600MW凝汽式机组原则性热力计算(DOC)

国产600MW凝汽式机组全厂原则性热力系统计算

（一）计算任务

1.最大计算功率下的汽轮机进汽量D0，回热系统各汽水流量Dj；

2．计算机组和全厂的热经济性指标（机组汽耗量、机组热耗量、机组热耗率、绝对电效率、管道效率、全厂热耗率、全厂标准煤耗率、全厂热效率）；

3．按《火力发电厂热力系统设计制图规定》绘出全厂原则性热力系统图，并将所计算的全部汽水流量绘制成表格，绘制回热系统计算点汽水参数表格，并进行功率校核。 （二）计算类型：定功率计算 （三）系统简介

国产600MW凝汽式机组，机组为亚临界压力、一次中间再热、单轴、反动式、四缸四排汽机组。汽轮机高、中、低压转子均为有中心孔的整锻转子。汽轮机配HG-2008/18-YM2型亚临界压力强制循环汽包炉。采用一级连续排污系统，扩容器分离出得扩容蒸汽送入除氧器。

该系统共有八级抽汽。其中第一、二、三级抽汽分别供三台高压加热器，第五、六、七、八级抽汽分别供四台低压加热器，第四级抽汽作为除氧器的加热汽源。八级回热加热器（除氧器除外）均装设了疏水冷却器，以充分利用本级疏水热量来加热本级主凝结水。三级高压加热器均安装了内置式蒸汽冷却器，将三台高压加热器上端差分别减小为-1.7℃、0℃、0℃，从而提高了系统的热经济性。四台低压加热器上端差均为2.8℃，八级加热器下端差（除氧器除外）均为5.5℃。

汽轮机的主凝结水由凝结水泵送出，依次流过轴封加热器、4台低压加热器，进入除氧器。然后由汽动给水泵升压，经三级高压加热器加热，最终给水温度达到273.3℃，进入锅炉。

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0.0049MPa ,凝汽器压力下饱和水焓h’c=136.2 ( kJ/kg)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。热力系统的汽水损失计有：全厂汽水损失、锅炉排污量（因排污率较小，未设排污利用系统）。

轴封漏气量Dsg=2D全部送入轴封加热器来加热主凝结水，化学补充水量直接送入凝汽器。

（四）全厂原则性热力系统图如图4-2所示。

（五）整理原始数据 1.汽轮机的型号和参数

汽轮机为哈尔滨汽轮机厂制造的亚临界压力、一次中间再热、单抽、四缸四排汽、反动凝汽式汽轮机N600-16.67/537/537。该机组不投油最低负荷为35.47%

MCR，调峰范围大，特性好，运行稳，因此能适应在35%~100%MCR范围调峰运行。气缸由高压缸、双流程中压缸、2个双流程低压缸组成。高、中压缸均采用内、外双层缸形式，铸造而成。低压缸为三层结构（外缸、内缸A、内缸B），由钢板焊接制成。汽轮机高、中、低压转子均为有中心孔的整锻转子。相应参数如下： 蒸汽初参数 p0=16.67MPa，t0=537℃

ininptrhrh再热蒸汽参数 高压缸排汽 =3.522MPa;=312℃ outoutptrhrh 中压缸进汽 = 3.205MPa;=537℃

平均排汽压力 pc=0.0049 MPa

给水温度 tw=273.3℃，给水泵出口压力=20.13 MPa，给水泵效率=0.83 各加热器端差如下表１：

表１ 加热器端差

加热器端差 H1 H2 H3 H5 H6 H7 H8 上端差（℃） -1.7 下端差（℃） 5.5 0 5.5 0 5.5 2.8 5.5 2.8 5.5 2.8 5.5 2.8 5.5 在调节阀全开工况（VWO工况）下各回热抽汽的压力和温度、加热器压力和疏水冷却器出口水焓、加热器出口水焓等见表2。

表２ 600MW亚临界机组回热系统计算点汽水参数（VWO工况）

各 计 算 点 项 目 单位 H1 H2 H3 H4(HD) H5 H6 H7 H8 SG 排汽C 抽压汽参力数pj 口水温度tj 蒸汽焓hj 饱和水焓h?jMPa 5.648 3.522 1.588 0.7973 0.3353 0.1328 0.06389 0.02449 0.0049 ℃ 373.5 312 428.4 333 232.8 140.5 87.6 64.5 kJ/kg 3114.4 3006.9 3315 3125.2 2930.6 2754.5 2612.4 2480.8 3145.3 2310.8 kJ/kg 1183.3 1042.9 850.4 711.2 570.6 445.3 361.6 264.2 419.8 136.2 加热器水温水焓加热器出℃ 271.5 241.2 199.6 132.9 103.4 83.6 60.3 33.5 温twj 疏水焓dhwjkJ/kg 1069.4 876.1 743 456.8 373.2 275.5 163.3 出口水焓hwj 注：分子分母分别表示水泵进出口温度或比焓。 2.锅炉类型和参数

锅炉类型选用哈尔滨锅炉厂生产的HG-2008/18-YM2型亚临界压力强制循环汽包炉，并采用一级连续排污利用系统，扩容器分离出的扩容蒸汽送入高压除氧器。

锅炉的最大连续蒸发量（MCR）为2068.05t/h，额定蒸发量为2008t/h，设计热效率为7829kJ/(kW·h)，铭牌工况下主要参数如下： 过热蒸汽出口参数：pb=17.17MPa，t0=541.5℃ 再热蒸汽出口参数：再热蒸汽进口参数：

outprh(b)inprh(b)kJ/kg 1188.9 1045.4 858.7 711.2 559.8 434.6 351.4 253.8 =3.241MPa，=3.372MPa，

outtrh(b)intrh(b)=539.7℃ =307.2℃

锅炉效率：ηb=92.08%

锅炉过热器减温水取自省煤器出口，再热器减温水取自给水泵中间抽头。 ３.计算中采用的其他数据 全厂汽水损失 Dl=0.01Db

回热加热器效率 ηh =0.99

补充水入口温度 tma=20oC ， hw,ma=83.9609 kJ/kg 在计算工况下机械效率ηm=0.99 ，发电机电效率ηg=0.988

轴封用汽量 Dsg=2%Do 锅炉连续排污量Dbl=15t/h ，扩容器工质回收量Df=6t/h ,扩容器最佳工作压力为1.4MPa ，h’’f=2788.7 KJ/Kg。

给水泵焓升Δhwpu=25.39kJ/kg ，给水泵出口压力为20.13MPa，主凝结水泵压力为1.724MPa ，凝结水泵组焓升Δhcwpu=1.75kJ/kg

小汽机用汽量Dlt=0.052Do

解：1.整理原始资料得计算总汽水焓值，如表1~表2所示。 2.全厂物质平衡

汽轮机总耗汽量 ： 锅炉蒸发量 ： Db=1.010 1D0

'D?15Dblbl 汽包排污量：t/h,不可回收排污量：=9t/h

??D0D0

??D1?D0?0.01DbDb?D0

锅炉给水量Dfw Dfw=

Db?Dbl?1.0101D0?15

'Dbl补充水量Dma Dma=+0.01Db=9+0.010 101D0

3.计算汽轮机各段抽汽量Dj和凝汽流量Dc （1）由高压加热器H1热平衡计算D1

dhD1(h1－w1)ηb=Dfw(hw1－hw2)

D1??Dfw(hw1?hw2)/?hdh1?hw1

(1.0101D0?15)?(1188.9?1045.4)(3114.4?1069.4)?0.99

=0.071596

D0?1.063199

（2）由高压加热器H2计算D2

ddd[D2(h2?hw?h?Dfw(hw1?hw2)2)?D1(hw1?hw2)]

D2?ddDfw(hw2?hw3)/?h?D1(hw1?hw2)dh2?hw2

(1.0101D0?15)(1045.4?858.7)/0.99?(0.071596D0?0.63199)(1069.4?876.1)3006.9?876.1=

=

0.082904D0?1.231120

物质平衡得H2疏水量Ddr2 Ddr2=D1+D2=

0.1545D0?2.294319

计算再热蒸汽量Drh 由于高压缸轴封漏出蒸汽∑Drh=D0-∑

HDsgHDsg

，故从高压缸物质平衡可得

-D1-D2

= D0-∑

HDsg- Ddr2

==

D0?0.02D0?0.1545D0?2.294319

0.8255D0?2.294319

（3）由高压加热器H3热平衡计算D3

pupuhw.2?25.39?736.59kJ/kg 4?hw4??hw?711dddpu?D3(h3?hw3)?Ddr2(hw2?hw3)?n?Dfw(hw3?hw4)puddDfw(hw3?hw4)/?h?Ddr2(hw2?hw3)dh3?hw3??

D3?

(1.0101D0?15)(858.7?736.59)/0.99?(0.1545D0?2.294319)(876.1?743)3315?743 =

=

0.040445D0?0.600613

h3的疏水量Ddr3?Ddr2?D3?0.194945?2.894932

（4）由除氧器H4热平衡计算D4

'd[D4(h4?hw5)?Df(h\?h?Dfw(hw4?hw5)f?hw5)?Ddr3(hw3?hw5)]dDfw(hw4?hw5)/?h?Df(hf\?hw5)?Ddr3(hw3?hw5)

?D4'? =

h4?hw5

(1.0101D0?15)(711.2?559.8)/0.99?6?(2788.7?559.8)?(0.194945D0?2.894932)(743?559.8)3125.2?559.80.046293D0?4.525537 =

除氧器进水量

Dc4?Dfw?Ddr3?D4'?Df

==

1.0101D0?15?0.194945D0?2.894932?0.046293D0?4.525537?6 0.768862D0?10.630605

?D4?D4'?D1t?0.098293D0?4.525537

（5）由低压加热器

H5热平衡计算D5

d[D5(h5?hw?h?Dc4(hw5?hw6) 5)]?D5? =

Dc4(hw5?hw6)/?h(0.768862D0?10.630650)(559.8?434.6)/0.99?dh5?hw2930.6?456.85

0.039305D0?0.543454

?Ddr5?D5?0.039305?0.543454

H6热平衡计算D6

（6）由低压加热器

ddd[D6(h6?hw?h?Dc4(hw6?hw7) 6)?Ddr5(hw5?hw6)]ddDc4(hw6?hw7)/?h?Ddr5(hw5?hw6)?D6?dh6?hw6

=

(0.768862D0?10.630605)(434.6?351.4)/0.99?(0.039305D0?0.543454)(456.8?373.2)2754.5?373.2 =

0.025755D0?0.356094

Ddr6?D5?D6?0.06506D0?0.899548

（7）由低压加热器

H7热平衡计算D7

ddd[D7(h7?hw)?D(h?h?h?Dc4(hw7?hw8) 7dr6w6w7)]ddDc4(hw7?hw8)/?h?Ddr6(hw7?hw8)?D7?dh7?hw7

(0.768862D0?10.630605)(351.4?253.8)/0.99?(0.06506D0?0.899548)(373.2?275.5)2612.4?275.5=

=

0.029716D0?0.410861

Ddr7?Ddr6?D7?0.094776D0?1.310409

（8）由低压加热器

H8,轴封加热器SG和凝汽器热井构成一体的热平衡计算D8

dpuDc4(hw8?hc')=[D8(h8?hc')?Ddr7(hw7?hc')?Dsg(hsg?hc')?Dc4?hcw]?h

pudDc4(hw8?hc')/?h?Dc4?hcw?Ddr7(hw7?hc')?Dsg(hsg?hc')?D8? =

h8?hc'

0.007081D0?0.452804

Ddr8?Ddr7?D8?0.101857D0?1.763213

（9）由凝汽器热井物质热平衡计算Dc Dc=Dc4-

Ddr8- Dsg-Dma-D1t

=0.768862D0+10.630605-0.101857D0-1.763213-0.02D0-0.010101-9-0.0520D0 =0.584904 D0-0.132608 由汽轮机物质平衡校核：

D?D0??Dj?Dsg*c18

=

D0?0.395095D0?0.132608?0.02D0

=0.584905D0-0.132608 ?误差很小，符合工程要求； 计算结果汇总于表中： D(t/h) D0 Drh=0.8255D0—2.294319 D1=0.071596D0+1.063199 D2=0.082904D0+1.231120 D3=0.040445D0+0.600613 D4=0.098293D0-4.525537 D5=0.039305D0+0.543454 D6=0.025755D0+0.356094 D7=0.029716D0+0.410861 D8=0.007081D0+0.452804 h(kJ/kg) h0=3401.0 qrh=542.4 h1=3114.4 h2=3006.9 h3=3315 h4=3125.2 h5=2930.6 h6=2754.5 h7=2612.4 h8=2480.8 Dc hc=2310.8 Dsg=0.02D0 4.汽轮机汽耗计算及功率校核 （1）计算汽轮机内功率

hsg=3145.3

=[3401D0+(0.8255D0—2.294319)x542.4—(1194.849083D0—368.937787)— (0.584904D0—0.132608)x2310.8—0.02D0x3145.3]x103 =(1239.399954D0—569.0702726)x103 (kJ/h) (2)由功率方程式求D0 由

=654000/0.99/0.988x3600=2407066618 (kJ/h) =(1239.399954D0—569.0702726)x103 (kJ/h) 得：D0=1942.582 (t/h) （3）求各级抽汽量及功率校核

将D0数据代入各处汽水相对值和各抽汽及排汽内功率，如下表：

项目 数量（t/h） 项目 化学补充水量Dma=0.010101D0+9 数量（t/h） 汽轮机D0 1942.582 28.622021 锅炉蒸发量Db=1.0101D0 给水量Dfw=1.0101D0+15 全厂汽水损失Dl=0.01Db 项目 1962.202078 再热蒸汽量Drh 1977.202078 Drh=0.8255D0—2.294319 19.622021 1601.307122 抽汽量（t/h） 内功率Wj(kJ/h) 40165.3564x103 63954.1295x103 项目 一级抽汽D6 一级抽汽D7 抽汽量（t/h） 内功率Wj(kJ/h) 50.387293 58,136628 59905.4527x103 77379.8519x103 一级抽汽D1 140.1443 一级抽汽D2 162.278938 一级抽汽D3 79.168342 一级抽汽D4 186.416676 一级抽汽D5 76.896640 功率校核 49749.3861x103 一级抽汽D8 14.208227 20780.9528x103 152526.1243x103 汽轮机排汽77880.9170x103 Dc 1136.091374 1854782.777x103

5.热经济指标计算

（1）机组热耗Q0 、热耗率q ,绝对电效率

=(1942.582x3401+1601.307122x542.4+6x2788.7+28.622021x83.9609— 1977.202078x1197.7)x103 =5126310767 (kJ/h)

(2)锅炉热负荷Qb和管道效率

=5126310767/654000=7838.40 [kJ/(kw·h)]

根据锅炉蒸汽参数查得过热器出口焓hb=3401 (kJ/kg)

=(1962.202078x3401+1601.307122x542.4 —1977.202078x1197.7)x103 =5173903321 (kJ/h)

=Q0/Qb=5126310767/5173903321=0.9908

(3)全厂热经济指标 全厂热效率全厂热耗率：

= 8591.270 [kJ/(kw·h)]

发电标准煤耗率：

=0.9208x0.9908x0.4593=0.41903

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