小型热电厂的初步设计 西安市文档格式.docx

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本次设计的目的是通过对100MW小型热力发电厂热力系统局部的初步设计，掌握热力发电厂热力系统初步设计的步骤、计算方法及设计过程中设备的选择方法，熟悉中小型热电厂的原则性热力系统和全面性热力系统。

关键词：

小型热电厂；

热力系统；

设计；

管道

Smallthermalpowerplantpreliminarydesign

（Xi'

anandthermalloads960GJ/h）

Abstract

Thedesignforthe100MWpreliminarydesignofsmallthermalpowerplants.Mainlyforthermalsystemdesigncalculationsandthemainpipingandpipingdesigncalculationselection.Accordingtothedesignheatloadchangesandheatingrequirements,selectionboilerandturbine,intendedthermodynamicsysteminprinciple.Principlefortheproposedthermalsystemtocalculateanddeterminethethermalheatingsystemprinciplesareeconomicindicators.Completionofsomeauxiliarysystemsselectionandformulationofacomprehensivelineofthermalsystems.

Determiningthethermalloadcalculationusingapproximatemethodofheatload.Boilerandturbinegeneratorofthetype,capacityelectionis,accordingtothe"

smallCogenerationProjectDesignManual"

and"

TechnicalSpecificationforThermalPowerPlants2000"

withreferencetoanumberofpowerplantdesigninformationtoselect.Undertheproposedprinciplethermodynamicsystem,combinedwiththeselectedboilerandturbine-relatedparameterswerecalculated.Thedesignofthethermalcalculationusingtheconventionalmethodofcalculation.Thermalcalculationofeconomicindicatorscalculatedinaccordancewithdesignconditions.MainAuxiliaryheatingsystemequipmentselection,referto"

smallcogenerationWorksDesignManual"

thermalpowerplanttechnicalregulations2000"

"

smallpowerplantdesignspecification"

option.Onthemainpipelinedesignandselection,accordingtothe"

thermalpowerplantsteampipingdesigntechnicalrequirements"

fordesignandcalculation,accordingtothe"

thermalpowerplantsteampipingcomponentstypicaldesign2000"

Selecttherelevantpipes.

Thepurposeofthisdesignissmall100MWthermalpowerplantsbylocalthermalsystempreliminarydesignofathermalpowerplantthermalsystemtomasterthestepspreliminarydesign,calculationmethodsanddesignprocessequipmentselectionmethod,familiarwiththeprincipleofsmallandmediumthermalpowerplantsystemsandcomprehensivethermalsystem.

KeyWords:

SmallThermalPowerPlant;

thermodynamicsystem;

design;

PipeSizing

绪论

目前，小型热力发电厂都是采用热电联产的发电方式，发电的同时向外供热。

发电厂既生产电能，又利用汽轮发电机作过功的蒸汽对用户供热的生产方式，是指同时生产电、热能的工艺过程，较之分别生产电、热能方式节约燃料。

随着社会经济的快速发展，对能源需求量越来越大。

热电联产节约燃料，大幅度提高了能源利用率，又达到节能减排的政策要求和改善环境质量等优越性，将对增加经济效益、社会效益、环境效益起到积极作用。

热电厂原则性热力系统计算是热电厂可行性研究的核心内容。

通过热电厂原则性热力系统计算可以达到以下目的：

确定热电厂某一运行方式时的各项汽水流量及其参数，该工况的发电量、供热量及其全厂热经济性指标，以分析其经济性。

根据最大负荷工况计算的结果，作为选择锅炉、汽轮机、热力辅助设备和管道及其附件的依据。

对于仅有全年工艺热负荷的电厂，一般只计算两种工况，即电热负荷均为最大的工况，电负荷最大和平均热负荷的平均工况。

对于有采暖热负荷的热电厂，还要计算采暖热负荷为零时的夏季负荷。

校核热电厂在最大热负荷时，抽汽凝汽式汽轮机的最小凝汽流量，还要计算热电厂的全年燃料节约量等。

若需要完整的说明书请联系QQ1182923240

目录

摘要I

AbstractII

绪论III

目录IV

第一章设计概述1

1.1设计任务1

1.2设计原始资料1

1.3设计方法与步骤1

1.4供热机组的机型及其选择原则3

1.5装机方案的拟定与方案比较4

1.6原则性热力系统的拟定与热经济性指标计算4

第二章装机方案的拟定和原则性热力系统的计算7

2.1装机方案的拟定7

2.2一些相关参数的取值11

2.3用计算机绘制热力系统图11

2.4原则型热力系统计算13

2.4.1锅炉汽水流量计算公式14

2.4.2H1高加用气量计算15

2.4.3H2高加用气量计算15

2.4.4H3高加用气量计算16

2.4.5H4除氧器用气量计算16

2.4.6H5低加用气量计算17

2.4.7H6低加用气量计算17

2.4.8H7低加用气量计算18

2.4.9凝气量计算19

2.4.10发电量计算19

第三章全厂热经济指标的计算21

3.1热网加热器的热平衡21

3.2采暖期最大供暖工况的汽量计算21

3.3采暖期最小工况时汽量计算23

3.4夏季平均工况时汽量计算25

3.5全厂热经济指27

第四章全面性热力系统31

4.1热力系统31

4.2主蒸汽管道系统及选择32

4.3给水管道系统及选择35

4.4回热系统37

4.5凝结水系统37

4.6除氧器热力系统38

4.7补充水系统40

第五章管道计算和选型42

5.1管道计算42

5.1.1管道计算所用相关资料42

5.1.2主蒸汽管道管径计算43

5.1.3尖峰加热器和基本加热器抽汽管径的计算44

5.1.4第一级抽汽管管径的计算45

5.1.5第二级抽汽管道管径的计算45

5.1.6第三级抽汽管管径的计算45

5.1.7通往除氧器H4的管径计算46

5.1.8低压加热器H5的抽汽管径计算46

5.1.9低加H7相关的抽汽管径计算47

5.1.10排气管道管径计算48

5.1.11锅炉给水管道支管管径计算48

5.2管道选型49

5.2.1主蒸汽相关管道选型49

5.2.2主蒸汽支管管选型49

5.2.3尖峰加热器抽汽管路选型50

5.2.4基本加热器抽汽管路选型51

5.2.5第一级抽汽管道选型52

5.2.6第二级抽汽管道选型52

5.2.7第三级抽汽相关管道选型53

5.2.8低压加热器H5抽汽管道选型56

5.2.9低压加热器H6抽汽管道选型56

5.2.10低压加热器H7相关抽汽管道选型57

5.2.11低压加热器H7抽汽管路选型58

5.2.12汽机排汽管道选型59

5.2.13锅炉给水支管管路选型60

5.2.14管道选型汇总60

第六章设计总结63

参考文献64

附录A英文文献65

附录B英文文献翻译87

附录C中文文献

（一）104

附录D中文文献

（二）106

致谢109

第一章设计概述

1.1设计任务

选择锅炉和汽轮发电机组的型式、容量。

拟定机组的原则性热力系统，画出原则性热力性热力系统图，并进行原则性热力系统的设计系统计算。

热力系统主要辅助设备的计算和选择。

全面性热力系统的拟订，对主要管道的设计和选择，对一些主要设备进行选择，并绘出全面性热力系统图。

1.2设计原始资料

1、热力负荷：

（1）确定设计热负荷为960GJ/h。

（2）查《供热工程》贺平主编第四版附录6-6，知西安市的采暖室外设计温度t0d=－5℃，采暖期101天。

采暖期室外平均温度top=1.0℃，采暖室外温度变化情况如下表所示。

表格1.1西安市采暖期室外温度变化情况

室外平均温度tp（℃）

+5

+3

－2

－4

－6

－8

≤top的持续时间（h）

2424

1824

973

450

161

91

（-5℃）

（3）电厂装机容量为100MW

1.3设计方法与步骤

1.热负荷的确定,确定热负荷的主要内容是：

（1）确定计算热负荷，即每小时的最大热负荷；

热负荷是指单位时间内热用户所需热量的总和。

热负荷按用途分为生产性热负荷（含生产工艺性热负荷，生产采暖、通风空调热负荷）、热水负荷、采暖热负荷、溴化锂制冷热负荷。

通过调查和核实，计算出以上各种热负荷的值，并乘以相应的折减系数，最后通过统计和整理，确定其计算热负荷。

热负荷按热量计算，热电厂供出的热负荷应等于用户的热负荷加上热网的散热损失。

采暖热负荷已在热耗指标中考虑了。

对于其他热负荷，应考虑热用户用热的波动性以及热负荷的折减问题，因此可以不考虑热网散热损失所造成的热负荷增加。

在计算用汽量时应考虑焓值折减。

用户自供汽多为饱和湿蒸汽，计算中焓值却为干饱和蒸汽；

而热电厂供出的是过热蒸汽，焓值高。

当所需热量一定的情况下，用汽量要减少，因此要考虑焓值不用的折减系数。

（2）确定热负荷随时间变化规律（绘制热负荷图）及确定所需全年热负荷；

热负荷计算中得出的热负荷有的是平均热负荷或最大热负荷。

热负荷有的是季节性热负荷，有的是常年性热负荷。

对于采暖、制冷热负荷的最大、平均、最小值的变化情况可根据室外温度求出，对生产工艺负荷因室外温度的影响要小的多，主要是根据工艺过程加热升温、保温、生产班制等情况求出最大、平均、最小热负荷的数值。

年持续热负荷曲线能反映出不同装机方案的供热机组之间的负荷分配情况。

并能直观地表达出气轮机年供汽量与尖峰供热量的大小。

它主要有年持续采暖热负荷曲线图和生产工艺热负荷的年持续热负荷曲线。

全年供热量等于各典型供热工况的热负荷乘以所持续的时间，或为平均热负荷乘以相应的时间。

根据采暖热负荷计算公式

GJ/h式（1.1）

式中，

—建筑物采暖系数。

—建筑物外围体积。

—建筑物室内设计温度

—当地采暖室外计算温度。

—建筑物空气渗透系数。

采用近似计算的方法计算最小采暖热负荷（

）

GJ/h式（1.2）

式中,

—室内温度，℃。

—供暖室外设计温度，℃。

采暖热负荷对应持续时间曲线如下图：

图表1.1热负荷持续时间图

（3）确定载热质的种类及其参数。

1.4供热机组的机型及其选择原则

供热机组的机型有背压式（B型、CB型），抽汽凝汽式（C型、CC型）和凝汽-采暖两用机[N（C）型]三种类型。

1）背压式（抽汽背压式）供热机组

该种机型的主要特点是没有凝汽器，汽轮机排汽作为热用户的热源，没有源损失，热能利用率最高。

但这种机型必须“以热定电”运行，热负荷大，发电量就多；

热负荷小，发电量就小；

没有热负荷就不能发电。

所以只有热负荷稳定时才能选用这种机型；

一般至少有三分之二热负荷时，背压机组运行才比较经济。

热负荷太小时，发电量很小，厂用能（厂用电和厂用汽）所占的比例大，经济效益差。

因此，热负荷稳定的热用户（如化工厂、化肥厂、制药厂等）选用这种机型，节能效益显著。

另外，在一个大、中型热电厂中（区域热电厂）选用这种机型承担基本负荷（年运行小时数达6000以上）是一个正确的选择。

当热负荷固定时，如果热用户需要两种供汽参数，则可选用抽汽背压机组。

2）抽汽凝汽式供热机组

实际上它是背压式和凝汽式机组的组合。

调节抽汽部分相当于背压机组，而凝汽部分相当于凝汽机组，有部分冷源损失。

但热、电负荷可以分别调节；

当汽轮机进汽量一定时，热负荷大，发电量可以小些，反之，热负荷小，发电量可以大些。

而且可按热用户要求调节抽汽参数，而不受汽轮机电负荷影响。

抽凝机组适合于热负荷波动、不稳定的热电厂选用。

同时在大、中型热电厂中（区域型热电厂）选用它承担中间及尖峰热负荷（年运行小时数在3000小时左右）作为热电厂的调节手段是合理的。

3）凝汽－采暖两用机

抽汽凝汽式机组，当热负荷为零，纯凝汽运行时，比同参数同容量的凝汽机组热效率降低很多，一般降低10％左右。

为此，前苏联设计了一种冬季时可抽汽采暖，夏季时，不供热按纯凝汽发电，机组效率基本不变的机组。

我国亦仿制了200MW单机容量的凝汽—采暖两用机，并安装在北方大城市的某些电厂。

这种机组使用于北方地区的区域热电厂。

1.5装机方案的拟定与方案比较

拟定装机方案的步骤是首先根据综合权衡、因地制宜的原则，确定热电厂的最终规模是大容量的（200MW及以上），中容量的（200MW以下），还是小容量的（50MW以下），以此决定选择机组的参数（亚临界参数、超高参数、高参数、次高参数或中参数）。

其次对拟定的装机方案进行综合分析。

通过综合比较，可筛选出两个方案进行技术经济比较决定。

首先应进行热经济指标计算，最后列出装机方案热经济指标计算结果比较表，进行最后定夺。

1.6原则性热力系统的拟定与热经济性指标计算

（1）用计算机绘制热力系统图

（2）热电厂热经济性指标计算

常规计算通常有两种方法:

串联法和并联法。

对于热力系统热平衡方程组，用手工计算求解时，为了使计算的每一个方程只出现一个未知数，计算的次序是“又高至低”，即先从抽汽压力最高的加热器算起，依次逐个算至抽汽压力最低的加热器，因此称作串联法；

用计算机计算时，可以对所有的能量平衡方程联立求解，一次即可获得全部未知数，故称为并联法。

常规法的实质，实际上对由z个加热器平衡方程式和一个凝汽器物质平衡式所组成的（z+1）个线性方程组进行求解，可解出z+1个未知数。

然后直接求出所需的新汽耗量或机组的功率、热经济指标等。

等效焓降法：

具有n级回热抽汽的汽轮机中，1kg新汽所做的实际内功称为新汽的等效焓降。

各级抽汽的等效焓降是指回热系统中减少（或增加）1kg抽汽时汽轮机增加（或减少）的实际功。

第j级加热器每排出1kg的抽汽，并非全部到达凝汽器做功，其中的一部分将继续分流至第j级以下的各级加热器，这一点是理解等效焓降法的关键所在。

对于无中间再热的回热加热系统，用下式计算第j级加热器的等效焓降

：

式（1.3）

式中:

—第j级加热器的抽汽比焓，kJ/kg；

—汽轮机排汽比焓，kJ/kg；

r—第j级加热器后更低压力抽汽口角码；

—第r级加热器的抽汽放热量，kJ/kg；

—取疏水放热

或加热器的焓升

，视加热器的型式而定。

对于再热后的各级加热器，由于再热后的排挤抽汽不影响流过再热器的蒸汽份额，故这些加热器的等效焓降仍按上式计算。

对于再热器以前（含冷段）的各级抽汽，等效焓降计算通式为：

式（1.4）

式中

——1kg蒸汽在再热器内的吸热量，kJ/kg。

上角标“r”表示加热器在再热器冷段之前，其余符号，意义同前。

采取的技术路线：

原则性热力计算的方法主要有常规法和等效焓降法。

常规计算通常有两种方法；

对于热力系统热平衡方程组，有手工计算求解时，为了使计算的每一个方程只出现一个未知数，计算的次序上“由高至低”，即先从抽汽压力最高的加热器起，依次逐个算至抽汽压力最低的加热器，因此称作串联法；

等效焓降法的最大特点是在系统的局部结构或者参数变动时，可以进行局部定量，而不需要像常规法那样重新进行整个系统的全部计算，因而给热系统的节能分析和节能改造带来很大的方便，但等效焓降法的基本前提是各加热器的汽水参数维持设计值，如果这一条不能保证，或难以忽略，则等效焓降法的计算结果会引起一定的误差。

另外，如果除汽轮机的内效率以外，还需要求出回热系统的各汽水流量、汽水参数时，则仍须按常规计算方法求取。