热力发电厂课程设计王海超.docx

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热力发电厂课程设计王海超

（2010~2011年度第1学期）

名

称：

热力发电厂课程设计

题

目：

火力发电厂原则性热力系统拟定和计算

院

系：

能源与动力工程学院

班

学

级：

号：

热能0708班

1071170819

学生：

王海超

指导教师：

志宏设计周数：

1

成绩：

日期：

2011年12月28日~1月5日

350MW凝汽式电厂原则性热力系统设计与计算

一、设计任务书

1.1设计题目：

火力发电厂原则性热力系统拟定和计算

1.2任务

1.2.1.拟定发电厂原则性热力系统

1.2.2.绘制发电厂原则性热力系统图

1.2.3.发电厂原则性热力系统计算（额定工况）

1.2.4.作汽轮机热力过程线

1.2.5.作汽水参数表

1.2.6.锅炉连续排污利用系统计算

1.2.7.高加组计算

1.2.8.除氧器计算

1.29.低加组计算

1.2.10.汽轮机汽耗量及各项汽水流量计算

1.2.11.汽轮机功率校核

1.2.12.热经济指标计算

1.3计算类型

额定工况功率计算

1.4热力系统简介

汽轮机机组型号为300MW-16.7/538/538机组，国产HG1021-18.2-540/540-WM10亚临界中间再热自然循环汽包锅炉。

其原则性热力系统图如图1所示。

汽轮机为单轴双缸双排汽，高中压缸采用和缸反流结构，低压缸为三层缸结构。

高中压部分为冲动、反动混合式，低压部分为双流、反动式。

共有8级抽汽。

其中第一、二、三级抽汽分别供3台高压加热器，第五、六、七、八级抽汽分别供4台低压加热器，第四级抽汽作为0.738MPa压力除氧器的加热汽源。

八级回热加热器（除除氧器外）均装设了疏水冷却器。

三级高压加热器均安装了置式蒸汽冷却器，将三台高压加热器的上端差分别减小为-1.7℃、-0.5℃、0℃，从而提高了系统的热经济型。

采取疏水逐级自流方式。

有除盐装置DE、一台轴封冷却器SG。

配有前置泵TP的给水泵FP，经常运行为汽动泵，小汽轮机TD为凝气式，正常运行其汽源取自第四段抽汽（中压缸排汽），无回热加热，其排汽引入主凝汽器。

最末两级低加H7、H8位于凝汽器顶部。

补充水引入凝汽器。

汽轮机的主凝结水由凝结水泵送出，依次流过轴封加热器。

图1原则性热力系统图

1.5计算原始资料

1.5.1.汽轮机型式和参数

（1）机组型式：

亚临界、一次再热、双缸双排汽、单轴、凝汽式汽轮机

（2）额定功率：

Pe=300MW

（3）主蒸汽初参数：

p0=16.7MPa,t0=538℃,

（4）再热蒸汽参数：

热段：

pr1=3.588MPa,tr1=336.8℃,

冷段：

pr2=3.229MPa,tr2=538℃,

（5）排汽压力：

pc=0.00595Mpa，排汽比焓：

hc=2494.5kJ/kg

1.5.2.回热系统参数

pfw=21.35MPa,pcw=1.72MPa

项目单位一抽二抽三抽四抽五抽六抽七抽八抽

加热器编号H1H2H3H4H5H6H7H8

抽汽压力MPa5.993.591.620.7380.3150.1320.07080.0225

抽汽温度℃388.2320.6431.8326226.2139.290.362.6

端差℃-1.70002.82.82.82.8

注:

H1、H2取4%，其他各抽汽管压降取6%P（特殊性）

各加热器效率取,0.97（特殊性）

下端差取6.3℃（特殊性）

各轴封漏汽量（kg/h）：

Dsg1=5854（去H1）Dsg2=262.5（去H3）Dsg3=4509（去H4）Dsg4=2931.5（去H7）Dsg5=452（去C）Dsg6=508（去SG）

各轴封漏汽焓（kJ/kg）：

hsg1=3383.7hsg2=3508.6hsg3=3228.8hsg4=3290.5hsg5=2716.8hsg6=2749.9

1.5.3.锅炉型式和参数

国产HG1021/18.2-540/540-WM10型亚临界中间再热自然循环汽包炉

额定蒸发量1021t/h

过热蒸汽参数psu=18.2MPa,tsu=540℃

汽包压力pb=19.83Mpa

给水温度tfw=275℃

锅炉效率ηb=0.913

管道效率ηp=0.985

1.5.4.其他已知数据

汽机进汽节流损失0.02Po

中压汽门节流损失0.02Pr2

锅炉排污量Dpw=0.01Db

全厂汽水损失DL=0.01Db

化学补充水压力0.39Mpa，温度20℃

机电效率ηmg=0.9924*0.987

排污扩容器效率ηf=0.98

排污扩容器压力Pf=0.8

二、热系统计算

2.1汽水平衡计算

2.1.1.全厂补水率

由于计算前汽轮机进汽量D0为未知，故预选D0=1023003kg/h进行计算，最后校核。

全厂工质渗漏系数：

aL=DL/D0=0.01Db/D0=10210/1023003=0.00998

锅炉排污系数：

abl=Dbl/D0=0.01Db/D0=10210/1023003=0.00998

厂用汽系数：

apl=0.01081

减温水系数：

asp=0.02974

暖风器疏水系数：

anf=0.01893

由全厂物质平衡：

ama=apl+abl+al=0.01081+0.00998+0.00998=0.03077

2.1.2.给水系数afw

如图3所示，1点物质平衡：

ab=a0+al=1+0.01122=1.01122

2点物质平衡：

afw=ab+abl-asp=1.01122+0.01122-0.02974=0.98938

2.1.3.各小汽流量系数asg,i

按预选的D0和原始数据，计算得到轴封漏汽流量的流量系数，

表1机组轴封项漏气参数

Dsg1（去H1）

5854

hsg1

3383.7

asg1

0.0057224

Dsg2（去H3）

262.5

hsg2

3508.6

asg2

0.0002566

Dsg3（去H4）

4509

hsg3

3228.8

asg3

0.0044076

Dsg4（去H7）

2931.5

hsg4

3290.5

asg4

0.0028656

Dsg5（去C）

452

hsg5

2716.8

asg5

0.0004418

Dsg6（去SG）

508

hsg6

2749.9

asg6

0.0004966

∑Dsg

14517

∑asg

0.0141906

名称

全厂共质渗漏

锅炉排污

厂用汽

暖风器

过热器减温水

离开系统的介质比焓

3394.4

1760.2

3108.2

3108.2

724.7

返回系统的介质比焓

83.7

83.7

83.7

687

724.7

2.2汽轮机的汽态膨胀过程线

P0=16.7

t0=538

h0=3398.6Prh=3.588

trh=538hrh=3540.3

P1=5.99

t1=388.2h1=3147.8

t2=320

P3=1.62

P4=0.78

t3=431.8h3=3323.5

t4=326h4=3113.1

t5=226.2

P2=3.59

h2=3029.5

P5=0.315

h5=2918.9

t6=139.3h6=2752.6

P6=0.132

t7=90.3h7=2660.1

单位：

P—MPaT—°CH—kJ/kg

P7=0.0708

P8=0.00225

Pc=0.00595

t8=66.51h8=2520.9

hc=2594.5

S（kJ/kg*k）

2.3各加热器、出水参数计算

首先计算高压加热器H1。

加热器压力p1:

p1=（1-Δp1）p'1=（1-0.04）*5.99=5.7504MPa

p'1----第一抽汽口压力；

Δp1----抽汽管道相对压损；

由p1=5.7504MPa，查水蒸气性质表得

加热器饱和温度ts1=272.830C

H1出水温度tw,1=ts1-δt=272.83-（-1.7）=274.530C

δt----加热器上端差。

H1疏水温度td,1：

td,1=t'w,1+δt1

t'w,1----进水温度，其值从高压加热器H2的上端差δt计算得到；

δt1----加热器下端差。

已知加热器进水侧压力为pfw=21.4MPa,由tw,1，查得H1出水比焓hw,1.

再由t'w,1,pfw,查得H1进水比焓hw,2.由td,1，p1查得H1疏水比焓hd,1.

至此，高压加热器H1的进、出口汽水参数已全部算出。

按同样计算，可一次计算出其余加热器H2-H8的各尽、出口汽水参数。

将计算结

果列于表2.

350MW凝汽式电厂原则性热力系统设计与计算

表2回热加热系统汽水参数表

项目

单位

一抽

二抽

三抽

四抽

五抽

六抽

七抽

八抽

汽侧

加热器编号

H1

H2

H3

H4

H5

H6

H7

H8

抽汽压力p'j

MPa

5.99

3.59

1.62

0.738

0.315

0.132

0.0708

0.0225

抽汽温度tj

℃

388.2

320.6

431.8

326

226.2

139.2

90.3

62.6

抽气焓hj

kj/kg

3147.87

3029.5

3323.49

3113.06

2918.93

2752.65

2660.05

2520.94

管道压损

%

4

4

6

6

6

6

6

6

加热器侧压力

MPa

5.7504

3.4464

1.5228

0.69372

0.2961

0.12408

0.066552

0.02115

汽侧压力下饱和温度

℃

272.83

241.68

199.01

164.59

133.08

105.75

88.61

61.27

水侧

水侧压力

MPa

21.4

21.4

21.4

0.69372

0.68

0.68

0.68

0.68

上端差

℃

-1.7

0

0

0

2.8

2.8

2.8

2.8

出水温度tw,j

℃

274.53

241.68

199.01

164.59

130.28

102.95

85.81

58.47

出水比焓hw,j

kj/kg

1208.28

1045.55

847.93

795.56

547.58

431.55

359.35

244.75

进水温度t'w,j

℃

241.68

199.01

185

130.28

102.95

85.81

58.47

33

进水比焓h'w,j

kj/kg

1045.55

847.93

795.56

547.58

431.55

359.35

244.75

138.3

下端差

℃

6.3

6.3

6.3

6.3

6.3

6.3

6.3

6.3

疏水温度td,j

℃

247.98

205.31

191.3

136.58

109.25

92.11

64.77

39.3

疏水比焓hd,j

kj/kg

1075.88

876.4

813.37

574.53

458.19

385.85

271.12

164.62

2.4高压加热器组抽汽系数计算

1.由高压加热器H1热平衡计算a1高压加热器H1的抽汽系数a1a1=（afw（hw1-hw2）-asg1（hsg1-hd,1））/ηh/（h1-hd,1）

=（0.99022*（1208.28-1045.55）-（0.0057224*（3383.7-1075.88））/（3147.87-1075.88）/0.97=0.07140

高压加热器H1的疏水系数ad,1=a1+asg1=0.07712

2.由高压加热器H2热平衡计算a2、arh

高压加热器H2的抽汽系数a2：

a2=afw（hw2-hw3）-ad,1（hd,1-hd,2）/ηh/（h2-hd,2）

=0.08374

高压加热器H2的疏水系数ad,2=a2+ad,1=0.16086

再热器流量系数arh：

arh=1-a1-a2-asg1-asg2

=0.83602

3.由高压加热器H3热平衡计算a2、arh

p'pu=p'4+ρ'gHpu=0.738+975/106*9.8*21.6=0.900108MPa

Ppj=0.5*（ppu+p'pu）=0.5*（0.900108+21.4）=11.15005MPa

取hpj=h'pu=795.56kJ/kg，查表可得vpu=0.0010997m3/kg

给水泵介质焓升τpu=vpu（ppu-p'pu）*103=27.161122kJ/kg

给水泵出口比焓hpu=h'pu+τpu=822.721122kJ/kg

高压加热器H3的抽汽系数a3：

a3=（afw（hw3-hpu）/ηh-ad,2（hd,2-hd,3）-asg2（hsg2-hd,3））/（h3-hd,3）

=0.0563

高压加热器H3的疏水系数ad,3=a3+ad,2=0.16675

2.5除氧器抽汽系数计算

1.除氧器出水流量ac,4=afw+asp=0.99022+0.02974=1.01996

抽汽系数a4：

a4=（ac,4（hw4-hw5）/ηh-ad3（hd3-hw5）-anf（hnf-hw5）–asg3（hsg3-hw5））/（h4-hw5）

=0.00486

2.6低压加热器组抽汽系数计算

1.由低压加热器H5热平衡计算a5

低压加热器H5的出水系数ac,5：

ac,5=ac,4-ad,3-a4-anf=1.01996-0.16675-0.06935-0.01893=0.75921

低压加热器H5的抽汽系数a5：

a5=ac,5（hw5-hw6）/ηh/（h5-hd,5）

=0.03580

低压加热器H5的疏水系数ad,5=a5=0.03580

2.由低压加热器H6热平衡计算a6

低压加热器H6的抽汽系数a6：

a6=（ac,5（hw6-hw7）/ηh-ad,5（hd,5-hd,6））/（h6-hd,6）

=0.02207

低压加热器H6的疏水系数ad,6=ad,5+a6=0.03580+0.02207

=0.05786

3.由低压加热器H7热平衡计算a7低压加热器H7的抽汽系数a7：

a7=（ac,5（hw7-hw8）/ηh-ad,6（hd,6-hd,7）–asg4*（hsg4-hd,7））/（h7-hd,7）=0.03002

低压加热器H7的疏水系数ad,7=a7+asg4+ad,6

=0.03002+0.0028656+0.05786=0.09075

4.由低压加热器H8热平衡计算a8

a8=（ac,5（hw8-hw,sg）/ηh-ad,7（hd,7-hd,8））/（h8-hd,8）

=0.03123

低压加热器H8的疏水系数ad,8=a8+ad,7=0.03123+0.09075=0.12198

2.7凝汽系数ac计算

1.小汽机抽汽系数axj=ac,4*τpu/（h4-hc,xj）

=1.01996*170.66/（3113.06-2422.6）=0.04012

2.由凝汽器的质量平衡计算ac=ac,5-ad,8-axj-ama

=0.75921-0.12198-0.04012-0.03077=0.56671

3.由汽轮机汽侧平衡校验ac

H4抽汽口抽汽系数a'4=a4+axj+anf+apl

=0.06935+0.04012+0.01893+0.01081

=0.13922

各加热器抽汽系数和∑aj=a1+a2+a3+a'4+a5+a6+a7+a8

=0.07140+0.08374+0.00563+0.06935+0.03580+0.02207+0.03002+0.03123=0.41910

轴封漏气系数和∑asg,k=asg,1+asg,2+asg,3+asg,4+asg,5+asg,6

=0.01419

凝汽系数ac=1-∑aj-∑asg,k=1-0.41910-0.01419=0.56671

2.8汽轮机功计算

1.凝汽流做功wc=ac*（h0-hc+qrh）

=0.56671*（3398.62-2494.5+469.93）

=778.2kJ/kg

2.抽汽流做功∑wa,j

1kgH1抽汽做功wa,1=h0-h1=3398.62-3147.87=250.75kJ/kg

其余H2~H8抽汽做功计算同上，结果列于表2-8

表2-8做功量和抽汽量计算结果

H1

H2

H3

H4

H5

H6

H7

H8

1kg抽汽做功（kj/kg）wa,j

250.75

369.12

545.06

755.49

949.62

1115.9

1208.5

1347.61

各级抽汽量kg/h

73039

85667.787847

5759.414443

142418.39347

36622.045133

22573.317951

30709.938773

31949.313759

抽汽流总功∑wa,j

=a1wa,1+a2wa,2+a3wa,3+a'4wa,4+a5wa,5+a6wa,6+a7wa,7+a8wa,8

=0.07140*250.75+0.08374*369.12+0.00563*545.06+0.13922*755.49+0.03580*949.62+0.02207*1115.9+0.03002*1208.5+0.03123*1337.61=294.0419864kJ/kg

3.附加功量∑wsg,k

∑wsg,k=asg1（h0-hsg1）+asg2（h0-hsg2）+asg3（h0-hsg3+qrh）+asg4（h0-hsg4+qrh）+asg5（h0-hsg5+qrh）+asg6（h0-hsg6+qrh）

=0.0065678*（3398.62-3383.7）+0.0002945*（3398.62-3508.6）+0.0050588*（3398.62-3228.8+469.93）+0.003289*（3398.62-2716.8+469.93）+0.000507*（3398.62-2716.8+469.93）+0.0005699*（3398.62-2749.9+469.93）=7.318879215kJ/kg

4.汽轮机功wi=wc+∑wa,j+∑wsg,k=1077.8kJ/kg

2.9汽轮机效率、热经济指标、汽水流量计算

1.汽轮机比热耗q0=h0-hfw+arh*qrh=3398.62-1206.27+0.85852*469.93

=2583.2kJ/kg

2.汽轮机绝对效率ηi=wi/q0=1077.8/2583.2=0.41723

3.汽轮机绝对电效率ηe=ηi*ηg*ηm=0.41723*0.9924*0.987=0.4087

4.汽轮机热耗率q=3600/ηe=3600/0.4087=8808.8kJ/kWh

5.汽轮机汽耗率d：

d=q/q0=8808.8/2583.2=3.410kg/kWh

6.汽轮机进汽量D0=1000d*Pe=1000*3.410*300=1023003kg/h

其中Pe—汽轮机额定功率，Pe=300MW。

7.校验：

汽轮机进汽量D0=1023003kg/h，与初选值相等。

8.给水流量Gfw=ac,4*D0=1.01996*1023003=1043423kg/kWh

9.凝结水泵流量Gcp=ac,5*D0=0.75921*1023003=776673kg/h

10.凝汽量Dc=ac*D0=0.56671*1023003=579362kg/h

11.第一级抽汽量D1=a1*D0=0.07140*1023003=73039kg/h

其余H2~H8抽汽量的计算结果，列于2-9表。

2.10全厂性热经济指标计算

1.全厂效率ηcp=ηbηpηe=0.913*0.9985*0.4087=0.36753

2.全厂热耗率qcp=3600/ηcp=3600/0.36753=9640.17286kJ/kWh

3.标准煤耗bcp=0.123/ηcp=0.123/0.36753=334.667g/kW

4.锅炉有效热

q1=（afw-abl）（hb-hfw）+abl（hbl-hfw）+asp（hb-hsp）+arh*qrh

=（0.99022-0.00998）*（3383.34-1206.27）+0.00998*（1760.3-1206.3）+0.02974*（3383.34-724.7）+0.83602*469.93=2645.7kJ/kg

三、反平衡校核

1.锅炉输入热量qr=q1/ηb=2645.7/0.913=2897.805kJ/kg

2.锅炉损失△qb=（1-ηb）qr=（1-0.913）*2897.805=252.11kJ/kg

3.排污损失△qbl=abl（hbl-hma）=0.00998*（1760.3-83.7）

=16.73kJ/kg

4.全厂共质渗漏损失△ql=al（hl-hma）=0.07140*（3394.4-83.7）

=33.04kJ/kg

5.厂用汽损失△qpl=apl（hpl-hma）

=0.01081*（3108.2-83.7）=32.69kJ/kg

6.凝汽流冷源损失△qc=ac（hc-h'c）=0.56671*（2494.5-135）

=1336.22kJ/kg

7.小汽机冷源损失△qxj=axj（hxj-h'c）=0.04012*（2422.6-135）

=91.78kJ/kg

8.补充水冷源损失△qma=ama（hma-h'c）=0.03077*（83.7-135）

=