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热力发电厂课程设计说明书

1、引言

1.1设计目的：

1.掌握整个热力发电厂的原则性热力系统的热力计算（热经济指标的计算方法）

2.熟悉热力发电厂的全面性热力系统图主要内容及设计要求；

3.在已知数据的基础上设计并绘制发电厂原则性热力系统图；

4.计算原则性热力系统：

要求额定工况的下热力计算，计算额定工况下的热经济指标，各处的汽水流量、抽汽量、疏水量、凝结水量的大小；

5.设计热力发电厂的全面性热力系统

1）对部分局部热力系统分析说明：

A.主蒸汽及旁路系统，再热蒸汽及旁路系统；

B.给水系统；

C.高压、低压回热抽汽及除氧系统的说明；

D.主凝结水系统；

E.抽真空系统；

F.锅炉的排污系统；

G.厂用汽系统；

H.全厂的疏、放水系统；

I.发电机的冷却水系统；

2）设计及绘制发电厂的全面性热力系统

3）完成全面性热力系统的答辩；

6•编制热力发电厂课程设计说明书。

1.2设计原始资料

1.2.1汽轮机型式及参数：

机组型式：

N300-16.17/538/538,

亚临界、一次中间再热、三缸两排汽、单轴凝汽式

额定功率：

Pe=300MW

主蒸汽参数：

P°=16.17MPat°=538C

高压缸排汽：

Frh-i=3.58MPatrh.i=320C

再热器及管道阻力损失为高压缸排气压力的8%左右。

△Pm=0.08汇卩市」=0.08汇3.58MPa=0.2864MPa

中压缸进汽参数：

prh=3.294MPa,trh=538°C

汽轮机排汽压力：

R=0.006MPa

给水温度：

tfw=252C

给水泵为汽动式，小汽轮机汽源采用第四段抽汽，排汽进入主凝汽器；补充水经软化处理后引入主凝汽器。

1.2.2锅炉型式及参数：

锅炉型式：

DG-1000/16.67-1，强制循环汽包炉

过热蒸汽参数：

Pb=16.67MPatb=543C

汽包压力：

丘亦=18.68MPa

额定蒸发量：

Db=1000t/h

rho

再热蒸汽出口温度：

tb=543C

锅炉效率：

b=0.92

1.2.3回热系统：

本热力系统共有八级抽汽，其中第一、二、三级抽汽分别供给三台高压加热器，第五、六、七、八级抽汽分别供给四台低压加热器，第四级抽汽作为高压除氧器的气源七级回热加热器均设置了疏水冷却器，以充分利用本机疏水热量来加热本级主凝结水。

三级高压加热器和低压加热器H5分别都设置内置式蒸汽冷却器，为保证安全性三台高

压加热器的疏水均采用逐级自流至除氧器，四台低压加热器的疏水逐级自流至凝汽器。

汽轮机的主凝结水经凝结水泵送出，依次流过轴封加热器、四台低压加热器、除

氧器，然后由汽动给水泵升压，再经过三级高压加热器加热，最终给水温度为252°C

124其它小汽水流量参数：

高压轴圭寸漏气量：

0.01D0，送到除氧器；

中压轴圭寸漏气量：

0.003D0，送到第7级加热器;

低压轴圭寸漏气量：

0.0014Do，送到轴封加热器；

锅炉连续排污量：

0.005Db。

其它数据参考教材或其它同等级汽轮机参数选取:

1.3设计说明书中所包括的内容：

1.原则性热力系统的拟定及热力计算；

2.全面性热力系统设计过程中局部热力系统的设计图及其说明；

3.全面性热力系统设计过程中管道的压力、工质的压力、温度、管道的大小、壁厚

的计算；

4.全面性热力系统的总体说明。

2原则性热力系统

2.1发电厂原则性热力系统的组成

凝汽式发电厂的热力系统由锅炉本体汽水系统、汽轮机本体热水系统、机炉间的连接管道系统和全厂公用汽水系统四部分组成。

锅炉本体汽水系统主要包括锅炉本体的汽水循环系统，主蒸汽及再热蒸汽（一、二次蒸汽）的减温水系统、给水调节控制回路，及锅炉排污水和疏放水系统等。

汽轮机本体热力系统主要包括汽轮机面式回热加热器

（不含除氧器）系统、凝汽系统、汽封系统、本体疏放水系统。

机炉间的连接系统主要包括主蒸汽系统，低、高温再热蒸汽系统和给水系统（包括除氧器）等。

再热式机组还有旁路系统。

全厂公用汽水系统主要包括机炉特殊需要的用汽、启动用汽、燃油加热、采暖供汽、生水和软化水加热系统、烟气脱硫的烟气蒸汽加热系统等。

新建电厂还有启动锅炉向公用蒸汽部分供汽的系统。

因此，发电厂原则性热力系统主要由锅炉、汽轮机和以下各局部热力系统组成：

二次蒸汽系统，给水回热加热和除氧器系统，补充水引入系统，轴封汽及其他废热回收

（汽包炉连排扩容回收，冷却发电机的热量回收）系统，辅助蒸汽系统。

2.2发电厂原则性热力系统的拟定内容

1、确定发电厂的型式及规划容量；

2、选择主机（汽轮机、锅炉）；

3、确定正常工况下的辅助热力系统，绘制发电厂原则性热力系统图；

4、进行全厂原则性热力系统计算，以获得额定工况下的全厂热经济指标；

5、选择主要辅助热力设备（如给水泵、凝结水泵、除氧器及其水箱等）。

2.3发电厂的型式及规划容量的确定

由设计任务书可知，该设计热力发电厂的型式为凝汽式。

又由于本设计为300MV凝

汽式热力发电厂的设计，因此可将此电厂的规划容量看成是单机容量，即300MW

2.4主机的选择

2.4.1汽轮机的选择

（1）汽轮机型式：

（由课程设计任务书及电厂型式确定）

凝汽式机组N300-16.17/538/538

（2）单机容量选择：

300MW

2.4.2锅炉的选择

（1）锅炉型式及容量：

（根据锅炉是汽轮机的匹配选择）

DG-1000/16.67-1强制循环汽包炉

锅炉额定蒸发量为1000t/h.

（2）锅炉参数：

锅炉过热器出口额定蒸汽压力宜为汽轮机额定进汽压力的105%过热器出口额

定蒸汽温度宜比汽轮机进汽温度高5C。

冷段再热蒸汽管道、再热器、热段再热蒸

汽管道额定工况下的压力降，分别为汽轮机额定工况高压缸排汽压力的2%4.0%、

2.0%，再热器出口额定蒸汽温度宜比汽轮机中压缸额定进汽温度高5C。

2.5辅助热力系统

2.5.1厂用辅助热力系统

（1）小汽轮机用汽：

采用汽轮机第4级抽汽驱动汽动给水泵；

（2）燃油加热、烟气脱硫的烟气蒸汽加热系统等。

2.5.2废热及工质的回收利用

（1）锅炉的连续排污利用系统

排污扩容回收工质，未回收的排污水热量的回收；

（2）除氧器的排汽的利用系统直接排到大气或者进入到凝汽器。

2.5.3补充水问题

（1）由于热力系统中存在漏汽等工质损失，故需要对锅炉直行给水的补充，以弥补工质的损失，保证锅炉产汽平稳。

（2）补充水的补入原则：

在满足主要的技术要求之上力求合理、经济效益最高。

对从什么地方补入及怎样补入有一定的要求，一般补充水的温度和补入点的温差应该最小。

因为换热温差越小，可用能损失越小。

如补充水温度为20r则应从凝汽器补入，若利用了排污水加热，贝以除氧器补入。

（3）补充水系统设计：

补入点：

本课程设计中采用补充水经软化处理后从凝汽器补入；补充水温度为40C左右；

补充水量应与工质损失相等，本设计中大致为0.015D0

2.6发电厂原则性热力系统的拟定

根据前面的各项设计内容，可拟定出发电厂原则性热力系统。

原则性热力系统图见图1。

该热力系统图中，发电厂机组型号为：

N300-16.17/538/538，为国产机组，配东方锅炉厂生产的DG-1000/16.67-1型强制循环汽包锅炉及国产QSFN-300-2水-氢-氢冷发电机。

机组汽轮机为单轴三缸两排汽、一次中间再热、8级不调整抽汽。

回热系统为

“三高、四低、一除氧”，除氧器采用滑压运行，七级回热加热器均设置了疏水冷却器，以充分利用本机疏水热量来加热本级主凝结水。

三级高压加热器分别都设置内置式蒸汽冷却器。

为保证安全性三台高压加热器的疏水均采用逐级自流至除氧器，四台低压加热器的疏水逐级自流至凝汽器。

补充水从凝汽器补入，除氧器采用第4段抽汽。

给水泵设

有两台汽动式调整泵，一台电动式备用泵；汽动式给水泵由凝汽式小汽轮机带动，其汽源来自4段抽汽，排汽进入主凝汽器。

为保证锅炉的汽水品质，对凝结水需全部过程经过处理，故设有凝结水除盐装置，及相应的升压泵。

3.全厂原则性热力系统的计算

3.1计算原始数据

3.1.1汽轮机型式及参数

机组型式：

N300-16.17/535/540,

亚临界、一次中间再热、三缸两排汽、单轴凝汽式汽轮机；

额定功率：

Pe=300MW

主蒸汽参数（主汽阀前）：

P°=16.17MPat°=538C

高压缸排汽：

Prh.i=3.58MPatrh.i=320C

再热蒸汽参数：

Rh=3.294MPatrh=538C

汽轮机排汽压力：

巳=0.006MPa，排汽比焓：

2325.9KJ/Kg

3.1.2锅炉型式及参数

锅炉型式：

DG-1000/16.67-1，强制循环汽包炉

过热蒸汽参数：

R=16.67MPatb=543°C，hb=3411.17KJ/Kg

汽包压力：

Pdrum=18.68MPa

额定蒸发量：

Db=1000t/h再热蒸汽参数:

再热器进口参数：

prh.i=3.51MPat；h.i=315°C,h：

h,i=3018.5KJ/Kg

再热器出口参数：

Pbrh.O=3.365MPat：

h.O=543C,h；ho=3548.9KJ/Kg

锅炉效率：

b=0.92

3.1.3回热系统及其参数

该机组设有8级回热抽汽，即：

“三高四低一除氧”。

结合原则性热力系统图选定额

定工况时各抽汽参数如表1所示：

表1:

各级回热抽汽参数

项目

单位

抽气压力

Mpa

4.326

3.580

1.534

0.742

0.440

0.210

0.0893

0.0335

抽气温度

344

320

430

330

268

191

110

71.7

抽汽焓

KJ/Kg

3072.02

3029.51

3344.45

3121.64

3000.34

2851.74

2697.62

2552.90

加热器上端差

—

加热器下端差

—

水侧压力

MPa

20.4

20.7

0.705

1.1

1.3

1.5

1.7

抽气管道压损

最终给水水温度：

tfw=252C

前置泵和给水泵均由驱动汽轮机（小汽轮机）带动，其汽源取自主机第4段抽汽,

排汽进入主凝汽器。

给水泵出口压力：

Pw=21.2MPa给水泵效率：

0.85;除氧器至给水泵咼差：

H=21m

小汽轮机进汽压力：

F0dT=0.69MPa进汽比焓：

hDT=h4=3121.64kJ/kg

小汽轮机排汽压力：

PCDT=0.007MPa排汽比焓：

hDT=2452.15kJ/kg

其它小汽水流量参数:

咼压轴圭寸漏汽量：

Dsg1=0.01Do,送至除氧器，比焓：

hsg1=3215.5kJ/kg

中压轴圭寸漏汽量：

Dsg2=0.003Do，送至7号加热器，比焓：

hsg2=3329.6kJ/kg

低压轴封漏汽量：

Dsg3=0.0014Do,送至轴封加热器，比焓：

hsg3=2716.2kJ/kg

锅炉连续排污量：

Dbl=0.005Db

工质渗漏量：

Dl=0.01Do,集中在第四级抽汽管路上。

补水量：

Dmm=0.015Do

其它数据的选取

各抽汽管压损为：

5%补充水经软化处理引入主凝汽器，其水温为40°C。

主机的机械效率口m=0.994，发电机效率馬=0.99，小汽轮机的机械效率nmT=0.99，给水泵效率nfp=0.85。

汽轮机高压缸进汽节流损失：

AF0=3%中压缸进汽节流损失：

人Ph=2%中低压缸连通管损失：

^Ppc=1%各加热器的效率见具体计算。

厂用电率名=0.07,忽略加热器和抽气管路上的散热损失，忽略凝结水泵的工质比焓升。

3.2热力计算过程

3.2.1整理原始数据

1、主蒸汽参数

由主汽门前压力P0=16.17MPa温度to=538C，查水蒸汽性质表，得到主蒸汽的比焓值h0=3402.9kJ/kg.

主汽门后压力，取新汽压损也P0=3%故嗚=（1-也P0）R=15.685MPa由P0'=15.685MPah0'=h0=3402.9KJ/Kg查水蒸气性质表得到主气门后气温t0=536C。

2、再热蒸汽参数

再热蒸汽进入中压缸的压力为：

Prh=3.294MPatrh=538C，由此查水蒸汽参数表

得：

hrh=3538.29kJ/kg。

中压气门后压力Ph=（1-2%）恳=（1-0.02）3.294=3.23MPa，由Ph=3.23MPa,

hrh=hrh=3538.29KJ/Kg，查水蒸气热力性质表，得到中压气门后再热蒸汽温度

trh=537.7C。

中压缸排汽至低压连通管压损为：

1%进入低压缸时的压力：

Pipe=0.0.735MPa。

排汽压力0.006MPa排汽干度Xc=0.9。

在焓熵图上作该机组的汽态线，（见图2）。

该机组各计算点的汽水参数如下表2所示：

322计算汽轮机各级抽汽系数一j和凝汽系数:

由于保温比较好，故各加热器的热效率近似为：

100%

1、高压加热组的计算

（1）

1.00560.78

2020.501.0

二0.0302

qiri

由高压加热器H1的热平衡计算':

H1的疏水系数：

％,1=%=0.0302

（2）由高压加热器H2的热平衡计算：

—口1（心—忙2）1.005x183.7/1.0-0.0302x（1051.52-861.66）门““

——0.0825

q22167.85

H2的疏水系数：

ad,2=8=0.0302+0.0825=0.1127

国

（2）raOO-16,17/538/538机组汽态线

表2机组各计算点的汽水参数

计

算占

八、、

设

备

抽汽口

加热汽侧

被加热水侧

压力Pj

温度tj

焓h

压力pj'

饱和水温

度t

isj

饱和水焓

疏水焓hd

1"wj

放热量qj

出口温

度f•uWj

压力

Pwj

出口焓h'-

1"wj

端

差

焓升Ij

单

位

Mpa

°C

KJ/Kg

Mpa

KJ/Kg

Mpa

KJ/Kg

16.17

538

3402.9

15.865

536

3402.9

4.3260

344

3072.02

4.110

252.0

1095.53

1051.52

2020.50

252.0

20.4

1096.15

60.8

3.5800

320

3029.51

3.401

240.9

1041.89

861.66

2167.85

238.9

20.7

1035.36

188.3

3.294

538

3538.29

1.5340

430

3320.72

1.457

196.9

838.41

735.23

2585.49

196.9

847.07

122.5

0.7420

330

3121.64

0.705

165.2

698.31

165.2

0.705

698.30

107.9

0.4400

268

3000.34

0.418

145.2

611.46

504.51

2495.83

140.2

1.1

590.44

106.5

0.2100

191

2851.74

0.200

120.2

504.36

402.71

2449.04

115.2

1.3

483.94

105.5

0.0893

110

2697.62

0.085

95.1

398.41

299.30

2398.32

90.1

1.5

378.46

102.9

0.0335

71.7

2552.9

0.032

70.5

295.07

180.01

2372.89

65.5

1.7

275.50

119.8

0.006

36.18

2325.9

36.18

0.006

151.5

图（3）

（3）由咼压加热器H3的热平衡计算,z3:

本级计算时，高压加热器H3的进水焓为未知，故先计算给水泵的介质比焓升厶hpuo

如图（3）所示，泵入口静压Ppu:

Ppu=P4，gH=0.70597610”9.820=0.89MPa

式中P4除氧器压力，MPa

「除氧器至给水泵水的平均密度，Kg/m3

给水泵内介质的平均压力Ppj

PPj=0.5（ppuppu）=0.5（21.20.89）=11.45MPa

给水泵内介质的平均比焓hpj，取hpj二hpu二698.31KJ/Kg

根据Ppj，hpj查得给水泵内介质平均比容Vpu=0.0011m3/kg

给水泵内焓升-pu

二hpu-hpu

Vpu（Ppu-Ppu）10

0.0011（21.2-0.89）1000

0.85

给水泵出口焓hpu二hpu•pu=698.3126.3=724.6KJ/Kg

因此，高压加热器H3水侧焓升3=847.07-724.6=122.47KJ/Kg

咼压加热器H3的抽气系数＞3;

从/…曲"侦5述47/1.0-0.1127（861.66-735.23）=0.0421

H3的疏水系数：

otd,3=Gd,2+°3=0.1127+0.0421=0.1548

2、除氧器H4的计算：

除氧器物质平衡：

fw=〉r4Ssg1匕1也2也3Sc5即:

1.005-“40.010.03020.008250.0421讥5

于是：

：

4=0.8402t.-c5

除氧器热平衡：

〉fwhw4>2*3爪蔦3*sg1hsg1*c5hw5"4^

1.005698.3=0.1548735.230.013215.5590.44：

c53121.64：

即：

555.823=590.44%,5+3121.64ar4

联立①②解得：

%,5=0.8166，ar4=0.0236

由于第4级抽汽还供小汽机用汽，已知水泵效率fp=0.85，小汽轮机机械效率

mT=0.99，于是小汽轮机汽耗系数:

tDT为：

tDT（3121.64-2452.15）0.85=1.00526.3

所以:

tDT=0.0464

故第4级抽汽系数：

-4为：

：

4=：

r4：

tDT=0.0236+0.0464=0.07

3、低压加热组抽汽系数计算：

c,5

（hw5-hw6）/

0.8166106.5

2495.831.0

-0.0348

（1）由低压加热器H5的热平衡计算：

H5的疏水系数：

％,5=a5=0.0348

（2）由低压加热器H6的计算：

H6的热平衡：

二l6q6Ud,5（hw5■hw6）=c,6-6

號,6®-°d,5（hdw5-hdw6）0.8166x105.48—0.0348x（504.51—402.71）“c

：

6=0.0337

q62449.04

H6的疏水系数：

ad,6=ad,5+a6=0.0348+0.0337=0.0685

（3）低压加热器H7的热平衡计算：

-■^,77/r7-：

1sg2hsg2-：

心6（忙6_hw7）

>7：

0.8166102.96-0.0033329.6-0.0685（402.71-299.3）-2398.3

=0.0280

H7的疏水系数：

％,7=Qd,6+Gsg,2=0.0685+0.0280+0.003=0.0995

⑷低压加热器H8的热平衡计算：

由于进入低压加热器H8的进水焓hsg为未知，故需先计算轴封加热

器SG，参考同类机组取疏水加热器工作压力为Psg=98kPa，疏水比焓为

hd,sg=266KJ/Kg

由轴封的热平衡得：

'sg

0.0013（2716.2-266）_42KJ/Kg

0.8166'9

轴封加热器出水比焓hw,sg

hw,sg=he+^sg=151.5+4.2=155.7KJ/Kg

低压加热器H8的热平衡计算

：

e,8

8/r8

-■'d,7（hw7hw8）

0.8166汇119.8—0.0995汉（299.3—180）=Q。

36°

-2372.89.

H8的疏水系数％,8=°d,7+%=0.0995+0.0362=0.1357

4、汽轮机凝汽系数:

c的计算及检验:

亠「,8一〉sg—〉t

」＞D,8

-a

（1）由凝汽器的质量平衡计算:

=0.8166-0.0014-0.0464-0.1357-0.015=0.6181

（2）由汽轮机汽侧平衡校验:

亠二1"八：

sg_〉L

=1-0.0302-0.0825-0.0421-0.07-0.0348-0.0337-0.028-0.0362-

（0.01+0.003+0.0014）-0.01

=1-0.3575-0.0144-0.01=0.6181

该值与由凝汽器质量平衡计算得到的:

c相等，所以凝汽系数计算正确

3.2.3汽轮机汽耗D。

的计算及流量校核

（1）估算汽轮机纯凝汽运行时的汽耗Dc,0，锅炉热负荷Qb及煤耗量Bcp

-hb-hcqrh=3402.9-2325.9（3538.29-3029.5）=1585.79kJ/kg

Dc,0

3600Pe

3600300MW1000

1585.79kJ/kg0.9940.99

=692080.3kg/h

取由于回热而增大的汽耗子系数：

1".26，则汽轮机汽耗:

Do0Dc,o=1.26沃692080.3=872021.2kg/h

（3）汽轮机二-：

川尙的计算如下表3所示:

表3:

arHj计算

汽

缸

汽态

线段

«ij

HijkJ/kg

GjHj

kJ/kg

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