热动系统设计-V2解析

班级：能动(卓越)131题目：上汽引进300MW亚临界机组 系统初步设计1 2.2原则性热力系统的计算、汽水流量的确定、经济指标计算 8 - 3前言本论文以上海汽轮机厂生产的引进优化型亚临界300MW机组(型号：N300MW-16.7/538/538-1型)为选型汽轮机进行原则性热力系统的设计计算确定悉了解发电厂生产流程和热力系统，并初步学习热力发电厂的基本设计原则和设计-本次工程选择的主机是上海汽轮机厂生产的引进优化型亚30W机组，机组启动方式：滑参数启动，高压缸启动给水回热：八段不调整抽汽3个(高压加热1个除氧器+4个低压加热器)，56本机组在额定工况T(RL)下的热力参数1、额定出力工况(TRL)定义2、额定工况(TRL)下的热力参数2)新蒸汽：(高压主汽阀前)主汽压力P0=16.7MPa；主汽温t0=538℃；再热4)系统补水率3%5)各级抽汽参数：见表1。干度tr/2580℃7汽水疏水出口水焓pjpjp'pjtjhjtj'j9jtphϑtdtd%℃℃℃℃℃℃33030505555Cjpjjjjjt9djjwjt+9j+1jwj8算全厂热力系统工质平衡汽轮机总耗气量D'=D0D=D'+D=D+0.03DD=1.0309Db0l0bb0fwbbl0b0ff。扩4扩ffffblfbl由扩容排污器热平衡得：Dhn=Dh'+D'h''(2-2)blblfffblf由公式(2-1)和(2-2)得D=0.01503D，D'=0.01587D。f0bl0malbllo0扩容排污冷却器取化补水温度为15℃。由扩容排污冷却器热平衡得：D'(h'hc)n=D(hch)(2-5)blfw,blfma1w,maw,ma-将数据代入公式(2-5)得：hc=246.238kJ/kgbl0bl扩ffwmaw,ma1)1号高压加热器1#高压加热器热平衡图如-2所示。11w1hfww1w2由公式(2-6)得:D=10d11022w2d1w1w2hfww2w3由公式(2-7)得： 2fww2w3hd1w1w22w2D=00D=000dd20rh20先计算给水泵焓升hpu。设除氧器的水位高度为20米，则给水泵的进口压力为w-1-avpuout0w0.8333w3d2w2w3hfww3w4w由公式(2-8)得： D[h一(h+hpu)]/n+D(hd一hd)D=fww3w4whd2w2w3(h一hd)3w3D=0D=0030dd2304)四号加热器(除氧器)第四段抽汽D包括除氧器加热蒸汽D'、汽动给水泵用汽D和外供热用汽44ltD三部分。供D'+D+D+D=D(2-9)4fc4d3fwD'h+Dh''+Dh+Dhd=Dh(2-10)44ffc4w5d3w3fww4由公式(2-9)和(2-10)得：除氧器进水量：D=fww5404fwfc4d30ltcltDhhnnDhpu(2-12)lt4ltmpufwwD'hpu/(nn)D=fwwmpu4ltD=0D=0lt0所以D=D'+D+D=0.089916D+10000044lt供055w5hc4w5w6 由公式(2-13)得：D(h一h)/nD=cw50.777758D(565一439)D=029260.99d55066w6d5w5w6hc4w6w7由公式(2-14)得： D=c4w6w7h6w6D0.03383D(462一389)D=006077w7d6w6w7hc4w7w8由公式(2-15)得：D=c4w7w8hd7w7D=70dd0[D(hh')+D(hdh')+D(hch')+D(hh')]n88cd7w7cma1w,macma2w,mach(2-16)=D[h(h'+hpu)]cw8ccwD=00)D=00)80D=D+Ddd8d09)由凝汽器热井物质平衡计算DcD=DDDD(3-12)cc4d8malt0c0j0j=1cciW=Dh+Dq8DhDh(2-17)i00rhrhjjccj=1将数据代入公式(2-17)得：i002)由功率方程式计算D0Whinn99%98%0DDicjj=1i汽轮机汽耗量D0锅炉蒸发量DbfwDlf'D再热蒸汽量Dh第一级抽汽D1第二级抽汽D2第三级抽汽D3第四级抽汽D4lt456第七级抽汽D7第八级抽汽D8c对外供汽D供单位(t/h)0541.381单位(t/h)154.333.3395DD1)机组热耗、热耗率和热效率机组热耗Q=D'h+Dq+Dhc+Dh一Dh00rhrhma1w,mama2w,mafwfwhhhhhe0hbQ=Dh+Dq+Dh一Dhbbbrhrhblblfwfwbn=h==n=h==bq=3600=3600=7950.53kJ/kWhtpn45.28%ebphnnnbphs将数据代入上式得bs=34.1=39.53kg/GJ主蒸汽系统包括从锅炉过热器出口联箱至汽轮机进口主汽阀的主蒸汽管道、阀从再热器出口联箱至汽轮机中压缸进口阀门的再热热段管道、阀门。单元制系统：(本设计采用一次中间再热供热式发电厂)元间无母管横向联系，单元内各用汽设备的新蒸汽支管均引自机炉之间的主汽管。炉排出的高热烟气重新加热后，在送回汽轮机进入气缸做功。汽轮机旁路系统是热力系统的一个重要组成部它分在。机组启动、停机和事故情(1)旁路的介绍①①高压旁路又称Ⅰ级旁路，即新蒸汽绕过汽轮机高压缸直接进入再热冷段管道；②低压旁路又称Ⅱ级旁路，即再过热后的蒸汽绕过汽轮机中、低压缸直接进入凝汽③大旁路又称Ⅲ级旁路当新蒸汽绕过整个汽轮机而直接排入凝汽器的则称为整机旁路或Ⅲ级旁路、大旁路。(2)常见的旁路系统①三级旁路系统如图2(b)所示由高压旁路系统和整机旁路系统组成的两级旁路并联系统。高图2(c)为只保留从新蒸汽至凝汽器的一级大旁路，其特点是系统简单；金属(1)协调启动参数和流量，缩短启动时间，延长汽轮机寿命程的安全可靠，要严密监视各处温度和严格控制温升动，静部分胀差和振动在允许范围内。汽轮机启动方式不同，要求也有别。《电力工业技术管理法规(试行)》下时-2-时应保证高、中压调速汽阀后蒸汽温度10倍左右。金属温度变化幅度和金属温度变化率小，寿命损耗也就小，通过旁路系，延长汽轮机寿命。(2)保护再热器，同时也冷却了再热器。(3)收回工质，降低噪音汽耗量仅为其额定汽耗量的5%~7%，单元式再热机组在启动或事故甩负荷时，锅炉(4)防止锅炉超压旁路系统是指高压旁路的容量为100%BMCR(锅炉最大连续蒸发量)，并兼带锅炉过热器出口的弹簧式安全阀和功能阀(PCV)的功能，即我国称为三用阀。因低压旁其寿命。压调节汽阀同时控制。因此选择两级串联旁路系统，通过两级旁路串联系统的协调，能满足启动时的各项要求，高压旁路可对再热器进行保护。主蒸汽管道上还接出轴封备用及启动供汽管由道于，汽轮机高压旁路排汽接入再一逆止阀。泵的小汽轮机的新蒸汽管道的低位及，靠近给水泵汽轮机高压主汽阀，设有疏水点，每一根疏水管道分别引至凝汽器的热水井。主蒸汽管道主管及支管的疏水管道上各安装一只疏水阀，不再装设其它隔离阀。热器管束破裂时也可能有给水进入冷再热蒸汽管道。为防止2号高加的给水倒流入汽热蒸汽，以防止汽轮机超速。在热再热蒸汽管道还装有4只安全阀，并设计了通畅的级抽在出给来水，加热器中加热给水。与之相应的热力系统称回热系统给。水回热加热时，一方面用汽轮机抽汽所具有的热量来提高给水温一；方面使汽轮机排汽量减少从，而减少了蒸采用的蒸汽分成两部分:一部分蒸汽一直通向现代大型热力发电厂几乎毫无例外的采用了回热循环。回热循环是由回热加热回热加热器的布置分为立式和卧式两加。热器中汽水介质传热方式不同又可分为表面式和混合式:混合式加器中汽水直接混合并进行传热；表面式则通过金属受热面来实现热量传递由。于表面式加热器水侧承受的压力不可，分为低压加热器和高压加热器两种。混合式加热器可将水加热到加热器压力下的饱和温度，无端差、热经济性高;它没有金属加热面，结构简单，投资;便少于汇集不同温度的水流，并能工作，在汽轮机变工况运行时，会严重影响水泵的工作可靠性，因而须装备用水泵，合式加热器(除氧器)组成。(1)混合加热器概述当水与空气或某种气体混合物接触，会有一部分气体溶解到水中去因，此天然水中溶解有大量的空气，其中溶解的氧气1可0m/L。水中溶解气的量的多少，热器及其管道附件处于真空状态下工作，空气可以从不严密处漏入主凝结水两种。(2)热力除氧的工作原理其中：K——该气体的重量溶解度系数(它随气体的种类和温度而定)。P的作用下自水中离析出来(质量转移)，直至达到新的平衡状态为止。反止，②道尔顿定律:混合气体全压力等于各组成气体分压力之和。对于给水而言，水(3)保证热力除氧效果的基本条件足(几分之一(4)热力除氧的两个阶段面张力离析出来。此阶段约除去水中80~90%的气体。(5)混合加热器的特点济性较表面式加热器高。合加热器组成的回热系统其系统复杂，导致回热系统运行安全性、可可靠性。⑤随着汽轮机蒸汽初压力提高到亚临界和超临界，汽轮机叶片结铜垢及处于真空压带(1)表面式加热器概述内流动，加热蒸汽在管外冲刷放热后凝结下来成为加热器的疏(区别主凝结水而成为疏水，)对于无疏水冷却器的疏水温度为加热器筒体内蒸汽压力下的饱和由温于度金，属壁面热阻的存在，管内流动的水在吸热升温后的出口温度比疏水温度要它低们，的差值称之为端差(即加热器压力下饱和水温度与出口水温度之差，也称上端差)。(2)表面式加热器的特点与混合式加热器相比，表面式加热器及其系统具有以下几个特点：①因由端差存在，未能最大程度利用加热蒸汽位能，热经济性较混合式差。②由于有金属传热面，金属耗量大，内部结构复杂，制造较困难，造价高。③不能除去水中的氧和其他气体，未能有效地保护高温金属部件安全。器组成的回热系统简行，安全可靠，布置方便，系统投(3)表面式加热器疏水方式热。图图3-4表面式加热器疏水逐级自流连接方式图3-5表面式加热器采用疏水泵方式(4)不同疏水收集方式的热经济性综合技术经济性比较绝，大数电厂不会全部采用表面式加热器的回热系而统是，将表面式加热器系统分隔成高压加热器和低压加热器部，分承受除氧器给水泵压力的表面式加热器称为高压加热承器，受凝汽器下凝结水泵压力的表面式加热器流至4号混合式加热器(除氧器)，汇合与给水中。制关闭自动逆止阀(气动控制)，作为汽轮机防进水保护的主要手段。积聚。回热抽汽系统中的每个电动隔离阀和气动逆止阀前后均设有疏水阀排，至疏冷再热蒸汽)，在机组启动、低负荷运行、甩负荷和停机时，其它汽源的蒸汽有可能B凝结水系统指由凝汽器至除氧器之间与主凝结水相关的管路与凝设结备水。系统的主要功能是将汽轮机排出的蒸汽凝结成并水储，存在凝汽器热井中然，后凝结水由是凝汽器汽轮机组的一个重要组成部凝分气。设备工作性能的好坏直接影响着整个机组的热经济性和安全性。凝汽器正常工作时，冷却水由低压侧的两个进水室进，过凝汽器低压侧壳体内冷却水管，流入低压侧另外两个水室经，循环水连通管水平转向后进入高压侧靠的两个水室，再通过凝汽器高压侧壳体内冷却水管流至高压侧两个出水室并排出凝汽中央通道及两侧通道使蒸汽能够全面地进入主管束区，与冷却水进行热交换后被凝-3-凝气设备的主要任务包括以下两方方：面是在汽轮机排汽口建立并维持高度真空;另一方面是将汽轮机的排汽凝结成洁净的凝结水作为锅炉的给水循环使用。凝气设备主要有凝汽器(冷凝器)、冷却水泵(循环水泵)、水环式真空泵、凝凝汽器(冷凝器)的作用是利用低温冷却水，将汽轮机的排汽凝结成水，为汽轮凝结水泵的作用是把凝结水送回锅炉(蒸汽发生器)或回热加热系统继续使用。抽气器的任务是抽除凝汽器内不凝结的气维，持凝汽器的正常真空所。以抽气器的工作正常与否对凝汽器压力的影响很抽大气。设备的型式很多应，用较多的有射汽抽气器、射水抽气器和水环式真空泵等。本设计采用的是水环式真空泵。水环式真空泵属于机械式抽气器具，有性能稳定效率高等优点广，泛用于大型汽轮机的凝汽设备上但，结构复杂，维护费用较高。水环式真空泵的叶轮偏心装置在圆形泵壳内，叶轮上装有后弯式叶片叶。轮旋转时，工作水在离心力的作用下甩向周围，形成近似与泵壳同心的旋转水环被。抽吸的气体经吸水管吸、气口进入右侧月牙形空空气混合物从抽气口德压力扩压到略高于大气压以排入大气，其压缩比一般为15~凝结水泵是将凝汽器底部热井中的凝结水吸升出压，后流经低压加热器等设备输送到除氧器的水箱。凝结水泵现均采用定速电动机拖动的离心式属泵于，中低压水泵范畴。凝结水泵抽吸的是处于高度真空状态下的饱和凝结水，吸水侧是真空状态下工作，很容易吸入空气和产生汽蚀大。机组的凝结水泵通常采用固定水位运置，自动调节凝汽器热井水位装置。(1)根据其结构特点可以有以下几种分类：②按泵轴位置分，有卧式泵和立式泵。卧式泵的泵轴位于水平位置立；式泵的泵轴位于垂直位置。本次设计采用两台100%容量的立式筒型泵，，一台运行，一台备用。凝结水泵与电机连接。其余为齿轮联轴器传递。齿轮联轴器有压力油润滑。每个联轴器都封(1)筒体：焊接在管路上，中心线位置支撑在钢结构的泵座上。简体材料为锰钢泵壳选用耐腐蚀抗冲蚀的13％铬钢，相邻内泵壳间的接口为止口套接式并嵌有“0”型(4)水力部件：泵中所用的叶轮和导叶为13％铬不锈钢精密浇铸件。流道用陶瓷(6)轴承：泵轴是由一对普通圆柱型径向滑动轴承所支承，轴承为钨金衬套强制(7)自位瓦块式推力轴承：自位瓦块式推力轴承对两个方向的推力载荷是有相同给水泵的出口压力主要取决于锅炉汽包的工作压此力外，给水泵的出水还必须克，省煤器的阻力，锅炉进水口和给水泵出水口间的静给水高据。经验估算，给水泵出口压力最小为锅炉最高压力1的.25倍。给水泵的扬程应为下列各项之和：(1)从除氧器给水箱出口到省煤器进口介质流动总阻力(按锅炉最大连续蒸发量时的给水量计算)。汽包炉应另2加0%欲量；直流炉应加10%欲量。(2)汽包炉：锅炉汽包正常水位与除氧器给水箱正常水位间的水柱静压差。直流炉：锅炉水冷壁锅炉水汽化始、终点标高的平均值与除氧器给水箱正常水位间的水柱静压差。如制造厂提供的锅炉本体总阻力已包括静压差，则应为省煤器进口与除氧器给水箱正常水位间的水柱静压差。(3)锅炉最大连续蒸发量时，省煤器入口的给水压力。(4)除氧器额定工作压力(取负值)。和时