660MW凝汽式机组全厂原则性热力系统计算-刘振江解析Word格式.doc
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（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
3024.3
3169
⑨
⑩
1551
2785
22000
65800
33000
1270
5821
3473
3474
3169.0
84.1
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
5
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
2978.5
2851.0
2716.0
2455.8
加热器上端差δt
℃
-1.0
——
2.0
加热器下端差δt1
5.5
水侧压力pw
21.47
0.916
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
60483
离开系统的介质比焓
1760.3
3108.2
724.7
返回系统的介质比焓
83.7
687
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
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
Σ
汽水量Gi,kg/h
17790
汽水系数αi
0.001429
0.0010320
0.0015911
0.000673
0.0007626
0.0013694
0.0006244
0.0087455
汽水点比焓hi
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
9396
0.001264
0.001032
0.0001913
0.0039263
2.64927
2.13305
3.12107
0.64988
12.3759
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
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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