300MW汽轮机课程设计.docx
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300MW汽轮机课程设计
300MW汽轮机课程设计
(报告书)
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二O一六年一月十五日
300MW汽轮机热力计算
、热力参数选择
1.类型:
N300-16.67/537/537机组形式为亚临界、一次中间再热、两缸两排气。
额定功率:
Pel=300MW;
高压缸排气压力prh=p2=3.8896MPa;
中压缸排汽压力p3=p4=0.7979Mpa;凝汽器压力Pc=0.004698Mpa;
汽轮机转速n=3000r/min;
2.其他参数:
给水泵出口压力Pfp=19.82MPa;凝结水泵出口压力Pcp=5.39MPa;机械效率?
ni=0.99;
发电机效率?
g=0.99;
加热器效率?
h=0.98;
3.相对内效率的估计根据已有同类机组相关运行数据选择汽轮机的相对内效率:
高压缸,?
riH=0.875;
中压缸,?
riM=0.93;
低压缸?
riL=0.86;
4.损失的估算主汽阀和调节汽阀节流压力损失:
Δp0=0.8335MPa;再热器压损ΔPrh=0.1Prh=0.3622MPa;中压缸联合气阀节流压力损失ΔP‘rh=0.02Prh=0.07244MPa;中低压缸连通管压力损失Δps=0.02ps=0.0162MPa;低压缸排气阻力损失Δpc=0.04pc=0.1879KPa;
、热力过程线的拟定
1.
在焓熵图,根据新蒸汽压力p0=16.67和新蒸汽温度t0=537,可确定汽轮机进气状态点0(主汽阀前),并查的该点的比焓值h0=3396.13,比熵s0=6.4128,比体积v0=0.019896。
2.
在焓熵图上,根据初压p0=16.67和主汽阀和调节气阀节533.62流压力损失Δp0=0.8335以确定调节级级前压力p‘0=p0-Δp0=15.8365,然后根据p‘0和h0的交点可以确定调节级级前状态点1,并查的该点的温度t‘0=533.62,比熵s'0=6.4338,比体积v‘0=0.0209498。
3.
在焓熵图上,根据高压缸排气压力prh=3.8896和s0=6.546437可以确定高压缸理想出口状态点为2t,并查的该点比焓值hHt=3056.864,温度tHt=335.743,比体积vHt=0.066192,由此可以得到高压缸理想比焓降ΔHtH=h0-hHt=339.266,进而可以确定高压缸实际比焓降ΔHiH=ΔHtH×?
riH=296.8578,再根据h'rh、ΔHiM和ps可以确定高压缸实际出口状态2,并查得该点比焓值hH=3099.2722,温度tH=351.3652,比体积vH=0.0687,sH=6.6058。
4.
在焓熵图上,根据高压缸排气压力prh=3.8896和再热器压损Δprh=0.3622可以确定热再热压力p'rh=prh-Δprh=3.5274,然后根据p'rh和再热蒸汽温度tth=537确定中压缸进气状态点为3(中压缸联合气阀前),并查的该点的比焓值h'rh=3535.213,比熵s‘rh=7.2612,比体积v'rh=0.1036。
5.
在焓熵图上,根据热再热压力p'rh=3.5274和中压缸联合气阀节流压力损失Δp'rh=0.07244,可以确定中压缸气阀后压力p''rh=p'rh-Δp'rh=3.45496,然后根据p''rh与h'rh的交点可以确定中压缸气阀状态点4,并查得该点的温度t''h=536.7268,比熵s''rh=
7.2707,比体积v''rh=0.1058。
若将中、低压缸的过程线画为一条圆滑曲线,则在前面⑤步之后进行如下步骤:
在焓熵图上,根据凝汽器压力pc=0.004698和低压缸排汽阻力损失Δpc=0.0001879可以确定低压缸排汽压力pc'=pc+Δpc=0.004886在焓熵图上,根据凝汽器压力pc=0.004698和srh'=7.2612可以确定低压缸理想出口状态为5t,并查得该点比焓值hct=
2206.2649,温度tct=31.7711,比体积vct=25.5529,干度xct=0.9854。
由此可以得到汽轮机中、低压缸实际比焓降ΔHiML=ΔHtML*riML=1142.8956,再根据hrh'、ΔHiML、和pc'可以确定低压缸实际出口状态点5,并查得该点比焓值hc5=2392.3177,温度tc5=31.7705,比体积vc5=27.4935,干度xc5=0.9314。
考虑低压缸末级余速损失,则计算δhc2=0.02*ΔHtML=26.5798,然后沿压力线下移pc'下移26.5798得6点,并查得该点比焓值hc6=2395.922,温度tc6=31.7715,比体积vc6=27.8851,干度xc6=0.9328,则用直线连接4、5点,在中间7‘点中间处沿压力线下移7KJ/Kg得7点,光滑连接4、7、5点,则由0.1.2.3.4.7.5连接的线即为该机组在设计工况下的近似热力过程线。
(见附录1)
、汽轮机进汽量计算
设m1.155,D03%D0,设计功率为300MW,则
3.6300000
1439.75340.990.99二、抽汽会热系统热平衡初步计算
1.给水温度的选取
根据初压p016.67,可以求得p0对应下的饱和水温ts0,则给水温度tfwts00.776272.3
2.回热抽汽级数的选择
选择8段回热抽汽,采用“三高、四低、一除氧”的形式,高压加热器采用内置式蒸汽冷却器和内置式疏水冷却器,抵押加热器采用内置式疏水冷却器;高压加热器疏水手机方式为逐级自流到除氧器,低压加热器疏水收集方式为逐级自流到凝汽器(也可根基设计需要在最后几级选择一个或两个疏水泵)。
其加热器(包括除氧器)的编号从抵押到高压一次排列,为1、2...8号。
给水泵驱动方式为汽动。
拟定的原则性热力系统图如图所示。
(见附录2)
3.除氧器工作压力的选择
除氧器滑压运行,在设计工况下工作压力选为Pd0.7614
4.各加热器汽水参数计算
已知:
高压加热器上端差11.6,20,30;下端差j5.6℃(j1,2,3)低压加热器上端差j2.8℃(j5,6,7,8);下端差j5.6℃(j5,6,7,8)各段抽气压损pj6%p(jj1,2,...8)
给水温度tfw272.3
凝汽器压力pc对应下的饱和水温,即凝结水温度tc31.7
除氧器工作压力pd对应下的饱和水温,即除氧器水箱出口水温td168.4由等温升法可得5~8号低压加热器水侧温升为t(td-tc-1)/527.14,其中凝结水泵及轴封加热器温升取1℃。
8号低压加热器入口水温tcw832.7C;8号低压加热器出口水温tw859.84C;由凝结水泵出口压力pcp和tcw8可得8号低压加热器入口水比焓hcw8148.01kJkg;由凝结水泵出口压力pcp和tw8可得8号低压加热器出口水比焓hw8258.28kJkg;
8号低压加热器凝结段的饱和水温度tb8tw8861.64C;hb8268.07kJkg;
8号低压加热器汽侧工作压力p80.0245MPa;8段抽汽压力p80.026MPa;
8号低压加热器疏水温度ts8tcw8838.6C;8号低压加热器疏水比焓hs8169.51kJkg。
2)7号低压加热器。
7号低压加热器入口水温tw859.84C;7号低压加热器出口水比焓hw8258.76kJkg;
7号低压加热器出口水温tw786.48C;由凝结水泵出口压力pcp和tw7可得7号低压加热器出口水比焓hw7368.96kJkg;
7号低压加热器凝结段的饱和水温度tb7tw7789.28C;hb7380.74kJkg;
7号低压加热器汽侧工作压力p70.073MPa;7段抽汽压力p70.07766MPa;
7号低压加热器疏水温度ts7tw7765.44C;7号低压加热器疏水比焓hs7280.23kJkg。
3)6号低压加热器。
6号低压加热器入口水温tw786.48C;6号低压加热器出口水比焓hw7370.86kJkg;
6号低压加热器出口水温tw6113.12C;由凝结水泵出口压力pcp和tw6可得6号低压加热器出口水比焓hw6481.65kJkg;
6号低压加热器凝结段的饱和水温度tb6tw66115.92C;hb6491.42kJkg;
6号低压加热器汽侧工作压力p60.1838MPa;6段抽汽压力p60.1955MPa;
6号低压加热器疏水温度ts6tw6691.08C;6号低压加热器疏水比焓hs6391.21kJkg。
(4)5号低压加热器。
5号低压加热器入口水温tw6113.12C;5号低压加热器出口水比焓hw6482.65kJkg;
5号低压加热器出口水温tw5139.76C;由凝结水泵出口压力pcp和tw5可得5号低压加热器出口水比焓hw5593.57kJkg;
5号低压加热器凝结段的饱和水温度tb5tw55142.56C;hb5604.73kJkg;
5号低压加热器汽侧工作压力p50.41062MPa;5段抽汽压力p50.43683MPa;
5号低压加热器疏水温度ts5tw55118.72C;5号低压加热器疏水比焓hs5503.43kJkg。
(5)1号高压加热器
根据给水温度,可以得到1号高压加热器出口水温tw1tfw272.3C;由给水泵出口压力pfp和tw1可得1号高压加热器出口水比焓hw11192.16kJkg;1号高压加热器凝结段和饱和水温度tb1tw11270.7C;hb11188.66kJkg;1号高压加热器汽侧工作压力p15.56335MPa;1段抽汽压力p15.92MPa;
(6)2号高压加热器
一般将高压缸的排汽的一部分作为2段抽汽,所以2段抽汽压力p2prh3.622MPa;
2号高压加热器汽侧工作压力p13.6220.94=3.4047MPa;
2号高压加热器凝结段的饱和水温度tb2241C;hb2592.64kJkg;
2号高压加热器出口水温tw2ts22239C;
由给水泵出口压力pfp和tw2可得2号高压加热器出口水比焓hw21044.71kJkg;
1号高压加热器疏水温度ts1tw21244.6C;1号高压加热器疏水比焓hs11069.3kJkg;
(7)3号高压加热器
为了降低再热器后抽汽的参数,灵活应用等温升法,使2号高压加热器温升是3号高压加热器的1.5倍,即tw1-tw31.5(wt3tw,)若给水泵温升取3.4C,则tw4td3.4171.8C;可得tw3199.5C;
由给水泵出口压力pfp和tw3可得3号高压加热器出口水比焓hw3858.28kJkg;由给水泵出口压力pfp和tw4可得3号高压加热器入口水比焓hw4737.66kJkg;
3号高压加热器凝结段的饱和水温度tb3tw33199.54C;hb3850.32kJkg;
3号高压加热器汽侧工作压力p31.5398MPa;3段抽汽压力p31.64MPa。
3号高压加热器疏水温度ts3tw43177.4C;3号高压加热器疏水比焓hs3752.02kJkg
。
2号高压加热器疏水温度ts2tw32205.14C;2号高压加热器疏水比焓hs2876.26kJkg。
8)除氧器除氧器工作压力p4pd0.7614MPa;水温td168.6C;四段抽汽压力p40.81MPa,出口水比焓hd712.2kJkg。
拟定的各回热加热器汽水参数下表所示。
300MW凝汽式汽轮机加热器汽水参数表
项目
单位
H1
H2
H3
H4(HD)
H5
H6
H7
H8
SG
C
回
抽汽压
MPa
5.9
3.62
1.64
0.81
0.43
0.19
0.07
0.026
—
0.005
热抽汽
力
2
2
68
55
766
39
抽汽温
度
C
383
317
433
335
262
196
117
X=0.9
75
—
34.2
抽气比
KJ/
313
3019
3325
3130.
2989
2862
2664
2560.
—
2386.
焓值
Kg
5.7
.33
.82
6
.4
.94
.53
38
8
抽气压
损
%
6
6
6
6
6
6
6
6
—
—
项目
单
H1
H2
H3
H4
H5
H6
H7
H8
SG
C
位
回
加热器
MPa
5.
3.40
1.539
0.761
0.41
0.18
0.07
0.0245
0.
—
热
气测压
56
47
8
4
06
38
3
09
抽汽
力p‘j
33
5
5
下的饱
27
241
199.5
168.4
144.
117.
91.2
64.64
98
34.2
和水温tbj
C
0.
7
4
56
92
8
.1
下的饱
Kj/
11
1042
850.3
712.2
606.
493.
381.
270.7
41
143.3
和水比
kg
88
.3
2
73
42
34
1.
焓hbj
.6
6
42
抽气放
Kj/
20
2143
2573.
2418.
2483
2469
2382
2389.4
热
kg
66
.07
8
4
.97
.73
.7
7
.4
q(jhj-hs
j)
疏水
上端差
j
C
-1
.6
0
0
0
2.8
2.8
2.8
2.8
下端差
j
C
5.
6
5.6
5.6
0
5.6
5.6
5.6
5.6
疏水温
C
24
205.
177.4
120.
94.0
67.4
40.8
度tsj
6.
6
14
72
8
4
(疏水冷却器出口水温)
疏水比
Kj/
10
876.
752.0
712.2
505.
393.
281.
170.91
焓hsj
kg
69
.3
26
2
43
21
83
疏水放
Kj/
193.
124.2
112.
111.
110.92
热j
kg
04
4
22
38
水
加热器
27
241
199.5
171.8
141.
115.
88.4
61.84
35
34.2
侧
出口水
C
2.
4
·/16
76
12
8
.2
温twj
3
8.4
加热器
MPa
19
19.8
19.82
0.752
1.73
1.73
1.73
1.73
1.
水侧压
.8
2
73
力pw
2
加热器
Kj/
11
1044
858.2
737.6
595.
482.
370.
259.78
14
143.3
出口水
kg
93
.71
8
6·/7
57
65
86
9.
比焓
.2
12.2
03
hwj
6
给水比
Kj/
14
186.
120.6
116.6
112.
111.
111.
110.75
5.
143.3
焓升j
kg
8.
55
43
2
3
92
79
08
73
表示给水泵后比焓值
5.回热系统热平衡初步计算
(1)1号高压加热器。
1号高压加热器平衡如图所示,根据表面式加热器热平衡原理
可列出方程
fw(hw1-hw2)b=0.07334178h1-hs1
2)2号高压加热器。
2号高压加热器平衡如图所示,根据表面式加热器热平衡原理
可列出方程
f(whw2-hw3)h-(1hs1-hs2)h2-hs2
=0.082342123
3)3号高压加热器。
3号高压加热器热平衡图如图7-21所示,根据表面式加热器
热平衡器原理可列出方程
fwhw3hw4/h12h3hs3
hs2hs3
=0.041634832
(4)除氧器。
除氧器热平衡图如图7-22所示。
根据混合加热式热平衡原理可列出方程
fwhshw5/h123h4hw5
hs3hw5
=0.034678641
c411234=0.76945865
5)5号低压加热器
5号低压加热器热平衡图如图7-23所示,根据表面式加热器
热平衡原理可列出方程
=0.03569757
6)6号低压加热器:
6号低压加热器热平衡图如图7-24所示,根据表面式加热器
5
c4hw5
hw6/h
h5hs5
热平衡原理可列出方程
c4hw5hw7/h5hs5hs6=0.03391274
h6hs6
7)7号低压加热器。
7号低压加热器热平衡图如图7-25所示,根据表面式加热器
热平衡原理可列出方程
c4(hw7hw8)/h(56)(hs6hs7)7=
h7hs7
0.03347683
8)8号低压加热器。
8号低压加热器热平衡图如图7-26所示,根据表面式加热器
热平衡原理可列出方程
hs8)=0.03178932
c4(hw8hc')/h(567)(hs7
h8hs8
cc45678=0.063427658
三、阀杆漏气量、轴封漏气量和给水泵汽轮机用汽估算
(1)阀杆漏气包括主汽阀及调节汽阀阀杆漏气Gv1和中压缸联合气阀漏气Gv2,可
根据相应状态的公式计算出漏气量,前者约为总汽量的1%,后者约为总进气量的0.4%。
(2)轴封漏气包括高压缸后轴封漏汽Gsg1和中压缸后轴封漏汽Gsg2,可根据相应
状态对应的公式计算出漏汽量,前者约为总进汽量的1.3%,后者约为总进汽量的0.1%。
(3)给水泵汽轮机用汽量
fwhfpfw(PfpPdHd)
DT=DTDTDTDTDTDT=0.038256
DTHaDTrDiTmDTpuHaDTrDiTmDTpu
四、调节级的选择和计算
(一)基本参数
(1)调节级的形式为单列调节级
(2)调节级的比焓降为85kJ/kg
(3)调节级的速比xa0.439802
dm60xa2ht01155
(4)调节级平均直径dmn1155
(5)调节级的反动度m0.08
An
(6)部分进气。
由lnedmsin1确定调节级的叶高和部分进汽度,须使hl与he之和为最小,求得e0.89
(7)气流出口角1和2。
设计中选用亚音速喷嘴叶栅,其型号为TC-A,有关参数为:
相对节距tn0.65~0.85,进气角070~100,出气角119~22。
(8)
115.1,动叶汽流出汽角220.03
动叶栅选用型号TP-2,有关参数:
相对节距tb0.58~0.65,进气角125~45出气角219~22。
具体上,设计中选取喷嘴汽流出汽角
(二)调节级详细计算
1、喷嘴部分的计算
(1)调节级的进口参数及调节级的滞止理想比焓降ht。
调节级进口参数即为高压缸
进口参数,由于进口调节级的汽流速度很小,可以近似认为滞止参数与进口参数相等。
由拟定热力过程线的步骤可得:
pT0p'015.8365MPa,tT0t'0533.62oC,hT0h03396.13kj/kg,sT0s'06.4338kJ/(kgoC),vT0v'00.0209498m3/kg,由前面选取其理想比焓降为ht085kJ/kg。
(2)调节级进气量。
取进入高压缸前各种阀门及连接处漏气量Gv10.01G09.113t/h
故进入调节级的汽量为GTG0Gv1250.6kg/s
则调节喷嘴流量GnGT250.6kg/s
(3)平均反动度m的确定m0.08
(4)喷嘴的滞止理想焓降hnhn0(1m)ht078.2kJ/kg
(5)喷嘴出口汽汽流速度c1t与c1
c1t2hn
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