Dc 0.753

18、780 Doe 0.175244 Dob O.3O975ODoj 1.021937 Dtc0.008209( Dtb DTj)(3-77 )6) CC12发电量计算公式Pe,c 0.829 3282.85 2907 D1c Dtc3282.85 2744.69 D2 D2s+ 3282.85 2693.94 D3 (3282.85 2308.47) DC / 3.6(3-78 ) 整理上式得Pe,c 85.825852Dtc 29.577843Doc 75.641244Doj 21.O81845Dob0.987569 Dtb Dr 225.867097Dc(3-79 )Dc 0.004427P

19、e,C 0.130952 D0c 0.093337D0B 0.379984Dtc0.334893D0j 0.004372（Dtb Dr）（3-80 ）代入式（3-77 ）,并整理得D0c=0.005004 Pe, c 0.092578 D 0b 0.028419 D 0j0.725590 Dtc 0.004337（ Dtb Dr）（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（D。）、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。

20、表2-5方案-汽水流量计算结果汇总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/h X3选定3汽水损失D111.7t/h选定汽水损失率3%4锅炉减温减压用汽Doj17.8t/hD0j=Db-D1-D0B-D0C5减温减压外供汽量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(3-66)9排污扩容蒸汽量Df2.41t/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Pma

21、274.69t/h式(3-69)12B12s汽量P0B151.7t/h|额定功率卜，由式（3-72）13CC12s汽量D0C104.4t/h根据CC1翼机特性特性，最大进汽量14B1瓶定发电量Pe,B6000kW根据B6W性设定15本计算工况B1改电量Pe,B6000KWB6t持额定发电量16B1端加用汽量D1B7.2t/h公式(3-70)1712外供汽量DTB70.8t/h公式(3-71 )18CC12s汽量Pe,C12000kWCC12f 性19CC1窗加用汽量D1C14.89t/h公式(3-73)20CC1外供汽量DTC50t/h最大热负荷工况，CC1调整抽汽量达最大值21升水预热器用汽

22、量D2s15.52t/h公式（3-74）22CC1翼机凝汽量Dc20.79t/h公式(3-77)23CC12氐加用汽量D33.52t/h式(3-75)24除氧器用汽量D243.13t/h式(3-76)25尖峰锅炉供汽量Djf60.93t/hDjf=DT-DTB-DTC-DTj26本工况CC1发电量Pe,C12328kW公式（3-78）（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C

23、C12机组提供最大调整抽汽量，即 Dtc = 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。word资料2)计算中还要进行汽量和电量校核，以检验及孙是否准确。D0C=D1C+DTC + D2+D2s+D3 + Dc=22.24 + 100 + 43.13 + 15.52 + 3.52 + 24.39 = 208.8 t/h误差(12328-12000)/12000 = 2

24、.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

25、 + 2 XCC12-4.9/0.98/0.17 + 3 X130 t/h调峰锅炉供热量 Qtf Djf (hT-hma) =60.93 103 (2907 62.8) 10 6 173.31GJ/h热电厂最大供热量QT(m) 905.99 173.31 732.68GJ/h热电厂全年供热量(根据全年热负荷持续曲线图3-5)Qa 732.68 120 0.5 (732.68 379.73) (2424 120)0.5 (307.14 182.82) (8760 2424)=2921639热电厂全年发电量：设机组利用小时数为H3 5500h年发电量(式 3-36 )pa 36000 5500 198000000 kW h采暖期平均发电标准煤耗率(式3-38 )33348.10 10 (1 0.03) (3282.85 719.67) 190.26 10 (2907 62.8)b