热电厂热力系统计算

热力发电厂课程设计1.1设计目的1.学习电厂热力系统规划、设计的一般途径和方案论证、优选的原则2.学习全面性热力系统计算和发电厂主要热经济指标计算的内容、方法3.提高计算机绘图、制表、数据处理的能力1.2原始资料西安某地区新建热电工程的热负荷包括：1）工业生产用汽负荷；2）冬季厂房采暖用汽负荷。西安地区采暖期101天，室外采暖计算温度–5℃，采暖期室外平均温度1.0℃，工业用汽和采暖用汽热负荷参数均为0.8MPa、230℃。通过调查统计得到的近期工业热负荷和采暖热负荷如下表所示：热负荷汇总表项目单位采暖期非采暖期最大平均最小最大平均最小用户热负荷工业t/h1751421081269275采暖t/h17772430001.3计算原始资料（1）锅炉效率根据锅炉类别可取下述数值：锅炉类别链条炉煤粉炉沸腾炉旋风炉循环流化床锅炉锅炉效率0.72～0.850.85～0.900.65～0.700.850.85～0.90（2）汽轮机相对内效率、机械效率及发电机效率的常见数值如下：汽轮机额定功率750～600012000～250005000汽轮机相对内效率0.7～0.80.75～0.850.85～0.87汽轮机机械效率0.95～0.980.97～0.99～0.99发电机效率0.93～0.960.96～0.970.98～0.985（3）热电厂内管道效率，取为0.96。（4）各种热交换器效率，包括高、低压加热器、除氧器，一般取0.96～0.98。（5）热交换器端温差，取3～7℃。（6）锅炉排污率，一般不超过下列数值：以化学除盐水或蒸馏水为补给水的供热式电厂2%以化学软化水为补给水的供热式电厂5%（7）厂内汽水损失，取锅炉蒸发量的3%。（8）主汽门至调节汽门间的压降损失，取蒸汽初压的3%～7%。（9）各种抽汽管道的压降，一般取该级抽汽压力的4%～8%。（10）生水水温，一般取5～20℃。（11）进入凝汽器的蒸汽干度，取0.88～0.95。（12）凝汽器出口凝结水温度，可近似取凝汽器压力下的饱和水温度。2、原则性热力系统2.1设计热负荷和年持续热负荷曲线根据各个用户的用汽参数和汽机供汽参数，逐一将用户负荷折算到热电厂供汽出口，见表2-1。用户处工业用汽符合总量：采暖期最大为175t/h,折算汇总到电厂出口处为166.65t/h。表2-1热负荷汇总表项目单位采暖期非采暖期最大平均最小最大平均最小用户热负荷工业t/h1751421081269275采暖t/h1777243000折算到电厂出口的热负荷工业t/h166.65135.22102.84119.9987.6171.42采暖t/h168.5568.5640.95000折算到热电厂出口的工业热负荷，再乘以0.9的折算系数，得到热电厂设计工业热负荷，再按供热比焓和回水比焓（回水率为零，补水比焓62.8kJ/kg）计算出供热量，见表2-2。根据设计热负荷，绘制采暖负荷持续曲线和年热负荷持续曲线图，见图2-1、图2-2。表2-2热电厂设计热负荷项目单位采暖期非采暖期最大平均最小最大平均最小工业蒸汽热负荷0.8MPa、230℃t/h149.98121.7092.56107.9978.8564.28GJ/h426.59346.15263.27307.14224.26182.82采暖蒸汽热负荷0.8MPa、230℃t/h168.5568.5640.95000GJ/h479.40195.01116.47000合计t/h318.53190.26133.51107.9978.8564.28GJ/h905.99541.16379.73307.14224.26182.82图2-1采暖热负荷持续曲线图图2-2年热负荷持续曲线图2.2装机方案的拟定根据热电厂设计热负荷和建厂条件，热电厂最终规模是50MW以下，由于采暖热负荷占整个热负荷比重一般，所以不建热水网。采暖用汽和工业用汽同管输送，因此拟定以下装机方案：（见图2-3）2×CC12-4.9/0.98/0.17型双抽汽供热式次高压汽轮机发电机组；1×B12-4.9/0.98型背压供热式次高压汽轮机发电机组；3×75t/h次高压循环流化床锅炉。本方案设有三台锅炉，三台汽轮机，主蒸汽系统采用母管制。背压机组（B12机组）的排汽，一部分作为1号高加的加热用汽，另一部分作为供热汽源。抽汽机组CC12有3级非调整抽汽和2级调整抽汽，其中第1级调整抽汽和第1级非调整抽汽共用一个抽汽口，第2级调整抽汽和第2级非调整抽汽共用一个抽汽口，第1级调整抽汽做为供热抽汽，第2级调整抽汽做为补充水加热蒸汽。除氧器加热用汽量是第2级非调整抽汽，除氧器定压运行。该系统配置减温减压器，保留或新建调峰锅炉，机组供热不足部分先由锅炉的新蒸汽减温减压后提供，再由尖峰锅炉提供。减温减压器所用的减温水来自给水泵出口。系统设连排扩容器，扩容蒸汽进入除氧器。功热蒸汽的凝结水不回收，补充水（生水）由CC12机组的第2级调整抽汽加热后，去化水车间，再去除氧器。注：1.D流量，单位t/h。图中数据分子为季最大负荷工况计算结果。分母为非采暖季最小负荷工况计算结果。2.h焓，单位kj/kg；t温度，单位℃3.p压力，单位MPa4.采暖季3台汽机加减压减温器供汽并需外部小锅炉调峰，非采暖季最小负荷工况B12汽机停运。汽水损失467.08h711.76h4.9p435t3282.85h0.005p2214.67h4.9p435t3282.85h2907h408h518.84h从化水车间来1179h3×130t/h2693.11h0.8p230t2907h5.4p450t3312.9h4.9p435t3282.85hB12-4.9/0.982×CC12-4.9/0.98/0.17减温水518.84h补充水2744.69h2693.9h128.65h433.67h62.8h生水167h去化水车间再去除氧器476.54h减温水518.84h720hD1B+D1C=37.141.17Db=390189.69Doj=17.80.0DL=11.705.69DOB=151.70.0Doc=208.8184Dw=2.990.0DTj=20.790.0Dc=24.3973.01DTB+DTC+DTj=257.6064.28Df=2.411.17D2=43.1314.03Dbl=7.83.79Dps=5.392.62Dw=2.990.0D2s=15.524.10D3=3.5210.52Dbs=1.2×DTB+DTC=236.8164.28图2-3B12-4.9/0.98+2×CC12-4.9/0.98/0.17+3×75t/h全厂原则性热力系统图2.3汽轮机热力特性资料与原则性热力系统拟定及其计算（一）机组热力特性资料我国常见供热机组的热力特性参见《中小型热电联产工程设计手册》。本方案CC12额定进气量92t/h，最大进气量104.4t/h，第一级调整抽汽量30~50t/h，第二级调整抽汽量30t/h。本方案的计算原则是，让B12尽量多供热负荷，CC12汽机第二级调整抽汽作热电厂补水加热用汽。（二）原则性热力系统本方案原则性热力系统见图2-3。（三）原则性热力系统计算1.参数级符号说明见表2-3表2-3参数及符号名称符号单位名称符号单位锅炉蒸发量DbhtCC12机组机电效率2,Cmg锅炉排污量Db1htB12汽机进汽量DoBht排污扩容蒸汽量DfhtB12汽机高加用汽量DB1ht扩容器排污水量DpshtB12汽机外供汽量DTBht全厂汽水损失量D1htCC12汽机进汽量DC0ht锅炉给水量DfwhtCC12汽机高加用汽量DC1ht全厂补充水量DmahtC12汽机高加用汽量D1ht锅炉减温减压汽量Dj0htCC12汽机外供汽量DTCht减温减压后汽量DTjhtCC12除氧器用汽量D2ht减温减压喷水量DwhtCC12生水预热器用汽量Ds2ht循环流化床锅炉效率glCC12凝汽量Dcht加热器换热效率hCC12低压加热器用汽量D3ht加热蒸汽利用系数'hCC12发电量PCe,kWB12机组机电效率Bmg,B12发电量PBe,kWC12机组机电效率1,Cmg2.计算条件计算工况：采暖期最大热负荷工况，此时对应汽轮机最大进气量和最大调整供热抽汽量；设锅炉排污量：Dbl=0.02Db；汽水损失量：D1=0.03Db；ηh='h=0.98。各效率取值见表2-4。表2-4主要效率取值锅炉效率gl机电效率采暖期非采暖期B12机组Bmg,CC12机组1,Cmg0.90.860.7580.8293.锅炉减温减压供热系统热力计算公式物质平衡方程DDTjwjD0（a）能量平衡方程03282.85D518.842907jwTjDD（b）把（a）式带入（b）式得03282.85D518.842907jwTjDD解得01.168TjjDD（3-62）001.168TjTjjjDDDD（3-63）4.方案一的计算（1）锅炉汽水流量计算公式1）锅炉蒸发量)(030928.1)03.01/()(000000DDDDDDDjBjBCb（3-64）2）锅炉排污量)(020619.002.00001DDDDDjBbb（3-65）3）锅炉给水量)(051546.10001DDDDDDjBbbfw（3-66）4)锅炉扩容排污系统计算物质平衡方程DDpsfbD1（a）能量平衡方程111790.98D2693467.08bfpsDD（b）把（a）式带入（b）式得0000.0063757()DfBjDDD(3-67)10000.0142428()DpsbfBjDDDDD（3-68)5)补充水量计算，若不考虑回水DDDDDDpsLTjTBTCma)()(030928.103.0)(000DDDDDDjBCTjTBTC0000.0142428()CBjDDD（3-69）000()0.0451707()TCTBTjCBjDDDDDD（2）B12-4.9/0.98热力系统计算公式1）B12机高加用汽量计算高加用汽量可分为两部分，一部分由B12汽轮机排气提供，为DB1，另一部分由CC12第一级抽汽提供，为DC1。假定B12抽汽加热对应的给水量是DoB和CC12一级抽汽加热剩余的给水量，则高加能量平衡方程：100.98(2907711.76)1.051546(719.67518.84)BBDD解得高加用汽100.0981632BBDD（3-70）2）B12机外供汽量0100.901837TBBBBDDDD（3-71）3）B12机发电功率,003282.8529070.857/3.679.868eBBBPDD（3-72）（3）CC12-4.9/0.98//0.17热力系统计算公式1）CC12高加用汽量计算高加能量平衡方程1000.982907711.76719.67518.841.051546CCjDDD解得高加用汽量1000.098163CCjDDD（3-73）2）生水预热器用汽量计算生水预热器的热平衡：计算时考虑20%的化学水处理水量损失。20.982744.69476.541.2167.4762.8smaDD20000.0565070.002553sTCTBTjCBjDDDDDDD（3-74）3)低压加热器用汽量计算公式低压热平衡：3=3c0.982693433.07407.68128.65DDD低加用汽量:D3=0.144149Dc（3-75）4）除氧器用汽量计算公式除氧器热平衡2bs2s113cffww0.982744.69146.5476.54711.76407.682693.11=518.84CBDDDDDDDD（D+D）把式（3-69），（3-73），（3-70），（3-67），（3-74），（3-7