WM热力发电厂课程设计.doc
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660MW凝汽式机组全厂原则性热力系统计算（设计计算）
一、计算任务书
（一）计算题目
国产600MW凝汽式机组全厂原则性热力系统计算（设计计算）
（二）计算任务
1.根据给定热力系统数据，计算气态膨胀线上各计算点的参数，并在ｈ-s图上绘出蒸汽的气态膨胀线；
2.计算额定功率下的气轮机进汽量Do，热力系统各汽水流量Dj、计算机组的和全厂的热经济性指标；
3.绘出全厂原则性热力系统图，并将所计算的全部汽水参数详细标在图中（要求计算机绘图）。
（三）计算类型
定功率计算
（四）热力系统简介
某火力发电场二期工程准备上两套600MW燃煤汽轮发电机组，采用一炉一机的单元制配置。
其中锅炉为德国BABCOCK公司生产的2207t/h自然循环汽包炉；气轮机为GE公司的亚临界压力、一次中间再热600MW凝汽式气轮机。
全厂的原则性热力系统如图5-1所示。
该系统共有八级不调节抽汽。
其中第一、二、三级抽汽分别供三台高压加热器，第五、六、七、八级抽汽分别供四台低压加热器，第四级抽汽作为0.9161Mpa压力除氧器的加热汽源。
第一、二、三级高压加热器均安装了内置式蒸汽冷却器，上端差分别为℃、0℃、0℃。
第一、二、三、五、六、七级回热加热器装设疏水冷却器，下端差均为℃。
气轮机的主凝结水由凝结水泵送出，依次流过轴封加热器、4台低压加热器，进入除氧器。
然后由气动给水泵升压，经三级高压加热器加热，最终给水温度达到274.1℃，进入锅炉。
三台高压加热器的疏水逐级自流至除氧器，第五、六、七级低压加热器的疏水逐级自流至第八级低压加热器；第八级低加的疏水用疏水泵送回本级的主凝结水出口。
9kPa。
给水泵气轮机（以下简称小汽机）的汽源为中压缸排汽（第四级抽汽），无回热加热其排汽亦进入凝汽器，设计排汽压力为6.27kPa。
锅炉的排污水经一级连续排污利用系统加以回收。
扩容器工作压力1.55Mpa，扩容器的疏水引入排污水冷却器，加热补充水后排入地沟。
锅炉过热器的减温水（③）取自给水泵出口，设计喷水量为66240kg/h。
热力系统的汽水损失计有：
全厂汽水损失（）30000kg/h\厂用汽（）20000kg/h（不回收）、锅炉暖风器用气量为35000kg/h,暖风器汽源（）取自第4级抽汽，其疏水仍返回除氧器回收，高压缸门杆漏汽（①和②）分别引入再热热段管道和均压箱SSR，高压缸的轴封漏汽按压力不同，分别引进除氧器（④和⑥）、均压箱（⑤和⑦）。
中压缸的轴封漏汽也按压力不同，分别引进除氧器（⑩）和均压箱（⑧和⑨）。
。
从均压箱引出三股蒸汽：
一股去第七级低加（），一股去轴封加热器SG（），一股去凝汽器的热水井。
各汽水流量的数值见表1-1
表1-1各辅助汽水、门杆漏汽、轴封漏汽数据
汽、水点代号
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
汽水流量（kg/h）
1824
389
66240
2908
2099
3236
2572
1369
汽水比焓（kJ/kg）
3169
汽、水点代号
⑨
⑩
汽水流量（kg/h）
1551
2785
22000
65800
33000
1270
5821
汽水比焓（kJ/kg）
3473
3474
（五）原始资料
1.汽轮机型以及参数oo
（1）机组刑式：
亚临界压力、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、凝汽式气轮机；
（2）额定功率Pe=600MW；
（3）主蒸汽初参数（主汽阀前）p0=MPa，t0=537℃；
（4）再热蒸汽参数（进汽阀前）：
热段prh=4MPa；tth=537℃；
冷段prh´=MPa；tth´=315℃；
（5）汽轮机排汽压力pc=9kPa,排汽比焓hc=23kJ/kg。
表1-2回热加热系统原始汽水参数
抽汽管道压损△Pj
%
3
3
3
5
3
3
3
3
项目
单位
H1
H2
H3
H4
H5
H6
H7
H8
抽汽压力Pj
MPa
抽汽焓hj
kJ/kg
加热器上端差δt
℃
0
——
加热器下端差δt1
℃
——
水侧压力pw
MPa
58
（2）最终给水温度tfw=274.1℃；
（3）给水泵出口压力ppu=2MPa，给水泵效率ηpu
（4）除氧器至给水泵高差Hpu=2m；
（5）小汽机排汽压力pc,xj；小汽机排汽焓hc,xj=2422.6kJ/kg
（1）锅炉型式：
英国三井220
（2）额定蒸发量Db=2207t/h
（3）额定过热蒸汽压力Pb=17.3Mpa；
额定再热蒸汽压力pr=3.734MPa；
（4）额定过热汽温tb=541℃；额定再热汽温tr=541℃；
（5）汽包压力pdu=18.44MPa；
（6）锅炉热效率ηb%。
（1）汽轮机进汽节流损失δpl=4%，
中压缸进汽节流损失δp2=2%；
（2）轴封加热器压力psg=98KPa,
疏水比焓hd,sg=415kJ/kg；
（3）机组各门杆漏汽、轴封漏汽等小汽流量及参数见表5-2；
（4）锅炉暖风器耗汽、过热器减温水等全厂汽水流量及参数见表5-2；
（5）汽轮机机械效率ηm；发电机效率ηg；
（6）补充水温度tma=20℃；
（7）厂用点率ε。
（1）忽略加热器和抽汽管道的散热损失。
（2）忽略凝结水泵的介质焓升。
二、热力系统计算
（一）汽水平衡计算
αma
全厂汽水平衡如图1-3所示，各汽水流量见表1-4。
将进、出系统的各流量用相对量α表示。
由于计算前的气轮机进汽量Do为未知，故预选Do=1848840kg/h进行计算，最后校核。
αLαpl
1
αbα0=1
αsp
α
2
αfwαsp
αma
全厂工质渗漏系数
αL=DL/DO=30000/1848840=
锅炉排污系数 αb1
αbl=Dbl/DO=10000/1848840=
其余各量经计算为α
厂用汽系数αpl=
减温水系数αsp795图1-3全厂汽水平衡图
暖风机疏水系数αnf=35000/1848840=
由全厂物质平衡
补水率αma=αpl+αbl+αL
=
2.给水系数αfw
由图1-3所示，1点物质平衡
αb=αo+αL=1+1623
2点物质平衡
αfw=αb+αbl-αsp=
+-=
3.各小汽流量系数αsg,k
按预选的气轮机进汽量DO和表1-1原始数据，计算得到门杆漏汽、轴封漏汽等各小汽的流量系数，填于表1-1中。
（二）气轮机进汽参数计算
1.主蒸汽参数
由主汽门前压力po=16.7Mpa,温度to=537℃,查水蒸气性质表，得主蒸汽比焓值h0=338
主汽门后压力p´0=（1-δp1）p03）16.7=16.199Mpa
由p´0=16.199Mpa,h´0=h0=3387.1kJ/kg,查水蒸气性质表，得主汽门后气温t´0=533.432℃。
表2-5全厂汽水进出系统有关数据
名称
全厂工质渗漏
锅炉排污
厂用汽
暖风器
过热器减温水
汽（水）量kg/h
33000
11000
22000
65800
60483
离开系统的介质比焓
返回系统的介质比焓
687
2.再热蒸汽参数
由再热气压（进气阀前热段）压力prh4Mpa,温度trh=537℃,查水蒸气性质表，得再热蒸汽比焓值hrh=3537.8921kJ/kg.
再热气压（进气阀前冷段）p´rh=（1-δp2）prh=（1-0.0343698Mpa
由p´rh=3.13698Mpa,h´rh=hrh=3537.9029kJ/kg,查水蒸气性质表,得再热气温t´rh=536.516℃.
（二）辅助计算
1.轴封加热器计算
以加权平均法计算轴封加热器的平均进汽比焓hsg.计算详表见表2-6.
表5-4轴封加热器物质热平衡计算
项目
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩
Σ
汽水量Gi,kg/h
2908
2099
3236
2572
1369
1551
2785
1270
17790
汽水系数αi
汽水点比焓hi
3474
3474
总焓αihi
平均比焓
2.均压箱计算
以加权平均法计算均压箱内的平均蒸汽比焓hjy.计算详见表2-7
表5-5均压箱平均蒸汽比焓计算
项目
⑨
⑧
⑦
⑤
②
Σ
汽水量Gi,kg/h
1551
2785
2572
2099
389
9396
汽水系数αi
汽水点比焓hi
3474
3169
总焓αihi
平均比焓
由psl=4.40kpa,查水蒸气性质表,得tsl=30.44℃;
由ps2=9kpa,查水蒸气性质表,得ts2=33.97℃;
凝汽器平均温度ts=0.5（tsl+ts2）=0.5（+）=32.205℃;
查水蒸气性质表,得凝汽器平均压力ps95kpa;
将所得数据与表5-1的数据 一起,以各抽气口的数据为节点,在h-s图上绘制出气轮机的气态膨胀过程线,见图2-14
P0´=116.0128prh
p¸h¸tpt0´prh´trh=538
t0=5382´hrh=
0h0=3397.2t
0t3h3=
P1h1=p
2t2=3204t
H2=p5th5=53169
prhppt
6h6=2851
Pt
单位：
p-MPa7h7=2716
t-℃pt
h-kJ/kg8h8=
p8=0.0197
Chc=
pc=0.0049x=
s[kJ（kg¸k]）
图2-14气轮机的气态膨胀过程线
（四）各加热器进、出水参数计算
计算高压加热器H2
加热器压器Ｐ2：
Ｐ2=（1-Δp2）P2、=（1-0.03）×=MPa
式中Ｐ2——第二抽汽口压力；
△P2——抽汽管道相对压损；
又P2=3.4852MPa，查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,2=24
H2出水温度tw,2：
tw,2=ts,2-δt=24-0=
式中δt——加热器上端差。
H2疏水温度Td，2：
Td，2=tw,2+δt2
式中δt2——加热器下端差，δt2
tw,2——进水温度，其值从高压加热器H3的上端差δt计算得到
已知加热器水侧压力Pw=20.13MPa,由t2=查的H2出水比焓hw,2=kJ/kg
由tw,2=208.3,pw=20.13MPa,查得H2进水比焓hw,2=895.2kJ/kg
由td，2=213.5,Ｐ2=3.4852MPa,查得H2疏水比焓hd,2=915.1kJ/kg.至此,高温加热器H2的进、出口汽水参数已经全部算出。
计算除氧器H4
加热器压力Ｐ4：
Ｐ4=（1-Δp4）P4=（1-）×0.7447=0.7075MPa
式中Ｐ4——第四抽汽口压力；
△P4——抽汽管道相对压损；
又P4=0.7075MPa，查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,4=165.21
H4出水温度tw,4：
tw,4=ts,4-δt4=165.21-0=165.21
式中δt4——加热器上端差。
H4疏水温度td4：
Td4=tw,4+δt4=141
式中δt4——加热器下端差，δt4
tw,4——进水温度，其值从底压加热器H5的上端差δt计算得到
已知加热器水侧压力Pw=MPa,由t4=1,查的H4出水比焓hw,4=.85kJ/kg
由tw,4=141,pw=074MPa,查得H4进水比焓hw,4=593.51kJ/kg
由td，4=146.5,Ｐ4=5MPa,查得H4疏水比焓hd,4=617.41kJ/kg.至此,高温加热器H4的进、出口汽水参数已经全部算出。
计算低压加热器H5
加热器压器Ｐ5：
Ｐ5=（1-Δp5）P5=（1-）×=MPa
式中Ｐ5——第五抽汽口压力；
△P5——抽汽管道相对压损；
又P5=MPa，查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,5=1
H5出水温度tw,5：
tw,5=ts,5-δt5=1-2.8=
式中δt5——加热器上端差。
H5疏水温度td5：
Td5=tw,5+δt5=
式中δt5——加热器下端差，δt5
tw,5——进水温度，其值从高温加热器H6的上端差δt计算得到
已知加热器水侧压力Pw=MPa,由t5=
查的H5出水比焓hw,5=544.87kJ/kg
由tw,5=120.3,pw=MPa,查得H5进水比焓hw,5=506.53kJ/kg
由td，5=,Ｐ5=0.2898MPa,查得H5疏水比焓hd,5=528.49kJ/kg.至此,高温加热器H5的进、出口汽水参数已经全部算出。
计算低压加热器H6
加热器压器Ｐ6：
Ｐ6=（1-Δp6）P65）×=0.1235MPa
式中Ｐ6——第六抽汽口压力；
△P6——抽汽管道相对压损；
又P6=0.1235MPa，查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,6=
H6出水温度tw,6：
tw,6=ts,6-δt=-2.8=
式中δt——加热器上端差。
H6疏水温度td6：
Td6=tw,6+δt6=+5.5=
式中δt6——加热器下端差，δt6
tw,6——进水温度，其值从低压加热器H7的上端差δt计算得到
已知加热器水侧压力Pw=MPa,由t6=
查的H6出水比焓hw,6=kJ/kg
由tw,6=,pw=MPa,查得H6进水比焓hw,6=kJ/kg
由td，6=,Ｐ6=MPa,查得H6疏水比焓hd,6=kJ/kg.至此,高温加热器H6的进、出口汽水参数已经全部算出。
计算低压加热器H7
加热器压器Ｐ7：
Ｐ7=（1-Δp7）P75）×=MPa
式中Ｐ7——第七抽汽口压力；
△P7——抽汽管道相对压损；
又Ｐ7=MPa，查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,7=
H7出水温度tw,7：
tw,1=ts,7-δt=-2.8=
式中δt——加热器上端差。
H7疏水温度td7：
Td7=tw,1+δt7=59.1+5.5=64.6
式中δt——加热器下端差，δt7
tw,7——进水温度，其值从低压加热器H8的上端差δt计算得到
已知加热器水侧压力Pw=MPa,由t7=,查的H7出水比焓hw,7=kJ/kg
由tw,7=59.1,pw=MPa,查得H7进水比焓hw,7=2kJ/kg
由td，7=64.6,Ｐ7=MPa,查得H7疏水比焓hd,7=269.18kJ/kg.至此,高温加热器H7的进、出口汽水参数已经全部算出。
计算低压加热器H8
加热器压器Ｐ8：
Ｐ8=（1-Δp8）P85）×=MPa
式中Ｐ8——第八抽汽口压力；
△P8——抽汽管道相对压损；
又P8=MPa，查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,8=
H8出水温度tw,8：
tw,8=ts,8-δt=-2.8=5
式中δt——加热器上端差。
H8疏水温度td8：
Td8=tw,8+δt8=33.78+5.5=39.28
式中δt8——加热器下端差，δt8
tw,8——进水温度，其值从低压加热器SG的上端差δt计算得到
已知加热器水侧压力Pw=MPa,由t8=5,查的H8出水比焓hw,8=kJ/kg
由tw,8=33.78,pw=MPa,查得H8进水比焓hw,8=kJ/kg
由td，8=39.28,Ｐ8=MPa,查得H8疏水比焓hd,8=kJ/kg.至此,高温加热器H8的进、出口汽水参数已经全部算出。
现将计算结果列于表2-8。
表2-8
回热加热系统汽水参数计算
项目
单位
H1
H2
H3
H4
H5
H6
H7
H8
SG
汽
测
抽汽压力P’j
MPa
抽汽比焓hj
kJ/kg
抽汽管道压损δpj
%
3
3
3
3
3
3
3
3
加热器侧压力Pj
MPa
气侧压力下饱和温度ts
℃
水
测
水侧压力Pw
MPa
加热器上端查δt
℃
0
0
出水温度tw，j
℃
141
出水比焓hw，j
kJ/kg
进水温度t’w，j
℃
进水比焓h’w，j
kJ/kg
加热器下端查δt1
℃
疏水温度tdj
℃
疏水比焓hdj
kJ/kg
415
（五）高压加热器组抽汽系数计算
2.由高压加热器H2热平衡计算α2、αrh
高压加热器H2的抽汽系数α2：
α2={αfw（hw,2-hw,4）/ηh}-αd,1（hd,1-hd,2）/（h2-hd,2）=
{0.993689*（）
高压加热器H2的疏水系数αd,2:
αd,2=αd,1+α1
再热器流量系数αrh:
αrh=1-α1-α2-αsg,1-αsg,2-αsg,42-αsg,5-αsg,8-αsg,7
3.由高压加热器H3热平衡计算α3
本级计算时，高压加热器H3的进水比焓hw,3´为未知，故先计算给水泵的介质比焓升Δhpu。
如图2-15所示，泵入口静压p´pu:
p´pu=p´4+ρ´·g·Hpu=0.964+889×10-6××
式中p'4—除氧器压力，Mpa；
ρ'—除氧器至给水泵水的平均密度，㎏/m3
给水泵内介质平均压力ppj
ppj×（ppu＋p'pu）×
给水泵内介质平均比焓hpj：
取hpj=h'pu
根据ppjpj=617.3查得：
p4p4
给水泵内介质平均比容υpu=0.00108m3/㎏
给水泵介质焓升τpu除氧器
τpu=hpu-h´pu=p´Hpu
==J/kgρpu
hpu给水泵h´pu
给水泵出口比焓hpu：
ppup´pu
hpu=h'pu＋Δhpu=617.3+26.4=643.7kJ/㎏2-15给水泵焓升示意图
高压加热器H3的抽汽系数α3：
高压加热器H3的疏水系数αd,3:
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