国产600MW 凝汽式机组全厂原则性热力系统设计计算1 课程设计的目的及意义：电厂原则性热力系统计算的主要目的就是要确定在不同负荷工况下各部分汽水流量及参数、发电量、供热量及全厂的热经济性指标，由此可衡量热力设备的完善性，热力系统的合理性，运行的安全性和全厂的经济性。

如根据最大负荷工况计算的结果，可作为发电厂设计时选择锅炉、热力辅助设备、各种汽水管道及附件的依据。

2 课程设计的题目及任务：设计题目：国产600MW 凝汽式机组全厂原则性热力系统设计计算。

计算任务：㈠ 根据给定的热力系统数据，在h - s 图上绘出蒸汽的汽态膨胀线 ㈡ 计算额定功率下的汽轮机进汽量0D ，热力系统各汽水流量j D㈢ 计算机组和全厂的热经济性指标（机组进汽量、机组热耗量、机组汽耗率、机组热耗率、 绝对电效率、全厂标准煤耗量、全厂标准煤耗率、全厂热耗率、全厂热效率） ㈣ 按《火力发电厂热力系统设计制图规定》绘制出全厂原则性热力系统图3 已知数据：汽轮机型式及参数锅炉型式及参数锅炉型式英国三井2027-17.3／541／541 额定蒸发量Db：2027t／h额定过热蒸汽压力P b17.3MPa额定再热蒸汽压力 3.734MPa额定过热蒸汽温度541℃额定再热蒸汽温度541℃汽包压力：P du18.44MP锅炉热效率92.5％汽轮机进汽节流损失4％中压缸进汽节流损失2％轴封加热器压力P T98kPa疏水比焓415kJ／kg汽轮机机械效率98.5％发电机效率99％补充水温度20℃厂用电率0.074 计算过程汇总:㈠原始资料整理：㈡ 全厂物质平衡方程① 汽轮机总汽耗量 0D ② 锅炉蒸发量D 1= 全厂工质渗漏+厂用汽=65t/h （全厂工质损耗）0D =D b - D 1= D b -65③ 锅炉给水量Dfw= D b +D 1b -D e = D b -45=0D +20④ 补充水量D ma =D l + D b =95t/h㈢ 计算回热系统各段抽汽量 回热加热系统整体分析本机组回热加热系统由三个高压加热器、一个除氧器、四个低压加热器共八个加热器组成。

其中1段2段抽汽来自于高压缸，3段4段抽汽来自于低压缸，5—8段抽汽来自于低压缸，再热系统位于2段抽汽之后，疏水方式采用逐级自流，通过机组的原则性热力系统图可知三台高加疏水逐级自流至除氧器；四台低加疏水逐级自流至凝汽器。

凝汽器为双压式凝汽器，汽轮机排汽压力4.4／5.39kPa 。

与单压凝汽器相比，双压凝汽器由于按冷却水温度低、高分出了两个不同的汽室压力，因此它具有更低些的凝汽器平均压力，汽轮机的理想比焓降增大。

给水泵汽轮机（以下简称小汽机）的汽源为中压缸排汽（第4级抽汽），无回热加热，其排汽亦进入凝汽器，设计排汽压力为6.27kPa 。

高压缸门杆漏汽A和B分别引入再热冷段管道和轴封加热器SG，中压缸门杆漏汽K 引入3号高压加热器，高压缸的轴封漏汽按压力不同，分别进入除氧器（L1、L）、均压箱（M1、M）和轴封加热器（N1、N）。

中压缸的轴封漏汽也按压力不同，分别引进均压箱（P）和轴封加热器（R）。

低压缸的轴封用汽S来自均压箱，轴封排汽T也引入轴封加热器。

从高压缸的排汽管路抽出一股汽流J，不经再热器而直接进中压缸，用于冷却中压缸转子叶根。

应该注意计算中压缸门杆漏汽和轴封漏汽的做功量。

①由高压加热器H1的热平衡方程计算D1D1(h1-h dw1)= Dfw(h1w-h2w)其中h1——为一号高加的抽汽焓h dw1——为一号高加的疏水焓h1w——为一号高加的进口水焓h2w——为一号高加的进口水焓入口水温度可以通过一号高加的的疏水温度和下端差确定，出口水温度可以通过一号高加的的疏水温度和上端差确定，一号高加的疏水温度即一号高加抽汽压力下的饱和温度。

经由焓熵表差得t dw1=274.39Ch dw1=1207.71 kj / kg可得t1 w =t dw1- t=274.39+1.7=276.09Ct2 w = t dw1+ t1=274.39 – 5.5 =268.89 C查水蒸汽表得= 1211.96 kJ/kg 2wh= 1176.72 kJ/kg 经计算最终得到D1=dwwwfwhhhhD1121)(=dwwwhhhhD1121))(40(=0.0183fwD 1wh② 由高压加热器H2的热平衡方程计算D2由于2号高加利用了1号高加的疏水放热量，得到2号高加的热平衡方程为 D 2(h 2-h dw 2)+D 1(h dw 1-h dw 2)= Dfw(h 2w -h 3w )D 2=dw dw d w w w fw h h h h D h h D 2221132)()( =0.0732 fw D由物质平衡方程得到H2的疏水量为D 2dr =D 1+D 2=0.0183fw D +0.0732fw D =0.0915fw D③ 再热蒸汽量计算计算再热蒸汽流量D rh ，必须要考虑高压缸轴封漏气量Hsg D ，由已知条件，高压缸漏汽量由L 、N 、M 、L1、N1、M1六部分组成，即：HsgD = D L + D N +D M + D 1L + D 1N +D 1M =3.027+0.089+0.564+3.437+0.101+0.639=7.857 t /h 由高压缸物质平衡可得 D rh = D rh - Hsg D -D 2dr由本章第一节计算出的结果可得： Dfw= D b +D 1b -D e = D b -45=0D +20D rh = D 0- H sgD -D 2dr = D fw -20-Hsg D -D 2dr =0.9085 D fw -27.857④ 由高压加热器H3的热平衡方程计算D3锅炉给水经除氧器进入3号高加前要经过给水泵，在给水泵的作用下给水的焓值会有一定程度的上升，由已知条件可知给水泵出口压力为20.13MP ，由除氧器工作压力，可知除氧器出口水温为167.43C ，查得给水泵出口焓为719.00kJ/kg由于中压缸门杆漏汽K 引入3号高压加热器，在计算3号高加抽汽量时需要考虑中压缸门杆漏汽在加热器中的放热量因此，3号高加的热平衡方程为 D 3(h 3-h dw 3)+ D 2dr (h d w 2-h d w 3)+D k (h k - h d w 3)= D rh ( h 3w -h puw 4) D 3=0.04125fw D -1.125 利用物质平衡得到D 3dr = D 2dr +D 3=0.0915fw D +0.04125fw D =0.13275fw D ⑤ 由高压加热器H3的热平衡方程计算D4-9暖风器汽源取自第4级抽汽，其疏水仍返回除氧器回收,高压缸的轴封漏气同样进入除氧器（L1、L ） 除氧器的出水量 D'fw=Dfw+D de = Dfw+55考虑以上诸多情况后，除氧器的热平衡方程为 (D4- D暖风器)(h4-h5w )+D3dr (hd w 3-h5w ))()(5''115''w L L w L L h h D h h D +D 暖风器(h 暖风器返回5w h )=D 'fw (h 4w -h 5w )则除氧器的抽汽量为 D 4=545''5''115''53354')()()()()(w w w L L w L L w d w dr w w fw h h h h D h h D h h D h h D h h D 暖风器暖风器+D 暖风器 =0.00942fw D +3.30+3.31+9.70+0.55=0.00942fw D -16.86除氧器进水量 D 4c =D'fw-D 3dr - L D -1L D -暖风器D -D 4=0.8578fw D -58.32⑥ 由低压加热器H5的热平衡方程计算D5由于忽略了，凝结水泵带来的焓升，5号低加的入口水焓值近似等于6号低加的出口水焓值，而且5号低加没有利用上一级的疏水加热，因此计算方法类似于1号高加，其热平衡方程为D 5(h 5-h dw 5)= D 4c (h 5w -h 6w ) 易求得D 5=0.05542fw D -3.232 5号低加的疏水量D 5dr = D 5=0.05542fw D -3.232⑦ 由由低压加热器H6的热平衡方程计算D6 计算方法类似于D2计算结果为6D =0.0265fw D -1.5456号低价的疏水量为：D 6dr = 6D + D 5dr ==0.08192fw D -4.777⑧由由低压加热器H7的热平衡方程计算D7 七号低加的热平衡方程如下D4c (h7w-h8w)=D7(h7- h dw7)+D6dr(h6dr- h dw7)解得7号低加的抽汽量为D7=dwdw sgsgwwchhh hDhhD777 2287) () (D7=0.02965fwD-1.729可求得七号低加的疏水量为D7dr =D7+ D6dr=0.1116fwD-8.260⑨8号低加的抽汽量计算将8号低加，轴封加热器T，凝汽器热井看做一个整体，列热平衡方程如下D4c ( h8w-h'c)=D8(h8-h'c)+D7dr(h'7-h'c)+Dsg(hsg- h'c)+D4cpucwh式中Dsg为轴封加热器流量，由已知条件得到高压缸的轴封漏汽（N1、N）中压缸的轴封漏汽（R）低压缸轴封排汽T，进入轴封加热器因此易得轴封加热器的流量Dsg = D1N+D2N+DR+DT=89+564+190+660=1.503 t / h轴封加热器压力PT：98 KPa疏水比焓415kj/kg凝汽器内压力已知，忽略凝汽器端差和过冷度，可得凝结水温度为低压凝汽器下的饱和温度30.640779 ℃，忽略凝结水泵带来的焓升，通过查阅水蒸汽性质表可得凝结水焓为h'c=129.9kJ/kg通过以上条件可得8号低加抽汽量为D8='8'''77'86)()(])[(ccsgsgcdrpucwcwchhhhDhhDhhhD=0.0285fwD- 1.4828号低加的疏水量为D8dr =D7dr+ D8=0.1401fwD-9.718⑩凝汽器流量计算由凝汽器热井物质平衡计算凝汽器流量Dc =D4c-D8dr-Dsg-Dma=0.8578fw D -58.32-0.1401fw D -9.718-1.503-95 =0.7177fw D -155.541由汽轮机物质平衡进行凝汽器流量校核D *c=D 0-81j D - 41sgjD= D 0-0.29766fw D +29.32 使用在本章第一节计算的结果 Dfw= D b +D 1b -D e = D b -45=0D +20得到 D *c =0.7023 Dfw+89.32D *c 与D c 误差很小满足工程要求 计算结果汇总㈣汽轮机汽耗计算和功率校核①计算汽轮机内功率考虑轴封，门杆，暖风器等的用汽量有以下公式Wi =Dh+Drhqrh-jjhD81-Dchc-sgjsgjhD-D厂用汽(h离- h返)- D暖风器(h离- h返)sgjD为各个部分的漏汽量由已知条件配合H—S图Wi =1186.9742D-5102.45310kj/h②有功率方程求DWi =(Pe+mP+gP) 3600=2.37910由Wi = WiD=2001.56 t / h③求各级抽汽量及功率校核W*i =Wc+ 81ijW =2366912824计算误差i iii W WW W*=0.130%<1%满足工程要求㈤热经济型指标计算①机组热耗量、热耗率、绝对电效率计算：Q0=D'h+Drhqrh+ Dmahmaw,-Ddeh puw4+sgjsgjhD+D厂用汽(h离- h返)-+D暖风器(h离-h 返)=4978784.526 MJ/h q=eP Q 0=7856.58KJ/(kw.h) e =q3600=0.4582 ② 锅炉负荷和管道效率计算根据锅炉蒸汽参数可得过热器出口焓为3398.540039 kJ/kg 利用能量平衡方程Q b =D b h b +D rh q rh +D bl h 'bl -D de h puw 4=5046113.88 kJ/h 因此可得管道效率为p =b Q Q 0=88.5046113526.4978784=98.7% ③ 全厂热经济型指标 全厂热效率：cp =b p e m =0.9254582.0985.099.0987.0 =0.4079全厂热耗率： q cp =cp3600=kg kJ /69.88254079.03600发电标准煤耗率： b s=cp123.0=)./(3015.04079.0123.0h kw kg④ 管道内径计算本次课程设计的任务之一是计算所有管道的内径，在计算过程中主要的计算步骤为流速选取，内径计算，按公称直径取整。