热力发电厂课程设计600MW凝汽式机组全厂原则性热力系统计算.doc

热力发电厂课程设计计算书题目：600MW凝汽式机组全厂原则性热力系统计算专 业：火电厂集控运行班 级：火电062班学 号：0614390210姓 名：王军定指导教师：周振起目 录1.本课程设计的目的32.计算任务33.计算原始资料34.计算过程54.1全厂热力系统辅助性计算54.2原始数据整理及汽态线绘制64.3全厂汽水平衡64.4各回热抽汽量计算及汇总74.5汽轮机排汽量计算与校核104.6汽轮机汽耗量计算115.热经济指标计算125.1.汽轮机发电机组热经济性指标计算125.2.全厂热经济指标计算136.反平衡校核147.参考文献15附图（汽态膨胀过程线）161.本课程设计的目的热力发电厂课程设计的主要目的是要确定在不同负荷工况下各部分汽水流量及其参数、发电量、供热量及全厂性的热经济指标，由此衡量热力设备的完善性，热力系统的合理性，运行的安全性和全厂的经济性。是学生在学习热力发电厂课程后的一次综合性的训练，是本课程的重要环节。通过课程设计是学生进一步巩固、加深所学的理论知识并有所扩展；学习并掌握热力系统全面性计算和局部性分析的初步方法；培养学生查阅、使用国家有关设计标准、规范，进行实际工程设计，合理选择和分析数据的能力；锻炼提高运算、制图、计算机编程等基本技能；增强工程概念，培养学生对工程技术问题的严肃、认真和负责的态度。2.计算任务1.根据给定的热力系统数据，在hs图上汇出蒸汽的汽态膨胀线（要求出图占一页）。2.计算额定功率下的汽轮机进汽量D0，热力系统各汽水流量Dj。3.计算机组和全厂的热经济性指标（机组汽耗量、机组热耗量、机组热耗率、机组汽耗率、绝对电耗率、全厂标准煤耗量、全厂标准煤耗率、全厂热耗率、全厂热效率）。3.计算原始资料1.汽轮机形式及参数（1）机组形式：亚临界、一次中间再热、四缸四排气、单轴、凝汽式机组。（2）额定功率：Pe=600MW。（3）主蒸汽初参数（主汽阀前）：P0=16.7Mpa，t0=537。（4）再热蒸汽参数（进汽阀前）：热段：Prh=3.234Mpa，trh=537冷段：Prh=3.56Mpa，trh=315。（5）汽轮机排气压力Pc=4.4/5.39KPa，排气比焓hc=2333.8KJ/kg。2.回热加热系统参数（1）机组各级回热抽汽参数 表3-1项目单位H1H2H3H4（除氧器）H5H6H7H8抽气压力PjMpa5.8943.5931.6120.74470.30500.1300.06970.022抽气温度tj380.9316.9429.1323.6223.2137.888.561.0抽气焓hjKJ/kg3132.930163317.73108.22912.92749.52649.52491.1加热器上端差t-1.700-2.82.82.82.8加热器下端差t15.55.55.5-5.55.55.55.5水侧压力pwMpa20.1320.1320.130.70741.7241.7241.7241.724抽汽管道压损pj%33355555（2）最终给水温度：tfw=274.1。（3）给水泵出口压力：Pu=20.13Mpa，给水泵效率：83%。（4）除氧器至给水泵高差：21.6m。（5）小汽机排汽压力：Pc=6.27kPa。小汽机排气焓：2422.6KJ/kg。3.锅炉型式及参数（1）锅炉形式：英国三井2027-17.3/541/541。（2）额定蒸发量：Db：2027t/h。（3）额定过热蒸汽压力Pb=17.3Mpa。额定再热蒸汽压力：3.734Mpa。（4）额定过热蒸汽温度：541。额定再热蒸汽温度541。（5）汽包压力：Pdu：18.44Mpa（6）锅炉热效率：92.5%4.其他数据（1）汽轮机进汽节流损失4%，中压缸进汽节流损失2%。（2）轴封加热器压力Pt：98Kpa，疏水比焓：415kJ/kg。（3）机组各门杆漏汽、轴封漏气等小汽流量及参数 表3-2漏汽点代号ABKL1N1M1LN漏汽量，kg/h62026774103027895643437101漏汽系数0.00033530.00014440.0040080.0016374.814×10-50.00030500.0018595.463×10-5漏汽点比焓3394.43394.43536.63328.13328.13328.130163016漏汽点代号MRPTSJW漏汽量kg/h639190896660141230245687漏汽系数0.00034560.00010270.00048460.00035700.00076370.016360.0003716漏汽点比焓30163108.22716.22716.22716.23016.152337.8（4）锅炉暖风器耗气、过热器减温水等全厂性汽水流量及参数 表3-3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/h3000010000200003500055000离开系统的介质比焓3394.41760.33108.23108.2724.7返回系统的介质比焓83.783.783.7687724.7（5）汽轮机机械效率：98.5%。发电机效率：99%（6）补充水温度：20。（7）厂用电率0.075. 计算简化条件（1）忽略加热器和抽汽管道散热损失；（2）忽略凝结水泵比焓升。4.计算过程4.1全厂热力系统辅助性计算1. 汽轮机进汽参数计算1）主汽参数由主汽门前压力p0 =16.7Mpa ,温度t0 =537 ，查水蒸汽焓熵图，得主汽比焓3393.564 kJ/kg.。主汽门后压力p0 =16.7(1-p1 ) ，ho =ho 由压力与焓值反查焓熵图得主汽门后温t0 =534.5 。2）再热蒸汽参数由再热冷段prh=3.56Mpa, trh=315,查水蒸汽焓hrh=3013.626 kJ/kg中联门前压力prh=3.234Mp,温度 trh=537 ，查焓熵图，得水蒸汽比焓hrh=3535.38212kJ/kg。中联门后再热汽压prh =p0(1- p2)3.169Mpa,由hrh=hrh ,查焓熵图，得中联门后再热汽温trh =536.7。2. 轴封加热器计算用加权平均法计算轴封加热器的平均进汽焓hsg，详细计算如下表：表4-1项目BNN1TR汽（水）量，kg/h267891016601901307漏汽系数 i0.00014444.813x10-55.463x10-50.0003570.00010280.0007069漏气点比hi ,kJ/kg3394.43328.130162716.23108.2总焓 i hi0.490200.160210.164760.969630.319462.10946平均比焓hsg kJ/kg2.10422/0.0007069=2976.53. 均压箱计算用加权平均法计算均压箱平均蒸汽比焓hjy，详细计算如下表4-2：PMM1漏汽量Gi ,kg/h8966395642099漏汽系数 i0.00048460.00034560.00030510.001135漏汽点比焓hi,kJ/kg3108.230163328.1总焓ihi1.506321.042391.015263.5639平均比焓 hjy3.5639/0.001135 =3139.24. 凝汽器平均排汽压力计算由pc1 =4.4kpa,查水蒸汽性质表，得tc1 =30.618由pc2 = 5.39kpa,查水蒸汽性质表，得tc2 =34. 218凝汽器平均温度tc（30.618 +34.218 ）= 32.418 查水蒸汽性质表，得凝汽器平均压力 =4.8737kpa，将所得数据与表4-3一起，以各个抽起点为节点，在h-s图上绘制出汽态膨胀线。4.2原始数据整理及汽态线绘制整理原始资料,计算完数据记入表4-3中：表4-3 600MW机组回热系统计算点汽水参数额定工况 SG相关数据在后续计算中获得项目单位各计算点H1H2H3H4H5H6H7H8SG抽汽参数压力PjMpa5.8943.5931.6120.74470.30500.1300.06970.022-温度tj380.9316.9429.1323.6233.2137.888.561.0蒸汽焓hjKJ/kg3132.930163317.73108.22972.92749.52649.52491.12976.5加热器水温水焓出口水温twj274.152242.314200.267165.374129.541102.81585.675558.212632.76疏水焓hdwjKJ/kg1075.16879.006723.321544.724454.4382.024266.76161.9415出口水焓hwjKJ/kg1202.51050.89861.503698.853545.414432.247360.158245.138138.7进口水焓hwj+1KJ/kg4050.89861.503724.297545.414432.247360.158245.138138.7136.34.3全厂汽水平衡1. 全厂补水率 全厂汽水平衡如图4-1所示，各汽水流量见表3-1.将各汽水流量用相对表示。由于计算前汽轮机进汽量D0为未知，故预选D01849090 kg/h进行计算，最后校核。全厂工质渗漏系数L3000018490900.01632锅炉排污系数bl =D bl/D0=10000/1849090=0.005411其余各量经计算为厂用汽系数p0.01082 ，减温水系数sp=0.02974，暖风器疏水系数nf=0.01893由全厂物质平衡可知补水率ma=+L+bl=0.032462 .给水系数fw 如图4-1，1点物质平衡b=b+L=1.016322点物质平衡fw=b+bsp=1.01632+0.005408-0.02974=0.99193. 各小汽流量系数见表格3-2中。4.4各回热抽汽量计算及汇总1.各级加热器汽水侧进、出口参数计算首先计算高压加热器H1加热器压力P1：式中P1-第一抽汽口压力；P1-抽汽管道相对压损由，查水蒸汽性质表得加热器饱和温度，得H1出口温度：式中-加热器上端差。H1疏水温度式中-加热器下端差，-进水温度，其值从高压加热器H2的上端差计算得到。已知加热器水侧压力Pw=20.13Mpa，由t1=274.1，查得H1出水比焓hw,1=1202.5KJ/kg。由tw,1=274.3，查得H1进水比焓hw,2=1050.9KJ/kg。由td,1=247.8，查得H1疏水比焓hd,1=1075.2KJ/kg。至此高压加热器H1进、出口汽水参数已全部算出，同理可依次计算其余加热器各进出口汽水参数。将计算结果列于表4-3中。2.高压加热器组及除氧器抽汽系数计算1.由高压加热器H1热平衡计算1高压加热器H1的抽气系数高压加热器H1的疏水系数d,1：2.由高压加热器H2热平衡计算2、rh高压加热器H2的抽汽系数2：高压加热器H2的疏水系数d,2：再热器流量系数rh：3由高压加热器H3热平衡计算3高压加热器和H3的抽汽系数3：高压加热器H3的疏水系数d,3：4.除氧器抽汽系数计算除氧器出水流量系数c,4：抽汽系数4：除氧器物质平衡与热平衡见图4-3，由于除氧器为混合式加热器，进水量c,5是未知，但可由下式算出：3.低压加热器组抽汽系数计算1.低压加热器H5热平衡计算5低压加热器H5出水系数c,5：如图4-3所示低压加热器H5抽汽系数5：低压加热器H5疏水系数2. 低压加热器H6热平衡计算6低压加热器H6抽汽系数低压加热器H6疏水系数d,6： 3. 由低压加热器H7热平衡计算7低压加热器H7的抽汽系数7：低压加热器H7的疏水系数d,7：4. 由低压加热器H8热平衡计算8由于低压加热器H8的进水焓hsg，疏水焓h8,d为未知，故先计算轴封加热器SG,由于SG的热平衡，得到轴封加热器的出水比焓hw,sg：式中，轴封加热器进汽系数sg,i和进汽平均焓值hsg的计算见辅助计算部分。由pw,sg=1.724Mpa,hw,sg=138.7KJ/kg,反查焓熵图得轴封加热器出口水温tw,sg=32.76。低压加热器H8疏水温度td,8：由p8=0.0209Mpa, td,8=38.26查得低压加热器H8疏水比焓hd,8=160.27KJ/kg.低压加热器H8抽汽系数8：低压加热器H8疏水系数d,8：4.5汽轮机排汽量计算与校核1.小汽机抽汽系数xj：2.由凝汽器的质量平衡计算cc=c,5-d,8-sg-xj-w-ma=0.7592-0.1216-0.007069-0.03787-0.0003716-0.03244=0.566363.由汽轮机汽侧平衡校核cH4抽汽口抽汽系数和，4：各加热器抽汽系数和j： 轴封漏气系数和sg,k：凝汽系数c： 该值与凝汽器质量平衡计算得到的凝汽系数c相等，凝汽系数计算正确。4.6汽轮机汽耗量计算1.汽轮机内功计算（1）凝汽流做功wc式中-再热蒸汽吸热量：(2)抽汽流做功wa,j1kg第一级抽汽做功wa,1：。1kg第二级抽汽做功wa,2：。1kg 第三级抽汽做功wa,3：。同理可算出其余48级1kg抽汽做功量列于表4-4中表4-4H1H2H3H4H5H6H7H81kg抽汽做功（kJ/kg）260.664377.564597.62807.121002.41165.81265.81424.2各级抽汽量（kg/h）135131.51501467183779270.564607407726268456434抽汽流总内功wa,j：（3）附加功量wsg,k附加做功量wsg,k是指各小汽流量做功之和：（4）汽轮机内功wi5.热经济指标计算5.1.汽轮机发电机组热经济性指标计算汽轮机比热耗q0: 汽机绝对内效率：汽轮机绝对电效率e：汽轮机热耗率q：汽轮机汽耗率d：汽轮机进汽量：式中汽轮机额定电功率，=600MW。校核：汽轮机进汽=1849090，与初选值误差远小于1%，计算无误。给水流量Gfw：凝结水泵流量GCP：凝汽量DC: 各级抽汽量Dj已列于表4-4中。5.2.全厂热经济指标计算1.锅炉参数及有效利用热量计算过热蒸汽参数：由Pb=17.3Mpa，tb=541，查表得过热蒸汽出口比焓hb=3399.2kJ/kg。再热蒸汽参数：锅炉设计再热蒸汽出口压力pr=3.734Mpa，该压力已高于汽轮机排汽压力prh=3.5Mpa，故按照汽轮机侧参数，确定锅炉再热器出口压力Pr=3.234Mpa。由Pr=3.234Mpa和tr=541，查表得再热蒸汽出口比焓hr=3544.4kJ/kg。再热器换热量qrh=hr-h2=3544.43013.625=530.8kJ/kg。锅炉有效热量q1：2.管道效率计算3.全厂热效率计算4.全厂发电标准煤耗率系数式中-暖风器吸热量，按下式计算：相应于1kg标煤的输入量发电标准煤耗率bs：5.全厂热耗率6.全厂供电标准煤耗率 式中-厂用电率。6.反平衡校核为检查计算结果正确性，以下做全厂反平衡校核计算。校核目标为汽轮机的内功wi。反平衡计算中的各量均相应于汽轮机进汽。1.锅炉输入热量：q=q2.锅炉损失：3.排污损失：式中hma化学补充水比焓，hma=84kJ/kg。4.全厂工质渗漏损失5.厂用汽损失：6.凝汽流冷源损失：7.小汽机冷源损失：8.化学补充水冷源损失：9.低加疏水冷源损失：10.轴封加热器疏水冷源损失：11.汽流冷源损失：以上611项为凝汽器的直接冷源损失。12.暖风器损失：13.管道散热损失：14.轴封器散热损失：15.损失之和q1：汽轮机内功：正反平衡相对误差：计算无误。7.参考文献【1】严家禄、王永青.工程热力学.北京：中国电力出版社，2006【2】杨世铭、陶文铨传热学北京：高等教育出版社，2006.8【3】孙为民、杨巧云.电厂汽轮机.北京：中国电力出版社，2005【4】叶江明.电厂锅炉原理及设备.北京：中国电力出版社，2007【5】叶涛.热力发电厂.北京：中国电力出版社，2006【6】黄新元.热力发电厂课程设计.北京：中国电力出版社，2004.9附图（汽态膨胀过程线）