660MW凝汽式机组全厂原则性热力系统计算-刘振江解析.doc
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JilinArchitecturalandCivilEngineeringInstitute
课程设计计算书
设计名称
660MW凝汽式机组全厂原则性热力系统计算
学院
市政与环境工程
专业
热能与动力工程
班级
热能121
姓名
刘振江
学号
030612114
指导教师
潘冬慧
设计时间
2015.12.28~2016.1.21
目录
1.计算任务........................................................2
2.计算原始资料...................................................4
3.计算过程.......................................................6
3.1汽水平衡计算....................................................6
3.2汽轮机进汽参数计算.............................................7
3.3辅助计算.......................................................9
3.4各加热气进，出水参数计算........................................15
3.5高压加热器组抽气参数计算......................................17
3.6除氧器抽气系数计算............................................17
3.7低压加热器组抽气系数计算.......................................18
3.8凝汽系数α计算.................................................19
3.9汽轮机内功计算.................................................20
4.热经济指标计算...............................................20
4.1.汽轮机发电机组热经济性指标计算................................21
4.2.全厂热经济指标计算............................................22
5.反平衡校核....................................................22
6.参考文献......................................................24
660MW凝汽式机组全厂原则性热力系统计算（设计计算）
1、计算任务书
（一）计算题目
国产660MW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、Gj；
3.计算机组的和全厂的热经济性指标；
4.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。
（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660MW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2208t/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660MW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-1℃～2℃。
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5.5℃。
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274.8℃，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。
凝汽器为双压式凝汽器，气轮机排气压力4.4/5.38kPa。
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6.34kPa。
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（⑭）33000kg/h\厂用汽（⑪）22000kg/h（不回收）、锅炉暖风器用气量为65800kg/h,暖风器汽源（⑫）取自第4级抽汽，其疏水仍返回除氧器回收，疏水比焓697kJ/kg。
锅炉排污损失按计算植确定。
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（⑯），一股去轴封加热器SG（⑮），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）
3397.2
3397.2
3024.3
3024.3
3024.3
3024.3
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
3169.0
3169.0
84.1
3397.2
2、原始资料
1.汽轮机型以及参数
（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=660MW；
（3）主蒸汽初参数（主汽阀前）p0=16.68MPa，t0=538℃；
（4）再热蒸汽参数（进汽阀前）：
热段prh=3.232MPa；tth=538℃；
冷段prh´=3.567MPa；tth´=315℃；
（5）汽轮机排汽压力pc=4.4/5.38kPa,排汽比焓hc=2315.6kJ/kg。
2.机组各级回热抽汽参数见表1-2
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
5.945
3.668
1.776
0.964
0.416
0.226
0.109
0.0197
抽汽焓hj
kJ/kg
3144.2
3027.1
3352.2
3169.0
2978.5
2851.0
2716.0
2455.8
加热器上端差δt
℃
-1.0
0
-1.0
——
2.0
2.0
2.0
2.0
加热器下端差δt1
℃
5.5
5.5
——
5.5
5.5
5.5
5.5
5.5
水侧压力pw
MPa
21.47
21.47
21.47
0.916
2.758
2.758
2.758
2.758
（2）最终给水温度tfw=274.8℃；
（3）给水泵出口压力ppu=21.47MPa，给水泵效率ηpu=0.83
（4）除氧器至给水泵高差Hpu=22.4m；
（5）小汽机排汽压力pc,xj=6.27kPa；小汽机排汽焓hc,xj=2422.6kJ/kg
3.锅炉型式及参数
（1）锅炉型式：
德国BABCOCK-2208t/h一次中间再热、亚临界压力、自然循环汽包炉；
（2）额定蒸发量Db=2027t/h
（3）额定过热蒸汽压力Pb=17.42Mpa；
额定再热蒸汽压力pr=3.85MPa；
（4）额定过热汽温tb=541℃；额定再热汽温tr=541℃；
（5）汽包压力pdu=18.28MPa；
（6）锅炉热效率ηb=92.5%。
4.其他数据
（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=102KPa,
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=0.99；发电机效率ηg=0.99；
（6）补充水温度tma=20℃；
（7）厂用点率ε=0.07。
5.简化条件
（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。
3、计算过程
3.1汽水平衡计算
1.全厂补水率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=2033724kg/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=33000/2033724=0.0162263
锅炉排污系数 αb1
αhl=Dbl/DO=22000/2033724=0.0108175
其余各量经计算为α
厂用汽系数αpl=0.01081
减温水系数αsp=0.02974图1-3全厂汽水平衡图
暖风机疏水系数αnf=65800/2033724=0.032354439
由全厂物质平衡
补水率αma=αpl+αhl+αL
=0.01081+0.0108175+0.0162263=0.0358538
2.给水系数αfw
由图1-3所示，1点物质平衡
αb=αo+αL=1+0.162263=1.0162263
2点物质平衡
αfw=αb+αbl-αsp=
1.01622+0.005408-0.02974=0.9919
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。
3.2气轮机进汽参数计算
1.主蒸汽参数
由主汽门前压力po=16.68Mpa,温度to=538℃,查水蒸气性质表，得主蒸汽比焓值h0=3397.1kJ/kg.
主汽门后压力p´0=（1-δp1）p0=（1-0.04）16.68=16.0128Mpa
由p´0=16.0128Mpa,h´0=h0=3397.1kJ/kg,查水蒸气性质表，得主汽门后气温t´0=535.254℃。
表1-3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
22000
22000
65800
60483
离开系统的介质比焓
3397.2
1760.3
3108.2
3108.2
724.7
返回系统的介质比焓
83.7
83.7
83.7
687
724.7
2.再热蒸汽参数
由中联门前压力prh=3.232Mpa,温度trh=538℃,查水蒸气性质表，得再热蒸汽比焓值hrh=3538.9029kJ/kg.
中联门后再热气压p´rh=（1-δp2）prh=（1-0.02）3.232=3.16736Mpa
由p´rh=3.1673Mpa,h´rh=hrh=3538.9029kJ/kg,查水蒸气性质表,得中联门后再热气温t´rh=537.716℃.
3.3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
0.001429
0.0010320
0.0015911
1.776
0.000673
0.0007626
0.0013694
0.0006244
0.0087455
汽水点比焓hi
3024.3
3024.3
3024.3
3024.3
3169.0
3474
3474
3217.7
总焓αihi
4.3217
3.1211
4.8119
3.8227
2.1327
2.6443
4.7573
2.0091
23.6325
平均比焓
23.6729/0.0087455=2702.29
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
0.0007626
0.000673
0.001264
0.001032
0.0001913
0.0039263
汽水点比焓hi
3474
3169
3024.3
3024.3
3397.2
总焓αihi
2.64927
2.13305
3.8227
3.12107
0.64988
12.3759
平均比焓
12.3759/0.0039263=3152.1
3.凝汽器平均压力计算
由psl=4.40kpa,查水蒸气性质表,得tsl=30.54℃;
由ps2=5.38kpa,查水蒸气性质表,得ts2=34.19℃;
凝汽器平均温度ts=0.5（tsl+ts2）=0.5（30.54+34.19）=32.365℃;
查水蒸气性质表,得凝汽器平均压力ps=4.854kpa;
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=3.232
p¸h¸tp0=16.68t0´=535.29prh´=3.167trh=538
t0=5382´hrh=3538.9
0h0=3397.2t3=446.1
0t1=385.63h3=3352.2
P1=5.9451h1=3144.2p3=1.776
2t2=3204t4=354.6
H2=3.27.1p4=0.9645t5=354.6h5=53169
prh=3.232p2=3.668p5=0.416t6=191.1
6h6=2851
P6=0.226t7=120.2
单位：
p-MPa7h7=2716
t-℃p7=0.109t8=59.7
h-kJ/kg8h8=2455.8
p8=0.0197
Chc=2315.6
pc=0.0049x=0.899
s[kJ（kg¸k]）
图2-14气轮机的气态膨胀过程线
3.4各加热器进、出水参数计算
首先计算高压加热器H1。
加热器压器Ｐ1：
Ｐ1=（1-Δp1）P1=（1-0.03）×5.945=5.766MPa
式中Ｐ1——第一抽汽口压力；
△P1——抽汽管道相对压损；
又P1=5.766MPa，查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,1=272.9
H1出水温度tw,1：
tw,1=ts,1-δt=272.9-（-1.0）=273.9
式中δt——加热器上端差。
H1疏水温度td1：
Td1=tw,1+δt1=243.4+5.5=248.9
式中δt1——加热器下端差，δt1=5.5
tw,1——进水温度，其值从高压加热器H2的上端差δt计算得到
已知加热器水侧压力Pw=20.47MPa,由t1=273.9,查的H1出水比焓hw,1=1204.5kJ/kg
由tw,1=243.4,pw=20.47MPa,
查得H1进水比焓hw,1=1056.0kJ/kg
由td1=248.9,Ｐ1=5.766MPa,查得H1疏水比焓hd,1=1080.4kJ/kg.至此,高温加热器H1的进、出口汽水参数已经全部算出。
计算高压加热器H2
加热器压器Ｐ2：
Ｐ2=（1-Δp2）P2=（1-0.03）×3.668=3.557MPa
式中Ｐ2——第二抽汽口压力；
△P2——抽汽管道相对压损；
又P2=3.557MPa，查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,2=243.4
H2出水温度tw,2：
tw,2=ts,2-δt=243.4-0=243.4
式中δt——加热器上端差。
H2疏水温度Td，2：
Td，2=tw,2+δt2=208.3+5.5=213.5
式中δt2——加热器下端差，δt2=5.5
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=20.47MPa,由t2=243.4,查的H2出水比焓hw,2=1056.0kJ/kg
由tw,2=208.3,pw=20.47MPa,查得H2进水比焓hw,2=897.2kJ/kg
由td，2=213.5,Ｐ2=3.557MPa,查得H2疏水比焓hd,2=914.2kJ/kg.至此,高温加热器H2的进、出口汽水参数已经全部算出。
计算高压加热器H3
加热器压器Ｐ3：
Ｐ3=（1-Δp3）P3=（1-0.03）×1.776=1.722MPa
式中Ｐ3——第三抽汽口压力；
△P3——抽汽管道相对压损；
又P3=1.722MPa，查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,3=204.9
H3出水温度tw,3：
tw,3=ts,3-δt=204.9-（-1.0）=205.9
式中δt——加热器上端差。
H3疏水温度td3：
Td3=tw,3+δt3=179.2+0=179.2
式中δt3——加热器下端差，δt3=0
tw,3——进水温度，其值从处氧气器H4的上端差δt计算得到
已知加热器水侧压力Pw=20.47MPa,由t3=206.6,查的H3出水比焓hw,3=889.7kJ/kg
由tw,3=179.2,pw=20.47MPa,查得H3进水比焓hw,3=769.9kJ/kg
由td，3=179.2,Ｐ3=1.722MPa,查得H3疏水比焓hd3=759.9kJ/kg.至此,高温加热器H3的进、出口汽水参数已经全部算出。
计算高压加热器H4
加热器压器Ｐ4：
Ｐ4=（1-Δp4）P4=（1-0.05）×0.964=0.9158MPa
式中Ｐ4——第四抽汽口压力；
△P4——抽汽管道相对压损；
又P4=0.9158MPa，查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,4=176.0
H4出水温度tw,4：
tw,4=ts,4-δt4=176.0-0=176.0
式中δt4——加热器上端差。
H4疏水温度td4：
Td4=tw,4+δt4=141+5.5=146.5
式中δt4——加热器下端差，δt4=5.5
tw,4——进
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