热力发电厂课程设计660MW凝汽式机组全厂原则性热力系统计算.docx
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热力发电厂课程设计660MW凝汽式机组全厂原则性热力系统计算
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（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。
7℃、0℃、—1.7℃。
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（
）33000kg/h\厂用汽（
）23000kg/h（不回收）、锅炉暖风器用气量为65400kg/h,暖风器汽源（
）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（
）,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
漏气点代号
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
漏气量（kg/h）
1824
389
66240
2908
2099
3236
2572
1369
漏气比焓（kJ/kg）
3397。
2
3397。
2
3024。
3
3024。
3
3024.3
3024.3
3169
漏气点代号
⑨
⑩
漏气量（kg/h）
1551
2785
22000
65800
33000
1270
5821
漏气比焓（kJ/kg）
3473
3474
3169。
0
3169。
0
84。
1
3397。
2
（五）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。
58MPa,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=2315kJ/kg。
。
69。
78
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
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。
0997
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。
7
0
—1。
7
-—
2。
8
2.8
2.8
2。
8
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
抽汽管道压损△Pj
%
3
3
3
5
3
3
3
3
（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=2315.6kJ/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=2208t/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。
985;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.
二、热力系统计算
（一）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
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.
（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。
58Mpa，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。
58=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
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℃。
（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
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=16.58t0´=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
（四）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。
7）=274。
6
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=274。
6，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—（—1.7）=206.6
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=0。
9161MPa，由t4=176。
0,查的H4出水比焓hw，4=745。
4kJ/kg
由tw，4=141，pw=0。
9161MPa，查得H4进水比焓hw,4=593。
7kJ/kg
由td，4=146。
5，Ｐ4=0.9158MPa，查得H4疏水比焓hd，4=617.3kJ/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—0。
03）×0。
416=0.403MPa
式中Ｐ5——第五抽汽口压力;
△P5—-抽汽管道相对压损；
又P5=0。
403MPa，查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,5=143。
8
H5出水温度tw，5：
tw,5=ts，5-δt5=143.8-2。
8=141
式中δt5-—加热器上端差.
H5疏水温度td5：
Td5=tw,5+δt5=120.3+5。
5=125.8
式中δt5-—加热器下端差，δt5=5。
5
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=2。
758MPa，由t5=2125.8，查的H5出水比焓hw，5=530。
1kJ/kg
由tw，5=120.3，pw=2。
758MPa,查得H5进水比焓hw,5=506。
7kJ/kg
由td，5=125。
8，Ｐ5=0.403MPa,查得H5疏水比焓hd，5=528。
5kJ/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）P6=（1—0.03）×0。
226=0。
219MPa
式中Ｐ6-—第六抽汽口压力;
△P6——抽汽管道相对压损;
又P6=0。
219MPa，查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts，6=123。
1
H6出水温度tw,6：
tw,6=ts,6—δt=123。
1-2。
8=120。
3
式中δt-—加热器上端差.
H6疏水温度td6：
Td6=tw,6+δt6=89。
3+5。
5=94.8
式中δt6—-加热器下端差，δt6=5。
5
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=2。
758MPa，由t6=120。
3,查的H6出水比焓hw，6=506.7kJ/kg
由tw，6=89。
3,pw=2。
758MPa，查得H6进水比焓hw，6=376。
0kJ/kg
由td，6=94。
8，Ｐ6=0。
219MPa,查得H6疏水比焓hd,6=397。
2kJ/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）P7=（1—0.03）×0。
109=0。
076MPa
式中Ｐ7——第七抽汽口压力;
△P7-—抽汽管道相对压损;
又Ｐ7=0。
076MPa，查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts，7=92。
1
H7出水温度tw，7：
tw，1=ts，7—δt=92。
1—2。
8=89.3
式中δt——加热器上端差.
H7疏水温度td7：
Td7=tw，1+δt7=56。
1+5.5=61.6
式中δt-—加热器下端差，δt7=5.5
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=2。
758MPa,由t7=89。
3，查的H7出水比焓hw，7=376。
07kJ/kg
由tw,7=56。
1，pw=2。
758MPa，查得H7进水比焓hw,7=237。
09kJ/kg
由td，7=61。
6,Ｐ7=0。
076MPa，查得H7疏水比焓hd,7=257。
8kJ/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）P8=（1-0。
03）×0。
0197=0。
019MPa
式中Ｐ8—-第八抽汽口压力;
△P8——抽汽管道相对压损;
又P8=0。
019MPa，查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts，8=58。
9
H8出水温度tw，8：
tw，8=ts，8—δt=58.9—2。
8=56。
1
式中δt——加热器上端差。
H8疏水温度td8:
Td8=tw，8+δt8=32。
78+5。
5=38。
28
式中δt8——加热器下端差，δt8=5。
5
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=2.758MPa，由t8=56.1,查的H8出水比焓hw,8=237。
09kJ/kg
由tw,8=32.78，pw=2.758MPa，查得H8进水比焓hw，8=139。
7kJ/kg
由td,8=38。
28，Ｐ8=0。
019MPa，查得H8疏水比焓hd,8=160.27kJ/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
5.945
3.668
1.776
0。
964
0。
416
0.226
0.109
0.019
抽汽比焓hj
kJ/kg
3144.2
3027。
1
3352。
2
3169。
0
1978.5
2851。
0
2716.0
2455。
8
2976。
5
抽汽管道压损δpj
%
3
3
3
3
3
3
3
3
加热器侧压力Pj
MPa
5.766
3。
557
1。
722
0。
915
0.403
0.219
0.076错的
0。
019
0.102
气侧压力下饱和温度ts
℃
272。
9
243。
4
204。
9
176.0
143
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