热力发电厂课程设计方案

1、目 录 TOC o 1-3 h z u 绪 论 PAGEREF _Toc311105458 h 1第一章 改进前200MW原则性热力系统计算 PAGEREF _Toc311105459 h 21、整理原始资料 PAGEREF _Toc311105460 h 22、全厂物质平衡计算 PAGEREF _Toc311105461 h 23、计算回热抽汽系数j和凝汽系数c PAGEREF _Toc311105462 h 54、汽轮机汽耗量及各段抽汽量计算 PAGEREF _Toc311105463 h 105、汽轮机的功率校核 PAGEREF _Toc311105464 h 126、热经济指标计算 P

2、AGEREF _Toc311105465 h 13第二章 改进后200MW原则性热力系统计算 PAGEREF _Toc311105466 h 141、改进方案 PAGEREF _Toc311105467 h 142、全厂物质平衡 PAGEREF _Toc311105468 h 143、计算回热抽汽系数j和凝汽系数c PAGEREF _Toc311105469 h 144、汽轮机汽耗量及各段抽汽量计算 PAGEREF _Toc311105470 h 185、汽轮机的功率校核 PAGEREF _Toc311105471 h 206、热经济指标计算 PAGEREF _Toc311105472 h 2

3、1第三章 结论与评价 PAGEREF _Toc311105473 h 22参考文献 PAGEREF _Toc311105474 h 23绪 论热力发电厂作为本科热能与动力工程专业的必修课，其重要性显得尤为突出，现针对本课程设置的热力系统实习及设计，加深对已学理论知识的理解和认识，促进理论与实践的有机结合，提高动手实践的能力。1.热力系统实习及设计的目的（1）.加深对已学热力系统中各加热器等器件的认识及工作原理的理解。（2）.熟悉热力过程，促进理论与实践相结合，掌握绘图知识，提高绘图能力。2.热力系统实习及设计的主要内容（1）.对已有的热力系统进行计算，并求出其热经济性指标。（2）.在原有的热力

4、系统中的基础上，再拟定一个自认为较好的原则性热力系统，并求出其热经济性指标。（3）.根据计算的结果，对两个热力系统进行综合分析。（4）.手工绘制改进后发电厂原则性热力系统图一张。3.热力系统实习及设计的一般原则（1）.设计过程中要保证数据选择的正确性，计算无误，绘图清晰美观。（2）.改进后的热力系统要求结构合理。4.热力系统实习及设计已知技术条件及参数见任务书附件。5.热力系统型式200MW核电站原则性热力系统。第一章 改进前200MW原则性热力系统计算1、整理原始资料（1）、根据已知参数p、t在h-s图上画出汽轮机蒸汽膨胀过程线（见图1-1）得到新汽焓h0、各级抽汽焓hj及排汽焓hc，以及再

5、热蒸汽比焓升qrh。也可根据p、t查水蒸气表得出上述焓值。h0=3439.84kJ/kg，h =3039.28 kJ/kg，h=3548.44 kJ/kg，qrh=3548.44-3039.28=509.16 kJ/kg。 根据所给的国产N20012.75（130）/537/537型机组原则性热力系统图可知，13号高压加热器及5号低压加热器均设有蒸汽冷却段，2号高压加热器设有外置式疏水冷却段，7号低压加热器带疏水泵，1、3号高压加热器及58号低压加热器均没有设置疏水冷却段。合理选择端差，一般当无过热蒸汽冷却段时，=36；有过热蒸汽冷却段时，=-12。机组容量大减小的效益好，应选较小值；下端差一

6、般推荐510。各加热器端差见表1-1。表1-1 加热器端差加热器端差1号高压加热器2号高压加热器3号高压加热器5号低压加热器6号低压加热器7号低压加热器8号低压加热器上端差（）1002.82.82.82.8下端差（）5.6（2）、根据已知参数p、t在h-s图上画出汽轮机蒸汽膨胀过程线（见图1-1）。合理选择蒸汽压损，新蒸汽压损p0，一般取p0=（3%7%）p0；故p0=0.03p0=0.0312.75=0.3825Mpa；再热蒸汽压损prh，一般选取prh10%prh（prh为高压缸排气压力），故prh=2.470.05=0.1235Mpa。（3）、根据水蒸汽表查得各加热器出口水焓hwj及有关

7、疏水焓值，合理选择回热抽气压损pj，一般选pj=（3%5%）pj（pj为回热抽气压力）。各加热器进出口比焓见表1-2。2、全厂物质平衡计算汽轮机总耗气量 D0=D0蒸汽发生器蒸发量 Db= D0+Dl=D0+0.01Db Db=1.0101 D0蒸汽发生器给水量Dfw Dfw=Db=1.0101D0全厂补充水量Dma Dma=Dl=0.01Db=0.010101D02.6p535.4tS，kj/（kgK）3548.44h2362.4h2680.98h2877.23h12.75p537t3.79p365.5t3136.01h12.47p312t3039.28h221.22p456t3381.26

8、h30.8345p403t3273.37h40.4285p317t3101.37h50.251p255t2979.67h60.1478p202t70.0457p99t80.0054p0.917xC20012.3675p535.4t3439.84h2.1595p537th，kj/kg图1-1 国产N20012.75（130）/537/537型机组蒸汽膨胀过程线表1-2 国产N20012.75（130）/537/537型机组原则性热力系统计算点参数项目单位H1H2H3H4（HD）H5H6H7SG2H8SG1C数据来源加热蒸汽抽气压力pjMpa3.792.471.220.83450.42850.25

9、10.14780.04570.0054已知抽气压损pj%33555555已知加热器汽侧压力pMpa3.67632.39591.1590.79280.40710.23850.14040.0434p=（1-pj）pj抽汽焓hjkJ/kg3136.013039.283381.263273.373101.372979.672877.232680.982362.4查水蒸汽表轴封汽焓hsgjkJ/kg3381.643444.063286.343172.133098.57已知p饱和水温度tdj245.4221.71186.4170.04144.28125.87109.3877.8334.25由p查水蒸汽表p

10、饱和水焓hkJ/kg1063.43951.53791.54719.38607.46528.76458.72325.84143.51由p查水蒸汽表被加热水加热器端差j10002.82.82.82.80根据表1-1加热器出口水温tj244.4221.71186.4170.04141.48123.07106.5875.03tdj-j加热器水侧压力pwMpa17.6517.6517.650.79281.371.371.371.371.371.37已知加热器出口水焓hwjkJ/kg1060.09956.14799.76719.38596.20517.64447.81315.17由pw、tj查水蒸汽表疏水

11、疏水冷却器端差5.6疏水出口水温t245.40192186.40170.04144.25125.87109.3877.83由p查表、t=tj+1+疏水焓hkJ/kg1063.43816.98791.54719.38607.46528.76458.72325.84由p、t查水蒸汽表3、计算回热抽汽系数j和凝汽系数c采用相对量方法进行计算。（1）、1号高压加热器H1的计算由H1的热平衡式计算1 （1h1+sg1hsg1-s1hs1）h=fw（hw1-hw2） 其中s1=1+sg11=Ph11hsg1sg1t1t2ts1s1=1+sg1图3-1 H1热平衡hw1hs1hw2 = 所以2072.581

12、=114.7928431= =0.0554 2h2hw2hs1hw3hs2图3-2 H2热平衡s2=2+s12h2hw2hs1hw3hs2图3-2 H2热平衡2h2hw2hs1hw3hs2图3-2 H2热平衡 s1=1+sg1=0.0587 （2）、2号高压加热器H2的计算由高压加热器H2和疏水冷却器DC2计算2（2h2+s1hs1-（s1+2）hs2）h=fw（hw2-hw3）2（h2-hs2）+s1（hs1-hs2）=fw（hw2-hw3）/h所以 2= = =0.0646 s2=2+s1=0.1233h33s2hs2s3=s2+3hw3hw4hs3图3-3 H3热平衡（3）、3号高压加热

13、器H3的计算（3h3+s2hs2-s3hs3）h=fw（hw3-hw4）3（h3-hs3）+s2（hs2-hs3）=fw（hw3-hw4）/h所以 3=0.0308 s3=s2+3=0.1541（4）、除氧器H4的计算由于计算工况再热减温水量为0，因此除氧器出口水量=fw=1.0101。hw4sg2 hsg2s3hs3c4hw54h4图3-4 H4热平衡（4（h4-hw5）+s3（hs3-hw5）+sg2（hsg2-hw5）h=（hw4-hw5）所以 4= =0.0319除氧器进水量c4c4=-s3-sg2-4=0.8201sg3hsg35h5hw5hw6s5=sg3+5hs5图3-5 H5热

14、平衡（5）、5号低压加热器H5的计算（5h5+sg3hsg3-s5hs5）h=c4（hw5-hw6）5=0.0178 s5=sg3+5=0.0258（6）、6号低压加热器H6的计算6h67h7s5hs5s6=s5+6 hs6hw6hw7图3-6hsg4sg4SG2hw8h由于低压加热器H6的进口水焓未知，将疏水泵混合点包括在H6的热平衡范围内，轴封冷却器SG2包含在H7的热平衡范围内，低压加热器H7、轴封冷却器SG2、SG1、低压加热器H8、和热井作为一个整体考虑，低压加热器H8、轴封冷却器SG1、热井看成一个整体，分别列出热平衡式，然后联立求解6、7和8，如图3-6. 列热平衡方程（c4-6

15、-7-s5）（hw6-hw7）+（6+7+s5）（hw6-hs7）=（6h6+s5hs5-s6hs6）h所以6=0.0227-0.02827 eq oac(,1)所以 s6=s5+6=0.0485-0.02827（7）、7号低压加热器H7的计算1）由低压加热器H7、轴封冷却器SG2构成一个整体的热平衡计算7，见图3-6.列热平衡方程（c4-s7）（hw7-hw8）=（7h7+s6hs6-s7hs7+sg4（hsg4-h）h图3-7-1h77hw7hs6 s6s6hs6s6hs7 s7H7hsg4sg4SG2hw8c4（hw7-hw8）= 7（h7-hs7）+s6（hs6-hs7）+sg4（hs

16、g4-h） h7=且有 s7=7+s6=0.0485+0.97187 7= =0.15987-0.0045+所以7=-0.005356 eq oac(,2) 2）由低压加热器H7、轴封冷却器SG2、SG1、低压加热器H8、和热井作为一个整体考虑，见图3-7.h77hs6s6hs7s7hsg4sg4SG2h88H8hsg5sg5SG1h C+ma图3-7hw7列热平衡方程（c4-s7）（hw7- h）=（7h7+s6hs6-s7hs7+sg4（hsg4- h）+8（h8- h）+sg5（hsg5- h）h所以7=0.092-0.12317-1.03538所以7=0.0819-0.92188 eq

17、 oac(,3)（8）、8号低压加热器H8的计算由低压加热器H8、轴封冷却器SG1、热井看成一个整体，进行热平衡计算，见图3-8h88H8hsg5sg5SG1h C+ma图3-8hsg4hw8列热平衡方程（c4-s7）（hw8- h）=（sg4（hsh4- h）+ 8（h8-h）+sg5（hsg5- h）h所以8= = =0.0518-0.06717- eq oac(,4)联立 eq oac(,1)、 eq oac(,2)、 eq oac(,3)、 eq oac(,4)四个方程，可以求出未知数6、7、8解方程组求得6=0.02107=0.06228=0.0214（9）、凝气系数c的计算与物质平

18、衡校核1）由热井的物质平衡计算cc=c4-s7-8-sg4-sg5-ma=0.8201-(0.0485+0.9718*0.0622)-0.0214-0.0033-0.0014-0.0101= 0.67492）由汽轮机通流部分物质平衡来计算c，以校核计算的准确性c=1-（）=1-(0.0554+0.0646+0.0308+0.0319+0.0178+0.021+0.0622+0.0214+0.0033+0.004+0.008+0.0033+0.0014)= 0.6749因为二者的结果吻合，所以计算结果正确。4、汽轮机汽耗量及各段抽汽量计算 （1）抽汽做功不足系数计算根据已知参数，可以查水蒸汽表得

19、到 h =3039.28 kJ/kg，h=3548.44 kJ/kg，所以 qrh=3548.44-3039.28=509.16 kJ/kg h0-hc+qrh=（3439.84-2362.4+509.16）kJ/kg =1586.6 kJ/kgY1=0.808502Y2=0.747536Y3=0.642166Y4=0.574165Y5=0.465757Y6=0.389052Y7=0.324486Y8=0.200794Ysg1=0.963318Ysg2=0.681747Ysg3=0.582340Ysg4=0.510355Ysg5=0.463992各抽汽份额j及其做功不足系数Yj的乘积jYj见表

20、4-1表4-1 j、Yj、jYj、和Dj加热器序号jYjjYjDj=jD0/（kg/h）No.10.05540.8085020.0447910131633.99278No.20.06460.7475360.04829082536887.29122No.3 0.03080.6421660.01977871217587.12956No.40.03190.5741650.01831586318215.24133No.50.01780.4657570.00829047510163.99046No.60.02100.3890520.00817009211991.2247No.70.06220.32448

21、60.02018302935516.86554No.80.02140.2007940.00429699212219.62898轴封漏气10.00330.9633180.0031789491884.33531轴封漏气20.0040.6817470.0027269882284.0428轴封漏气30.0080.5823400.004658724568.0856轴封漏气40.00330.5103550.0016841721884.33531轴封漏气50.00140.4639920.000649589799.41498总计c=1-=0.67491-=0.8149845DC=1-=385375.1214（

22、2）汽轮机的汽耗量及各段抽汽量的计算机组无回热纯凝汽工况时的汽耗量Dc0为Dc0=465.36494t/h机组有回热时的汽耗量D0为D0=5、汽轮机的功率校核P1= 2669.821118 kWP2= 4104.325936 kWP3= 2773.588038 kWP4= 3418.545417 kWP5= 2393.139787 kWP6= 3228.737177 kWP7= 10573.86416 kWP8= 4304.092761 kWPsg1= 304.6342085 kWPsg2=320.362381 kWPsg3= 840.8576677 kWPsg4= 406.6343256 k

23、WPsg5= 188.8462448 kW排汽压力在汽轮机内产生的功率Pc= 169843.3799 kW汽轮机的总功率Pe=（Pc+）mg= 203309.4943*0.98=199243.3044kW=199.24MW计算误差=0.038%1%计算的电功率接近给定的电功率，说明计算结果准确。6、热经济指标计算（1）汽轮机组热耗量由热力系统图可知再热系数rhrh=1-1-2=0.88 Drh=D0 rh=502489.416 kg /h根据补充水温度20，压力0.1Mpa，可以查水蒸汽表hma=84.01 kJ/kg 。由前面的计算可以知道h0=3439.84 kJ/kg，hrh=509.1

24、6 kJ/kg，hfw=1039.64 kJ/kgQ0= D0h0+Drhhrh+Dmahma-Dfwhfw=571010.7 3439.84+502489.416 509.16+5767.78 84.01-576777.91 1039.64=1620876122 kJ/h（2）汽轮机组汽耗率和热耗率d0=（3）汽轮发电机组绝对电效率e=（4）蒸汽发生器热负荷其中hb=h0=3439.84 kJ/kg，Db=1.0101 D0=576777.9081 kg /hQb=Dbhb+ Drhhrh- Dfwhfw=576777.90813439.84+502489.416 509.16-576777

25、.91 1039.64=1640229844 kJ/h（5）各种效率管道效率p=全厂热效率cp=bpe=0.91680.9882006030.442523574=0.400918531核电发电相当于火电的发电标准煤耗率bs=第二章 改进后200MW原则性热力系统计算1、改进方案将低压加热器H7的疏水方式由疏水泵方式改为逐级自流的疏水方式，疏水流入下一级加热器H8。改进以后的各加热器进出口比焓见表1-2。2、全厂物质平衡汽轮机总耗气量 D0=D0蒸汽发生器蒸汽产量 Db= D0+Dl=D0+0.01Db 所以Db=1.0101D0蒸汽发生器给水量 Dfw=Db=1.0101D0全厂补充水量 Dm

26、a=Dl=0.01Db=0.010101D03、计算回热抽汽系数j和凝汽系数c采用相对量方法进行计算。（1）、1号高压加热器（H1）由H1的热平衡式计算1 （1h1+sg1hsg1-s1hs1）h=fw（hw1-hw2） 其中s1=1+sg11=Ph11hsg1sg1t1t2ts1s1=1+sg1图3-1 H1热平衡hw1hs1hw2 =所以2072.581=114.7928431= =0.0554 2h2hw2hs1hw3hs2图3-2 H2热平衡 s1=1+sg1=0.0587 （2）、2号高压加热器（H2）由高压加热器H2和疏水冷却器DC2计算2（2h2+s1hs1-（s1+2）hs2）

27、h=fw（hw2-hw3）2（h2-hs2）+s1（hs1-hs2）=fw（hw2-hw3）/h所以 2= = =0.0646 s2=2+s1=0.1233h33s2hs2s3=s2+3hw3hw4hs3图3-3 H3热平衡（3）、3号高压加热器（H3）（3h3+s2hs2-s3hs3）h=fw（hw3-hw4）3（h3-hs3）+s2（hs2-hs3）=fw（hw3-hw4）/h所以 3=0.0308 s3=s2+3=0.1541（4）、除氧器H4hw4sg2 hsg2s3hs3c4hw54h4图3-4 H4热平衡由于计算工况再热减温水量为0，因此除氧器出口水量=fw=1.0101。（4（h

28、4-hw5）+s3（hs3-hw5）+sg2（hsg2-hw5）h=（hw4-hw5）所以 4= =0.0319除氧器进水量c4 c4=-s3-sg2-4=0.8201sg3hsg35h5hw5hw6s5=sg3+5hs5图3-5 H5热平衡（5）、5号低压加热器（H5）列热平衡方程（5h5+sg3hsg3-s5hs5）h=c4（hw5-hw6）5=0.0178 s5=sg3+5=0.02586h6hw6hw7H6s5 hs5 s6图3-6 H6热平衡（6）、6号低压加热器（H6）列热平衡方程 6（- hs6）+s5（hs5-hs6）h=c4（hw6-hs7）代入数据得6=0.0230所以 s

29、6=s5+6=0.0488（7）、7号低压加热器（H7）1）由低压加热器H7、轴封冷却器SG2构成一个整体的热平衡计算7，见图3-7-1.列热平衡方程 图3-7-1h77hw7hs6 s6s6hs6s6hs7 s7H7hsg4sg4SG2hw8c4（hw7-hw8）= 7（h7-hs7）+s6（hs6-hs7）+sg4（hsg4-h） h所以7=+0.04015364 eq oac(,1)且有 s7=7+s6=0.0488+7 2）由低压加热器H7、轴封冷却器SG2、SG1、低压加热器H8、和热井作为一个整体考虑，见图3-7-2. 列热平衡方程c4（hw7- h）=（7h7+s6hs6 +sg

30、4（hsg4- h）+8（h8- h）+sg5（hsg5- h）h代入数据得2877.237+2537.478=214.7068672 所以 7=0.074622768-0.0846145448 eq oac(,2)图3-7-2h77hs6s6hsg4sg4SG2h88H8hsg5sg5SG1h C+mahw7hs7 s7（8）、8号低压加热器（H8）由低压加热器H8、轴封冷却器SG1、热井看成一个整体，进行热平衡计算，见图3-8h88H8hsg5sg5SG1h C+ma图3-8hsg4hw8列热平衡方程c4（hw8- h）=（sg4（hsh4- h）+ 8（h8-h）+sg5（hsg5- h

31、）h所以8 =0.055168294- eq oac(,3)联立 eq oac(,1)、 eq oac(,2)、 eq oac(,3)个方程，可以求出未知数7、8解方程组求得7=0.04028=0.0552（9）、凝气系数c的计算与物质平衡校核1）由热井的物质平衡计算cc=c4-s7-8-sg4-sg5-ma=0.8201-0.089-0.0552-0.0033-0.0014-0.0101= 0.66112）由汽轮机通流部分物质平衡来计算c，以校核计算的准确性c=1-（）=1-(0.0554+0.0646+0.0308+0.0319+0.0178+0.023+0.0402+0.0552+0.0

32、033+0.004+0.008+0.0033+0.0014)= 0.6611因为二者的结果吻合，所以计算结果正确。4、汽轮机汽耗量及各段抽汽量计算 （1）抽汽做功不足系数计算根据已知参数，可以查水蒸汽表得到 h =3039.28 kJ/kg，h=3548.44 kJ/kg，所以 qrh=3548.44-3039.28=509.16 kJ/kg h0-hc+qrh=（3439.84-2362.4+509.16）kJ/kg =1586.6 kJ/kgY1=0.808502Y2=0.747536Y3=0.642166Y4=0.574165Y5=0.465757Y6=0.389052Y7=0.3244

33、86Y8=0.200794Ysg1=0.963318Ysg2=0.681747Ysg3=0.582340Ysg4=0.510355Ysg5=0.463992各抽汽份额j及其做功不足系数Yj的乘积jYj见表4-1表4-1 j、Yj、jYj、和Dj加热器序号jYjjYjDj=jD0/（kg/h）No.10.05540.8085020.0447910131650.56292No.20.06460.7475360.04829082536906.61308No.3 0.03080.6421660.01977871217596.34184No.40.03190.5741650.01831586318224

34、.78262No.50.01780.4657570.00829047510169.31444No.60.02300.3890520.00894819613140.1254No.70.04020.3244860.01304433722966.65396No.80.05520.2007940.01108382831536.30096轴封漏气10.00330.9633180.0031789491885.32234轴封漏气20.0040.6817470.0027269882285.2392轴封漏气30.0080.5823400.004658724570.4784轴封漏气40.00330.5103550

35、.0016841721885.32234轴封漏气50.00140.4639920.000649589799.83372总计c=1-=0.66111-=0.814558DC=1-=377692.9088（2）汽轮机的汽耗量及各段抽汽量的计算机组无回热纯凝汽工况时的汽耗量Dc0为Dc0=465.36494t/h机组有回热时的汽耗量D0为D0=5、汽轮机的功率校核P1= 2671.219592 kWP2= 4106.475815 kWP3= 2775.040866 kWP4= 3420.336078 kWP5= 2394.393333 kWP6= 3538.088265 kWP7= 6837.491865 kWP8= 11107.96121kWPsg1= 297.1268008kWPsg2=320.5301893 kWPsg3= 841.2981157kWPsg4= 406.847324kWPsg5= 188.945164kW排汽压力在汽轮机内产生的功率Pc= 166457.6581kW汽轮机的总功率Pe