毕业设计：国产300MW机组热力系统的拟定计算及分析(终稿)-精品.doc
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37
**工程学院
毕业设计说明书（论文）
题目：
国产300MW机组热力系统的拟定计算及分析
指学生姓名：
班级：
**动***班
指导老师：
***
时间：
2007.11.4～2007.12.1
论文摘要
本设计的内容为国产N300MW机组发电厂原则性热力系统的拟定、计算、及火电厂热经济性分析。
本设计从原则性热力系统的拟定、计算、汽轮机耗量及各项汽水流量的计算；热经济性指标计算；全面性热力系统的拟定分板及计算，对电厂热力系统经济性分板方面进行阐述。
目录
毕业设计任务
第一章原则性热力系统的计算
第二章汽轮机汽热量及各项汽水流量计算
第三章热经济指标计算
第四章全面热力系统的分板建议
小结
附图一、二、三
毕业设计任务
题目：
国产N300MW机组发电厂原则性热力系统的拟定，计算与分析（额定工况）
内容及要求：
一、根据给定条件拟定发电厂的原则性热力系统。
二、用热平衡法理行额定工况的热力系统计算，求出系统各部分的汽水流量，发电功率及主要经济指标。
三、根据计算结果分析拟定系统的可靠性、经济性。
主要原始资料
（一）、锅炉型式及有关数据
1、型号：
DG1000/170—Ⅰ型
2、额定蒸发量：
1000t/h
3、一次汽压力：
16.76Mpa，温度555℃
4、二次汽压力（进/出）3.51/3.3Mpa
5、温度（进/出）335℃/555℃
6、汽包压力：
18.62Mpa
7、锅炉热效率：
90.08%
8、排污量：
Dpw=5t/h
（二）汽轮机型式及额定工况下的有关数据：
1、汽轮机型式：
N300—16.18/550/550型中间再热凝汽式汽轮机、四缸四排汽、汽缸及轴封系统情况见附图。
2、额定功率：
300MW
3、主汽门前蒸汽压力：
16.181Mpa，温度550℃
4、中压联合汽门前蒸汽压力：
3.225Mpa，温度550℃
5、额定工况给水温度：
262.5℃
6、额定工况汽机总进汽量：
970T/H。
7、背压：
0.0052Mpa，排汽焓2394.4KJ/kg。
8、各级抽汽参数如下表
回热级数
1
2
3
4
5
6
7
8
抽汽压力ata
5.31
3.69
1.51
0.778
0.50
0.23
0.0817
0.0172
抽汽温度℃
384
337
434.6
345
292.4
233
123.8
2515.8（焓）
抽汽管通压损%
4
4
4
4
4
4
4
4
加热器传热端差℃
-1
-1
0
0
0
3
3
3
疏水端差℃
8
8
8
9、加热器散热损失：
高加1%，除氧器4%，低加0.5%，轴加4%。
10、给水泵用小汽机驱动，汽源来自第四级抽汽、排汽入主凝汽器。
汽耗量41.878t/h，排汽参数0.00672Mpa，2481.11KJ/kg，给水压力21.3Mpa。
给水泵功率7295KW，给水泵内效率ηb=82.66%。
11、除氧水箱距给水泵入口净高度Hz=22m，主泵配有前置泵。
12、主机采用射水抽汽器维持凝汽器真空。
13、额定工况厂用汽量30T/H，压力0.778Mpa。
14、各项压力损如下：
1）主汽门及调门压损2%
2）中压联合汽门压损2%
3）再热管道压损10%
4）、中、低压缸连通管压损2%
5）小汽机进汽管及阀门压损10%
15、门杆漏汽量：
项目
单位
符号
数值
到
除
氧
器
高压主汽门漏汽量
高压调节汽门漏汽量
中压主汽门漏汽量
中压调节门漏汽量
kg/H
kg/H
kg/H
kg/H
Dm1
Dm2
Dm3
Dm4
802.8
2722.4
472.8
563.6
到
轴
封
加
热
器
高压主汽门漏汽量
高压调节汽门漏汽量
中压主汽门漏汽量
中压调节汽门漏汽量
kg/H
kg/H
kg/H
kg/H
Dm5
Dm6
Dm7
Dm8
80.8a
156.6
179.2
225.2
（三）其他资料
1、全厂汽水损失：
D1=7t/h
2、凝升泵压力：
1.67MP1
3、补充水压力：
0.441Mpa，温度20℃
4、汽轮机机械效率：
ηj=0.993
5、发电机效率：
ηd=0.987
6、扩容器效率：
98%
7、环境参数：
0.098Mpa，20℃。
（四）轴封系统见附图：
各段抽汽参数（kg/h）如下：
＃1——8753.4;＃10——1535.2
＃2——2898.9;＃11——1272.6;
＃3——631.1;＃12——110.9;
＃4——106.8;＃13——70.1;
＃5——61.8;＃14——254.2;
＃6——2952.1;＃15——78.3;
＃7——710.9;＃16——226.3;
＃8——99.3;＃17——119.85;
＃9——57.6;
本系统为国产300MW汽轮机（N300-16.18/550/550）配用970t/h汽包炉的发电厂原则性热力系统，锅炉包压力18.62Mpa，汽轮机为单轴、四缸四排汽，再热凝汽式机组。
该机组设有八级不调整抽汽，分别送入三台高加，一台压力式除氧器和四台低压加热器、三台高加设有内置式过热段和疏水冷却段、四号低加设有内置式过热段、系统中设有轴封加热器一台、加热器疏水采用逐级自流式，高加疏水逐级自流入除氧器，低加疏水逐级自流入主凝汽器，轴加疏水也自流入凝汽器。
系统设有有两台容量分别为50%的汽动给水泵，汽源来自第四段抽汽，排汽送入主凝汽器，另设有一台容量为50%的电动给水泵备用，每台泵均配有前置泵，并与主泵同轴拖动。
除氧器采用滑压运行方式，系统中设有除氧器再循环泵一台。
机组第四段抽汽中部分供给厂用汽，厂用汽系统不考虑回收，轴封均压箱汽源亦由四抽供给，轴封汽分级利用。
凝汽器配有两台射水抽汽器，以维持凝汽器真空，另设有两台射水泵和一只射水箱，并以循环水作补充。
锅炉设有单级连续排污利用系统，扩容蒸汽送入除氧器，浓缩后的排污水经排污冷却器，回收部分热量给化学补充水，并符合排放标准后再排入地沟，化学补充水进排污冷却器送入凝汽器。
机组采用Ⅰ、Ⅱ级串联旁路系统。
第一章原则性热力系统
1—1过程线绘制及汽水参数表
一、做汽态线
0点：
P0=16.181Mpat0=550℃h0=3436KJ/kg
0点：
P0′=16.181×（1-2%）=15.86Mpa
t0=548.7℃h0′=3436KJ/kg
1点：
P1=5.31Mpat1=384℃h1=3149KJ/kg
2点：
P2=3.69Mpat2=337℃h2=3066KJ/kg
2′点：
P2′=3.225Mpat2′=550℃
h2′=h2h=3565KJ/kg
2″点：
P2″=3.225×（1-2%）=3.111Mpa
t2″=548℃h2″=h2′3565KJ/kg
3点：
P3=1.51Mpat3=434.6℃h3=3330KJ/kg
4点：
P4=0.778Mpat4=345℃h4=3151KJ/kg
5点：
P5=0.50Mpat5=292.4℃h5=3048KJ/kg
6点：
P6=0.23Mpat6=233℃h6=2935KJ/kg
6′点：
P6′=0.23×（1-2%）=0.225Mpa
t6′=232.7℃h6′=h62935KJ/kg
7点：
P7=0.0817Mpat7=123.8℃h7=2726KJ/kg
8点：
P8=0.0172Mpah8=2515.8KJ/kg
n点：
Pn=5.2×103Mpahn=2394.4KJ/kg
二、各工作点汽水参数汇总表（见下页）
项目
单位
各计算点数值
GJ3
GJ2
GJ1
CY
DJ4
DJ3
DJ2
DJ1
DZ
n
抽汽压力Pc
MPa
5.31
3.69
1.51
0.778
0.50
0.23
0.0817
0.0172
0.0052
抽汽温度t
℃
384
337
434.6
345
292.4
233
123.8
57
抽汽焓值h
KJ/kg
3149
3066
3330
3151
3048
2935
2726
2515.8
2394.4
抽汽压损△Pc
%Pc
4
4
4
4
4
4
4
4
加热器压力Pc′
MPa
5.10
3.5424
1.4496
0.7469
0.48
0.2208
0.78
0.0165
0.951
Pc′压力下饱和水温tb
℃
265
243
197
168
150
123
93
56
33.6
Pc′压力下饱和水焓
KJ/kg
1160
1053
838
709
634
518
389
234
140.6
抽汽发热量q=h-
KJ/kg
1989
2013
2492
2441
2414
2417
2336
2281.8
加热器端差δt
℃
-1
-1
0
0
0
3
3
3
加热器出口水温ts=tb-δt
℃
266
244
197
168
150
120
90
53
加热器出口水压ps
MPa
21.3
21.3
21.3
1.67
1.67
1.67
1.67
加热器出口水焓
KJ/kg
1163
1059
848
709
633
504
378
223
加热器进口水焓
KJ/kg
1059
848
709
633
504
378
223
141
疏水焓值
KJ/kg
1095
875
745.5
634
518
389
234
336
疏水端差
℃
8
8
8
1—2轴封漏汽量及门杆漏汽量的计量及整理
一、轴封漏汽计算
1、对高压缸
DzfqⅠ=D＃1-D＃2=8753.4-2898.9=5854.5kg/h
DzfqⅣ进口=D＃2-D＃3=2898.8-631.1=2267.8kg/h
DzfqⅣ出口=D＃6-D＃7=2952.1-710.9=2241.2kg/h
DzfqⅦ进口=D＃3+D＃4=631.1-106.8=737.9kg/h
DzfqⅦ出口=D＃7+D＃8=710.9-99.3=810.2kg/h
Djx进口=D＃4-d＃5=106.8+61.8=168.6kg/h
Djx出口=D＃8+D＃9=99.3-57.6=156.9kg/h
Dzj进口=D＃5=61.8kg/h
Dzj出口=D＃9=57.6kg/h因均压箱的压力与温度已知，查表得hjx=2778KJ/kg
2、对中压缸：
DzfqⅢ=D＃10-D＃11=1535.2-1272.6=262.6kg/h
DzfqⅦ=D＃11-D＃12=1272.6+110.9=1383.5kg/h
汽温为高压缸排汽温度，查表得hzfqⅦ出口=3575KJ/kg
Djx出口=D＃14-D＃15254.2-78.3=175.95kg/h
Djx进口=D＃12-D＃13=110.9+80.1=181kg/h
Dzj出口=D＃15=78.3kg/h
Dzj进口=D＃13=70.1kg/h
Djx=175.9+81=356.9kg/h
Dzj=78.3+70.1=148.4kg/h
3、对低压缸：
Djx=4×（D#16+D#17）=4×（226.3+119.85）=1384.6kg/h
Dzj=4×D#17=479.4kg/h
hzfhI=3436KJ/kg
hzfgⅣ进口=3436KJ/kg
hzfgⅣ出口=3066KJ/kg
hzfgⅣ=（2267.8×3436+2201.2×3066）/（2267.8+2201.2）=3253.76KJ/kg
hzfgⅦ进口=（3436×631.1+2778×106.8）/（631.1+106.8）=3340.76KJ/kg
hzfgⅦ出口=（3066×7109+2778×99.3）/（710.9+99.3）=3030.7KJ/kg
hzfzⅦ进口=（1272.6×3565+2778×110.9）/（1272.6+110.9）=3501.9KJ/kg
hzfⅦ=（3340.76×737.9+3030.7×810.2+1383.5×3501.9）/（737.9
+810.2+1383.5）=3331.12KJ/kg
hzfⅢ=hzr=3565KJ/kg
轴封漏汽至轴加总汽量：
DzFzj=D#5+D#9+D#13+4×D#17+D#15=57.6+61.8+70.1+4×119.85+78.3
=747.2kg/h
hzj=[（D#5+D#9+D#13+4×D#17）×2778+h6×D#15]/（D#5+D#9+D#13+4×D#17+D#15）=[（57.6+61.8+70.1+4×119.85）×2778+2935×78.3]/747.2
=2794.45KJ/kg
二、门杆漏汽量的整理
高压主汽门、调门门杆漏汽至除氧器：
DmmggⅣ=802.8+2722.4=3525.2kg/h
中压主汽门、调门门杆漏汽至除氧器：
DmgzⅣ=472.8+563.6=1036.4kg/h
高压主汽门、调门门杆漏汽至轴加：
Dmgzg=802.8+156.6=237.4kg/h
中压主汽门、调门门杆漏汽至轴加：
Dmgzg=179.2+225.2=404.4kg/h
至除氧器的门杆与轴封漏汽之和：
Dzf=DmggⅣ+DmgzⅣ=3525.2+1036.4+2267.8+2241.2=9070.6kg/h
hzf=（2267.8*3436+2241.2*3066+3525.2*3436+1036.4*3565）/9070.6
=3359.32KJ/kg
至轴加的门杆漏汽与轴封漏汽之和：
Dzf=DzFzj+DmgGZJ+Dmgzzj=747.2+237.4+404.4=1389kg/h
hzf=（747.2*2794.45+237.4*3436+404.4*3565）/1389=3128.5KJ/kg
1—3锅炉连续排污系统的计算
一、给水焓的计算：
因除氧器水箱距给水泵入口净高度为22m，即为22×0.09807=0.215754Mpa，则给水泵进口压力为（除氧器压力+0.21575Mpa）=0.7469+0.215754=0.962654Mpa查表得进口比容得0.00112496m3/kg
给水泵出口压力21.3Mpa，t=168℃查表得出口比容：
0.00109682m3/kg
△gsηgb（出口压力×出口比容-进口压力×进口比容）
△gs=（21.3×0.00109682×103-0.962654×0.00112496×103）/0.8266
=26.95kJ/kg
锅炉连续排污系统汽水参数表（表5）
压力（Mpa）
饱和温度（℃）
饱和汽焓（kJ/kg）
饱和水焓（kJ/kg）
Ppw=18.62
tpw=359.84
hpw=2483.37
tpw=1759.43
P1=0.778
tpw′=169.29
hk=2768
tpw′=716
二、排污扩容器计算
αk=×α
=（1759.43*0.98-716）/（2768-716）*5/970=0.002532709
α=αpw–αk=5/970-0.002532709=0.002621929
（一）补充水量Dbs份额αbs、给水量Dgs份额αgs的计算
Dbs=Dqs+D+D厂用汽
αbs=7/970+0.002621929+30/970=0.040766258
Dgs=Dpw+Dqs+Dmg+Do
αgs=αpw+αqs+αmg+αo=（5+7+3.7626+970）/970=1.01625
（二）排污水冷却器计算
列热平衡方程式：
α（-）ηk=αbs（-）
所以常温常压下，水温值和水焓的千卡数一致，而1kcal/kg
=4.1868kj/kg，取排污冷却器的端差为8℃。
又因为=8+℃所以=-8℃
因为tbs=20℃（环境温度）
所以-bs=-（8+20）×4.1868=-117.2304
α（t-）ηL =αbs（t-114.2304）
=（0.002621929*716*0.98*0.40766258*117.2304）/（0.040766258
+0.002621929*0.98）=152.7KJ/kg
152.7kj/kg<209.34kj/kg（50kcal/kg）符合排放标准
所以=-8×4.1868=-33.4944=152.7-33.4944=119.2056kj/kg
（三）回热系统的计算
1、GJ3的计算
[α1（h1-b1）+α（h-b1）ηir=αgs（gs1-gs2）]
α1=
=
=0.045096549
αs1=α1+α=0.045096549+0.006035567=0.051132116
2、GJ2的计算
[α2（h2-b2）+α（b1-b2）]ηir=αgs（gs2-gs3）
α2=
=
=0.091377158
3、给水泵中给水焓升△τgs的计算
已知：
给水泵出口压力为21.3Mpa、tbx=168℃
υ″=0.00109682m3/kg
RA=0.09807*22+0.7469=0.962654Mpa
υ′=0.00112496m3/kg
△τgs=
则GJ1进口水箱焓为gs4=cy+△τgs=709+26.95=735.95KJ/kg
所以I3=gs3-gs4=843-735.95=107.05KJ/kg
4、GJ1的计算：
因为αs2=α2+αs1=0.142261541
ηir[α3（h3-b3）+α（b2-b3）+α（h-b3）]
=αgs（gs3-gs4）
α3=
==0.035335533
αs3=αs2+α3=0.142261541+0.035335533=0.177597074
5、除氧器CY的计算
列出各工质的份额、焓值
α=0.002337938h=3436KJ/kg
α=0.002310515h=3066KJ/kg
αk=0.002532709hk=2768KJ/kg
α4=?
h4=3151KJ/kg
αm1=0.003634226hm1=3436KJ/kg
αm2=0.001068453hm2=3565KJ/kg
αs3=0.177597074bs=745.8KJ/kg
α=?
gs5=628.7KJ/kg
αjs=0.001768247hjs=2778KJ/kg
列质平衡式
αgs+αjx=αs3+α2zf+α6zf+αk+αm1+αm2+α4+α
α″n=αgs-（αs3+α2zf+α6zf+αk+αm1+αm2+α4）+αjx
=1.01625+0.001768247-（0.177597074+0.002337938+0.002310515+0.002532709+0.003634226+0.001068453+α4）
=0.828537332-α4（a）
热平衡式：
α4h4+αkhk+αs3+b3+αgs5+αh+αm1hm1+αm2hm2=（αgscy
+αjxhjx）/ηcy
3151α4+0.002532709×2768+0.177597074×745.8+α×628.7
+0.003634226×3436+0.002310515×3066+0.002337938×3436
+0.001068453×3565=（1.01625）709+0.001768247×2778×/0.96
3151α4+α×628.7=584.7839678（b）
解方程（a），（b）得α4=0.025327101
α=0.803210231
6、DJ4的计算
热平衡方程：
α5（h5-b5）ηjr=α（gs5-gs6）
α5（3048-634）×0.995=0.803210231（629-496）
α5=0.0444754695αs5=0.0444754695
7、DJ3的计算
热平衡方程式：
[α6（h6-b6）+α6（65-b6）]ηjr
=α（gs6-gs7）+αs7（gs6-b7）
αs7=α7+α6+α5+α=α7+α6+0.0474977375
α=α-αs7=0.803210231-α7-α6-0.0474977375=0.7557124935-α7-α6
αs6=α5+α6=0.0444754695+α6
以αs7α等代入方程式得
[α6（2935-518）+0.0444754695×（634-518）]×0.995
=（0.7557124935-α6-α7）（496-370）+（α6+α7+0.0474977375）（496-389）
2423.915α6+19α7=48.96844577
8、DJ2的计算
热平衡方程式
ηjr[α7（h7-b7）+αs6（b6-b7）+α（h-b7）+α（h-b7）+α（h-b7）]
=α（gs7-gs8）
0.995[α7（2726-389）+（0.0444754695+α6）（518-389）
+0.000760721（3340.76-389）+0.000835257（3030.7-389）+0.001426288
（3501.9-389）]=（0.7557124935-α6-α7）×（370-215）
2480.315α7+283.355α6=102.5793907
解：
（a）（b）方程组得：
α6=0.019895847
α7=0.03908447
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