热力发电厂课程设计.docx
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热力发电厂课程设计
热力发电厂课程设计
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指导教师：
热力发电厂课程设计
一、课程设计的目的和任务
热力发电厂课程设计是在学习完全部的专业基础课、专业课，尤其是《热力发电厂》课后进行的。
其主要任务是对大型汽轮发电机组和火电厂原则性热力系统进行多种工况下热经济性指标的定量计算和定性分析，使学生学会分析问题和解决问题的方法，掌握一些设计参数选取的范围以及在实际计算中应注意的问题。
计算过程中用定性分析指导定量计算，在定量计算检验定性分析。
二、课程设计的基本内容和要求
对机组和全厂的原则性热力系统进行热经济性指标的计算。
计算中要求用正平衡和反平衡两种方法进行计算，两种方法的计算结果必须完全一致，并对计算结果用热量法和㶲方法进行分析、比较，从而更深入地理解和掌握火力发电厂热力系统的节能理论以及提高火力发电厂热经济性的基本途径。
三、本次课程设计的内容
1、对全厂原则性热力系统进行主循环的热经济性指标的计算（不考虑各项漏气和散热损失）。
2、分析计算切除高压加热器对机组热经济性的影响。
（切除1#高加）
3、分析计算全厂汽水损失补入除氧器和凝汽器的热经济性。
取全厂汽水损失量Dl=1%Db；补水温度25℃。
（假设汽水损失集中于主蒸汽管道）
4、分析锅炉连续排污利用的热经济性。
取锅炉连续排污量Dbl=1%Db。
（扩容蒸汽引入3#高加。
）
5、分析计算再热器喷水减温对热经济性的影响。
取喷水量为汽机进气量的5%。
（取锅炉给水为减温水。
）
注：
计算中取主蒸汽管道压损△p0=5%p0，主蒸汽管道的温△t0=tb–t0=5℃，锅炉效率ηb=0.92，机械和发电机效率的乘积ηmηg=0.98。
四、计算步骤
1、主循环的热经济性指标的计算
⑴各级抽汽份额
α1=（1224.4-1075.3）/（3154.4-1101.5）=0.072628964
α2=（1101.5*α1+937-1075.3-953.7*α1）/（953.7-3039.1）=0.062609302
α3=（（953.7-815.8）*（α1+α2）+800.4-934）/（815.8-3401.4）=0.044458015
α4=（（α1+α2+α3）*815.8+（1-α1-α2-α3）*582.2-774.6）/（582.2-3190.9）
=0.057662034
α5=（506.4-582.2）*（1-α1-α2-α3-α4）/（528.4-2937.6）=0.023994787
α6=（（528.4-445.1）*α5+（423.6-506.4）*（1-α1-α2-α3-
α4））/（445.1-2883.3）
=0.027033308
α7=（（353.3-443.3）*（1-α1-α2-α3-α4）+（475.2-384.7）*（α5
+α6））/（384.7-2826.9）
=0.028386848
α8=（-（1-α1-α2-α3-α4）*329.7+205.53*（1-α1-α2-α3-α4-α5-α6
-α7）+350.9*（α5+α6+α7））/（205.53-2578.6）
=0.035123454
⑵凝气份额αc=1-α1-α2-α3-α4-α5-α6-α7-α8=0.64946359
⑶再热份额αrh=1-α1-α2=0.864761734
再热量qrh=（3536-3039）*αrh=429.440677kj/kg
⑷循环吸热量q0=3397.2-1224+qrh=2602.240677kj/kg
⑸循环放热量qc=（2433.7-205.5）*αc=1447.115288kj/kg
⑹正平衡方法：
w0=3394.4+qrh-αc*2330.8-（762.8-737.4）-Σαi*hi
=1155.125389kj/kg
⑺反平衡方法：
w0=q0-qc=1155.125389kj/kg
⑻绝对内效率：
ηi=w0/q0=0.443896446
⑼机组热耗率：
qe=3600/ηi/0.98=8275.509794kj/（kw·h）
⑽机组电功率：
pe=DO*w0*0.98/3600=607015.8248kw
⑾△p0=5%p0,pb=5%p0+p0=16.67+16.67*0.05=17.504Mpa
△t0=tb–t0=5℃tb=538+5=543℃查图得：
hb=3401.25KJ/kg
ηP=h0/hb=0.998085806
全厂热效率：
ηcp=ηi*0.98*0.92*ηP=0.399450943
⑿全厂标准煤耗率：
bcps=0.123/ηcp=0.307922668kg/（kw·h）
2、分析计算切除高压加热器对机组热经济性的影响。
（切除1#高加）
⑴各级抽汽份额
α2=（934-1075.3）/（953.7-3039.1）=0.067756785
α3=（（885.6-787.7）*α2+787.7-762.8）/（787.7-3329.4）=0.048057062
α4=（737.4-（α2+α3）*787.7-（1-α2-α3）*623.5）/（3168.7-623.5）
=0.037279336
α5=（529.6-623.5）*（1-α2-α3-α4）/（562.1-3019.8）=0.032357306
α6=（（562.1-475.2）*α5+（443.3-529.6）*（1-α2-α3-α4））/（475.2-2883.3）
=0.02918326
α7=（（353.5-443.3）*（1-α2-α3-α4）+（475.2-384.7）*（α5
+α6））/（384.7-2752.2）
=0.029770987
α8=（（1-α2-α3-α4）*353.5-143.39*（1-α2-α3-α4-α5-α6-α7）-384.7
*（α5+α6+α7））/（143.39-2620.6）
=0.069937418
⑵凝气份额αc=1-α2-α3-α4-α5-α6-α7-α8=0.692657847
⑶再热份额αrh=1-α2=0.932243215
再热量qrh=（3536.3-3032.2）*αrh=469.9438045kj/kg
⑷循环吸热量q0=3394.4-1075.3+qrh=2789.043805kj/kg
⑸循环放热量qc=（2433.7-205.53）*αc=1543.359434kj/kg
⑹正平衡方法：
w0=3394.4+qrh-αc*2330.8-（762.8-737.4）-Σαi*hi
=1236.68437kj/kg
⑺反平衡方法：
w0=q0-qc=1245.68437kj/kg
⑻绝对内效率：
ηi=w0/q0=0.463897784
⑼机组热耗率：
qe=3600/ηi/0.98=8285.26965kj/（kw·h）
⑽机组功率：
pe=DO*w0*0.98/3600=649824.3736kw
⑾ηP=h0/hb=0.998085806
全厂热效率：
ηcp=ηi*0.98*0.92*ηP=0.398980399
⑿全厂标准煤耗率：
bcps=0.123/ηcp=0.308285821kg/（kw·h）
分析：
切除高加使机组和全厂热经济性降低，其中切除1#高加效率最高，切除1#、2#、3#高加效率最低。
热量法：
切除高加使机组总抽汽量减少，回热做功比降低，冷源损失增大。
热经济性下降。
切除越多下降越多。
火用方法：
锅炉给水温度降低，传热温差增大，不可逆熵增增大。
热经济性下降。
3、分析计算全厂汽水损失补入除氧器和凝汽器的热经济性
D0=1
Dl=0.01DbDb=Dfw
D0+Dl=DbD0+0.01Db=Db
0.99Db=D0
Db=1.01010101
αfw=Db/D0=1.01010101αl=0.01*αfw=0.01010101
补入除氧器：
1级抽汽份额
α1=（1224.4-1075.3）*αfw/（3154.4-3039.1）=0.07336259
α2=（1101.5*α1+（934-1075.3）*αfw-953.7*α1）/（95.7-3039.1）
=0.06324172
α3=（（953.7-815.8）*（α1+α2）+（800.4-934）*αfw）/（815.8-3401.4）=0.044907086
α4=（774.6*αfw-αl*25*4.1868-（α1+α2+α3）*815.8-（1-α1-α2-α3
-αl）*582.2）/（774.6-582.2）
=0.060093498
α5=（506.4-852.2）*（1-α1-α2-α3-α4-αl）/（528.4-2937.6）
=0.023861178
α6=（（528.4-445.1）*α5+（423.6-445.1）*（1-α1-α2-α3-α4
-αl））/（445.1-2826.9）
=0.025530052
α7=（（329.7-423.6）*（1-α1-α2-α3-α4-αl）+（445.1-350.9）*（α5
+α6））/（350.9-2708.8）
=0.028228783
α8=（（1w-α1-α2-α3-α4-αl）*205.53-329.7*（1-α1-α2-α3-α4-α5-α6
-α7-αl）+350.9*（α5+α6+α7））/（205.53-2578.6）
=0.034927878
2凝气份额αc=1-α1-α2-α3-α4-α5-α6-α7-α8=0.645847217
3再热份额αrh=1-α1-α2=0.863395691
再热量qrh=（3535.7-3039.1）*αrh=428.7623kj/kg
4循环吸热量q0=3397.2-1224.4*αfw+qrh+αl*25*4.1868
=2590.251896kj/kg
5循环放热量qc=（2433.7-205.53）*αc=1439.057392kj/kg
6正平衡方法：
w0=3397.2+qrh-αc*2433.7-（800.4-774.6）*αfw-Σαi*hi
=1151.194503kj/kg
7反平衡方法：
w0=q0-qc=1151.194503kj/kg
8绝对内效率：
ηi=w0/q0=0.444433418
9机组热耗率：
qe=3600/ηi/0.98=8265.511187kj/（kw·h）
10机组功率：
pe=DO*w0*0.98/3600=604950.1533kw
11ηP=h0/hb=0.998085806
全厂热效率：
ηcp=ηi*0.98*0.92*ηP=0.39993415
12厂标准煤耗率：
bcps=0.123/ηcp=0.307550631kg/（kw·h）
补入凝汽器
1级抽汽份额
α1=（1224.4-1075.3）*αfw/（3154.4-1101.5）=0.07336259
α2=（1101.5*α1+（934-1075.3）*αfw-953.7*α1）/（953.7-3039.1）
=0.06324172
α3=（（953.7-815.8）*（α1+α2）+（800.4-934）*αfw）/（815.8-3401.4）=0.044907086
α4=（774.6*αfw-（α1+α2+α3）*815.8-（αfw-α1-α2-α3）*582.2）/（582.2-3190.9）
=0.058244479
α5=（506.4-582.2）*（αfw-α1-α2-α3-α4）/（528.4-2937.6）=0.024237158
α6=（（528.4-445.1）*α5+（523.6-506.4）*（αfw-α1-α2-α3
-α4））/（445.1-2826.9）
=0.025932329
α7=（（329.7-423.6）*（αfw-α1-α2-α3-α4）+（445.1-350.9）*（α5+
α6））/（350.9-2708.8）
=0.028673584
α8=（（αfw-α1-α2-α3-α4）*329.7-205.53*（αfw-α1-α2-α3-α4-α5-α6
-α7）-350.9*（α5+α6+α7））/（205.53-2578.6）
=0.035478236
2凝气份额αc=1-α1-α2-α3-α4-α5-α6-α7-α8=0.645922819
3再热份额αrh=1-α1-α2=0.863395691
再热量qrh=（3536-3039）*αrh=428.7623kj/kg
4循环吸热量q0=3397.2-1224*αfw+qrh+αl*25*4.1868=2590.251896kj/kg
5循环放热量qc=（2433.7-205.5）*αc+αl*（25*4.1868-205.5）
=1438.207059kj/kg
6正平衡方法：
w0=3397.2+qrh-αc*2433.7-（800.4-774.6）*αfw-Σαi*hi
=1152.044837kj/kg
7反平衡方法：
w0=q0-qc=1252.044837kj/kg
8绝对内效率：
ηi=w0/q0=0.4447617
9机组热耗率：
qe=3600/ηi/0.98=8259.410347kj/（kw·h）
10机组电功率：
pe=DO*wi*0.98/3600=605397.0017kw
11ηP=h0/hb=0.998085806
全厂热效率：
ηcp=ηi*0.98*0.92*ηP=0.400229562
⑿全厂标准煤耗率：
bcps=0.123/ηcp=0.3kg/（kw·h）
分析：
第一：
温度决定补水位置，25℃补水补入凝汽器的热经济性比补入除氧器要高。
因为25℃补水补入凝汽器有相对较小的传热温差，而且补入除氧器还会使高压加热器抽汽量增多排挤低压抽汽回热做功比减小，所以补入凝汽器的热经济性相对较好。
第二：
汽水损失集中于主蒸汽管道的机组热经济性最大，其次是汽水损失集中于高压缸出口管道，汽水损失集中于再热器出口的机组热经济性最差。
因为机组不包括主蒸汽管道所以汽水损失集中于主蒸汽管道的机组内没有损失，效率最高。
而汽水损失集中于再热器出口比汽水损失集中于高压缸出口管道带走更多的热量，因此汽水损失集中于高压缸出口管道的机组热经济性比汽水损失集中于再热器出口大。
第三：
对全厂而言汽水损失集中于主蒸汽管道热经济性最差，汽水损失集中于高压缸出口管道最大，其次是汽水损失集中于再热器出口。
因为汽水损失集中于主蒸汽管道损失的热量虽然不是最大，但是工质在锅炉内吸热量却是最大的，因此全厂热经济性最差。
后两者根据损失热量多少就可判断。
4、分析锅炉连续排污利用的热经济性
D0=Db=1
Dbl=0.01D0D0+Dbl=Dfww
Dfw=1.01D0
αbl=Dbl/D0=0.01
αfw=Dfw/D0=1.01
取扩容器进口压力pb`=16.67*1.25=20.8375Mpa对应的饱和蒸汽焓hb`=1935.82kj/kg
取扩容压力pb`=1.05*1.647=1.72935Mpa对应的饱和水焓即排污焓hf`=1717.875kj/kg
对应的饱和蒸汽焓即排污利用焓hf``=2522.4015kj/kg
Df=9494.64637*（1877.79-875.68）/（2794.98-875.68）=5282.246528
排污利用份额αf=5282.4015/937000=0.002736348
排污份额αbl`，=αbl-αf=0.007364662
1各级抽汽份额
α1=（1224.4-1075.3）*αfw/（3154.4-1101.5）=0.07336259
α2=（1101.5*α1+（800.4-1075.3）*αfw-953.7*α1）/（953.7-3039.1）
=0.06324172
α3=（（953.7-815.8）*（α1+α2）+（800.4-934）*αfw+αf*（hf``-815.8））
/（815.8-3401.4）
=0.043100984
α4=（774.6*αfw-（α1+α2+α3+αf）*815.8-（αfw-α1-α2-α3-αf）*582.2）/（582.2-3190.9）
=0.058161179
α5=（506.4-582.2）*（αfw-α1-α2-α3-α4-αf）/（528.4-2937.6）
=0.024210511
α6=（（528.4-445.1）*α5+（423.6-506.4）*（αfw-α1-α2-α3-α4-
αf））/（445.1-2826.9）
=0.025903818
α7=（（329.7-423.6）*（αfw-α1-α2-α3-α4-αf）+（445.1-350.9）*（α5
+α6））/（350.9-2708.8）
=0.028642059
α8=（（αfw-α1-α2-α3-α4-αf）*329.7-205.53*（αfw-α1-α2-α3-α4-α5-
α6-α7-αf）-350.9*（α5+α6+α7））/（205.53-2578.6）
=0.03543923
2凝气份额αc=1-α1-α2-α3-α4-α5-α6-α7-α8=0.64793791
3再热份额αrh=1-α1-α2=0.863395691
再热量qrh=（3536-3039）*αrh=428.7623kj/kg
4循环吸热量q0=3397.2-1224*αfw+qrh+αbl`*25*4.1868+hf``*αf
=2596.867651kj/kg
5循环放热量qc=（2433.7-205.5）*αc+αbl`*（25*4.1868-205.5）
=1442.973012j/kg
6正平衡方法：
w0=3397.2+qrh-αc*2433.7-（800.4-774.6）*αfw-Σαi*hi
=1153.894639kj/kg
7反平衡方法：
w0=q0-qc=1153.894639kj/kg
8绝对内效率：
ηi=w0/q0=0.44434095
9机组热耗率：
qe=3600/ηi/0.98=8237.231252kj/（kw·h）
10机组电功率：
pe=DO*w0*0.98/3600=606369.0685kw
11ηP=h0/hb=0.998085806
全厂热效率：
ηcp=ηi*0.98*0.92*ηP=0.39985094
12厂标准煤耗率：
bcps=0.123/ηcp=0.307614632kg/（kw·h）
5、分析锅炉连续排污不利用的热经济性
⑴各级抽汽份额
α1=（1224.4-1075.3）*αfW/（3154.4-1101.5）=0.07336259
α2=（953.7*α1+（1075.3-953.7）*αfW-1101.5*α1）/（3039.1-953.7）
=0.06324172
α3=（（953.7-815.8）*（α1+α2）+（934-800.4）*αfW）/（3401.4-815.8）=0.044907086
α4=（774.6-582.2）*αfW-（α1+α2+α3+αf）
*（815.8-582.2）/（3190.9-774.6）
=0.058244479
α5=（582.2-528.4）*（αfW-α1-α2-α3
-α4）/（2937.6-528.4）
=0.024237158
α6=（（506.4-423.6）*α5-（528.4-445.1）*（αfW-α1-α2-α3
-α4））/（2826.9-445.1）
=0.025932329
α7=（（423.6-329.7）*（αfW-α1-α2-α3-α4）-（445.1-350.9）*（α5
+α6））/（2708.8-350.9）
=0.028673584
α8=（（αfW-α1-α2-α3）*（329.7-205.53）-（α3+α6
+α7）（350.9-205.53））/（2578.6-205.53）
=0.035478236
⑵凝气份额αc=1-α1-α2-α3-α4-α5-α6-α7-α8=0.645922819
⑶再热份额αrh=1-α1-α2=0.863395691
再热量qrh=（3536.3-3032.2）*αrh=428.7623kj/kg
⑷循环吸热量q0=3397.2-1224.4*αfw+qrh+αbl`*25*4.1868+hf``*αfW
=2590.251896kj/kg
⑸循环放热量qc=（2433.7-205.53）*αc+αbl`*（25*4.1868-205.53）
=1438.207059kj/kg
⑹正平衡方法：
w0=3397.2+qrh-αc*2433.7-（800.4-774.6）*αfW-Σαi*hi
=1152.0044837kj/kg
⑺反平衡方法：
w0=q0-qc=1152.0044837kj/kg
⑻绝对内效率：
ηi=w0/q0=0.4447617
9机组热耗率：
qe=3600/ηi/0.98=8259.410347kj/（kw·h）
10机组电功率：
pe=DO*w0*0.98/3600=605397.0017kw
ηP=h0/hb=0.998085806
全厂热效率：
ηcp=ηi*0.98*0.92*ηP=0.400229562
全厂标准煤耗率：
bcps=0.123/ηcp=0.307323625kg/（kw·h）
分析：
第一：
有废热利用比无废热利用机组热经济性下降了，全厂热经济性提高了。
因为有废热排入加热器，使机组总抽汽量减少了，回热做功比降低了，冷源损失增大，机组热经济性下降。
对全厂而言有废热利用回收了部分工质和热量，因此全厂热经济性增大。
第二：
扩容蒸汽引入3#高加热经济性最好，引入除氧器次之，引入5#低加最差。
因为扩容蒸汽温度较高，引入3#高加传热温差较小，熵增较小，热经济性最好。
引入除氧器、引入5#低加依次降低。
5、分析计算再热器喷水减温对热经济性的影响
⑴各级抽汽份额
α1=αfw*（1224.4-1075.3）/（3154.4-1101.5）=0.076260412
α2=（α1*1101.5+（934-1075.3）*1.05-953.7*α1）/（885.6-3032.2）
=0.065739767
α3=（α1+α2）*（953.7-815.8）+（800.4-934）
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