热电厂原则性热力系统课程设计说明书

《热力发电厂》课程设计说明书

班 级：小组成员：指导老师：

0 8热能（3）班

易维涛 虞循东 赵显顺 吴文江 高雨婷 王颖 张盈文 王靖宇 白杨

孙公钢 2011-12-05---2011-12-18

1、引言

1.1设计目的

1.学习电厂热力系统规划、设计的一般途径和方案论证、优选的原则 2.学习全面性热力系统计算和发电厂主要热经济指标计算的内容、方法 3.提高计算机绘图、制表、数据处理的能力 1.2原始资料

西安某地区新建热电工程的热负荷包括： 1）工业生产用汽负荷； 2）冬季厂房采暖用汽负荷。

西安地区采暖期101天，室外采暖计算温度–5℃，采暖期室外平均温度1.0℃，工业用汽和采暖用汽热负荷参数均为0.8MPa、230℃。通过调查统计得到的近期工业热负荷和采暖热负荷如下表所示：

热负荷汇总表

采 暖 期 项目 用 户 热负荷 工业 采暖 单位 最大 t/h t/h 175 177 平均 142 72 最小 108 43 最大 126 0 平均 92 0 最小 75 0 非 采 暖 期

1.3计算原始资料

（1）锅炉效率根据锅炉类别可取下述数值： 锅炉类别 锅炉效率

链条炉 0.72～0.85

煤粉炉 0.85～0.90

沸腾炉 0.65～0.70

旋风炉 0.85

循环流化床锅炉 0.85～0.90

（2）汽轮机相对内效率、机械效率及发电机效率的常见数值如下： 汽轮机额定功率 汽轮机相对内效率 汽轮机机械效率 发电机效率

750～6000 0.7～0.8 0.95～0.98 0.93～0.96

12000～25000 0.75～0.85 0.97～0.99 0.96～0.97

5000 0.85～0.87 ～0.99 0.98～0.985

（3）热电厂内管道效率，取为0.96。

（4）各种热交换器效率，包括高、低压加热器、除氧器，一般取0.96～0.98。 （5）热交换器端温差，取3～7℃。

（6）锅炉排污率，一般不超过下列数值：

以化学除盐水或蒸馏水为补给水的供热式电厂 以化学软化水为补给水的供热式电厂

（7）厂内汽水损失，取锅炉蒸发量的3%。

（8）主汽门至调节汽门间的压降损失，取蒸汽初压的3%～7%。 （9）各种抽汽管道的压降，一般取该级抽汽压力的4%～8%。 （10）生水水温，一般取5～20℃。

（11）进入凝汽器的蒸汽干度，取0.88～0.95。

（12）凝汽器出口凝结水温度，可近似取凝汽器压力下的饱和水温度。

2、原则性热力系统

2% 5%

2.1设计热负荷和年持续热负荷曲线

根据各个用户的用汽参数和汽机供汽参数，逐一将用户负荷折算到热电厂供汽出口，见表2-1。用户处工业用汽符合总量：采暖期最大为175 t/h,折算汇总到电厂出口处为166.65 t/h。

表2-1 热负荷汇总表

项目 用户热负荷 折算到电厂出口的热负荷 工业 采暖 工业 采暖 单位 t/h t/h t/h t/h 采 暖 期 最大 175 177 168.55 平均 142 72 68.56 最小 108 43 40.95 最大 126 0 0 非 采 暖 期 平均 92 0 0 最小 75 0 0 166.65 135.22 102.84 119.99 87.61 71.42 折算到热电厂出口的工业热负荷，再乘以0.9的折算系数，得到热电厂设计工业热负荷，再按供热比焓和回水比焓（回水率为零，补水比焓62.8 kJ/kg）计算出供热量，见表2-2。根据设计热负荷，绘制采暖负荷持续曲线和年热负荷持续曲线图，见图2-1、图2-2。 表2-2 热电厂设计热负荷 项目 工业蒸汽热负荷0.8MPa、230℃ 采暖蒸汽热负荷0.8MPa、230℃ 合计 单位 t/h GJ/h t/h GJ/h t/h GJ/h 采 暖 期 最大 149.98 426.59 168.55 479.40 318.53 905.99 平均 121.70 346.15 68.56 195.01 190.26 541.16 最小 92.56 263.27 40.95 116.47 133.51 379.73 最大 107.99 307.14 0 0 107.99 307.14 非 采 暖 期 平均 78.85 224.26 0 0 78.85 224.26 最小 64.28 182.82 0 0 64.28 182.82 图2-1 采暖热负荷持续曲线图

图2-2 年热负荷持续曲线图

2.2装机方案的拟定

根据热电厂设计热负荷和建厂条件，热电厂最终规模是50MW以下，由于采暖热负荷占整个热负荷比重一般，所以不建热水网。采暖用汽和工业用汽同管输送，因此拟定以下装机方案：（见图2-3）

2×CC12-4.9/0.98/0.17型双抽汽供热式次高压汽轮机发电机组；1×B12-4.9/

0.98型背压供热式次高压汽轮机发电机组；3×75 t/h次高压循环流化床锅炉。本方案设有

三台锅炉，三台汽轮机，主蒸汽系统采用母管制。背压机组（B12机组）的排汽，一部分作为1号高加的加热用汽，另一部分作为供热汽源。抽汽机组CC12有3级非调整抽汽和2级调整抽汽，其中第1级调整抽汽和第1级非调整抽汽共用一个抽汽口，第2级调整抽汽和第2级非调整抽汽共用一个抽汽口，第1级调整抽汽做为供热抽汽，第2级调整抽汽做为补充水加热蒸汽。除氧器加热用汽量是第2级非调整抽汽，除氧器定压运行。该系统配置减温减压器，保留或新建调峰锅炉，机组供热不足部分先由锅炉的新蒸汽减温减压后提供，再由尖峰锅炉提供。减温减压器所用的减温水来自给水泵出口。系统设连排扩容器，扩容蒸汽进入除氧器。功热蒸汽的凝结水不回收，补充水（生水）由CC12机组的第2级调整抽汽加热后，去化水车间，再去除氧器。

390Db=189.695.4p 450t 3312.9hDoj=17.80.04.9p 435t 3282.85h4.9p435t3282.85h4.9p435t3282.85h汽水损失DL=11.705.69Doc=208.8184DOB=151.70.01179h3×130 t/hDw=2.990.0减温水518.84hB12-4.9/0.982×CC12-4.9/0.98/0.17DTj=20.790.00.005p2214.67h2907h7.8Dbl=3.794.39Dc=273.010.8p 230t 2907h2.412693.11hDf=1.1743.13D2=14.03补充水从化水车间来DTB+DTC+DTj=257.6064.28DTB+DTC=236.8164.282744.69h2693.9h.39Dps=52.62518.84h720hDw=2.990.0减温水518.84h408h128.65h433.67h167h711.76h注：1.D流量，单位t/h。图中数据分子 为季最大负荷工况计算结果。分 母为非采暖季最小负荷工况计算 结果。2.h焓，单位kj/kg；t温度，单位℃3.p压力，单位MPa4.采暖季3台汽机加减压减温器供汽 并需外部小锅炉调峰，非采暖季最 小负荷工况B12汽机停运。生水7.14D1B+D1C=31.17去化水车间再去除氧器476.54h5.52D2s=14.10.52D3=130.5262.8h 图2-3 B12-4.9/0.98 + 2×CC12-4.9/0.98/0.17 + 3×75 t/h全厂原则性热力系统图 2.3汽轮机热力特性资料与原则性热力系统拟定及其计算

（一）机组热力特性资料

我国常见供热机组的热力特性参见《中小型热电联产工程设计手册》。本方案CC12额

467.08hDbs=1.2×

定进气量92 t/h，最大进气量104.4 t/h，第一级调整抽汽量30 ~ 50 t/h，第二级调整抽汽量30 t/h。本方案的计算原则是，让B12尽量多供热负荷，CC12汽机第二级调整抽汽作热电厂补水加热用汽。

（二）原则性热力系统

本方案原则性热力系统见图2-3。 （三）原则性热力系统计算 1. 参数级符号说明见表2-3

表2-3 参数及符号

名称 锅炉蒸发量 锅炉排污量 排污扩容蒸汽量 扩容器排污水量 全厂汽水损失量 锅炉给水量 全厂补充水量 锅炉减温减压汽量 减温减压后汽量 减温减压喷水量 循环流化床锅炉效率 加热器换热效率 加热蒸汽利用系数 B12机组机电效率 C12机组机电效率 符号 单位 名称 CC12机组机电效率 B12汽机进汽量 B12汽机高加用汽量 B12汽机外供汽量 CC12汽机进汽量 CC12汽机高加用汽量 C12汽机高加用汽量 CC12汽机外供汽量 CC12除氧器用汽量 CC12生水预热器用汽量 CC12凝汽量 CC12低压加热器用汽量 CC12发电量 B12发电量

符号 单位 D bth ?mg,C2Db1th th th th DoB th th th th th th Df D1BDDDpsDDDTBD 10Cfw th th th th th 1CmaD 1DD0jDDTC th th DTj D 22sw th th th ?gl D c?h D 3???'hPP e,C kW kW mg,Be,B mg,C12. 计算条件

计算工况：采暖期最大热负荷工况，此时对应汽轮机最大进气量和最大调整供热抽汽量；设锅炉排污量：Dbl = 0.02 Db；汽水损失量：D1 = 0.03 Db；ηh = 2-4。

表2-4 主要效率取值

锅炉效率? gl?'h =0.98。各效率取值见表

机电效率 B12机组?0.758 CC12机组?0.829 采暖期 0.9 非采暖期 0.86 mg,Bmg,C13. 锅炉减温减压供热系统热力计算公式 物质平衡方程 能量平衡方程

D?D?D0jwTj （a）

3282.85D0j?518.84Dw?2907DTj （b）

0j把（a）式带入（b）式得

3282.85D?518.84Dw?2907DTj

解得 （3-62）

DTj?1.168D0j

?1.168D0j （3-63）

4. 方案一的计算

（1）锅炉汽水流量计算公式 1）锅炉蒸发量（3-64） 2）锅炉排污量3）锅炉给水量

D?D?DTjTj0jD?(Dbb10C?D0B?D0j)/(1?0.03)?1.030928(D0?D0B?D0j)D ?0.02Db?0.020619(D0?D0B?D0j) （3-65） ?Db?Db1?1.051546(D0?D0B?D0j) （3-66）

Dfw4) 锅炉扩容排污系统计算 物质平衡方程 能量平衡方程

D?D?Db1fps （a）

1179?0.98Db1?2693Df?467.08Dps （b）

把（a）式带入（b）式得

Dpsf?0.0063757(D0?D0B?D0j) (3-67)

D?Db1?Df?0.0142428(D0?D0B?D0j) （3-68)

5)补充水量计算，若不考虑回水

Dma?(DTC?DTB?DTj)?DL?Dps

?(DTC?DTB?DTj)?0.03?1.030928(D0C?D0B?D0j)

?0.0142428( ?(D0C ?D0B?D0j) （3-69）

DTC?DTB?DTj)?0.0451707(D0C?D0B?D0j)

（2）B12-4.9/0.98热力系统计算公式

1）B12机高加用汽量计算

高加用汽量可分为两部分，一部分由B12汽轮机排气提供，为级抽汽提供，为的给水量，则

高加能量平衡方程：0.98?(2907?711.76)解得高加用汽

DoB1B，另一部分由CC12第一

D1C。假定B12抽汽加热对应的给水量是

D和CC12一级抽汽加热剩余

D1B?1.051546?(719.67?518.84)D0B

D1B ?0.0981632D0B （3-70） ?D0B?D1B?0.901837D0B （3-71）

2）B12机外供汽量 3）B12机发电功率

DTBPe,B?? ??3282.85?2907?D0B?0.857??/3.6?79.868D0B （3-72）

（3）CC12-4.9/0.98//0.17热力系统计算公式 1）CC12高加用汽量计算 高加能量平衡方程

0.9?8?290?7711.176??D?C7?19.6?7?518.841.0?515 46D0CD0j ?D?D? （3-73）

0C0j??解得高加用汽量

D1C?0.0981632）生水预热器用汽量计算

生水预热器的热平衡：计算时考虑20%的化学水处理水量损失。

0.98??2744.69?476.54?D2s?1.2??167.47?62.8?DmaD2s?0.056507 ?D?D?D??0.002553?D?D?D? （3-74）

TCTBTj0C0B0j3)低压加热器用汽量计算公式

低压热平衡： 0.98?2693?433.07?D3=?407.68?128.65???D3?Dc? 低加用汽量: D3=0.144149Dc

（3-75） 4）除氧器用汽量计算公式 除氧器热平衡

0.98?2744.69D2?146.5Dbs?476.54D2s?711.76?D1C?D1B??407.68?D3?Dc??2693.11Df=518.84（Dfw+Dw）把式（3-69），（3-73），（3-70），（3-67），（3-74），（3-75）带入上式，并整理得

D2=0.167563?D0C?D0B?D0j??0.032406D0j ?0.064476?DTC?DTB?DTj??0.173413Dc5）CC12汽量平衡

（3-76）

D0C=D1C+DTC+D2+D2s+D3+Dc

把式（3-73），式（3-74），式（3-75）带入上式，并整理得

Dc?0.753780D0C?0.175244D0B?0.309750D0j?1.021937DTC

?0.008209(DTB?DTj)（3-77）

6）CC12发电量计算公式

Pe,C?0.829?[?3282.85?2907??D1C?DTC???3282.85?2744.69??D2?D2s? +?3282.85?2693.94?D3?(3282.85?2308.47)DC]/3.6整理上式得

（3-78）

Pe,C?85.825852DTC?29.577843D0C?75.641244D0j?21.081845D0B ?0.987569?DTB?DTj??225.867097Dc或

（3-79）

Dc?0.004427Pe,C?0.130952D0C?0.093337D0B?0.379984DTC ?0.334893D0j?0.004372(DTB?DTj)代入式（3-77），并整理得

（3-80）

D0C=0.005P0e0,C4?0.0D920B?578D0.00j28419

? 0.72D5TC5?900.D0T0?B4D33T7j()（3-81）

(4)方案一各部分实际用汽量计算

上面推导出来汽机进汽量(D0)、凝汽量(Dc)与发电功率(Pe)和供汽量(DT)之间的关系，现将有关数据代入，可计算出方案一在采暖期最大负荷下汽机、锅炉等各部分实际用汽量。计算结果列在表2-5。表中各量的顺序就是计算结果。

表2-5序号1热负荷2锅炉额定蒸发量3汽水损失4锅炉减温减压用汽5减温减压外供汽量6减温水量7锅炉排污水量8锅炉给水量9排污扩容蒸汽量10扩容器排污水量11全厂补充水量12B12进汽量13CC12进汽量14B12额定发电量16B12高加用汽量1712外供汽量18CC12进汽量19CC12高加用汽量20CC12外供汽量21升水预热器用汽量22CC12汽机凝汽量23CC12低加用汽量24除氧器用汽量25尖峰锅炉供汽量26本工况CC12发电量项目方案-汽水流量计算结果汇总符号DhDbD1DojDTjDwDblDfwDfDpsPmaP0BD0CPe,B数值单位来源或计算公式根据热电厂设计热负荷75t/h×3选定选定汽水损失率3Dj=Db-D1-D0B-D0C式（3-62）式（3-63）式（3-65）式（3-66）式（3-67）式（3-68）式（3-69）额定功率下，由式（3-72）根据CC12汽机特性特性，最大进汽量根据B6特性设定B6维持额定发电量公式（3-70）公式（3-71）CC12特性公式（3-73）最大热负荷工况，CC12调整抽汽量达最大值公式（3-74）公式（3-77）式（3-75）式（3-76）Djf=DT-DTB-DTC-DTj公式（3-78）318.53t/h39011.717.820.792.997.8397.82.415.39t/ht/ht/ht/ht/ht/ht/ht/ht/h274.69t/h151.7104.4600060007.270.81200014.895015.5220.793.5243.1360.9312328t/ht/hkWKWt/ht/hkWt/ht/ht/ht/ht/ht/ht/hkW15本计算工况B12发电量Pe,BD1BDTBPe,CD1CDTCD2sDcD3D2DjfPe,C（5）计算说明

1）B12是背压机，经济性好，在采暖最大热负荷时，应首先维持B12在额定工况下运行，因而可根据B12机的额定功率由式（3-79）计算出B12所需进汽量；本题中采用“定流量”计算，即最大热负荷时，汽轮机进汽量取为汽轮机最大设计进汽量，且假定采暖期CC12机组提

供最大调整抽汽量，即DTC= 50 t/h，以此计算各处汽水流量和发电量。是否合适要通过检验CC12汽机的最小凝汽量来确定。凝汽量检验24.39/208.8 = 0.1168；73.01/184 = 0.3968（最小负荷），大于CC12最小凝汽量的要求。如果不满足要重新设定进汽量，再计算。 2）计算中还要进行汽量和电量校核，以检验及孙是否准确。

D0C=D1C+DTC+D2+D2s+D3+Dc

= 22.24 + 100 + 43.13 + 15.52 + 3.52 + 24.39 = 208.8 t/h 误差 (12328-12000)/12000 = 2.7% 符合工程需要 可见，汽量平衡，计算准确。

3）本方案的运行方式：在采暖期3台汽机加锅炉新汽减温减压后供给热负荷，3台锅炉运行。采暖期最大符号工况，尖峰锅炉供汽60.93 t/h；非采暖期最大及平均负荷工况，2台汽机2台锅炉运行，负荷不满；非采暖期最小负荷工况，B12汽机停运，CC12汽机及2台锅炉运行。本方案其他供热工况计算类同。典型工况热平衡结果已标注在全厂原则性热力系统图上，见图2-3。需系统调峰的供热负荷表示在年热负荷持续线图上，见图2-2。

2.4 全厂热经济指标计算

计算时要用到相应的计算公式见（3.35）至（3-61），这里只给出所用公式的编号。 本方案B12-4.9/0.98 + 2×CC12-4.9/0.98/0.17 + 3×130 t/h

调峰锅炉供热量 QTF?Djf（hT-hma）=60.93?103?(2907?62.8)?10?6?173.31GJ/h 热电厂最大供热量 QT(m)?905.99?173.31?732.68GJ/h 热电厂全年供热量（根据全年热负荷持续曲线图3-5）

Qa?732.68?120?0.5?(732.68?379.73)?(2424?120)? 0.5?(307.14?182.82)?(8760?2424)

=2921639热电厂全年发电量： 设机组利用小时数为

H3?5500h 年发电量（式3-36）

a pe?36000?5500?198000000kW?h

采暖期平均发电标准煤耗率（式3-38）

348.10?103(1?0.03)?(3282.85?719.67)?190.26?103?(2907?62.8)b? d 29300?36000?0.9?0.98 =0.406kg/(kW?h) 非采暖期平均发电标注煤耗率（式3-38）

196.4?103(1?0.03)?(3282.85?719.67)?78.85?103?(2907?62.8)b?? d 29300?24000?0.86?0.98 =0.496kg/(kW?h) 年平均发电标准煤耗率（采暖期和非采暖期的加权平均）

0.406?36000?2424?0.496?(198000000?36000?2424) 198000000 =0.457kg/(kW?h)sbep?凝汽发电的厂用电率取?d?5.5% 供热的长用电率（3-52）

?T?5.73?[1?2?(0.88?0.8)]?6.6468

T??6.6468?2921639/198000000?0.0981

综合厂用电率（式3-54）??0.055?0.098?0.153，即15.3%。 平均供热标准煤（式3-55）

bsTP?34.12/?0.88?0.98??6.0738?0.457?42.60kg/GJ

年耗标煤量（式3-56）

?3?0.315?198000000?6.0738?2921639?42.60?2921639?10????Ba??s

=206014t/a年平均供电煤耗率（式3-57）年节约标准煤量（式3-58）

baep?0.457/?1?0.055??0.483kg/?kW.h?

??34.12??B????0.41?5.73?42.60??2921639???0.55?0.98 ??0.41?0.457???1?0.055??198000000??10?3

=53643t/h上式中

?'gl取0.55。

年平均全厂热效率 年平均热电比

?acp?0.0036?198000000?2921639?100%?60.21%

29.3?2060152921639?100%?409.9%

p0.0036?189000000732.68?0.809 热化系数 ??905.99

??

图2-4 CC12-4.9/0.98/0.17蒸汽膨胀h-s图

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7wi2.html