680MW超超临界机组热力系统计算及其选型

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摘要ⅠABSTRACTⅡ绪论1第一章主设备选型3

1.1主要设备选择原则31.2主设备选择3其次章原则性热力计算4

2.1发电厂原则性热力系统的拟定42.2全厂原则性热力系统计算5第三章辅助热力系统18

3.1补充水系统183.2轴封蒸汽系统19第四章主蒸汽再热蒸汽系统21

4.1主蒸汽再热系统的设计错误！未定义书签。4.2主蒸汽系统的计算23第五章旁路系统28

5.1旁路系统的选择285.2旁路系统的容量285.3旁路系统的管径和壁厚计算285.4旁路系统及其管道阀门的拟定30第六章给水系统32

6.1给水系统的选择326.2给水泵的配置33

6.3给水系统管道的计算34

第七章回热抽汽系统36

7.1本设计回热加热系统确定367.2加热疏水系统的确定377.3加热疏水系统图377.4回热抽气系统管道计算377.5阀门的选择42第八章其他系统43

8.1主凝结水系统及其管道阀门的确定438.2除氧系统的确定44第九章总结48终止语49致谢50

?357.2?258.7???7?2614.5?366.85??0.100903??546.89?366.85???0.99?0.764912

?7?0.02578

H7的疏水系数

?d7??d6??7?0.100903?0.02578?0.12668

（8）8号低压加热器（H8）与轴封加热器（SG）

为了计算便利，将#8加热器和轴封加热器可作为整体考虑，采用图2-39所示的热平衡范围来列出物质平衡和热平衡式，由热井的物质平衡式，可得

?c??pu??c4??d7??sg2??8根据?

吸热量=?放热量写出热平衡式

hc''?c4hw8??8h8??sg2hsg2??d7h7?(?c??pu)hc'将

?c??pu消去，并整理成以

?c4

吸热为基础以进水焓为基准的热平衡式，

'得[?8(h8?hc')??d7(h7?hc')??sg2(hsg2?hc')]ηh??c4(hw8?hc')

?8???c4?hw8?hc'?/?h??d7?h7'?hc'???sg2?hsg2?hc'?h8?hc'0.764912??258.7?133.14?/0.99?0.12668??366.85?133.14??0.0014??3194.4?133.14?2481.7?133.14?0.026876

（9）凝汽器系数?c的计算与物质平衡校核由热井的物质平衡计算?c

?c??c4??d7??sg2??8??pu?0.764912?0.12668?0.02792?0.038?0.572

由汽轮机通流部分物质平衡来计算

?8??c?1????j??sg1??sg2??1?

?c，以校核计算的确凿性

12

?0.119?0.032111?0.057358??0.0526297???1???0.042811?0.05809?0.02578?0.026876?0.013?0.0014???

?0.572二者相等，说明计算正确

2.2.3汽轮机汽耗量及各项汽水流量的计算

?qrh?hrh2?hrh1?3658.50?3114.64?543.86?kj/kg?

?ic?h0?hc??qrh?3457.68?2310.8?543.86?1690.74?kj/kg?

表2-7作功不足系数计算

Y的计算式Yi?i0.05161970.1190.0321110.0573580.0428110.058090.025780.026876?iYi0.043140.094640.02040.029650.01820.018060.004630.002720.23144Y1??h1?hc??qr.h?/?hr.hY2??h2?hc??qr.h?/?hr.hY3??h3?hc?/?hr.hY4??h4?hc?/?hr.hY5??h5?hc?/?hr.h0.83570.79530.63520.51690.42510.31090.17960.1011Y6??h6?hc?/?hr.hY7??h7?hc?/?hr.hY8??h8?hc?/?hr.h??Yiii?18汽轮发电机组汽耗量

3600?6.8?105Dc0?10??10?3?1656.85t/h

?ic?m?g1690.74?0.996?0.99063600pe?3抽气做功不足汽耗增加系数β为

13

821????1/?1???jYj???sgjYsgj???1.313984

11??1?0.23144?0.007516则D0?Dc0??1656.85?1.313984?2177.079t/h

2.2.4功率核算

2-8功率核算表

?jhj?jhj164.15?jhj?jhj84.58?1?0.05161973179.9?7?0.02578?8?0.0268762614.5?2?0.119?3?0.032111?4?0.057358?5?0.042811?6?0.058093111.63384.83184.73029.52836.4370.28108.69182.67129.696164.77

2481.72310.83193.23194.466.6981322.4741.514.47?c?0.5723?csg1?0.013?sg1?0.0014?ah?2639.9841kg新汽比内功wi（其中?81ajhj计算数据见表）为

2wi?h0??rhqrh?(??jhj??chc??sgjqsgj)1

=3457.68+0.8293803×543.86－2639.984=1361.556据此，可得汽轮发电机的功率Pe'为

'pe?D0?i?m?g/3600?690.44MW

'/pe?100%?680?690.44/680?100%?0.01535%计算误差??pe?pe误差十分小，在工程允许范围内，表示上述计算正确。

表2-9各项汽水流量，抽汽及排汽内功率

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项目汽轮机汽耗D0?D0?D0锅炉蒸发量Db?1.0101D0给水量Dfw?1.0101

数量（t/h）2177.092198.862198.8630.051627全厂汽水损失Di?0.010101D0D0化学补充水量Dma?0.01010130.0516271792.29再热蒸汽量Drh?0.829836D0-14335.2

表2-10各段抽汽量

项目第一段抽汽D1其次段抽汽D2第三段抽汽D3第四段抽汽D4第五段抽汽D5第六段抽汽D6第七段抽汽D7第八段抽汽D8汽轮机排汽DcD（kg/h）抽汽量（t/h）155.360453350.896846126.293598268.281288132.413399144.20230189.04813790.8331871614.838524（内功率Wijkj/h）46949.9289?103130007.2814?10381648.80529?103227126.9384?103132651.7431?103172305.5371?103126163.4005?103140755.1066?1032778329.681?103h（kj/kg）h0?3482.1D015

Drh?0.829836D0-14335.2D1?0.052220D0D2?0.117944D0D3?0.042450D0

qrh?549.2h1?3179.9h2?3111.6h3?3384.8h4?3184.7D4?0.033670D0?168109.2D5?0.044507D0D6?0.048469D0D7?0.029931D0h5?3029.5h6?2836.4h7?2614.5h8?2481.7hc?2310.8D8?0.030930D0-1187.088297Dc?0.599878D0-169866.9117.1117?Dj?0.400121D0?16692218D（kg/h）Dsg1?910.8Dsg2?2034H（kj/kg）hsg1?3193.2hsg2?3149.4?D12sgj?2944.8

2.2.5全厂热经济性指标计算

电机组热经济性指标计算

1kg新汽的热耗量q

?kj/kg?q?h0??rhqrh?hfw?3457.68?0.8293803?543.86?1310.5?2598.24677

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（6）低压加热器H6抽汽管道选型

已知参数：p?0.3MPa，t?194.5℃，D?917.73mm，

主蒸汽管道选用材料为碳素结构钢Q235-A.F,此材料在设计温度下的许用应力[σ]t=115.65Pa,本设计采用无缝钢管，η=1.0；α=0；本管道为合金钢Y=0.4,将数据代入壁厚计算公式得：主蒸汽管道主管壁厚为sm=1.2mm（7）低压加热器H7相关抽汽管道选型

已知参数：p?0.07MPa，t?98.78℃，D?947.5mm，

主蒸汽管道选用材料为碳素结构钢Q235-A.F,此材料在设计温度下的许用应力[σ]t=120.23Pa,本设计采用无缝钢管，η=1.0；α=0；本管道为合金钢Y=0.4,将数据代入壁厚计算公式得：主蒸汽管道主管壁厚为sm=0.28mm（8）低压加热器H8抽汽管路选型

已知参数：p?0.026MPa，t?74.78℃，D?1701.53mm，

主蒸汽管道选用材料为碳素结构钢Q235-A.F,此材料在设计温度下的许用应力[σ]t=121.38Pa,本设计采用无缝钢管，η=1.0；α=0；本管道为合金钢Y=0.4,将数据代入壁厚计算公式得：主蒸汽管道主管壁厚为sm=0.182mm

7.5阀门的选择

在抽汽管道上设置抽起隔离阀和止回阀。为防止汽轮机甩负荷或跳闸时，抽汽管道中积聚的蒸汽会倒流进入汽轮机本体，致使汽轮机发生意外的超速。

寻常除了回热抽汽压力最低的一、二级管道外，都设有电动隔离阀和气动控制制止阀。在抽汽隔离阀和止回阀上下游，设有接到疏水联箱的输水管道，其疏水阀有气动控制。

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第八章其他系统

8.1主凝结水系统及其管道阀门的确定8.1.1凝结水管道计算

（1）凝汽器至凝结水泵入口管道参数（给水泵至锅炉进口）：设计压力取用泵吸入口中心线至汽轮机排气缸接口平面处的水柱静压，此时凝汽器内按大气压，且不小于0.1MPa,则设计压力P1=0.1MPa；设计温度为设计压力下的饱和温度T1=99.63oC。

凝结水泵至除氧器管道参数：设计压力取凝结水泵出口压力的1.1倍，P2=1.912×1.1=2.1032MPa；设计温度取用低压加热器后凝结水的最高工作温度，T2=157.72oC。

（2）凝汽器至凝结水泵入口管道内径：

由设计压力P1=0.1MPa，设计温度T1=99.63oC，查得v=0.001043

m3/kg,w取2m/s,G=700.9769t/h，代入管道内径计算公式得：D1=594.7?700.9769?0.001043=359.639mm.

2（3）凝汽器至凝结水泵入口管道壁厚

根据设计温度T1=99.63oC,管道选用材料为Q235-A.F,此材料在设计温度下的许用应力[σ]t=120.1906MPa（查常用国产钢材的许用应力表得出）,本设计采用无缝钢管，η=1.0；α=0；Y=0.4,将数据代入壁厚计算公式

pDi?2[?]t???2Yp?sm?t2[?]??2p[1?Y]得：sm1=0.52455mm。

8.1.2阀门的选择

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680MW机组的主凝结水设两台容量各为100%的电动凝结水泵，一台正常运行，一台备用，运行泵故障时连锁启动备用泵。凝结水由凝汽器热井经一总管引出，然后分两、三路接至凝结水泵的进口，经升压后再合并成一路去凝结水经处理装置。每台进口管道上装有闸阀和滤网。闸阀用于水泵检修隔离，滤网可防止热井中可能积存的残渣进入泵内。机组正常运行后，假使确认热井内部已经清白，也可拆除滤网而用短暂代替，以减少阻力损失。在两台凝结水泵的出水管道上均装有止回阀和电动闸阀，止回阀防止凝结水倒流。每台凝结水泵及其出口管道上均设置抽空气管，在泵启动时将空气抽至凝汽器。

8.2除氧系统的确定

8.2.1除氧系统管道内径

由设计压力P2=2.1032MPa，设计温度T2=157.72oC，查得v=0.001181

m3/kg,w取2m/s,G=1747.77t/h，代入管道内径计算公式得：D2=594.7?1747.77?0.001181=604.16mm.

28.2.2除氧器管道壁厚

根据设计温度T2=157.72oC,管道选用材料为Q235-A.F,此材料在设计温度下的许用应力[σ]t=110.42MPa（查常用国产钢材的许用应力表得出）,本设计采用无缝钢管，η=1.0；α=0；Y=0.4,将数据代入壁厚计算公式

pDi?2[?]t???2Yp?sm?t2[?]??2p[1?Y]得：sm2=5.82mm.

8.2.3系统确定

火力发电厂运行过程中，给水会不断地溶解入气体，主要是由补充水带入空气，从系统中处于真空下工作的设备（如凝汽器及部分低压加热器）和管道附件的不严密处漏入空气。溶于水中的氧，对钢铁构成的热力设备及管道会产生猛烈的腐蚀作用，二氧化碳将加剧氧的腐蚀。而所有不凝结的气体在换热设备中均会使热阻增加、传热效果恶化，从而导致机组热经济性下降。对于超临界压力机组，

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在热力除氧的基础上，再做补充化学除氧。

8.3疏放水系统的组成

8.3.1输放水系统组成

用来疏泄和收集全厂各类汽水管道疏水的管路及设备，成为发电厂的疏水系统。

典型的发电厂疏放水系统如下图8.1所示，它主要由疏水器、疏水扩容器、疏水箱、疏水泵、低位水箱、低位水泵及其连接纳道、阀门和附件组成。

低压缸汽轮机本体疏水汽疏轮水机扩本容体器主蒸汽管道疏水再热管道疏水高压加热器通风排汽高急压疏加水热扩器容危器溢放水除氧器来自凝泵出口2号高压加热器危急放水3号高压加热器危机放水1号高压加热器危机放水凝汽器

图8.1疏水系统

全厂设两个疏水箱，并配两台疏水泵。寻常疏水箱及疏水泵布置在主厂房定端底层。疏水泵将水箱中的水定期或不定期地送到除氧器中，当锅炉不设启动专用水时，也可通过疏水泵向汽包上水。低于大气压的疏水，或低处设备、管道的疏、溢放水，疏往低位水箱，然后由低位水泵将水送至疏水箱中。低位水箱和低位水泵寻常布置在0m以下特挖的坑内。

8.3.2疏水管道计算

（1）疏水管道参数

加热器疏水管道设计压力取用汽轮机最大计算出力工况下抽汽压力的1.1倍，且不小于0.1MPa。则各加热器疏水管道设计压力为：

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P1=8.391×1.1=9.2301MPaP2=6.393×1.1=7.0323MPaP3=2.419×1.1=2.6609MPaP4=1.19×1.1=1.309MPaP5=0.659×1.1=0.7249MPaP6=0.285×1.1=0.3135MPaP7=0.1MPaP8=0.1MPa

加热器疏水管道设取用该加热器抽汽管道设计压力对应的饱和温度，则设计温度、比容通过查焓熵表得：T1=299.79oC，v=0.00143m3/kgT2=285.41oC，v=0.00135m3/kgT3=228.55oC，v=0.0012m3/kgT4=194.31oC，v=0.00114m3/kgT5=165.52oC，v=0.00111m3/kgT6=135.12oC，v=0.00107m3/kgT7=96.6oC，v=0.00104m3/kgT8=69.06oC，v=0.00104m3/kg选取各疏水管道介质流速都去2m/s。

各抽汽管道流量为G1=167.28t/h，G2=355.13t/h，G3=418.54t/h，

G4=0t/h，G5=99.53t/h，G6=159.68t/h，G7=222.05t/h，G8=293.47t/h，（2）输水管道内经

将上述各抽汽管道参数代入管道内径计算公式Di?594.7得：D1=205.67mmD2=291.17mmD3=298.02mm

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Gv，w

汽轮机绝对内效率

?i??iq?1361.556?0.524029

2598.24677汽轮发电机组绝对电效率

?e??i?m?g?0.524029?0.996?0.9906?0.517027?51.7027%

汽轮发电机组热耗率q0

q0?3600?3600?kg/?kw?h???6962.8858840.517027?e汽轮发电机组汽耗率d0

d0?q6962.885884?kg/?kw?h????2.67984q02598.24677

锅炉热负荷Qb和管道效率?p

根据锅炉蒸汽参数查过热器出口焓值hb?3485.2kj/kgQb?Dbhb?Drhhrh-Dfwhfw

3?7863516.351?10（kj/h）?p?Q0?0.9857Qb全厂热效率?cp??b?p?e?0.938?0.9857?0.4876?0.4508全厂热耗率qcp?3600?cp?cp?3600?kj/kw?h??7985.8030.45080.123?kg（??0.273/kw?h）0.4508发电标准煤耗率bs?0.123?通过计算数据可以看出本设计煤耗较低，全厂效率较高所以设计比较合理和科学。

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第三章辅助热力系统

3.1补充水系统

由于热力系统中工质损失，故需要对锅炉进行给水的补充，以弥补工质的损失，保证系统系统汽水总量保持动态稳定。

补充水引入系统不仅确保补充水量的需要，同时还涉及补充制取方式及补充水引入回热系统的地点选择。因此，补充水引入系统在满足主要的技术要求之上力求合理、经济效益最高。

补充水引入热力系统，随系统工质损失的大小进行水量调理，在热力系统适合进行水量调理的地方有凝汽器和给水除氧器。其水量调理要考虑热井水位和除氧箱水位的双重影响，增加了调理的繁杂性。补充水量应与工质损失相等，本设计中大致为0.01Db。

发电厂工质循环过程中虽然采取了各种减少工质损失的措施，仍不可避免的存在一定数量的工质损失，为了维持工质损失的连续，需要将损失的工质数量适时的足量补入循环系统。补入的工质寻常称为补充水，可用以下公式计算

Dma?Dl?Dlokg/h式中Dma——补充水量，kg/h；

Dl——电厂内部汽水损失量，kg/h；Dlo——电厂外部汽水损失量，kg/h；

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补充水引入系统如图3.1。

图3.1补充水系统

3.2轴封蒸汽系统

为了让提高发电厂的热经济性，汽轮机装置设有轴封蒸汽系统。

轴封蒸汽系统的主要功能是向汽轮机、给水泵小汽轮机的轴封和主汽阀、调理阀的阀杆汽封提供密封蒸汽，同时将各汽封的漏汽合理导向或抽出。在汽轮机的高压区段，轴封系统的正常功能是防止蒸汽向外泄漏，以确保汽轮机有较高的效率；在汽轮机的低压区段，则是防止外界的空气进入汽轮机内部，保证汽轮机有尽可能高的真空（即尽可能低的背参数），也是为了保证汽轮机组的高效率。

轴封蒸汽系统主要是由密封装置、轴封蒸汽母管、汽封冷却器等设备及相应的阀门、管路系统构成。

汽轮机组启动前，汽轮机内部必需建立必要的真空。此时，利用辅助蒸气向汽轮机的轴封装置送气。在汽轮机组正常运行时，汽轮机的高压区段的蒸汽向外泄漏，同时，为了防止空气进入轴封系统，在高压区段的最外侧一个轴封汽室，则必需将蒸汽和空气的混合物抽出；在汽轮机的低压区段，则必需向汽室b送气，而将汽室a的蒸汽、空气混合物抽走。在汽轮机启动时，高、中压缸轴封的送汽温度范围是：冷态启动时，用压力为0.75~0.80MPa、温度为208~375℃的蒸汽向轴封送汽。对于高、中压缸，较好的轴封送汽温度范围是208~260℃，这一温度范围适用于各种启动方式。低压缸轴封的送汽温度则取150℃或更低一些。

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当汽轮机紧急停机时，高、中压缸的进汽阀迅速关闭。此时，高压缸内的蒸汽压力依旧较高，而中、低压缸内的蒸汽压力接近于凝汽器内的压力，于是，高压缸内的蒸汽将通过轴封蒸汽系统泄漏到中、低压缸内膨胀做功，造成汽轮机的超速。为了避免这种危险，轴封系统应稀有危急放汽阀，当轴封系统的压力超限时，放汽阀马上开启，将轴封系统与凝汽器接通。

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第四章主蒸汽再热蒸汽系统

主蒸汽系统的功能是把锅炉产生的蒸汽送到各用汽点。它包括从过热器出口联箱至汽轮机进口主汽阀的主蒸汽管道、阀门、疏水装置及通往用新汽设备的蒸汽支管所组成的系统。对于装有中间再热式机组的发电厂，还包括从汽轮机高压缸排汽至锅炉再热器进口联箱的再热冷段管道、阀门及从再热器出口联箱至汽轮机中压缸进口阀门的再热热段管道、阀门。

4.1主蒸汽再热蒸汽系统的设计

主蒸汽系统管道的设计压力为锅炉过热器出口额定主蒸汽压力，主蒸汽系统管道的设计温度为锅炉过热器出口额定主蒸汽温度加锅炉正常运行时允许温度正偏差5℃。冷再热蒸汽系统管道的设计压力为机组VWO工况热平衡图中汽轮机高压缸排汽压力的1.15倍，冷再热蒸汽管道系统的设计温度为VWO工况热平衡图中汽轮机高压缸排汽参数等熵求取在管道设计压力下相应温度。热再热蒸汽管道系统的设计压力为VWO工况热平衡图中汽轮机高压缸排汽压力的1.15倍或锅炉再热器出口安全阀动作的最低整定压力，热再热蒸汽管道系统的设计温度为锅炉再热器出口额定再热蒸汽温度加锅炉正常运行时的允许温度正偏差5℃。

主蒸汽再热蒸汽系统设计如下：

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主蒸汽支管管选型（即：汽机进汽管）

已知参数：p?28.94MPa，t?610℃，D?232.242mm，主蒸汽管道选用材料为合金钢P91,此材料在设计温度下的许用应力

[σ]t=100MPa,本设计采用无缝钢管，η=1.0；α=0；本管道为合金钢Y=0.63,将数据代入壁厚计算公式得：主蒸汽管道主管壁厚为sm2=37.64mm

4.2.4主蒸汽管道阀门的选定

对于本机组可以选择四个高压主汽阀和两个调速汽阀。(1)高压缸排汽止回阀

作用：防止汽轮机甩负荷时冷再热蒸汽倒流入汽轮机而引起超速。安装在靠近高压缸排汽口处的冷再热管道上。

(2)安全阀

为防止过热器超压，锅炉过热器出口管道设有弹簧安全阀，还装有电磁泄压阀，作为过热器超压保护的附加措施。电磁泄压阀前装设一只隔离阀，供电磁泄压阀隔离检修。

再热器出口和热再热蒸汽管道也装有安全阀。(3)高压缸VV（通风）阀

高压缸排汽管上安装了一通风阀，直接通往凝汽器，保持高压缸内真空。防止在使用旁路系统进行机组启动和低负荷运行时，高压缸不进汽而引起的高压级叶片因摩擦鼓风而过热

(4)高压缸倒暖阀

倒暖阀用于在汽轮机冲转前对高压缸进行到暖，当高压缸第一级内壁金属温度小于150℃时，强制关闭通风阀，一抽管道疏水阀，加热蒸汽由到暖阀经高压缸末级倒流至高压缸进口，经高压调门后导汽管疏水回路进入凝汽器。当高压缸第一级金属内壁温度达到150℃时关闭到暖阀，解除通风阀。

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第五章旁路系统

5.1旁路系统的选择

由于外置式分开器启动系统存在大量问题，所以不可选取。而内置式分开器启动系统在超临界锅炉上已有成熟的设计、制造和运行经验，因此超超临界锅炉启动系统应选用内置式分开器启动系统。本机组中，锅炉启动系统应选用扩容器式内置式分开器启动系统。

5.2旁路系统的容量

旁路系统的容量是指额定参数下旁路阀通过的蒸汽流量Dby，与锅炉最大蒸发量Db,max的比值。旁路系统由旁路阀、旁路管道、暖管设施及其相应的控制装置和必要的隔音设施组成。DL5000-2000设计技术规程规定：中间再热机组旁路系统的设置及其类型、容量和控制水平，应根据汽轮机和锅炉的类型、结构、性能及电网对机组运行方式的要求确定，其容量宜为锅炉最大连续蒸发量的30%。如设备条件具备，且经工程设计任务明确，机组需具备甩负荷带厂用电或停机不停炉的功能时，旁路容量可加大至锅炉最大连续蒸发量的40%-50%。在特别状况下，经论证比较，旁路系统的容量可依照实际需要加大。

参考国内680MW机组两级旁路串联系统使用的系统、性能和参数，该系统高压旁路容量选择为50%额定负荷蒸汽流量，低压旁路容量为40%额定负荷蒸汽流量。

5,3旁路系统管径和壁厚计算

5.3.1旁路系统管道内径计算

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旁路系统蒸汽管道的设计压力和温度应依照流经的最大压力和温度确定，故

高压旁路管道的设计压力P1=Pb=27.56MPa,设计温度T1=Tb=6050C；低压旁路的

ooo'

设计压力为P2=prh=5.746Mpa，设计温度T2=trh；高压旁路喷水减(b)=600（C）

'温器后设计压力取低温再热器管道设计压力P3=6.393MPa,设计温度℃;低压旁路喷水减温器后管道设计压力取低压缸排汽压力温度，trh(t=377.8)（一）高压旁路管道内径：

由设计压力P1=27.56MPa，设计温度T1=605（oC），查得

v=0.0128706m3/kg,w取50m/s,G=2298.88t/h，代入管道内径计算公式得：

D1=594.7?2298.88?0.0128706=457.48mm

50（二）低压旁路管道内径：

由设计压力P2=5.746Mpa，设计温度T2=600（oC），查得v=0.078675

m3/kg,w取60m/s,G=2298.88t/h，代入管道内径计算公式得：

D2?594.7?2298.88?0.078675=1032.52mm

605.3.2旁路系统管道壁厚计算

（一）高压旁路管道壁厚：

根据设计温度T1=605（oC）,高压旁路管道选用材料为合金钢P91,此材料在设计温度下的许用应力[σ]t=100MPa（查常用国产钢材的许用应力表得出）,本设计采用无缝钢管，η=1.0；α=0；本管道为合金钢Y=0.63,将数据代入壁厚

pDi?2[?]t???2Yp?计算公式sm?t2[?]??2p[1?Y]高压旁路管道壁厚：sm1=53.49mm.

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（二）低压旁路管道壁厚：

根据设计温度T2=600（oC）,高压旁路管道选用材料为合金钢P91,此材料在设计温度下的许用应力[σ]t=100MPa（查常用国产钢材的许用应力表得出）,本设计采用无缝钢管，η=1.0；α=0；本管道为合金钢Y=0.63,将数据代入壁厚计算公式得：

低压旁路管道壁厚：sm2=37.64mm.

5.4旁路系统及其管道阀门的拟定

600MW超临界火电机组普遍采用两级串联旁路系统，为高、低压两级旁路串联系统,故本机组旁路系统拟定为两级串联旁路系统，如下图5.1所示。在各种工况下，通过高压旁路均能保护再热器；通过两级串联旁路系统协调，能满足机组启动性能的各项要求。例如，机组冷、热启动时可加热主蒸汽和再热蒸汽管道；调理再热蒸汽以适应中压缸的温度要求；可调理中压缸的进汽参数和流量以适应高、中压缸同时冲转或中压缸冲转方式等。

图5.1两级旁路串联系统

高压旁路系统阀门有一个高压旁路阀、一个减温水隔离阀、控制调理阀。高压旁路系统阀门的具体作用：

（a）高压旁路阀是高压旁路的核心部件，使高温高压蒸汽先降压再降温。

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（b)高压喷水调理阀用于降低减温水压力，调理减温水流量，以降低蒸汽温度。

(c)高压喷水隔离阀具有关断作用，在旁路停用时关闭减温水。低压旁路系统阀门有一个低压旁路阀、一个减温水隔离阀和一个控制调理阀。

低压旁路系统阀门的作用：(a)低压旁路阀是使再热蒸汽降压。

(b)低压喷水调理阀用于降低减温水压力，调理减温水流量，以降低蒸汽温度。

(c)低压喷水隔离阀具有关断作用，在旁路停用时关闭减温水。

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第六章给水系统

6.1给水系统的选择

结合机组的形式、容量和主蒸汽系统的形式，本机组给水管道系统选择单元制给水系统，如下图6.1所示，其主要优点与单元制主蒸汽系统一致。单元制给水系统由于具有管道最短，阀门最少，阻力小，可靠性高，又十分便于集中控制等优点，因此在现代发电厂是最为理想的给水系统。

图6.1单元制给水系统

326.2给水泵的配置6.2.1给水泵的选择

给水泵是向锅炉输送高温给水的设备，锅炉一旦断水会带来严重后果，所以对给水泵的可靠性要求很高。另外，给水泵的耗功占厂用电较大比例，正确选择给水泵对机组的安全经济运行具有重要的意义。

该680MW超临界机组采用单元制系统的给水系统，其给水泵的类型、台数和容量配置为：系统设置两台50%容量的汽动给水泵(TDBFP)和1台25%容量的电动启动给水泵(MDBFP).每台汽动给水泵配置1台同轴前置泵.电动给水泵采用变速调理,配有1台与主泵用同一电机拖动的前置泵。一台汽动泵工作时,保证机组50%负荷的给水量,两台汽动泵工作时,保证机组100%负荷的给水量.在一台汽动给水泵故障时,电动给水泵和另一台汽动给水泵并联运行可以满足汽轮机83%负荷的需要。

6.2.2给水泵的连接方式

图6.2给水系统全面性热力系统

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6.3给水系统管道计算

6.3.1给水管道参数

高压给水管道参数（给水泵至锅炉进口）：对于调速给水泵，设计压力取用泵在额定转速特性曲线最高点对应的压力与进水侧压力之和，则P1=26.25+1.19=27.44MPa。设计温度取用高压加热器后高压给水的最高温度，T1=302.5oC。

低压给水管道参数（除氧器至给水泵）：对于滑压除氧系统，取用汽轮机最大计算出力工况下除氧器加热抽汽压力的1.1倍与除氧器最高水位时水柱静压之和，则P2=1.1×1.19+1×0.00985×20=1.506MPa。对于滑压除氧系统，设计温度选用汽轮机最大计算出力工况下1.1倍除氧器加热抽汽压力对应的饱和温度，则查焓熵表得T2=198.51oC。

6.3.2给水管道内径

（一）高压给水管道内径：

由设计压力P1=27.44MPa，设计温度T1=302.5oC，查得v=0.0038628

m3/kg,w取4m/s,G=2386.24t/h，代入管道内径计算公式得：D1=594.7?2386.24?0.0038628=902.77mm.

4（二）低压给水管道内径

由设计压力P2=1.506MPa，设计温度T2=198.51oC，查得v=0.0011541

m3/kg,w取1.5m/s,G=2386.24t/h，代入管道内径计算公式得：D2=594.7?2386.24?0.0011541=805.81mm.

1.56.3.3给水管道壁厚

（一）高压给水管道壁厚

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根据设计温度T1=302.5（oC）,高压给水管道选用材料为碳素结构钢10号,此材料在设计温度下的许用应力[σ]t=90MPa（查常用国产钢材的许用应力表得出）,本设计采用无缝钢管，η=1.0；α=0；Y=0.4,将数据代入壁厚计算公式

pDi?2[?]t???2Yp?sm?t2[?]??2p[1?Y]得：sm1=2.03mm。（二）低压给水管道壁厚

根据设计温度T2=198.51oC,低压给水管道选用材料为Q235-A,此材料在设计温度下的许用应力[σ]=115.957MPa（查常用国产钢材的许用应力表得出）,本设计采用无缝钢管，η=1.0；α=0；Y=0.4,将数据代入壁厚计算公式

t

pDi?2[?]t???2Yp?sm?2[?]t??2p[1?Y]得：sm2=2.418225mm.

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第七章回热抽汽系统

7.1本设计回热加热系统确定

回热抽汽系统用来加热进入锅炉的给水（主凝结水）。回热抽汽系统

性能的优化，对整个汽轮机组热循环效率的提高起着重大的作用。

本设计680MW超临界机组包括三台高压加热器、一台除氧器、四台低压加热器、一台轴封加热器。采用八级调理抽汽，一、二、三级抽汽分别供给三台高压加热器，四级抽汽供汽至除氧器和辅助蒸汽系统，五、六、七、八级抽汽分别供给四台低压加热器用汽。高、中、低压缸轴封漏气供给轴封加热器，中压缸第四段抽汽一部分进入除氧器，另一部分为小汽机提供动力。

1、2、3号高压加热器及5。6.7号低压加热器均设有蒸汽冷却段和疏水冷却段，1号高压加热器疏水自流至2号高压加热器，2号高压加热器疏水自流至3号高压加热器，3号高压加热器疏水自流至4号混合式加热器（除氧器），会集到给水中。

系统三台高压加热器设有大旁路，即在进口和出口处设有液动三通阀。当任一台高压加热器故障时，都同时切除3台高压加热器，给水通过旁路进入省煤器。

汽轮机的各级抽汽，除了最终两级抽汽外，均装设具有快关功能的电动闸阀和强制关闭自动逆止阀（气动控制），作为汽轮机防进水保护的主要手段。

中压缸的第四段抽汽除了向除氧器供汽外，同时也向给水泵小汽轮机供汽。四级抽汽去除氧器管道上安装一个闸阀和一个逆止阀。除氧器还接有从辅助蒸汽系统来的蒸汽，用作启动加热和低负荷稳压及防止前置泵汽蚀的压力跟踪。四级抽汽管道上由于连接有众多的设备，或者接有高压汽源，或者接有辅助蒸汽汽源，在机组启动、低负荷运行、汽轮机突然甩负荷或停机时，为防止汽源蒸汽进入抽汽管道，因此设有逆止阀。

机组正常运行时，抽汽系统所有的抽汽隔离阀全开，而抽汽管道上的疏水阀全关。当加热器出现高水位等故障时，相应的抽汽隔离阀和抽汽逆止阀即自动关

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闭。而抽汽管上的疏水阀自动开启。机组在降负荷至一定负荷以下时，各抽汽隔离阀自动关闭，疏水阀全开。此时，除氧器所需的蒸汽由辅助蒸汽系统提供。

7.2加热疏水系统的确定

高压加热器疏水采用逐级自流方式，最终排至除氧器。各高压加热器均设有事故疏水，分别引入扩容器再接入凝汽器。5号、6号低压加热器带疏水泵，7号、8号低压加热器疏水采用逐级自流方式，流至凝汽器。各低压加热器设有事故疏水，分别接入凝汽器。

7.3系统图

图7.1高压加热器给水除氧系统

7.4回热抽气系统管道计算

7.4.1管径的计算

（1）第一级抽汽管道内径的计算

有设计所给已知条件知：p1?8.391MPat1?422.3℃

m3/kg查焓值表知：比容??0.034297G?96.894t/h，推荐流速取：??40m/s

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4?10003?GvGv?594.7由公式：Dn?得????3600???4?10003?G?96.894?0.034297??代入数据：Dzm??594.7?171.41mm????3600??40（2）其次级抽汽管道内径的计算

有设计所给已知条件知：p2?6.393MPat2?382.8℃查焓值表知：比容??0.0427978m3/kg

G?223.372t/h，推荐流速取：??40m/s

4?10003?GvGv?594.7由公式：Dn?得????3600???4?10003?G?223.372?0.0427978???594.7?290.73mm代入数据：Dzm?????360040??（3）第三级高压加热器H3抽汽管道的计算

已知第三级高压抽汽参数：p3?2.419MPa；t3?469.6℃由焓值图查得比容??0.1443514m3/kg计算流量：G?60.227t/h推荐流速取：??40m/s

4?10003?GvGv?594.7根据公式：Dn?得：????3600???4?10003?G?60.227?0.1443514???594.7?277.36mm代入数据：Dzm?????360040??（4）通除氧器管道的计算计算流量：G?107.665t/h

已知第四级高压抽汽参数：p4?1.190MPa；t4?369.2℃

m3/kg由焓值图查得比容??0.2635926

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推荐流速取：??40m/s

4?10003?GvGv?594.7根据公式：Dn?得：????3600???4?10003?G?107.