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

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必、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髙压加热器，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置式蒸汽冷却器，上端差分别为-1.7°C.（TC、-1.7°Co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°Co

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，经三级髙压加热器加热，最终给水温度达到274.8°C,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4.4/5.38kPao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6.34kPao

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/ho

热力系统的汽水损失计有：

全厂汽水损失（⑪）33000kg/h\厂用汽（⑪）23000kg/h（不回收）、锅炉暖风器用气量为65400kg/h,暖风器汽源（⑪）取自第4级抽汽，其疏水仍返回除氧器回收，疏水比焙697kJ/kg。

锅炉排污损失按计算植确定。

髙压缸门杆漏汽（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）。

。

从均压箱引岀三股蒸汽：

一股去第七级低加（@）,一股去轴封加热器SG（⑮），一股去凝汽器的热水井。

各汽水流量的数值见表1-1

表1T各辅助汽水、门杆漏汽、轴封漏汽数据

漏气点代号

⑧

漏气量（kg/h）

1824

389

66240

2908

2099

3236

2572

1369

漏气比焙（kJ/kg）

3397.2

3024.3

3169

漏气点代号

⑨

⑩

⑪

⑫

⑬

⑭

⑮

⑯

漏气量（kg/h）

1551

2785

22000

65800

33000

1270

5821

漏气比焙（kJ/kg）

3473

3474

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,10=538°C；

（4）再热蒸汽参数（进汽阀前）：

热段prh=3.232MPa；tlh=538°C；

冷段ph=3.567MPa；tthz=315°C；

（5）汽轮机排汽压力pc=4.4/5.38kPa,排汽比焙hc=2315kJ/kgo.6

9.78

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

抽汽压力Pi

MPa

5.945

3.668

1.776

0.964

0.416

0.226

0.109

0.0997

抽汽焙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

-1.7

2.8

加热器下端差6b

°C

5.5

水侧压力p”

MPa

21.47

0.916

2.758

抽汽管道压损AP,

（2）最终给水温度tlff=274.8°C；

（3）给水泵出口压力ppu=21.47MPa,给水泵效率npu=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；小汽机排汽焙he.沪2315.6kj/kg

3.锅炉型式及参数

（1）锅炉型式：

德国BABC0CK-2208t/h—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°C；额定再热汽温tr=541°C；

（5）汽包压力pdu=18.28MPa；

（6）锅炉热效率nb=92.5%o

4.其他数据

（1）汽轮机进汽节流损失SPi=4%,

中压缸进汽节流损失6p2=2%；

（2）轴封加热器压力psg=102KPa,

疏水比焙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）汽轮机机械效率叽二0.985；发电机效率ng=0.99；

（6）补充水温度U=20°C；

（7）厂用点率£=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焙升。

二、热力系统计算

（一）汽水平衡计算

1.全厂补水率

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a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。

全厂工质渗漏系数

al二Di/D尸33000/2033724=0.0162263锅炉排污系数

ahLDz/D产22000/2033724=0.0108175

其余各量经计算为

厂用汽系数aPF0.01081

减温水系数asp=0.02974酉匸亍蚕厂汽永平衡国

暖风机疏水系数anf=65800/2033724=0.032354439由全厂物质平衡

补水率a^=0Pi+ahi+aL

=0.01081+0.0108175+0.0162263=0.0358538

2.给水系数af<

由图1-3所示，1点物质平衡

ab=ao+aL=l+0.162263=1.0162263

2点物质平衡

afw=ab+ab~asp=

1.01622+0.005408-0.02974=0.9919

3.各小汽流量系数asg.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1T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°C,查水蒸气性质表,得主蒸汽比焙值h°二3397.lkJ/kg.

主汽门后压力pzo=（l-6pl）po=（l-0.04）16.58=16.0128Mpa

由p'0=16.0128Mpa,hz0=ho=3397.lkJ/kg,查水蒸气性质表，得主汽门后气温0=535.254°Co

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

慶风器

过热器减富水

汽（水）

33000

11000

22000

65800

60483

离开系统的介质比焙

3397.2

1760.3

3108.2

724.7

返回系统的介质比焙

83.7

587

724.7

2.再热蒸汽参数

由中联门前压力prh=3.232Mpa,温度trh=538°C,查水蒸气性质表，得再热蒸汽比焙值hrh=3538.9029kJ/kg.

中联门后再热气压pzrh=（l-Sp2）prh=（l-0.02）3.232=3.16736Mpa由p‘rh=3.1673Mpa,hzrh=hrh=3538.9029kJ/kg,查水蒸气性质表,得中联门后再热气温rh=537.716°C.

（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焙lu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

⑤

⑦

⑨

⑩

汽水量Gi,kg/h

2908

2099

3236

2572

1369

1551

2785

1270

17790

汽水系数ai

0.001429

0.0010320

0.0015911

1.776

0.000673

0.0007626

0.0013691

0.0006244

0.0087455

汽水点比焙hi

3024.3

3169.0

3474

3217.7

总焙aihi

4.3217

3.1211

4.8119

3.8227

2.1327

2.6443

4.7573

2.0091

23.6325

平均比焙

23.6729/0.0087455=2702.29

2.均压箱计算

以加权平均法计算均压箱的平均蒸汽比焙需.计算详见表2-7

表5-5均压箱平均蒸汽比焙计算

项目

◎

②

汽水量Gi,kg/h

1551

2785

2572

2099

389

9396

汽水系数ai

0.0007626

0.000673

0.001264

0.001032

0.0001913

0.0039263

汽水点比焙hi

3474

3169

3024.3

3397.2

总焙aihi

2.64927

2.13305

3.8227

3.12107

0.64988

12.3759

卫均比焙

12.3759/0.0039263=3152.1

3.凝汽器平均压力计算

由psi=4.40kpa,查水蒸气性质表，得tsl=30.54°C；

由ps2=5.38kpa,查水蒸气性质表，得ts2=34.19°C；

凝汽器平均温度ts=0.5（tsl+ts2）=0.5（30.54+34.19）=32.365°C；查水蒸气性质表，得凝汽器平均压力p«=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

P,h

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:

Pl=（1-Api）P1=（1-0.03）X5.945=5.766MPa

式中P1第一抽汽口压力；

API——抽汽管道相对压损；

又Pl=5.766MPa,查水蒸气性质表得加热器饱和温度UF272.9

H1出水温度U.：

tWJ=ts.i-6,=272.9-（-1.7）=274.6式中——加热器上端差。

H1疏水温度tdi:

Tdi=8十243.4+5.5=248.9

式中Su——加热器下端差，5u=5.5

t“一一进水温度，其值从高压加热器H2的上端差St计算得到

已知加热器水侧压力P=20.47MPa,由t产274.6,查的H1出水比焙h“.L1204.5kJ/kg

由ttt.i=243.4,p»=20.47MPa,

查得Hl进水比焙K.F1056.OkJ/kg

由U=248.9,Pi=5.766MPa,查得Hl疏水比焙hd.L1080.4kJ/kg.至此，高温加热器Hl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-AP2）P2=（1-0.03）X3.668=3.557MPa

式中P2——第二抽汽口压力；

△P2——抽汽管道相对压损；

又P2二3.557MP3,查水蒸气性质表得

加热器饱和温度ts.2=243.4

H2出水温度U2：

U.2=ts>2一6t=243.4-0=243.4

式中——加热器上端差。

H2疏水温度Td,2:

T（1,2=tw,2+st2=208.3+5.5=213.5

式中St2——加热器下端差，§沪5.5

5.2——进水温度，其值从髙压加热器H3的上端差父计算得到

已知加热器水侧压力P=20.47MPa,由t2=243.4,查的H2出水比焙阮.2=1056.OkJ/kg

由“2=208.3,p尸20.47MP&,查得H2进水比焙

1.2=897.2kJ/kg

由td.2=213.5,P2=3.557MPa,查得H2疏水比焙山.2二914.2kJ/kg.至此，髙温加热器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-Ap3）P3=（1-0.03）XI.776=1.722MPa

式中P3第三抽汽口压力；

△P3——抽汽管道相对压损；

又P3=l.722MPa,查水蒸气性质表得

加热器饱和温度5.3=204.9

H3出水温度Us：

tw.3=ts.3-st=204.9-（-1.7）=206.6

式中St——加热器上端差。

H3疏水温度t

Td3=3+6沪179.2+0=179.2

式中Sts——加热器下端差，St3=0

t.,3——进水温度，其值从处氧气器H4的上端差6t计算得到

已知加热器水侧压力P=20.47MPa,由t3=206.6,查的H3出水比焙hz二889.7kJ/kg

由U.3=179.2,p,=20.47MPa,查得H3进水比焙"769.9kJ/kg

由td.3=179.2,P3=1.722MPa,查得H3疏水比焙h沪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-Ap4）P4=（1-0.05）X0.964=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U.F176.0

H4出水温度tw

tw.t=ts.4—§t-i=176.0—0=176.0式中Sl4——加热器上端差。

H4疏水温度t

Td4=U.4+6u=141+5.5=146.5

式中St4——加热器下端差，8vl=5.5

——进水温度，其值从底压加热器H5的上端差父计算得到

已知加热器水侧压力p=0.9161MPa,由14=176.0,查的H4出水比焙h“=745.4kJ/kg

由U4=141,p.=0.9161MPa,查得H4进水比焙hW14=593.7kJ/kg

由U4=146.5,P4=0.9158MPa,查得H4疏水比焙hd.4=617.3kJ/kg.至此，髙温加热器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-Ap5）P5=（1-0.03）X0.416=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.s：

U.5=ts,5-St5=143.8-2.8=141式中Sl5——加热器上端差。

H5疏水温度tds:

Td5=tw.5+§t5=120.3+5.5=125.8

式中St5——加热器下端差，8t5=5.5

t..5——进水温度，其值从髙温加热器H6的上端差父计算得到

已知加热器水侧压力pw=2.758MPa,由t5=2125.8,查的H5出水比燔h肿530.lkJ/kg

由Us=120.3,pw=2.758MPa,查得H5进水比焙hw.5=506.7kJ/kg

由td.5=125.8,P5=0.403MPa,查得H5疏水比焙hdl5=528.5kJ/kg.至此，髙温加热器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：

P6二（1-Ap6）P6=（1-0.03）X0.226=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Ue：

tw.6=ts.6—各t=123.1—2.8—120.3式中St——加热器上端差。

H6疏水温度1<16:

Tde=tw.e+Sl6=89.3+5.5=94.8

式中St6——加热器下端差，8t6=5.5

U.6——进水温度，其值从低压加热器H7的上端差6t计算得到

已知加热器水侧压力Pf2.758MPa,由t6=120.3,查的H6出水比焙阮.6二506.7kJ/kg

由U.6=89.3,pw=2.758MPa,查得H6进水比焙hw.6=376.OkJ/kg

由td,6=94.8,P6=0.219MPa,查得H6疏水比焙h

397.2kJ/kg.至此，髙温加热器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-Ap7）P7=（1-0.03）X0.109=0.076MPa

式中P7第七抽汽口压力；

AP7——抽汽管道相对压损；

又P；=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U.7：

Ui=ts.7-St=92.1-2.8=89.3

式中——加热器上端差。

H7疏水温度td7:

Td7=Ui+6t7=56.1+5.5二61.6

式中St——加热器下端差，St7=5.5

U.7——进水温度，其值从低压加热器H8的上端差6t计算得到

已知加热器水侧压力p=2.758MPa,由"89.3,查的H7出水比焙亦二376.07kJ/kg

由4.7=56.l,p”二2.758MPa,查得H7进水比焙hw.7=237.09kJ/kg

由td.7=61.6,P7=0.076MPa,查得H7疏水比焙h（1.7=257.8kJ/kg.至此，髙温加热器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：

Ps=（1-Ap8）Ps=（1-0.03）X0.0197=0.019MPa

式中P8第八抽汽口压力；

APS——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U.8：

tw.8=ts.8一St=5&9-2.8=56.1

式中St——加热器上端差。

H8疏水温度tds:

Td8~tw.8+$t8~32.78+5.5=3&28

式中St8——加热器下端差，§沪5.5

U.8——进水温度，其值从低压加热器SG的上端差6t计算得到

已知加热器水侧压力pw=2.758MPa,由18=56.1,查的H8出水比焙氐尸237.09kJ/kg

由tw.s=32.78,pw=2.758MPa,查得H8进水比焙hw.8=139.7kJ/kg

由8=38.28,P8=0.019MPa,查得H8疏水比焙hd.8=160.27kJ/kg.至此，髙温加热器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

抽汽压力pj

MPa

5.915

3.668

1.776

0.964

0.416

0.226

0.109

0.019

汽

抽汽比焙hj

kJ/kg

3144.2

3027.1

3352.2

3169.0

1978.5

2851.0

2716.0

2455.8

297&5

抽汽管道压损6pj

测

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

气侧压力下饱和退度ts

272.9

243.1

204.9

176.0

143.8

123.1

92.1

59.8

水侧压力Pw

MPa

21.47

0.916

2.758

加热器上端查6t

■1.7

-1.7

2.8

水

出水溫度lw,j

274.6

243.4

2.6.6

176.

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