国产300MW机组热力系统的拟定计算及分析本科毕业论文.doc

39论 文 摘 要本设计的内容为国产n300mw机组发电厂原则性热力系统的拟定、计算、及火电厂热经济性分析。本设计从原则性热力系统的拟定、计算、汽轮机耗量及各项汽水流量的计算；热经济性指标计算；全面性热力系统的拟定分板及计算，对电厂热力系统经济性分板方面进行阐述。目 录毕业设计任务第一章 原则性热力系统的计算第二章 汽轮机汽热量及各项汽水流量计算第三章 热经济指标计算第四章 全面热力系统的分板建议小结附图一、二、三毕业设计任务题目：国产n300mw机组发电厂原则性热力系统的拟定，计算与分析（额定工况）内容及要求：一、根据给定条件拟定发电厂的原则性热力系统。二、用热平衡法理行额定工况的热力系统计算，求出系统各部分的汽水流量，发电功率及主要经济指标。三、根据计算结果分析拟定系统的可靠性、经济性。主要原始资料（一）、锅炉型式及有关数据1、型号：dg1000/170型2、额定蒸发量：1000t/h3、一次汽压力：16.76mpa，温度5554、二次汽压力（进/出）3.51/3.3 mpa5、温度（进/出）335/5556、汽包压力：18.62 mpa7、锅炉热效率：90.08%8、排污量：dpw=5t/h（二）汽轮机型式及额定工况下的有关数据：1、汽轮机型式：n30016.18/550/550型中间再热凝汽式汽轮机、四缸四排汽、汽缸及轴封系统情况见附图。2、额定功率：300mw3、主汽门前蒸汽压力：16.181mpa，温度5504、中压联合汽门前蒸汽压力：3.225 mpa，温度5505、额定工况给水温度：262.56、额定工况汽机总进汽量：970t/h。7、背压：0.0052 mpa，排汽焓2394.4kj/kg。8、各级抽汽参数如下表回热级数12345678抽汽压力ata5.313.691.510.7780.500.230.08170.0172抽汽温度384337434.6345292.4233123.82515.8（焓）抽汽管通压损%44444444加热器传热端差-1-1000333疏水端差8889、加热器散热损失：高加1%，除氧器4%，低加0.5%，轴加4%。10、给水泵用小汽机驱动，汽源来自第四级抽汽、排汽入主凝汽器。汽耗量41.878t/h，排汽参数0.00672mpa，2481.11kj/kg，给水压力21.3 mpa。给水泵功率7295kw，给水泵内效率b=82.66%。11、除氧水箱距给水泵入口净高度hz=22m，主泵配有前置泵。12、主机采用射水抽汽器维持凝汽器真空。13、额定工况厂用汽量30t/h，压力0.778 mpa。14、各项压力损如下：1）主汽门及调门压损2%2）中压联合汽门压损2%3）再热管道压损10%4）、中、低压缸连通管压损2%5）小汽机进汽管及阀门压损10%15、门杆漏汽量：项目单位符号数值到除氧器高压主汽门漏汽量高压调节汽门漏汽量中压主汽门漏汽量中压调节门漏汽量kg/hkg/hkg/hkg/hdm1dm2dm3dm4802.82722.4472.8563.6到轴封加热器高压主汽门漏汽量高压调节汽门漏汽量中压主汽门漏汽量中压调节汽门漏汽量kg/hkg/hkg/hkg/hdm5dm6dm7dm880.8a156.6179.2225.2（三） 其他资料1、全厂汽水损失：d1=7t/h2、凝升泵压力：1.67mp13、补充水压力：0.441 mpa，温度204、汽轮机机械效率：j=0.9935、发电机效率：d=0.9876、扩容器效率：98%7、环境参数：0.098 mpa，20。（四） 轴封系统见附图：各段抽汽参数（kg/h）如下：18753.4; 101535.222898.9; 111272.6;3631.1; 12110.9;4106.8; 1370.1;561.8; 14254.2;62952.1; 1578.3;7710.9; 16226.3;899.3; 17119.85;957.6; 本系统为国产300mw汽轮机（n300-16.18/550/550）配用970t/h汽包炉的发电厂原则性热力系统，锅炉包压力18.62 mpa，汽轮机为单轴、四缸四排汽，再热凝汽式机组。该机组设有八级不调整抽汽，分别送入三台高加，一台压力式除氧器和四台低压加热器、三台高加设有内置式过热段和疏水冷却段、四号低加设有内置式过热段、系统中设有轴封加热器一台、加热器疏水采用逐级自流式，高加疏水逐级自流入除氧器，低加疏水逐级自流入主凝汽器，轴加疏水也自流入凝汽器。系统设有有两台容量分别为50%的汽动给水泵，汽源来自第四段抽汽，排汽送入主凝汽器，另设有一台容量为50%的电动给水泵备用，每台泵均配有前置泵，并与主泵同轴拖动。除氧器采用滑压运行方式，系统中设有除氧器再循环泵一台。机组第四段抽汽中部分供给厂用汽，厂用汽系统不考虑回收，轴封均压箱汽源亦由四抽供给，轴封汽分级利用。凝汽器配有两台射水抽汽器，以维持凝汽器真空，另设有两台射水泵和一只射水箱，并以循环水作补充。锅炉设有单级连续排污利用系统，扩容蒸汽送入除氧器，浓缩后的排污水经排污冷却器，回收部分热量给化学补充水，并符合排放标准后再排入地沟，化学补充水进排污冷却器送入凝汽器。机组采用、级串联旁路系统。第一章 原则性热力系统11 过程线绘制及汽水参数表一、做汽态线0点：p0=16.181mpa t0=550 h0=3436kj/kg0点：p0=16.181（1-2%）=15.86mpa t0=548.7 h0=3436kj/kg1点： p1=5.31mpa t1=384 h1=3149kj/kg2点： p2=3.69mpa t2=337 h2=3066kj/kg2点： p2=3.225mpa t2=550 h2=h2h=3565kj/kg2点： p2=3.225(1-2%)=3.111mpa t2=548 h2=h23565kj/kg3点： p3=1.51mpa t3=434.6 h3=3330kj/kg4点： p4=0.778mpa t4=345 h4=3151kj/kg5点： p5=0.50mpa t5=292.4 h5=3048kj/kg6点： p6=0.23mpa t6=233 h6=2935kj/kg6点： p6=0.23(1-2%)=0.225mpa t6=232.7 h6= h62935kj/kg7点： p7=0.0817mpa t7=123.8 h7=2726kj/kg8点： p8=0.0172mpa h8=2515.8kj/kgn点： pn=5.2103mpa hn=2394.4kj/kg二、各工作点汽水参数汇总表(见下页)项目单位各计算点数值gj3gj2gj1cydj4dj3dj2dj1dzn抽汽压力pcmpa5.313.691.510.7780.500.230.08170.01720.0052抽汽温度t384337434.6345292.4233123.857抽汽焓值hkj/kg31493066333031513048293527262515.82394.4抽汽压损pc% pc44444444加热器压力pcmpa5.103.54241.44960.74690.480.22080.780.01650.951pc压力下饱和水温tb265243197168150123935633.6pc压力下饱和水焓kj/kg11601053838709634518389234140.6抽汽发热量q=h-kj/kg19892013249224412414241723362281.8加热器端差t-1-1000333加热器出口水温ts= tb-t2662441971681501209053加热器出口水压psmpa21.321.321.31.671.671.671.67加热器出口水焓kj/kg11631059848709633504378223加热器进口水焓kj/kg1059848709633504378223141疏水焓值kj/kg1095875745.5634518389234336疏水端差888 12 轴封漏汽量及门杆漏汽量的计量及整理一、轴封漏汽计算1、对高压缸dzfq=d1-d2=8753.4-2898.9=5854.5kg/h dzfq进口=d2-d3=2898.8-631.1=2267.8kg/hdzfq出口=d6-d7=2952.1-710.9=2241.2kg/hdzfq进口=d3+d4=631.1-106.8=737.9kg/hdzfq出口=d7+d8=710.9-99.3=810.2kg/hdjx进口=d4-d5=106.8+61.8=168.6kg/hdjx出口=d8+d9=99.3-57.6=156.9kg/hdzj进口=d5 =61.8kg/hdzj出口=d9=57.6kg/h因均压箱的压力与温度已知，查表得hjx=2778kj/kg2、对中压缸：dzfq=d10-d11=1535.2-1272.6=262.6kg/hdzfq=d11-d12=1272.6+110.9=1383.5kg/h汽温为高压缸排汽温度，查表得hzfq出口=3575kj/kgdjx出口=d14-d15254.2-78.3=175.95kg/hdjx进口=d12-d13=110.9+80.1=181kg/hdzj出口=d15=78.3kg/hdzj进口=d13=70.1kg/hdjx=175.9+81=356.9kg/hdzj=78.3+70.1=148.4kg/h3、对低压缸：djx=4(d#16+d#17)=4(226.3+119.85)=1384.6kg/hdzj=4d#17=479.4kg/hhzfhi=3436kj/kghzfg进口=3436kj/kghzfg出口=3066kj/kghzfg=(2267.83436+2201.23066)/(2267.8+2201.2)=3253.76kj/kghzfg进口=(3436631.1+2778106.8)/(631.1+106.8)=3340.76kj/kghzfg出口=(30667109+277899.3)/(710.9+99.3)=3030.7kj/kghzfz进口=(1272.63565+2778110.9)/(1272.6+110.9)=3501.9kj/kghzf=(3340.76737.9+3030.7810.2+1383.53501.9)/(737.9+810.2+1383.5)=3331.12kj/kghzf=hzr=3565kj/kg轴封漏汽至轴加总汽量：dzfzj=d#5+d#9+d#13+4d#17+d#15=57.6+61.8+70.1+4119.85+78.3=747.2kg/hhzj=( d#5+d#9+d#13+4d#17) 2778+h6d#15/( d#5+d#9+d#13+4d#17+d#15)=(57.6+61.8+70.1+4119.85) 2778+293578.3/747.2=2794.45kj/kg二、门杆漏汽量的整理高压主汽门、调门门杆漏汽至除氧器：dmmgg=802.8+2722.4=3525.2kg/h中压主汽门、调门门杆漏汽至除氧器：dmgz=472.8+563.6=1036.4kg/h高压主汽门、调门门杆漏汽至轴加：dmgzg=802.8+156.6=237.4kg/h中压主汽门、调门门杆漏汽至轴加：dmgzg=179.2+225.2=404.4kg/h至除氧器的门杆与轴封漏汽之和：dzf=dmgg+ dmgz=3525.2+1036.4+2267.8+2241.2=9070.6kg/hhzf=(2267.8*3436+2241.2*3066+3525.2*3436+1036.4*3565)/9070.6=3359.32kj/kg至轴加的门杆漏汽与轴封漏汽之和：dzf=dzfzj+ dmggzj+ dmgzzj=747.2+237.4+404.4=1389kg/hhzf=(747.2*2794.45+237.4*3436+404.4*3565)/1389=3128.5kj/kg13 锅炉连续排污系统的计算一、给水焓的计算：因除氧器水箱距给水泵入口净高度为22m，即为220.09807=0.215754mpa，则给水泵进口压力为（除氧器压力+0.21575mpa）=0.7469+0.215754=0.962654mpa查表得进口比容得0.00112496m3/kg给水泵出口压力21.3mpa，t=168查表得出口比容： 0.00109682 m3/kggsgb（出口压力出口比容-进口压力进口比容）gs=(21.30.00109682103-0.9626540.00112496103)/0.8266=26.95kj/kg锅炉连续排污系统汽水参数表（表5）压力（mpa）饱和温度（）饱和汽焓（kj/kg）饱和水焓（kj/kg）ppw=18.62tpw=359.84hpw=2483.37tpw=1759.43p1=0.778tpw=169.29hk=2768tpw=716二、排污扩容器计算k=(1759.43*0.98-716)/(2768-716)*5/970=0.002532709=pw k=5/970-0.002532709=0.002621929（一）补充水量dbs份额bs、给水量dgs份额gs的计算dbs=dqs+d+d厂用汽bs=7/970+0.002621929+30/970=0.040766258dgs=dpw+dqs+dmg+dogs=pw+qs +mg +o =(5+7+3.7626+970)/970=1.01625（二）排污水冷却器计算列热平衡方程式：(-)k=bs(-)所以常温常压下，水温值和水焓的千卡数一致，而1kcal/kg=4.1868kj/kg，取排污冷却器的端差为8。又因为=8+ 所以=-8 因为tbs=20（环境温度）所以-bs=-(8+20)4.1868=-117.2304(t-)l=bs(t-114.2304)=(0.002621929*716*0.98*0.40766258*117.2304)/(0.040766258+0.002621929*0.98)=152.7kj/kg 152.7kj/kg209.34kj/kg(50kcal/kg)符合排放标准所以=-84.1868=-33.4944=152.7-33.4944=119.2056kj/kg（三）回热系统的计算1、gj3的计算1(h1-b1)+(h-b1)ir=gs(gs1-gs2)1=0.045096549s1=1+=0.045096549+0.006035567=0.0511321162、gj2的计算2(h2-b2)+(b1-b2)ir=gs (gs2-gs3)2=0.0913771583、给水泵中给水焓升gs的计算已知：给水泵出口压力为21.3mpa、tbx=168=0.00109682m3/kgra=0.09807*22+0.7469=0.962654mpa=0.00112496m3/kggs=则gj1进口水箱焓为gs4=cy+gs=709+26.95=735.95kj/kg所以i3=gs3-gs4=843-735.95=107.05kj/kg4、gj1的计算：因为s2=2+s1=0.142261541ir3(h3-b3)+(b2-b3)+(h-b3)=gs(gs3-gs4)3= =0.035335533s3=s2+3=0.142261541+0.035335533=0.1775970745、除氧器cy的计算列出各工质的份额、焓值=0.002337938 h=3436kj/kg=0.002310515 h=3066kj/kgk=0.002532709 hk=2768kj/kg4=? h4=3151kj/kgm1=0.003634226 hm1=3436kj/kgm2=0.001068453 hm2=3565kj/kg s3=0.177597074 bs=745.8kj/kg=? gs5=628.7kj/kgjs=0.001768247 hjs=2778kj/kg列质平衡式gs+jx=s3+2zf+6zf +k+m1+m2+4+n=gs-(s3+2zf+6zf +k+m1+m2+4)+jx=1.01625+0.001768247-(0.177597074+0.002337938+0.002310515+0.002532709+0.003634226+0.001068453+4)=0.828537332-4 (a)热平衡式：4h4+khk+s3+b3+gs5+h+m1hm1+m2hm2=(gscy+jxhjx)/cy31514+0.0025327092768+0.177597074745.8+628.7+0.0036342263436+0.0023105153066+0.0023379383436+0.0010684533565=(1.01625)709+0.0017682472778/0.9631514 +628.7=584.7839678 (b)解方程(a)，(b)得 4=0.025327101 =0.8032102316、dj4的计算热平衡方程：5 (h5-b5)jr=(gs5-gs6)5 (3048-634)0.995=0.803210231(629-496)5=0.0444754695 s5=0.04447546957、dj3的计算热平衡方程式：6(h6-b6)+ 6(65-b6)jr=(gs6-gs7)+s7 (gs6-b7)s7 =7+6+5+=7+6+0.0474977375=-s7=0.803210231-7-6-0.0474977375=0.7557124935-7-6s6 =5+6=0.0444754695+6以s7 等代入方程式得6 (2935-518)+ 0.0444754695(634-518)0.995=(0.7557124935-6 -7)(496-370)+( 6+7+0.0474977375)(496-389)2423.9156+197=48.968445778、dj2的计算热平衡方程式jr7(h7-b7)+s6(b6-b7)+(h -b7)+(h-b7)+(h-b7)=(gs7-gs8)0.9957(2726-389)+(0.0444754695+6)(518-389)+0.000760721(3340.76-389)+0.000835257(3030.7-389)+0.001426288(3501.9-389)=(0. 7557124935-6-7)(370-215)2480.3157+283.3556=102.5793907解：(a)(b)方程组得：6=0.019895847 7=0.039084472因此：s6=s5+6= 0.0444754695+0.019895847= 0.0643713165s7=s3+7+=0.106478055= 0.7557124935-6-7=0.696732175=+s7=0.696732175+0.106478055=0.80321023与除氧器入口一致9、dj1的计算（包括低压轴加）求hzj zj zj=+*4+m5+m6+m7+m8=0.001431958zjhzj=(+4*)2794.45+(m5+m6)3436+(m7+m8)3565hzf=3128.5kj/kg热平衡方程式：jr8(h8-b8)+zj(hzj-bz)0.96=(gb8-)0.9958(2515.8-234)+0.001431958(3128.5-336)0.96=0.681705258(215-)3330.4583968+=209.3688376 (a)10、热井的计算：热平衡式：0.98(nn+bsbs+8b8+zjbz+小气机n+n)=n+8+zj+bs+小+=0.696732175n=0.610427567-8代入方程整理得：91.5328+95.42081516=0.696732175 (b)联立（a）（b）解方程得：8=0.020917839n=0.589509728=139.7028447kj/kg11、凝汽量dn(n)校核n=1+2+3+4+5+6+7+8+小汽机+厂用汽+漏+xj-1=0.044848816 2=0.0913771583=0.035335533 4=0.0253271015=0.0444754695 6=0. 0198958477=0. 039084472 8=0.020917839小汽机=0.043173195 厂用汽=0.0309227835漏=0.013912268 =0.000933195zj=0.001431958计算出：n=0.589509728 而n=1-c=1-0.411635635=0.588364365n=符合标准第二章 汽轮机汽热量及各项汽水流量计算21 汽轮机的汽耗量计算d1(h0- h1)+2(h0- h2)+3(h0- h3+hzr)+4(h0- h4+hzr)+5(h0- h5+hzr)+6(h0- h6+hzr)+7(h0- h7+hzr)+8(h0- h8+hzr)+(厂+小)(h0- h4+hzr)+（+ +）(-)+(-)+(-)+（-+）+(-+)=3600n 0.044848816(3436-3149) +0.091377158(3436-3066)+0.035335533(3436-3330+499)+0.025327101(3436-3151+499)+0.0444754695(3436-3048+499)+0.019895847(3436-2935+499)+0.039084472(3436-2726+499)+0.020917839*(3436-2515.8+499)+(0.032927835+0.043173195)(3436-3151+499)+0.00148536(3436-3066)+0.00158268(3436-3066)+0.000262061(3436-2935+499)+0.572551442(3436-2394.4+499) 0.9930.987=36003105解得：=930.2378969t/h22各级抽汽量及凝汽量计算=0.044848816930.2378969=41.72006827t/h=0.091377158930.2378969=85.002495281t/h=0.035335533930.2378969=32.8704519t/h=0.025327101930.2378969=23.56022917t/h=(4+小+厂) d0=0。099428131930.2378=92.49181547t/h=0.0444754695930.2378969=41.37276721t/h=0.019895847930.2378969=18.50787087t/h=0.039084472930.2378969=36.35785703t/h=0.020917839930.2378969=19.45856656t/h=0.589509728930.2378969=548.3842896t/h23各项汽水流量表（以汽轮机汽耗量为基准）项 目符 号份 额流量（kg/h）项 目符 号份 额流 量炉给水量1.01625945354.26锅炉排污量0.0051546384795.0396炉蒸发量1.0111940563.53排污扩容蒸汽0.0025327092356.02189汽轮机汽耗量1930237排污扩容排污水0.0026219292439.0177热蒸汽量0.847827532788681.3补充水量0.04076625837922.318厂汽水损失0.0072164946713.056厂用汽量0.03092783528770.244轴封用汽量0.0131226812207.21小汽耗用汽量0.04317319540161.342门杆漏汽量0.0053643294990.1024汽轮机功率校核=n小+n厂=则1%符合标准第三章热经济指标计算1、机级热耗率q已知机组总汽耗量为d0=930237kg/h所以机组热耗量为：=930237(3436-1153)+2355.99(2768-1153)+788669.52*（3565-3066）-37921.75*（140.624-119.2056）=2.520279862109kj/h所以机组热耗率为机组绝对电效率2、热负荷qg1qg1=dgr(hgr-+dzrhzr+dpw()=940563.53*(3436-1153)+788669.52(3565-3066)+4794.97(1759.43-1153)=2.54404892109kj/h3、管道效率4、全厂热效率5、全厂热耗率：6、标准煤耗率bb第四章全面热力系统的分析本机组弄号n300-165/550/550压临界参数，是具有一次中间再热的冲动式凝汽式汽轮机，汽轮机的额定功率为300mw，额定转速为300rpm，蒸汽门前蒸汽额定压力为165ata，额定温度为550，汽轮机共有四汽缸，即高压缸、中压缸及两个低压缸，高中压缸反向布置，低压缸对向分流，两只低压缸共有四只排汽只，故在结构上称为四缸口排汽。本机组设有两只自动主汽门，为减小管径和管壁厚度，从锅炉出口到自动主汽门均采用双管，在自动主汽门前设有电动主闸门，电动主闸门后的两根主蒸汽管道间有联络客，联络管上接出上级旁路和部分启动用汽自动主汽门与高压调节汽门出口共用一根管子与高压缸一组喷嘴相连，高压缸共有四根导汽管，汽轮机高压缸有两个排汽口，由两根排汽管与锅炉再热器接口，在靠近高压缸排汽口处，装设有排汽逆止门，再热器出口蒸汽汽管道有两根，每根再热器蒸汽管道再分两根分别接到中压缸联合汽门，蒸汽在中压缸作功后，引入低压缸内继续作功，再排入凝汽器。本机组共有八段不调整抽汽前三段接至高压加热器，第四段抽汽供给除氧器，并供给带结水泵的小汽轮机及一般厂用汽使用后四段抽汽供低压加热器使用，高加和低加都采用表面式加热器，除氧器是混合式加热器，低压加热器用来加热凝水，而高压加热器用来加热给水泵出口的高温给水，除第八段抽汽外，其余各级抽汽管道均装有抽汽逆止阀，它能在电网甩负荷时汽轮机故障自动主汽门闭时，逆止门同步动作关闭，切断抽汽管道，以避免加热器中的温饱和蒸汽倒流入轮机，引起超速或进冷气、冷水的事故，而第八段抽汽与排汽相邻，抽汽压力低，体积流量大，为了减少流动阻力，节约投资，故不装逆止门，一般情况下抽汽不会倒流，即使倒流对机组也不构成威胁。本机组回热系统中共有三台高压加热器，一台除氧器，四台低压加热器，三台高加均采用内置式蒸汽冷却器及疏水冷却段，采用内置式可减少投资，简化系统结构，采用主蒸汽冷段内冷却是利用加热蒸汽的过程的过热度使加热器出口水温达到或超过该级抽汽压力下的饱和温度，减少加热器端差，提高经济性，同时采用疏水冷却段，防止疏水进入下一级的加热器后排挤低压抽汽，引起热损失，高加的疏水采用逐级自流方式，在最后一台高加内疏水利用高加汽侧压力与除氧器内部压力的差压，送入除氧器，但在机组低负荷启动时，高压加热器汽侧压力偏低，疏水难以进入除氧器，如排入地沟，会影响经济性且污梁环境，若将此时的疏水引入凝汽器，可回收工质，提高经济性，为了防止高加汽侧积聚不凝结汽体，降低传热效果，故设计了汽侧空气管道，通过节流孔板逐级流入#1高加，然后通过截止门直接至凝汽器，也可至#4低加，给运行中高加停用创造条件，为了确保在高加汽侧水位急剧上升时保证其正常水位，每台高加均设有危急疏水保护，直到通过动作，结水走旁路系统，保斑点机组安全和锅炉给水正常供给。除氧器正常运行中用第四段抽汽维持正常的额定压力，并接有备用汽源，在机组启动和低负荷运行时使用，除氧器内还接有高加疏水，主汽门、调节门杆漏汽，凝水、化学来的补水等。给水箱内有再沸腾管，目的是使已除过氧的给水由微过冷状态，加热至饱和状态，以保斑点除氧器良好的除氧条件。除氧器采用滑压运行方式，额定工况时定7ata，除氧器水箱距给水泵平台高度为22m，在机组启动或低负荷工况，除氧器一般采用定压方式运行，以改变除氧效果，为此在备用辅助蒸汽管上，装有压力调节门，机组正常运行时除氧器采用滑压运行，以