火力发电厂原则性热力系统拟定和计算课程设计

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1、.一、课程设计题目火力发电厂原则性热力系统拟定和计算二、课程设计目的 进一步巩固本课程中所学到的专业理论，训练电厂工程师必备的专业技能，着重培养学生独立分析问题、解决问题的能力，以适应将来从事电力行业或非电力行业专业技术工作的实际需要。三、课程设计要求1、 熟练掌握发电厂原则性热力系统拟定和计算的方法、步骤；2、 培养熟练查阅技术资料、获取和分析技术数据的能力；3、 培养工程技术人员应有的严谨作风和认真负责的工作态度。4、全部工作必须独立完成。四、课程设计内容国产300MW汽轮机发电厂原则性热力系统拟定和计算（额定工况）（1）、原始资料A、制造厂提供的原始资料a、汽轮机型式和参数 国产N300

2、-16.18/550/550机组 p0=16.18MPa, t0=550, pr1=3.58MPa, tr1=336.8, pr2=3.23MPa, tr2=550, pc=0.0051Mpab、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 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8抽汽压力 MPa 5.16 3.58 1.46 0.744 0.476 0.27 0.082 0.0173抽汽温度 383.9 336.8 434.6 345 292.4 231.9 123.8 56.9端差 -0.5 2

3、0 0 0 2 3 3注：各抽汽管压降取6%P； 各加热器效率取0.98; 下端差取8 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=3383.7 hsg2=3508.6 hsg3=3228.8 hsg4=3290.5 hsg5=2716.8 hsg6=2749.9c、锅炉型式和参数 国产DG1000/16.67/555型亚临界中间再热自然循环汽包炉 额定蒸发量1000t/h 过热蒸汽参数psu=16.67M

4、Pa,tsu=555 汽包压力pb=18.63Mpa 给水温度tfw=260锅炉效率b=0.9127管道效率p=0.985B、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0.39 Mpa，温度20 机电效率mg=0.9924*0.987 排污扩容器效率f=0.98 排污扩容器压力Pf=0.8（2）任务A、拟定发电厂原则性热力系统B、绘制发电厂原则性热力系统图C、发电厂原则性热力系统计算（额定工况）a、作汽轮机热力过程线b、作汽水参数表c、锅炉连续排污利用系统计算d、高加组计算e、除氧器

5、计算f、低加组计算g、汽轮机汽耗量及各项汽水流量计算i、汽轮机功率校核j、热经济指标计算五、 设计计算书A、 拟定发电厂原则性热力系统：该发电厂为凝气式电厂，规划容量300MW，选用凝气式机组，蒸汽初参数：过热蒸汽压力p0=16.18MPa，温度t0=550。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高压加热器，第五、六、七、八级抽汽分别供四台低压加热器，第四级抽汽作为除氧器的加热热源。三台高压回热加热器均设有疏水冷却器和内置式蒸汽冷却器，同时设有内置式蒸汽冷却器的还有H5低压加热器。18号加热器均采用疏水逐级自流的疏水方式，其中三台高加疏水最后流入除氧器，四台低加和轴封冷却器

6、疏水最终流入凝汽器。B、绘制发电厂原则性热力系统图C、发电厂原则性热力系统计算（一） 计算原始资料1、 汽轮机型式及参数（1） 机组型式：亚临界、一次中间再热、三缸二排汽、单轴凝气式汽轮机；（2） 额定功率：300MW；（3） 主蒸汽参数：p0=16.18MPa，t0=550；（4） 再热蒸汽参数：冷段：pr1=3.58MPa,tr1=336.8；热段：pr2=3.23MPa, tr2=550；（5） 汽轮机排汽压力：pc=0.0051MPa，排汽干度：取xc=0.93，排汽比焓：查图知hc=2392.6kj/kg。2、 回热加热系统参数（1） 机组各级回热抽汽参数表（表1-1）(端差值为自己

7、选择 与本组其他同学不同)项目单位H1H2H3H4H5H6H7H8抽汽压力PjMPa5.163.581.460.7440.4760.270.0820.0173抽汽温度tj383.9336.8434.6345293.4231.9123.856.9抽汽焓kj/kg3151.53068.53330.23151.63050.62931.32725.62603.5加热器上端差-0.32000233加热器下端差888水侧压力pwMPa21.3521.3521.350.69941.721.721.721.72抽汽管道压损%66666666(2) 给水温度：tfw=260，给水焓hfw：1133.5kj/kg

8、。(3) 小汽轮机排汽压力：pc,xj=0.0068MPa，汽耗量0.034Do（自己选取）。3、 锅炉型式及参数（1） 锅炉型式：国产DG300/16.67/555型亚临界中间再热自然循环汽包炉；（2） 额定蒸发量：Db=1000t/h;（3） 额定过热蒸汽压力：pb=16.67MPa，额定再热蒸汽压力：pr=3.7MPa；（4） 额定过热蒸汽温度：tb=555，额定再热气温：tr=555；（5） 汽包压力：pdu=18.63MPa；（6） 锅炉热效率：b=0.9127（7） 管道效率：p=0.9854、 其他数据（1） 汽轮机进汽截流损失：，中压缸进汽截流损失：；（2） 轴封加热器压力：0

9、.095MPa，轴封加热器进汽比焓：hsg=2749.9kj/kg;（3） 轴封漏汽数据（表1-2）（假设D0=900t/h）轴封漏汽点1（去H1）2（去H3）3（去H4）4（去H7）5（去C）6（去SG）漏汽量Dsgj，kg/h5854262.545092931.545250814517漏汽比焓hsgj,kj/kg3383.73508.63223.83290.52716.82749.9漏汽系数asgj 0.0065 0.0003 0.00500.00330.00050.00060.0162(4) 汽轮机机械效率：m=0.9924，发电机效率：g=0.987；(5) 化学补充水压力：Pma=0

10、.39MPa;补充水温度：tma=20；(6) 锅炉排污量：Dpw=0.01Db;排污扩容器效率：f=0.98，压力Pf=0.8MPa(7) 各加热器效率：0.98；(8) 厂用电率：=0.07；(二) 简化条件1、 忽略凝结水泵介质的比焓升；2、 忽略加热器和抽汽器管道间的散热损失。（三） 汽轮机进汽参数的计算1、 主蒸汽参数 由主汽门前压力p0=16.18MPa，温度t0=550 ，查水蒸气性质表知主蒸汽比焓值h0=3435.656kj/kg。 主汽门后压力p0=（1-p1）p0=0.98*16.18=15.856MPa，由h0=h0=3435.656kj/kg,查焓熵图知主汽门后气温t0

11、=548.9 。2、 再热蒸汽参数由高压缸出口压力pr1=3.58MPa,温度tr1=336.8，查焓熵图知冷段再热蒸汽比焓值hr1=3072.4kj/kg。由中联门前压力pr2=3.23MPa，温度tr2=550，查焓熵图知热段再热蒸汽比焓值hr2=3566.3kj/kg。主汽门后压力prh=（1-p2）*prh=0.98*3.23=3.165MPa。由prh=3.165MPa，hr2=hr2=3566.3kj/kg,查焓熵图知中联门后气温tr=549.9 。qrh=hr2-hr1=3566.3-3072.4=493.9kj/kg.根据以上数据以及表1-1各抽汽压力点参数，在h-s图上绘制出

12、汽轮机的汽态膨胀过程曲线如下：.（四）各加热器进、出口参数计算（见表1-3）表1-3 回热系统计算点参数项目单位H1H2H3H4H5H6H7H8SGC数据来源加热蒸汽抽汽压力pjMpa5.163.581.460.7440.4760.270.0820.01730.0051已知抽汽压损pj%66666666已知加热器汽侧压力pjMPa4.853.371.370.6990.4470.2540.0770.01630.095pj=（1-pj）pj抽汽焓hjkj/kg3157.73073.93331.53152.63049.32931.92726.12602.12392.6查焓熵图轴封汽焓hsgjKj/k

13、g3383.73508.63228.83290.52749.92716.8已知pj饱和水温度tsj262.1240.3194.1164.9147.7127.992.4755.797.933.23由pj查焓熵图pj饱和水焓hjKj/kg1144.71038.8826697.1622.3537.7387.3233.2139.17由pj查焓熵图被加热水加热器端差j-0.320002330已知加热器出口水温度tj262.4238.3194.1164.9147.7125.989.4752.7tsj-j加热器水侧压力pwMPa21.3521.3521.350.69941.721.721.721.72已知加

14、热器出口水焓hwjKj/kg1145.01032.4835.2697.2623.2529.9375.9222.1由pw、tj查焓熵图疏水疏水冷却器端差888疏水冷却器出口水温ts246.3202.1172.9ts=tj+1+疏水冷却器后疏水焓hwjdKj/kg1067.5862.5826.0查焓熵图1）计算给水泵焓升：假设除氧器水面高度Hpu=20 m，则泵入口静压为：=+Hpu=0.6994+97510-69.820=0.8905 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：=0.5（+）=0.5（21.35+0.6994）=11.12 MPa给水泵内介质的平均比焓

15、：取=697.2 kJ/kg，（除氧器出口饱和水比焓）根据=11.12 MPa，=697.2 kJ/kg查h-s图，得介质的平均比容=0.001099 m3/kg则给水泵内介质平均焓升为：取泵的效率pu=0.8464，=-=26.56 kJ/kg2）计算高压加热器H1：加热器压力：p1=p1 -p1=5.16（1-0.06）=4.85 MPa式中：p1、p1分别为第一抽汽口压力及管道压损；由p1=4.85MPa，查h-s图得加热器汽侧饱和水温为tsl=262.1；H1出口水温t1=tsl-1=262.1-(-0.3)=262.4；1加热器上端差；H1疏水温度t1= tj+1+=238.3+8=

16、246.3；:加热器下端差；3）根据pw,1=21.35 MPa，t1=262.1，查h-s图，得H1出口水比焓为hw,1=1145.0kj/kg; 根据p1=4.85 MPa，t1=246.3，查h-s图，得H1疏水比焓为hd,1=1067.5 kJ/kg。至此，高压加热器H1的进、出口汽水参数已全部算出，同理，可得H2H8各级的进、出口汽水参数，如表1-3所示。(五) 锅炉连续排污利用系统及有关流量计算。（见表1-4） 由于计算前汽轮机进汽量未知，故选取D0=900t/h进行计算，最后校核。表1-4 相关流量及排污利用系数各点比焓值计算序号项目符号单位计算公式及数据来源数值绝对值相对值1进

17、入汽轮机做功的蒸汽D0kg/hD012汽轮机总进汽量D0kg/hD0+Dsg1+Dsg2+Dsg3+Dsg4+Dsg5+Dsg61.016177D01.0161773锅炉蒸发量Dbkg/hD0+Dl1.027321D01.0273214锅炉连续排污量Dblkg/h0.01Db0.0111445锅炉给水量Dfwkg/hDb+Dbl1.038465D01.0384656锅炉排污水比焓hbkJ/kg由汽包压力pb=18.63MPa查得1818.57排污扩容器的蒸汽比焓hfkJ/kg扩容器压力pf=0.8MPa，干度x=0.98查表2726.68排污扩容器的排污水比焓hblkJ/kg由扩容器压力pf=

18、0.8MPa查表726.79扩容蒸汽系数fblhbh=fhf+(bl-f)hbl0.00557110扩容器排污水系数ablbl-f0.00557311补充水量Dmakg/hDl+Dbl0.016715D00.01671512补充水比焓hmakJ/kg由pma和tma查表84.313排污冷却器出口补充水比焓hmakJ/kgbl（hbl-hbl）h=ma（hma-hma）244.1（六）各项抽汽系数计算根据各个加热器热平衡可知： （1）H1加热器热平衡方程为 即 (1)（2）H2加热器热平衡方程为即 (2)（3）H3加热器热平衡方程为即(3)（4） 除氧器物质平衡方程为 即 H4加热器热平衡方程为

19、 代入得.(4)（5）H5加热器热平衡方程为即 (5)（6）H6加热器热平衡方程为即 .(6)（7）H7加热器热平衡方程为即 (7)（8） H8加热器和SG轴封加热器为计算方便，将H8与SG作为一个整体考虑，采用图 所示的热平衡范围来列出物质平衡式。由热井的物质平衡式，可得根据吸热量=放热量写出热平衡方程式将消去，即(8)采用并联法解上述8个方程，方程（1）（8）经代入数据、整理最后得如下形式写成矩阵方程 即 其中 代入数据得，用计算机解方程组得 汽轮机通流部分流量平衡：用凝汽器质量平衡验算： 二者相等说明计算正确。（七） 计算汇总及核算1. 新汽量校核及汽轮机各项汽水流量 (1) 计算凝汽的

20、比内功为 (2) 计算各级抽汽做功不足系数如下表：表1-5的计算式0.81940.04990.04090.76500.08830.06750.60990.05990.03650.49370.0103 0.005080.42660.03200.01370.39070.05240.02050.25760.04520.01160.13610.01350.001840.19760.64390.00650.004190.72500.00030.000220.54000.00500.00270.58330.00330.001920.21060.00050.000110.23210.00060.000140

21、.00928则汽轮机新汽耗量 与假设值接近误差 故可知假设合理。 表1-6汽轮机各项汽水流量项目符号系数axDx=ax*D0 (t/h)项目符号系数axDx=ax*Dc (t/h) 汽机总汽耗1.016177914.5593锅炉给水1.038465934.6185再热蒸汽0.8618735.12蒸发量1.027321924.5889排汽0.6363572.67化学补充水0.01671515.0435一级抽汽0.049944.91连续排污扩容蒸汽0.0055715.0139二级抽汽 0.088379.47小汽轮机用汽0.03430.6三级抽汽0.055930.31排污水0.0055735.015

22、7四级抽汽0.0103 9.23去H1漏汽0.00655.85五级抽汽 0.032028.8去H3漏汽0.00030.27六级抽汽0.052447.16去H4漏汽0.00504.5七级抽汽 0.045240.68去H7漏汽0.00332.97八级抽汽 0.013512.15去C漏汽0.00050.45去SG漏汽0.00060.542、 功率核算表1-7符号计算式结果（kw）符号计算式结果(kw)P13396.41P612831P27822.05P713345.82P34951.12P84395.95P41956.99Pc239838.84P56915.78Pe295453.96误差： 在允许范

23、围内 计算正确。3、 热经济性指标计算1)汽轮发电机组热经济性指标：汽耗率：热耗量：热耗率: 发电厂热经济性指标 汽轮机绝对电效率全厂热效率：全厂热耗率：标准煤耗率： (八) 设计总结 热力发电厂课程设计过程中，我通过对大量资料的查询，对热力发电厂系统有了更加深刻的认识，这对我将来从事发电厂工作奠定了基础。过程中遇到很多困难，但是同学之间的共同探讨解决了大部分的难题，培养了我们的团队合作能力。而且，此次计算过程我主要应用Matlab计算软件解矩阵方程和WORD中的公式编辑器进行公式编写，为以后撰写论文做好准备。 计算过程中不免发生错误，希望老师能够批评指正。参考文献：1、 热力发电厂 中国电力出版社 郑体宽主编2、 热力发电厂课程设计 中国电力出版社 黄新元主编3、 水和水蒸汽热力性质表 高教出版社课程设计报告（2010-2011学年 第一学期） 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： 能源动力与机械工程学院 班级： 实验动07 学生姓名： 陈伟 学号： 1071170803 指导教师： 设计周数： 1 成绩： 日期： 2011.1