600MW凝汽式机组全厂原则性热力系统计算可编辑修改word版.docx

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600MW凝汽式机组全厂原则性热力系统计算可编辑修改word版

1.本课程设计的目的

热力发电厂课程设计的主要目的是要确定在不同负荷工况下各部分汽水流量及其参数、发电量、供热量及全厂性的热经济指标，由此衡量热力设备的完善性，热力系统的合理性，运行的安全性和全厂的经济性。

是学生在学习热力发电厂课程后的一次综合性的训练，是本课程的重要环节。

通过课程设计是学生进一步巩固、加深所学的理论知识并有所扩展；学习并掌握热力系统全面性计算和局部性分析的初步方法；培养学生查阅、使用国家有关设计标准、规范，进行实际工程设计，合理选择和分析数据的能力；锻炼提高运算、制图、计算机编程等基本技能；增强工程概念，培养学生对工程技术问题的严肃、认真和负责的态度。

2.计算任务

1.根据给定的热力系统数据，在h—s图上汇出蒸汽的汽态膨胀线（要求出图占一页）。

2.计算额定功率下的汽轮机进汽量D0，热力系统各汽水流量Dj。

3.计算机组和全厂的热经济性指标（机组汽耗量、机组热耗量、机组热耗率、机组汽耗率、绝对电耗率、全厂标准煤耗量、全厂标准煤耗率、全厂热耗率、全厂热效率）。

3.计算原始资料

1.汽轮机形式及参数

（1）机组形式：

亚临界、一次中间再热、四缸四排气、单轴、凝汽式机组。

（2）额定功率：

Pe=600MW。

（3）主蒸汽初参数（主汽阀前）：

P0=16.7Mpa，t0=537℃。

（4）再热蒸汽参数（进汽阀前）：

热段：

Prh=3.234Mpa，trh=537℃

冷段：

P’rh=3.56Mpa，t’rh=315℃。

（5）汽轮机排气压力Pc=4.4/5.39KPa，排气比焓hc=2333.8KJ/kg。

2.回热加热系统参数

（1）机组各级回热抽汽参数表3-1

项目

单位

（除氧器）

抽气压力P’j

Mpa

5.894

3.593

1.612

0.7447

0.3050

0.130

0.0697

0.022

抽气温度tj

℃

380.9

316.9

429.1

323.6

223.2

137.8

88.5

61.0

抽气焓hj

KJ/kg

3132.9

3016

3317.7

3108.2

2912.9

2749.5

2649.5

2491.1

加热器上端差δt

℃

-1.7

2.8

加热器下端差δt1

℃

5.5

水侧压力pw

Mpa

20.13

0.7074

1.724

抽汽管道压损Δpj

（2）最终给水温度：

tfw=274.1℃。

（3）给水泵出口压力：

Pu=20.13Mpa，给水泵效率：

83%。

（4）除氧器至给水泵高差：

21.6m。

（5）小汽机排汽压力：

Pc=6.27kPa。

小汽机排气焓：

2422.6KJ/kg。

3.锅炉型式及参数

（1）锅炉形式：

英国三井2027-17.3/541/541。

（2）额定蒸发量：

Db：

2027t/h。

（3）额定过热蒸汽压力Pb=17.3Mpa。

额定再热蒸汽压力：

3.734Mpa。

（4）额定过热蒸汽温度：

541℃。

额定再热蒸汽温度541℃。

（5）汽包压力：

Pdu：

18.44Mpa

（6）锅炉热效率：

92.5%

4.其他数据

（1）汽轮机进汽节流损失4%，中压缸进汽节流损失2%。

（2）轴封加热器压力Pt：

98Kpa，疏水比焓：

415kJ/kg。

（3）机组各门杆漏汽、轴封漏气等小汽流量及参数表3-2

漏汽点代号

漏汽量，kg/h

620

267

7410

3027

564

3437

101

漏汽系数

0.0003353

0.0001444

0.004008

0.001637

4.814×10-5

0.0003050

0.001859

5.463×10-5

漏汽点比焓

3394.4

3536.6

3328.1

3016

漏汽点代号

漏汽量kg/h

639

190

896

660

1412

30245

687

漏汽系数

0.0003456

0.0001027

0.0004846

0.0003570

0.0007637

0.01636

0.0003716

漏汽点比焓

3016

3108.2

2716.2

3016.15

2337.8

（4）锅炉暖风器耗气、过热器减温水等全厂性汽水流量及参数

表3-3

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

30000

10000

20000

35000

55000

离开系统的介质比焓

3394.4

1760.3

3108.2

724.7

返回系统的介质比焓

83.7

687

724.7

（5）汽轮机机械效率：

98.5%。

发电机效率：

99%

（6）补充水温度：

20℃。

（7）厂用电率0.07

5.计算简化条件

（1）忽略加热器和抽汽管道散热损失；

（2）忽略凝结水泵比焓升。

4.计算过程

4.1全厂热力系统辅助性计算

1.汽轮机进汽参数计算

1）主汽参数

由主汽门前压力p0=16.7Mpa,温度t0=537℃，查水蒸汽焓熵图，得主汽比焓3393.564kJ/kg.。

0p1oo0

主汽门后压力p’=16.7（1-θ），h’=h由压力与焓值反查焓熵图得主汽门后温t’=5345.

℃。

2）再热蒸汽参数

由再热冷段prh’=3.56Mpa,trh’=315℃,查水蒸汽焓hrh’=3013.626kJ/kg．中联门前压力prh=3.234Mp,温度trh=537℃，

查焓熵图，得水蒸汽比焓hrh=3535.38212kJ/kg。

中联门后再热汽压prh’’=p0（1-θp2）＝3.169Mpa,由hrh=hrh’’,查焓熵图，得中联门后再热汽温trh’’=536.7℃。

2.轴封加热器计算

用加权平均法计算轴封加热器的平均进汽焓hsg，详细计算如下表：

表4-1

项目

∑

汽（水）量，kg/h

267

101

660

190

1307

漏汽系数αi

0.0001444

4.813x10-5

5.463x10-5

0.000357

0.0001028

0.0007069

漏气点比hi,kJ/kg

3394.4

3328.1

3016

2716.2

3108.2

总焓αihi

0.49020

0.16021

0.16476

0.96963

0.31946

2.10946

平均比焓hsg

kJ/kg

2.10422/0.0007069=2976.5

3.均压箱计算

用加权平均法计算均压箱平均蒸汽比焓hjy，详细计算如下表4-2：

∑

漏汽量Gi,kg/h

896

639

564

2099

漏汽系数αi

0.0004846

0.0003456

0.0003051

0.001135

漏汽点比焓hi,kJ/kg

3108.2

3016

3328.1

总焓αihi

1.50632

1.04239

1.01526

3.5639

平均比焓hjy

3.5639/0.001135=3139.2

4.凝汽器平均排汽压力计算

由pc1=4.4kpa,查水蒸汽性质表，得tc1=30.618℃

由pc2=5.39kpa,查水蒸汽性质表，得tc2=34.218℃

凝汽器平均温度tc＝（30.618+34.218）=32.418℃

查水蒸汽性质表，得凝汽器平均压力=4.8737kpa，将所得数据与表4-3一起，以各个抽起点为节点，在h-s图上绘制出汽态膨胀线。

4.2原始数据整理及汽态线绘制

整理原始资料,计算完数据记入表4-3中：

表4-3600MW机组回热系统计算点汽水参数[额定工况]SG相关数据在后续计算中获得

项

目

单位

各

计

算

点

抽汽参数

压

力Pj

Mpa

5.894

3.593

1.612

0.7447

0.3050

0.130

0.0697

0.022

温

度tj

℃

380.9

316.9

429.1

323.6

233.2

137.8

88.5

61.0

蒸

汽焓hj

KJ/kg

3132.9

3016

3317.7

3108.2

2972.9

2749.5

2649.5

2491.1

2976.5

加热器水温水

焓

出口水温twj

℃

274.152

242.314

200.267

165.374

129.541

102.815

85.6755

58.2126

32.76

疏水焓hdwj

KJ/kg

1075.16

879.006

723.321

544.724

454.4

382.024

266.76

161.9

出口水焓hwj

KJ/kg

1202.5

1050.89

861.503

698.853

545.414

432.247

360.158

245.138

138.7

进口水焓hwj+1

KJ/kg

4050.89

861.503

724.297

545.414

432.247

360.158

245.138

138.7

136.3

4.3全厂汽水平衡

1.全厂补水率

全厂汽水平衡如图4-1所示，各汽水流量见表3-1.将各汽水流量用相对α表示由。

于计算前汽轮机进汽量D0为未知，故预选D0＝1849090kg/h进行计算，最后校核。

全厂工质渗漏系数

αL＝ＤＬ／Ｄ０＝30000／1849090＝0.01632

锅炉排污系数

αbl=Dbl/D0=10000/1849090=0.005411

其余各量经计算为

厂用汽系数αpｌ＝0.01082，减温水系数

αsp=0.02974，暖风器疏水系数αnf=0.01893

由全厂物质平衡可知补水率αma=αｐｌ+αL+αbl=0.03246

2.给水系数αfw

如图4-1，1点物质平衡αb=αb+αL=1.01632

2点物质平衡αfw=αb+αb－αsp=1.01632+0.005408-0.02974=0.9919

3.各小汽流量系数

见表格3-2中。

4.4各回热抽汽量计算及汇总

1.各级加热器汽水侧进、出口参数计算

首先计算高压加热器H1

加热器压力P1：

P=（1-∆P）P'=（1-0.03）⨯5.894=5.717MPa

111

式中P‘1第一抽汽口压力；

ΔP1抽汽管道相对压损

由P1=5.717MPa，查水蒸汽性质表得加热器饱和温度ts1=272.4℃，得H1出口温度：

tw,1=ts1-t=272.4-（-1.7）=274.1℃

式中t加热器上端差。

H1疏水温度t

d,1

=t'w,1+t

=243.3+5.5=247.8℃

式中t1----加热器下端差，t1=5.5℃

t'w,1---进水温度℃，其值从高压加热器H2的上端差t计算得到。

已知加热器水侧压力Pw=20.13Mpa，由t1=274.1℃，查得H1出水比焓hw,1=1202.5KJ/kg。

由t’w,1=274.3℃，查得H1进水比焓hw,2=1050.9KJ/kg。

由td,1=247.8℃，查得H1疏水比焓hd,1=1075.2KJ/kg。

至此高压加热器H1进、出口汽水参数已全部算出，同理可依次计算其余加热器各进出口汽水参数。

将计算结果列于表4-3中。

2.高压加热器组及除氧器抽汽系数计算

1.由高压加热器H1热平衡计算α1

高压加热器H1的抽气系数

=fw（hw,1-hw,2）/h

=0.9919⨯（1202.5-1050.89）/1.0=0.07308

h1-hd,1

3132.9-1075.16

高压加热器H1的疏水系数αd,1：

d,1=1=0.07308

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：

=fw（hw,2-hw,3）/h-d,1（hd,1-hd,2）

h2-hd,2

=0.9919⨯（1050.9-857.3）/1.0-0.07289⨯（1075.16-879）=0.0812

3016-879

高压加热器H2的疏水系数αd,2：

d,2=d,1+1=0.07308+0.0812=0.15428

再热器流量系数αrh：

rh=1-1-2-sg,B-J-sg,L1-sg,N1-sg,M1-sg,L-sg,N-sg,M

=1-0.07308-0.0812-0.0001444-0.01636-0.001637-0.00004814

-0.0003050-0.001859-0.00005463-0.0003456=0.825

3.由高压加热器H3热平衡计算α3

高压加热器和H3的抽汽系数α3：

=fw（hw,3-hpu）/h-d,2（hd,2-hd,3）-sg,k（hsg,k-hd,3）

h3-hd,3

=0.9919⨯（861.503-724.3）-0.15428⨯（879.006-724.7）-0.004008⨯（3536.6-724.7）3317.7-724.7

=0.03885

高压加热器H3的疏水系数αd,3：

d，3=d，2+3+sg,k

=0.15428+0.03885+0.004008=0.1971

4.除氧器抽汽系数计算

除氧器出水流量系数αc,4：

c,4=fw+sp=0.9919+0.02974=1.0216

抽汽系数α4：

除氧器物质平衡与热平衡见图4-3，由于除氧器为混合式加热器，进水量αc,5是未知，但可由下式算出：

=[（h

-h）/-（h

-h）-（h

h）

4c,4

w,4

w,5h

d,3

w,5

sg,L1

w,5

sg,L

w,5

-nf（hnf-hw,5）]/（h4-hw,5）=[1.0216⨯（698.855-545.414）/1.0-0.1971

⨯（723.32-545.414）-0.001637⨯（3328.1-545.414）-0.81859⨯（3016-545.414）

-0.1893⨯（687-545.414）]/（3108-545.414）=0.04287

3.低压加热器组抽汽系数计算

1.低压加热器H5热平衡计算α5

低压加热器H5出水系数αc,5：

如图4-3所示

c,5=c,4-d,3-4-sg,L1-sg,L-nf

=1.0216-0.1971-0.04281-0.001637-0.001859-0.01893

=0.7592

低压加热器H5抽汽系数α5：

=c,5（hw,5-hw,6）/h

=0.7592⨯（545.4-432.47）/1.0=0.03494

h5-hd,5

2912.9-454.4

低压加热器H5疏水系数d,5=5=0.03494

2.低压加热器H6热平衡计算α6

低压加热器H6抽汽系数

=c,5（hw,6-hw,7）/h-d,5（hd,5-hd,6）

h6-hd,6

=0.7592⨯（432.247-360.158）/1.0-0.03494⨯（454.414-382.024）

2749.5-382.024

=0.02205

低压加热器H6疏水系数αd,6：

d,6=d,5+6=0.03495+0.02205=0.05700

3.由低压加热器H7热平衡计算α7

低压加热器H7的抽汽系数α7：

=c,5（hw,7-hw,8）/h-d,6（hd,6-hd,7）

h6-hd,7

=0.7593⨯（360.158-245.138）/1.0-0.057⨯（382.024-266.76）

2649.5-266.76

=0.03390

低压加热器H7的疏水系数αd,7：

d,7=d,6+7=0.05700+0.03390=0.0909

4.由低压加热器H8热平衡计算α8

由于低压加热器H8的进水焓hsg，疏水焓h8,d为未知，故先计算轴封加热器SG,由于SG

的热平衡，得到轴封加热器的出水比焓hw,sg：

hw,sg

=h'c+∑sg（hsg-hd,sg）h

c,5

=136.3+0.0007069⨯（2976.5-415）⨯1.0

0.7593

=138.7KJ/kg

式中，轴封加热器进汽系数∑αsg,i和进汽平均焓值hsg的计算见辅助计算部分。

由pw,sg=1.724Mpa,hw,sg=138.7KJ/kg,反查焓熵图得轴封加热器出口水温tw,sg=32.76℃。

低压加热器H8疏水温度td,8：

td,8=tw,sg+t1=32.76+5.5=38.26℃

由p8=0.0209Mpa,td,8=38.26℃查得低压加热器H8疏水比焓hd,8=160.27KJ/kg.

低压加热器H8抽汽系数α8：

=c,5（hw,8-hw,sg）/h-d,7（hd,7-hd,8）

h8-hd,8

=0.7593⨯（245.138-138.7）/1.0-0.0909⨯（266.76-160.273）=0.03052

2491.1-160.273

低压加热器H8疏水系数αd,8：

d,8=d,7+8=0.0909+0.03052=0.1214

4.5汽轮机排汽量计算与校核

1.小汽机抽汽系数αxj：

（⋅h-h'）

1.0216⨯25.415

xj=

c,4pupu

h4-hc,xj

=3108.2-2422.6

=0.03787

2.由凝汽器的质量平衡计算αc

αc=αc,5-αd,8-sg-αxj-αw-αma=0.7592-0.1216-0.007069-0.03787-0.0003716-0.03244=0.56636

由汽轮机汽侧平衡校核αcH4抽汽口抽汽系数和α，：

'=+++=0.04227+0.03791+0.01893+0.01081=0.11042

44xjnfpl

各加热器抽汽系数和∑αj：

∑j=1+2+3+4'+5+6+7+8

=0.07308+0.0812+0.03885+0.11042+0.03495+0.02205+0.03390+0.03061

=0.42506

轴封漏气系数和∑αsg,k：

∑sg,k=sg,k+sg,B+sg,L1+sg,N1+sg,M1+sg,L+sg,N+sg,M+sg,P+sg,R

+sg,T-sg,s=0.004008+0.0001444+0.001637+0.00004814+0.0003050+0.001859

+0.00005463+0.0003456+0.0004846+0.0001027+0.0003570-0.0007637

=0.008582

凝汽系数αc：

c=1-∑j-∑sg,k

=1-0.42506-0.008582=0.56632

该值与凝汽器质量平衡计算得到的凝汽系数αc相等，凝汽系数计算正确。

4.6汽轮机汽耗量计算

1.汽轮机内功计算

（1）凝汽流做功wc

wc=（c-ag,S+sg,T）（h0-hc+qrh）-J⋅qrh-sg,A（h0-h2）

=（0.56636-0.0007637+0.000357）⨯（3393.564-2333.8+521.75612）

-0.1636⨯521.75612-0.0003353⨯（3393.564-3013.628）=886.14kJ/kg

-h

式中ｑｒｈ再热蒸汽吸热量：

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