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.docx
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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
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
660MW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℃、0℃、℃。
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℃。
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℃,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。
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),无回热加热其排汽亦进入凝汽器,设计排汽压力为。
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,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(
)33000kg/h\厂用汽(
)23000kg/h(不回收)、锅炉暖风器用气量为65400kg/h,暖风器汽源(
)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(
),一股去轴封加热器SG(
),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
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
漏气量(kg/h)
1824
389
66240
2908
2099
3236
2572
1369
漏气比焓(kJ/kg)
3169
漏气点代号
⑨
⑩
漏气量(kg/h)
1551
2785
22000
65800
33000
1270
5821
漏气比焓(kJ/kg)
3473
3474
(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=,t0=538℃;
(4)再热蒸汽参数(进汽阀前):
热段prh=;tth=538℃;
冷段prh´=;tth´=315℃;
(5)汽轮机排汽压力pc=,排汽比焓hc=2315kJ/kg。
.6
2.机组各级回热抽汽参数见表1-2
表1-2回热加热系统原始汽水参数
项目
单位
H1
H2
H3
H4
H5
H6
H7
H8
抽汽压力Pj
MPa
抽汽焓hj
kJ/kg
加热器上端差δt
℃
0
——
加热器下端差δt1
℃
——
水侧压力pw
MPa
抽汽管道压损△Pj
%
3
3
3
5
3
3
3
3
(2)最终给水温度tfw=℃;
(3)给水泵出口压力ppu=,给水泵效率ηpu=
(4)除氧器至给水泵高差Hpu=;
(5)小汽机排汽压力pc,xj=;小汽机排汽焓hc,xj=kg
3.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=;
额定再热蒸汽压力pr=;
(4)额定过热汽温tb=541℃;额定再热汽温tr=541℃;
(5)汽包压力pdu=;
(6)锅炉热效率ηb=%。
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=;发电机效率ηg=;
(6)补充水温度tma=20℃;
(7)厂用点率ε=。
5.简化条件
(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。
αα
全厂工质渗漏系数
αL=DL/DO=33000/2033724=
锅炉排污系数αb1
αhl=Dbl/DO=22000/2033724=
其余各量经计算为α
厂用汽系数αpl=
减温水系数αsp=图1-3全厂汽水平衡图
暖风机疏水系数αnf=65800/2033724=
由全厂物质平衡
补水率αma=αpl+αhl+αL
=++=
2.给水系数αfw
由图1-3所示,1点物质平衡
αb=αo+αL=1+=
2点物质平衡
αfw=αb+αbl-αsp=
+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=,温度to=538℃,查水蒸气性质表,得主蒸汽比焓值h0=kg.
主汽门后压力p´0=(1-δp1)p0==
由p´0=,h´0=h0=kg,查水蒸气性质表,得主汽门后气温t´0=℃。
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/h
33000
11000
22000
65800
60483
离开系统的介质比焓
返回系统的介质比焓
687
2.再热蒸汽参数
由中联门前压力prh=,温度trh=538℃,查水蒸气性质表,得再热蒸汽比焓值hrh=kg.
中联门后再热气压p´rh=(1-δp2)prh==
由p´rh=,h´rh=hrh=kg,查水蒸气性质表,得中联门后再热气温t´rh=℃.
(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
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩
Σ
汽水量Gi,kg/h
2908
2099
3236
2572
1369
1551
2785
1270
17790
汽水系数αi
汽水点比焓hi
3474
3474
总焓αihi
平均比焓
=
2.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
⑨
⑧
⑦
⑤
②
Σ
汽水量Gi,kg/h
1551
2785
2572
2099
389
9396
汽水系数αi
汽水点比焓hi
3474
3169
总焓αihi
平均比焓
=
3.凝汽器平均压力计算
由psl=,查水蒸气性质表,得tsl=℃;
由ps2=,查水蒸气性质表,得ts2=℃;
凝汽器平均温度ts=(tsl+ts2)=(+)=℃;
查水蒸气性质表,得凝汽器平均压力ps=;
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2-14
P0´=prh=
p¸h¸tp0=t0´=prh´=trh=538
t0=5382´hrh=
0h0=t3=
0t1=3h3=
P1=1h1=p3=
2t2=3204t4=
H2=p4=5t5=h5=53169
prh=p2=p5=t6=
6h6=2851
P6=t7=
单位:
p-MPa7h7=2716
t-℃p7=t8=
h-kJ/kg8h8=
p8=
Chc=
pc=x=
s[kJ(kg¸k])
图2-14气轮机的气态膨胀过程线
(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=()×=
式中P1——第一抽汽口压力;
△P1——抽汽管道相对压损;
又P1=,查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,1=
H1出水温度tw,1:
tw,1=ts,1-δt=()=
式中δt——加热器上端差。
H1疏水温度td1:
Td1=tw,1+δt1=+=
式中δt1——加热器下端差,δt1=
tw,1——进水温度,其值从高压加热器H2的上端差δt计算得到
已知加热器水侧压力Pw=,由t1=,查的H1出水比焓hw,1=kg
由tw,1=,pw=,
查得H1进水比焓hw,1=kg
由td1=,P1=,查得H1疏水比焓hd,1=kg.至此,高温加热器H1的进、出口汽水参数已经全部算出。
计算高压加热器H2
加热器压器P2:
P2=(1-Δp2)P2=()×=
式中P2——第二抽汽口压力;
△P2——抽汽管道相对压损;
又P2=,查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,2=
H2出水温度tw,2:
tw,2=ts,2-δt==
式中δt——加热器上端差。
H2疏水温度Td,2:
Td,2=tw,2+δt2=+=
式中δt2——加热器下端差,δt2=
tw,2——进水温度,其值从高压加热器H3的上端差δt计算得到
已知加热器水侧压力Pw=,由t2=,查的H2出水比焓hw,2=kg
由tw,2=,pw=,查得H2进水比焓hw,2=kg
由td,2=,P2=,查得H2疏水比焓hd,2=kg.至此,高温加热器H2的进、出口汽水参数已经全部算出。
计算高压加热器H3
加热器压器P3:
P3=(1-Δp3)P3=()×=
式中P3——第三抽汽口压力;
△P3——抽汽管道相对压损;
又P3=,查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,3=
H3出水温度tw,3:
tw,3=ts,3-δt==
式中δt——加热器上端差。
H3疏水温度td3:
Td3=tw,3+δt3=+0=
式中δt3——加热器下端差,δt3=0
tw,3——进水温度,其值从处氧气器H4的上端差δt计算得到
已知加热器水侧压力Pw=,由t3=,查的H3出水比焓hw,3=kg
由tw,3=,pw=,查得H3进水比焓hw,3=kg
由td,3=,P3=,查得H3疏水比焓hd3=kg.至此,高温加热器H3的进、出口汽水参数已经全部算出。
计算高压加热器H4
加热器压器P4:
P4=(1-Δp4)P4=()×=
式中P4——第四抽汽口压力;
△P4——抽汽管道相对压损;
又P4=,查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,4=
H4出水温度tw,4:
tw,4=ts,4-δt4==
式中δt4——加热器上端差。
H4疏水温度td4:
Td4=tw,4+δt4=141+=
式中δt4——加热器下端差,δt4=
tw,4——进水温度,其值从底压加热器H5的上端差δt计算得到
已知加热器水侧压力Pw=,由t4=,查的H4出水比焓hw,4=kg
由tw,4=141,pw=,查得H4进水比焓hw,4=kg
由td,4=,P4=,查得H4疏水比焓hd,4=kg.至此,高温加热器H4的进、出口汽水参数已经全部算出。
计算低压加热器H5
加热器压器P5:
P5=(1-Δp5)P5=()×=
式中P5——第五抽汽口压力;
△P5——抽汽管道相对压损;
又P5=,查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,5=
H5出水温度tw,5:
tw,5=ts,5-δt5=式中δt5——加热器上端差。
H5疏水温度td5:
Td5=tw,5+δt5=+=
式中δt5——加热器下端差,δt5=
tw,5——进水温度,其值从高温加热器H6的上端差δt计算得到
已知加热器水侧压力Pw=,由t5=,查的H5出水比焓hw,5=kg
由tw,5=,pw=,查得H5进水比焓hw,5=kg
由td,5=,P5=,查得H5疏水比焓hd,5=kg.至此,高温加热器H5的进、出口汽水参数已经全部算出。
计算低压加热器H6
加热器压器P6:
P6=(1-Δp6)P6=()×=
式中P6——第六抽汽口压力;
△P6——抽汽管道相对压损;
又P6=,查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,6=
H6出水温度tw,6:
tw,6=ts,6-δt=式中δt——加热器上端差。
H6疏水温度td6:
Td6=tw,6+δt6=+=
式中δt6——加热器下端差,δt6=
tw,6——进水温度,其值从低压加热器H7的上端差δt计算得到
已知加热器水侧压力Pw=,由t6=,查的H6出水比焓hw,6=kg
由tw,6=,pw=,查得H6进水比焓hw,6=kg
由td,6=,P6=,查得H6疏水比焓hd,6=kg.至此,高温加热器H6的进、出口汽水参数已经全部算出。
计算低压加热器H7
加热器压器P7:
P7=(1-Δp7)P7=()×=
式中P7——第七抽汽口压力;
△P7——抽汽管道相对压损;
又P7=,查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,7=
H7出水温度tw,7:
tw,1=ts,7-δt=式中δt——加热器上端差。
H7疏水温度td7:
Td7=tw,1+δt7=+=
式中δt——加热器下端差,δt7=
tw,7——进水温度,其值从低压加热器H8的上端差δt计算得到
已知加热器水侧压力Pw=,由t7=,查的H7出水比焓hw,7=kg
由tw,7=,pw=,查得H7进水比焓hw,7=kg
由td,7=,P7=,查得H7疏水比焓hd,7=kg.至此,高温加热器H7的进、出口汽水参数已经全部算出。
计算低压加热器H8
加热器压器P8:
P8=(1-Δp8)P8=()×=
式中P8——第八抽汽口压力;
△P8——抽汽管道相对压损;
又P8=,查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,8=
H8出水温度tw,8:
tw,8=ts,8-δt=式中δt——加热器上端差。
H8疏水温度td8:
Td8=tw,8+δt8=+=
式中δt8——加热器下端差,δt8=
tw,8——进水温度,其值从低压加热器SG的上端差δt计算得到
已知加热器水侧压力Pw=,由t8=,查的H8出水比焓hw,8=kg
由tw,8=,pw=,查得H8进水比焓hw,8=kg
由td,8=,P8=,查得H8疏水比焓hd,8=kg.至此,高温加热器H8的进、出口汽水参数已经全部算出。
现将计算结果列于表2-8。
表2-8回热加热系统汽水参数计算
项目
单位
H1
H2
H3
H4
H5
H6
H7
H8
SG
汽
测
抽汽压力P’j
MPa
抽汽比焓hj
kJ/kg
抽汽管道压损δpj
%
3
3
3
3
3
3
3
3
加热器侧压力Pj
MPa
错的
气侧压力下饱和温度ts
℃
水
测
水侧压力Pw
MPa
加热器上端查δt
℃
0
0
出水温度tw,j
℃
出水比焓hw,j
kJ/kg
进水温度t’w,j
℃
进水比焓h’w,j
kJ/kg
加热器下端查δt1
℃
疏水温度tdj
℃
疏水比焓hdj
kJ/kg
415
(五)高压加热器组抽汽系数计算
1.由高压加热器H1热平衡计算α1
高压加热器H1的抽汽系数α1:
α1={αfw(hw1-hw2)/ηh}/h1-hd,1=
高压加热器H1的疏水系数αd,1:
αd,1=α1=
2.由高压加热器H2热平衡计算α2、αrh
高压加热器H2的抽汽系数α2:
α2={αfw(hw,2-hw,3)/ηh}-αd,1(hd,1-hd,2)/h2-hd,2=
高压加热器H2的疏水系数αd,2:
αd,2=αd,1+α1=+=
再热器流量系数αrh:
αrh=1-α1-α2-αsg,1-αsg,2-αsg,42-αsg,5-αsg,8-αsg,7
=-=
3.由高压加热器H3热平衡计算α3
本级计算时,高压加热器H3的进水比焓hw,3´为未知,故先计算给水泵的介质比焓升Δhpu。
如图2-15所示,泵入口静压p´pu:
p´pu=p´4+ρ´·g·Hpu=+889×10-6××
=
式中p'4—除氧器压力,Mpa;
ρ'—除氧器至给水泵水的平均密度,㎏/m3
给水泵内介质平均压力ppj
ppj=×(ppu+p'pu)=×(+)=
给水泵内介质平均比焓hpj:
取hpj=h'pu=
根据ppj=和hpj=查得:
p4p4
给水泵内介质平均比容υpu=m3/㎏
给水泵介质焓升τpu除氧器
τpu=hpu-h´pu=
p´Hpu
=
=kgρpu
hpu给水泵h´pu
给水泵出口比焓hpu:
ppup´pu
hpu=h'pu+Δhpu=+=㎏2-15给水泵焓升示意图
高压加热器H3的抽汽系数α3:
高压加热器H3的疏水系数αd,3:
αd,3=αd,2+α3=+=
(六)除氧器抽汽系数计算
除氧器出水流量αc,4
αc,4=αfw+αsp=+=
抽汽系数α4:
α4=[αc,4(hw,4-hw,5)/ηh-αd,3(hd,3-hw,5)-αsg,4(hsg,4-hw,5)
-αsg,5(hsg,5-hw,5)-αsg,6(hsg,6-hw,5)-αsg,7(hsg,7-hw,5)
-αnf(hnf-hw,5)]/(h4-hw,5)
=[×()/()
×()×()
×()×()
×()]/()=
除氧器的物质平衡和热平衡见图2-16。
由于除氧器为汇集式加热器,进水流量αc,5为未知。
但利用简捷算法可避开求取αc,5。
α4
(七)低压加热器组抽汽系数计算αsg¸4ααc,5
αg¸5
1.由低压加热器H5热平衡计算α5αnfαd3
低压加热器H5的出水系数αc,5:
21
由图2-16,αpuαc,4
αc,5=-αd,3-α4-αsg,L1-αnf
=图2-16除氧器的物质平衡和热平衡
1-除氧器;2-ge给水泵;αsg¸4
=αg¸5-轴封漏汽系数;αnf-暖风器凝结系数
αc,4-除氧器出水系数
低压加热器H5的抽汽系数α5
α5=
=
低压加热器H5的疏水系数αd,5
αd,5=α5=
2.由低压加热器H6热平衡计算α6
低压加热器H6的抽汽系数
α6=
=
=
低压加热器H6疏水系数
αd,6=αd,5+α6=+=
3.由低压加热器H7热平衡计算α7
低压加热器H7的抽汽系数α7
α7=
=
=
低压加热器H7的疏水系数αd,7:
αd,7=αd,6+α7=由低压加热器H8热平衡计算α8
由于低加H8的进水焓hsg、疏水焓hd,8为未知,故先计算轴封加热器SG。
由SG的热平衡,得轴封加热器出水焓hw,sg:
hw,sg=h´c+
=
=kg
表2-6.
由pw,sg=,hw,sg=℃,查得轴封加热器出水温度tw,sg=℃.
低压加热器H8疏水温度td,8:
td,8=tw,sg+δt1=+=℃
由p's=,td,8=℃查得低压加热器H8疏水焓hd,8=kg.
低压加热器H8的抽汽系数α8:
α8=
=
=
低压加热器H8的疏水系数αd,8:
αd,8=αd,7+α8
=+=
(八)凝汽系数αc计算
1.小汽机抽汽系数αxj:
αxj=
2.由凝汽器的质量平衡计算αc
αc=αc,5-αd,8-Σαsg-αxj-αma
=由气轮机汽侧平衡校验αc
H4抽汽口抽汽系数和α'4:
α'4=α4+αxj+αnf+αpl
=+++
=
各加热器抽汽系数和Σαj:
Σαj=α1+α2+α3+α'4+α5+α6+α7+α8
=++++++
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