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剖析

1660MW凝汽式机组全厂原则性热力系统计算（设计计算）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Dj、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内置式蒸汽冷却器，上端差分别为-1.7℃、0℃、-1.7℃。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℃。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，经三级高压加热器加热，最终给水温度达到274.8℃，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4.4/5.38kPa。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2回热加热其排汽亦进入凝汽器，设计排汽压力为6.34kPa。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/h。热力系统的汽水损失计有：全厂汽水损失（○14）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（○12）取自第4级抽汽，其疏水仍返回除氧器回收，疏水比焓697kJ/kg。锅炉排污损失按计算植确定。高压缸门杆漏汽（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）。。从均压箱引出三股蒸汽：一股去第七级低加（○16），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1-1各辅助汽水、门杆漏汽、轴封漏汽数据漏气点代号①②③④⑤⑥⑦⑧漏气量（kg/h）18243896624029082099323625721369漏气比焓（kJ/kg）3397.23397.23024.33024.33024.33024.33169漏气点代号⑨⑩○11○12○13○14○15○16漏气量（kg/h）1551278522000658003300012705821漏气比焓（kJ/kg）347334743169.03169.084.13397.2（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，t0=538℃；（4）再热蒸汽参数（进汽阀前）：热段prh=3.232MPa；tth=538℃；冷段prh´=3.567MPa；tth´=315℃；（5）汽轮机排汽压力pc=4.4/5.38kPa,排汽比焓hc=2315kJ/kg。.69.782.机组各级回热抽汽参数见表1-23表1-2回热加热系统原始汽水参数项目单位H1H2H3H4H5H6H7H8抽汽压力PjMPa5.9453.6681.7760.9640.4160.2260.1090.0997抽汽焓hjkJ/kg3144.23027.13352.23169.02978.52851.02716.02455.8加热器上端差δt℃-1.70-1.7——2.82.82.82.8加热器下端差δt1℃5.55.5——5.55.55.55.55.5水侧压力pwMPa21.4721.4721.470.9162.7582.7582.7582.758抽汽管道压损△Pj%33353333（2）最终给水温度tfw=274.8℃；（3）给水泵出口压力ppu=21.47MPa，给水泵效率ηpu=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；小汽机排汽焓hc,xj=2315.6kJ/kg3.锅炉型式及参数（1）锅炉型式：德国BABCOCK-2208t/h一次中间再热、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℃；额定再热汽温tr=541℃；（5）汽包压力pdu=18.28MPa；（6）锅炉热效率ηb=92.5%。4.其他数据（1）汽轮机进汽节流损失δpl=4%，中压缸进汽节流损失δp2=2%；（2）轴封加热器压力psg=102KPa,疏水比焓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ηm=0.985；发电机效率ηg=0.99；（6）补充水温度tma=20℃；（7）厂用点率ε=0.07。5.简化条件4（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焓升。二、热力系统计算(一)汽水平衡计算1.全厂补水率αma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α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。αLαpl全厂工质渗漏系数αL=DL/DO=33000/2033724=0.0162263锅炉排污系数αb1αhl=Dbl/DO=22000/2033724=0.0108175其余各量经计算为α厂用汽系数αpl=0.01081减温水系数αsp=0.02974图1-3全厂汽水平衡图暖风机疏水系数αnf=65800/2033724=0.032354439由全厂物质平衡补水率αma=αpl+αhl+αL=0.01081+0.0108175+0.0162263=0.03585382.给水系数αfw由图1-3所示，1点物质平衡αb=αo+αL=1+0.162263=1.01622632点物质平衡αfw=αb+αbl-αsp=1.01622+0.005408-0.02974=0.99193.各小汽流量系数αsg,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1-1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℃,查水蒸气性质表，得主蒸汽比焓值h0=3397.1kJ/kg.主汽门后压力p´0=(1-δp1)p0=(1-0.04)16.58=16.0128Mpa由p´0=16.0128Mpa,h´0=h0=3397.1kJ/kg,查水蒸气性质表，得主1αbα0=1αspα2αfwαspαma5汽门后气温t´0=535.254℃。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暖风器过热器减温水汽（水）量kg/h3300011000220006580060483离开系统的介质比焓3397.21760.33108.23108.2724.7返回系统的介质比焓83.783.783.7687724.72.再热蒸汽参数由中联门前压力prh=3.232Mpa,温度trh=538℃,查水蒸气性质表，得再热蒸汽比焓值hrh=3538.9029kJ/kg.中联门后再热气压p´rh=(1-δp2)prh=(1-0.02)3.232=3.16736Mpa由p´rh=3.1673Mpa,h´rh=hrh=3538.9029kJ/kg,查水蒸气性质表,得中联门后再热气温t´rh=537.716℃.(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焓hsg.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④⑤⑥⑦⑧⑨⑩○15Σ汽水量Gi,kg/h2908209932362572136915512785127017790汽水系数αi0.0014290.00103200.00159111.7760.0006730.00076260.00136940.00062440.0087455汽水点比焓hi3024.33024.33024.33024.33169.0347434743217.7总焓αihi4.32173.12114.81193.82272.13272.64434.75732.009123.6325平均比焓23.6729/0.0087455=2702.292.均压箱计算以加权平均法计算均压箱内的平均蒸汽比焓hjy.计算详见表2-7表5-5均压箱平均蒸汽比焓计算项目⑨⑧⑦⑤②Σ汽水量Gi,kg/h15512785257220993899396汽水系数αi0.00076260.0006730.0012640.0010320.00019130.0039263汽水点比焓hi347431693024.33024.33397.2总焓αihi2.649272.133053.82273.121070.6498812.3759平均比焓12.3759/0.0039263=3152.163.凝汽器平均压力计算由psl=4.40kpa,查水蒸气性质表,得tsl=30.54℃;由ps2=5.38kpa,查水蒸气性质表,得ts2=34.19℃;凝汽器平均温度ts=0.5（tsl+ts2）=0.5（30.54+34.19）=32.365℃;查水蒸气性质表,得凝汽器平均压力ps=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2-14P0´=116.0128prh=3.232p¸h¸tp0=16.58t0´=535.29prh´=3.167trh=538t0=5382´hrh=3538.90h0=3397.2t3=446.10t1=385.63h3=3352.2P1=5.9451h1=3144.2p3=1.7762t2=3204t4=354.6H2=3.27.1p4=0.9645t5=354.6h5=53169prh=3.232p2=3.668p5=0.416t6=191.16h6=2851P6=0.226t7=120.2单位：p-MPa7h7=2716t-℃p7=0.109t8=59.7h-kJ/kg8h8=2455.8p8=0.0197Chc=2315.6pc=0.0049x=0.899s[kJ(kg¸k])图2-14气轮机的气态膨胀过程线7（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：Ｐ1=（1-Δp1）P1=（1-0.03）×5.945=5.766MPa式中Ｐ1——第一抽汽口压力；△P1——抽汽管道相对压损；又P1=5.766MPa，查水蒸气性质表得加热器饱和温度ts,1=272.9H1出水温度tw,1：tw,1=ts,1-δt=272.9-（-1.7）=274.6式中δt——加热器上端差。H1疏水温度td1：Td1=tw,1+δt1=243.4+5.5=248.9式中δt1——加热器下端差，δt1=5.5tw,1——进水温度，其值从高压加热器H2的上端差δt计