660MW凝汽式机组全厂原则性热力系统计算

本科毕业设计（论文）660MW凝汽式发电机组热力系统的设计学院：材料与能源学院专业：热能与动力工程（热电工程方向）年级班别：2007级（1）班姓名：林学号：3107007838指导教师：柯秀芳副教授2011年5月摘要高参数大容量凝汽式机组是目前新建火电机组的主力机型，本文针对660MW亚临界凝汽式发电机组热力系统进行设计，对拟定的凝汽式发电机组原则性热力系统进行设计计算和热经济性计算，绘制原则性热力系统图、全面性热力系统图。本机组选用德国BABCOCK公司生产的2208t/h自然循环汽包炉；汽轮机为GE公司的亚临界压力、一次中间再热660MW凝汽式汽轮机。共设8级不调节抽汽，其中3级高压加热器，4级低压加热器，及一级除氧器。主蒸汽初参数：16.68Mpa，538C，再热蒸汽参数：3.232Mpa，538C，排汽压力4.4kpa。热经济性指标：全厂效率40.50%，发电标准煤耗0.29504kg/kW·h。计算误差：汽轮机进汽量计算误差0.901%，汽轮机内功计算误差0.55%。关键词：电厂，热力系统，锅炉，汽轮机AbstractHigh-powerandhighparametersofcondensingunitisthemainofthenewthermalpowerunits.Athermalsystemofasubcritical660MWcondensingunitisdesignedinthispaper.Thebaselessthermalsystemsandthermaleconomyisdesignedandcalculated.AndbaselessThermalsystemdiagramandComprehensiveThermalsystemdiagramisdrew.A2208t/hofnaturalcirculationdrumboilerproducedbyGermanBABCOCKisselectedforthisunit.Theturbineissubcriticalpressure,onereheat660MWCondensingSteamTurbineproducedbyGE.Thereareatotalofeightlevelsteamextraction.Includingthreehigh-pressureheater,fourlowpressureheatersandadeaerator.Themainsteamparametersisasfollow:16.68Mpa,538C,reheatsteamparameters:3.232Mpa,538C.Exhauststeampressure4.4kpa.ThermalEconomyindexisasfollow:Theefficiencyofthewholeplant40.50%;Generationstandardcoalconsumption0.29504kg/kW·h.Calculationerrorsisasfollow:Throttleflowerror0.901%,Counter-balancecheckingerror0.55%.Keywords：PowerPlant，ThermalSystem，Boiler，SteamTurbine目录1绪论..............................................................12热力系统与机组资料....................................................42.1.热力系统简介...................................................42.2.原始资料.......................................................53热力系统计算..........................................................73.1.汽水平衡计算...................................................73.2.汽轮机进汽参数计算.............................................83.3.辅助计算.......................................................83.4.各加热器进、出水参数计算......................................103.5.高压加热器组抽汽系数计算......................................163.6.除氧器抽汽系数计算............................................183.7.低压加热器组抽汽系数计算......................................183.8.凝汽系数计算..................................................203.9.汽轮机内功计算................................................213.10.汽轮机内效率、热经济指标、汽水流量计算........................233.11.全厂性热经济指标计算..........................................244反平衡校核...........................................................275辅助系统设计、选型...................................................295.1.主蒸汽系统....................................................295.2.给水系统......................................................295.3.凝结水系统....................................................295.5.旁路系统......................................................305.6.补充水系统....................................................305.7.阀门..........................................................316结论..............................................................33参考文献.............................................................35致谢..................................................................3611绪论火力发电厂简称火电厂，是利用煤炭、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂。其能量转换过程是：燃料的化学能→热能→机械能→电能。最早的火力发电是1875年在巴黎北火车站的火电厂实现的。随着发电机、汽轮机制造技术的完善，输变电技术的改进，特别是电力系统的出现以及社会电气化对电能的需求，20世纪30年代以后，火力发电进入大发展的时期。火力发电机组的容量由200兆瓦级提高到300～600兆瓦级（50年代中期），到1973年，最大的火电机组达1300兆瓦。大机组、大电厂使火力发电的热效率大为提高，每千瓦的建设投资和发电成本也不断降低。到80年代后期，世界最大火电厂是日本的鹿儿岛火电厂，容量为4400兆瓦。但机组过大又带来可靠性、可用率的降低，因而到90年代初，火力发电单机容量稳定在300～700兆瓦。进入21世纪后，为提高发电效率，我国对电厂机组实行上大压小政策。高参数大容量凝汽式机组成为目前新建火电机组的主力机型,全世界数十年电站发展史的实践表明，火电设备逐渐大容量化是不可抗拒的发展趋势。人类已进入21世纪，“能源、环境、发展”是新世纪人类所面临的三大主题。这三者之中，能源的合理开发与利用将直接影响到环境的保护和人类社会的可持续发展。作为能源开发与利用的电力工业正处在大发展的阶段，火力发电是电力工业的重要领域，环境保护和社会发展要求火力发电技术不断发展、提高。在已经开始的21世纪，火力发电技术发展趋势是我们十分关注的问题。就能量转换的形式而言，火力发电机组的作用是将燃料（煤、石油、天然气）的化学能经燃烧释放出热能，再进一步将热能转变为电能。其发电方式有汽轮机发电、燃气轮机发电及内燃机发电三种。其中汽轮机发电所占比例最大，燃气轮机发电近年来有所发展，内燃机发电比例最小。汽轮机发电的理论基础是蒸汽的朗肯循环，按朗肯循环理论，蒸汽的初参数（即蒸汽的压力与温度）愈高，循环效率就愈高。目前蒸汽压力已超过临界压力（大于22.2MPa），即所谓的超临界机组。进一步提高超临界机组的效率，主要从以下两方面入手。1.提高初参数，采用超超临界初参数的提高主要受金属材料在高温下性能是否稳定的限制，目前，超临界机组初温可达538℃～576℃。随着冶金技术的发展，耐高温性能材料的不断出现，初温可提高到600℃～700℃。如日本东芝公司1980年着手开发两台0型两段再热的2700MW超超临界汽轮机，并相继于1989年和1990年投产，运行稳定，达到提高发电端热效率5%的预期目标，即发电端效率为41%，同时实现了在140分钟内启动的设计要求，且可在带10％额定负荷运行。在此基础上，该公司正推进1型（30.99MPa、593/593/593℃）、2型（34.52Mpa,650/593/593℃）机组的实用化研究。据推算，超超临界机组的供电煤耗可降低到279g/kWh2.采用高性能汽轮机汽轮机制造技术已很成熟，但仍有进一步提高其效率的空间，主要有以下三种途径：首先是进一步增加末级叶片的环形排汽面积，从而达到减小排汽损失的目的。末级叶片的环形排汽面积取决于叶片高度，后者受制于材料的耐离心力强度。日本700MW机组已成功采用钛制1.016m的长叶片，它比目前通常采用的12Cr钢制的0.842m的叶片增加了离心力强度，排汽面积增加了40%，由于降低了排汽损失，效率提高1.6%。其次是采用减少二次流损失的叶栅。叶栅汽道中的二次流会干扰工作的主汽流产生较大的能量损失，要进一步研制新型叶栅，以减少二次流损失。最后是减少汽轮机内部漏汽损失。汽轮机隔板与轴间、动叶顶部与汽缸、动叶与隔板间均有一定间隙。这些部位均装有汽封，以减少漏汽损失。要研制新型汽封件以减少漏汽损失。发展大机组的优点可综述如下：1.降低每千瓦装机容量的基建投资随着机组容量的增大，投资费用降低。在一定的范围内，机组的容量越大越经济。一般将这个范围称为容量极限。以20万千瓦燃煤机组的建设费比率为100%。30万千瓦燃煤机组为93%，到60万千瓦时进一步下降为84%。容量每增加一倍，基建投资约降低5%。2.提高电站的供电热效率机组容量越大，电站的供电热效率也越高。在15万千瓦以前，热效率的上升率较高。达到15万千瓦以后，热效率上升趋于和缓。原因在于容量在15万千瓦前，蒸汽参数随容量增加而提高的缘故。容量超过15万千瓦后，蒸汽参数变化不大。欲取得更高的供电热效率，只有采用超临界领域的蒸汽参数。16.9Mpa,566/538℃，50万千瓦机组的供电热效率为38.6%。24.6Mpa538/538℃，390万千瓦机组的供电热效率则高达40.7%，与前者相比约提高