N300MW汽轮机组热力系统分析- TMCR专科生毕业设计开题报告2011 年 09 月 24 日摘要节能是我国能源战略和政策的核心。

火电厂既是能源供应的中心也是资源消耗及环境污染和温室气体排放的大户，提高电厂设备运行的经济性和可靠性，减少污染物的排放，已经成为世人关注的重大课题。

热经济性代表了火电厂的能量利用、热功能转换技术的先进性和运行的经济性，是火电厂经济性评价的基础。

合理的计算和分析火电厂的热经济性是在保证机组安全运行的基础上，提高运行操作及科学管理水平的有效手段。

火电厂的设计、技术改造、运行优化以及目前国外对大型火电厂性能监测的研究、运行偏差的分析等均需对火电厂的热力系统作详细的热平衡计算，求出热经济指标作为决策的依据。

因此电厂的热力系统计算是实现上述任务的重要技术基础，直接反映出全厂的经济效益，对电厂的节能具有重要意义。

本文主要设计的是300MW凝汽式汽轮机。

先了解了汽轮机及其各部件的工作原理。

再设计了该汽轮机的各热力系统，并用手绘了各系统图。

最后对所设计的热力系统进行经济性指标计算，分析温度压力等参数如何影响效率。

本设计采用了三种计算方法——常规计算方法、简捷计算、等效热降法。

关键词：节能、热经济性分析、热力系统目录N300MW汽轮机组热力系统分析- TMCR (1)专科生毕业设计开题报告 (1)摘要 (4)关键词 (4)第一章绪论 (9)1．1 毕业设计的目的 (9)1．2国外研究综述 (9)第二章 300MW汽轮机组的结构与性能 (11)2．1汽轮机工作的基本原理 (11)第三章热力系统的设计 (14)3.1主、再热蒸汽系统 (14)3.1.1主蒸汽系统 (15)3.1.2再热蒸汽系统 (15)3.2主给水系统 (16)3.2.1除氧器 (16)3.2.2高压加热器 (16)3.2.3其他 (17)3.3凝结水系统 (17)3.3.1凝结水用户 (17)3.3.2凝结水泵及轴封加热器 (18)3.4抽汽及加热器疏水系统 (18)3.5轴封系统 (19)3.6高压抗燃油系统 (20)3.6.1磁性过滤器 (20)3.6.2自循环滤油系统 (21)3.7润滑油系统 (21)3.8本体疏水系统 (21)3.9发电机水冷系统 (22)3.10原则性热力系统 (23)3.11调节保安系统图 (24)3.11.1电子控制器柜 (24)3.11.2操作系统 (24)3.11.3蒸汽阀伺服执行机构 (24)3.11.4EH供油系统 (24)3.11.5保安系统 (25)第五章设计总结 (56)致 (56)参考文献 (57)附录 (57)附录2 附图 (73)第一章绪论1．1 毕业设计的目的汽轮机是高等院校热能与动力工程专业的一门专业课程，是现代化国家重要的动力机械设备。

通过本次设计，可以使我进一步深入学习汽轮机原理，基本结构等相关知识，同时也为我以后的工作打下了良好的理论基础。

通过这次设计，还可以培养我的实践技能，总结合巩固已学过的基础理论知识，培养查阅资料、使用国家有关设计标准规，进行实际工程设计，合理选择和分析数据的能力，锻炼提高运算、识图计算机绘图等基本技能，增强工程概念，培养了我对工程技术问题的严肃、认真和负责的态度，并在实践过程中吸取新的知识。

二、国外现状和发展趋势·汽轮机的起源公元1世纪，亚历山大的希罗记述的利用蒸汽反作用力而旋转的汽转球，又称为风神轮，是最早的风式汽轮机的雏形。

1629年，意大利的G.de布兰卡提出由一股蒸汽冲击叶片而旋转的转轮。

1882年，瑞典的C.G.P.de拉瓦尔制成第一台5马力（3.67千瓦）的单级冲动式汽轮机。

1884年，英国的C.A.帕森斯制成第一台10马力（7.35千瓦）的多级动式汽轮机。

1910年，瑞典的B.＆ F.容克斯川兄弟制成辐流式汽轮机。

19世纪末，瑞典拉瓦尔和英国帕森斯分别创制了实用的汽轮机。

拉瓦尔于1882年制成了第一台5马力(3.67千瓦)的单级冲动式汽轮机，并解决了有关的喷嘴设计和强度设计问题。

单级冲动式汽轮机功率很小，现在已很少采用。

20世纪初，法国拉托和瑞士佐莱分别制造了多级冲动式汽轮机。

多级结构为增大汽轮机功率开拓了道路，已被广泛采用，机组功率不断增大。

帕森斯在1884年取得英国专利，制成了第一台10马力的多级式汽轮机，这台汽轮机的功率和效率在当时都占领先地位。

20世纪初，美国的柯蒂斯制成多个速度级的汽轮机，每个速度级一般有两列动叶，在第一列动叶后在汽缸上装有导向叶片，将汽流导向第二列动叶。

现在速度级的汽轮机只用于小型的汽轮机上，主要驱动泵、鼓风机等，也常用作中小型多级汽轮机的第一级。

发展前景汽轮机的出现推动了电力工业的发展，到20世纪初，电站汽轮机单机功率已达10兆瓦。

随着电力应用的日益广泛，美国纽约等大城市的电站尖峰负荷在20年代已接近1000兆瓦，如果单机功率只有10兆瓦，则需要装机近百台，因此20年代时单机功率就已增大到60兆瓦，30年代初又出现了165兆瓦和208兆瓦的汽轮机。

此后的经济衰退和第二次世界大战期间爆发，使汽轮机单机功率的增大处于停顿状态。

50年代，随着战后经济发展，电力需求突飞猛进，单机功率又开始不断增大，陆续出现了325～600兆瓦的大型汽轮机；60年代制成了1000兆瓦汽轮机；70年代，制成了1300兆瓦汽轮机。

现在许多国家常用的单机功率为300～600兆瓦。

汽轮机在社会经济的各部门中都有广泛的应用。

汽轮机种类很多，并有不同的分类方法。

汽轮机的蒸汽从进口膨胀到出口，单位质量蒸汽的容积增大几百倍，甚至上千倍，因此各级叶片高度必须逐级加长。

大功率凝汽式汽轮机所需的排汽面积很大，末级叶片须做得很长。

汽轮机装置的热经济性用汽轮机热耗率或热效率表示。

汽轮机热耗率是每输出单位机械功所消耗的蒸汽热量，热效率是输出机械功与所耗蒸汽热量之比。

对于整个电站，还需考虑锅炉效率和厂用电。

因此，电站热耗率比单独汽轮机的热耗率高，电站热效率比单独汽轮机的热效率低。

一座汽轮发电机总功率为1000兆瓦的电站，每年约需耗用标准煤230万吨。

如果热效率绝对值能提高1%，每年可节约标准煤 6万吨。

因此，汽轮机装置的热效率一直受到重视。

为了提高汽轮机热效率，除了不断改进汽轮机本身的效率，包括改进各级叶片的叶型设计(以减少流动损失)和降低阀门及进排汽管损失以外，还可从热力学观点出发采取措施。

根据热力学原理，新蒸汽参数越高，热力循环的热效率也越高。

早期汽轮机所用新蒸汽压力和温度都较低，热效率低于20％。

随着单机功率的提高，30年代初新蒸汽压力已提高到3～4兆帕，温度为400～450℃。

随着高温材料的不断改进，蒸汽温度逐步提高到535℃，压力也提高到6～12.5兆帕，个别的已达16兆帕，热效率达30％以上。

50年代初，已有采用新蒸汽温度为600℃的汽轮机。

以后又有新蒸汽温度为650℃的汽轮机。

现代大型汽轮机按照其输出功率的不同，采用的新蒸汽压力又可以分为各个压力等级，通常采用新蒸汽压力24.5～26兆帕，新蒸汽温度和再热温度为535～578℃的超临界参数,或新汽压力为16.5兆帕、新汽温度和再热温度为535℃的亚临界参数。

使用这些汽轮机的热效率约为40％。

另外，汽轮机的排汽压力越低，蒸汽循环的热效率就越高。

不过排汽压力主要取决凝汽器的真空度，真空度又取决于冷却水的温度和抽真空的设备（通常称为真空泵），如果采用过低的排汽压力，就需要增大冷却水流量、增大凝汽器冷却水和冷却介质的换热面、降低被使用的冷却水的温度和抽真空的设备，较长的末级叶片，但同时真空太低又会导致汽轮机汽缸（低压缸）的蒸汽流速加快，使汽轮机汽缸（低压缸）差胀加剧，危及汽轮机安全运转。

凝汽式汽轮机常用的排汽压力为5~10千帕（一个标准大气压是101325帕斯卡）。

船用汽轮机组为了减轻重量，减小尺寸,常用0.006～0.01兆帕的排汽压力。

此外，提高汽轮机热效率的措施还有，采用回热循环、采用再热循环、采用供热式汽轮机等。

提高汽轮机的热效率，对节约能源有着重大的意义。

大型汽轮机组的研制是汽轮机未来发展的一个重要方向，这其中研制更长的末级叶片，是进一步发展大型汽轮机的一个关键；研究提高热效率是汽轮机发展的另一方向，采用更高蒸汽参数和二次再热，研制调峰机组，推广供热汽轮机的应用则是这方面发展的重要趋势。

现代核电站汽轮机的数量正在快速增加，因此研究适用于不同反应堆型、性能良好的汽轮机具有特别重要的意义。

全世界利用地热的汽轮机的装机容量，1983年已有3190兆瓦，不过对熔岩等深层更高温度地热资源的利用尚待探索；利用太阳能的汽轮机电站已在建造，海洋温差发电也在研究之中。

所有这些新能源方面的汽轮机尚待继续进行试验研究。

另外，在汽轮机设计、制造和运行过程中，采用新的理论和技术，以改善汽轮机的性能，也是未来汽轮机研究的一个重要容。

例如：气体动力学方面的三维流动理论，湿蒸汽双相流动理论；强度方面的有限元法和断裂力学分析；振动方面的快速傅里叶转换、模态分析和激光技术；设计、制造工艺、试验测量和运行监测等方面的电子计算机技术；寿命监控方面的超声检查和耗损计算。

此外，还将研制氟利昂等新工质的应用，以及新结构、新工艺和新材料等。

目前发展瓶颈主要在材料上，材料问题解决了，单片的功率就可以更大。

我国自1955年制造第1台中压6MW汽轮机以来，在以后几10年时间里，已经走完了从中压机组到亚临界600MW机组的全部过程，特别是近10年时间里，发展较快。

这预示着我国将制造出更大功率等级的汽轮机，逐步赶上世界先进水平。

我本次设计的是300MW汽轮机，它是由汽轮机制造厂制造的亚临界中间再热两缸两排汽凝汽式汽轮机，型号N300-16.67/538/538。

有八级抽汽供给三台高压加热器、一台除氧器和四台低压加热器第二章 300MW汽轮机组的结构与性能2．1汽轮机工作的基本原理汽轮机是用具有一定温度和压力的蒸汽来做功的回转式原动机。

最简单的汽轮机单级汽轮机工作原理为：具有一定压力和温度的蒸汽通入喷嘴膨胀加速，此时蒸汽压力、温度降低，速度增加，蒸汽热能转变为动能，然后，具有较高速度的蒸汽由喷嘴流出，进入动叶片流道，在弯曲的动叶片流道，改变汽流方向，给动叶片以冲动力，产生了使叶轮旋转的力矩，带动主轴旋转，输出机械功，完成动能到机械能的转换。

热能→动能→机械能，这样一个能量转换的过程，便构成了汽轮机做功的基本单元，通常称这个做功单元为汽轮机的级，它是由一列喷嘴叶栅和其后紧邻的一列动叶栅所构成。

由于单级汽轮机的功率较小，且损失大，故使汽轮机发出更大功率，需要将许多级串联起来，制成多级汽轮机。

多级汽轮机的第一级又称为调节级，该级在机组负荷变化时，是通过改变部分进汽量来调节汽轮机负荷，而其它级任何工况下都为全周进汽，称为非调节级。