热力发电厂课程设计

一、课程设计题目

火力发电厂原则性热力系统拟定和计算

二、课程设计目的

进一步巩固本课程中所学到的专业理论，训练电厂工程师必备的专业技能，着重培养学生独立分析问题、解决问题的能力，以适应将来从事电力行业或非电力行业专业技术工作的实际需要。 三、课程设计要求

1、 熟练掌握发电厂原则性热力系统拟定和计算的方法、步骤； 2、 培养熟练查阅技术资料、获取和分析技术数据的能力； 3、 培养工程技术人员应有的严谨作风和认真负责的工作态度。 4、全部工作必须独立完成。 四、课程设计内容

国产300MW汽轮机发电厂原则性热力系统拟定和计算（额定工况） （1）、原始资料

A、制造厂提供的原始资料 a、汽轮机型式和参数

国产N300-16.18/550/550机组

p0=16.18MPa, t0=550℃, pr1=3.58MPa, tr1=336.8℃, pr2=3.23MPa, tr2=550℃, pc=0.0051Mpa

b、回热系统参数

pfw=21.35MPa, pcw=1.72MPa 项目 单位 一抽 二抽 三抽 四抽 五抽 六抽 七抽 八抽 加热器编号 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 抽汽压力 MPa 5.16 3.58 1.46 0.744 0.476 0.27 0.082 0.0173 抽汽温度℃ 383.9 336.8 434.6 345 292.4 231.9 123.8 56.9 端差 ℃ -0.5 2 0 0 0 2 3 3 注：各抽汽管压降取5%P； 各加热器效率取0.97; 下端差取6℃

各轴封漏汽量(kg/h)：Dsg1=5854（去H1）Dsg2=262.5（去H3）Dsg3=4509（去H4）Dsg4=2931.5（去H7）Dsg5=452（去C）Dsg6=508（去SG）

各轴封漏汽焓(kJ/kg)：hsg1=3383.7 hsg2=3508.6 hsg3=3228.8 hsg4=3290.5 hsg5=2716.8 hsg6=2749.9 c、锅炉型式和参数

国产DG1000/16.67/555型亚临界中间再热自然循环汽包炉 额定蒸发量1000t/h

过热蒸汽参数psu=16.67MPa,tsu=555℃ 汽包压力pb=18.63Mpa 给水温度tfw=260℃

锅炉效率ηb=0.92 管道效率ηp=0.96 B、其他已知数据

汽机进汽节流损失0.02Po 中压汽门节流损失0.02Pr2 锅炉排污量Dpw=0.01Db 全厂汽水损失DL=0.01Db

化学补充水压力0.39 Mpa，温度20℃ 机电效率ηmg=0.9924*0.987 排污扩容器效率ηf=0.98 排污扩容器压力Pf=0.8 （2）任务

A、拟定发电厂原则性热力系统 B、绘制发电厂原则性热力系统图

C、发电厂原则性热力系统计算（额定工况） a、作汽轮机热力过程线 b、作汽水参数表

c、锅炉连续排污利用系统计算 d、高加组计算 e、除氧器计算 f、低加组计算

g、汽轮机汽耗量及各项汽水流量计算 i、汽轮机功率校核 j、热经济指标计算

五、设计计算书

A、拟定发电厂原则性热力系统：

该发电厂为凝气式电厂，规划容量300MW，选用凝气式机组，蒸汽初参数：过热蒸汽压力p0=16.18MPa，温度t0=550℃。该系统共有八级不调节抽汽，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热源。三台高压回热加热器均设有疏水冷却器和内置式蒸汽冷却器，同时设有内置式蒸汽冷却器的还有H5低压加热器。1—8号加热器均采用疏水逐级自流的疏水方式，其中三台高加疏水最后流入除氧器，四台低加和轴封冷却器疏水最终流入凝汽器。 B、绘制发电厂原则性热力系统图

C、发电厂原则性热力系统计算 （一）计算原始资料 1、汽轮机型式及参数

（1）机组型式：亚临界、一次中间再热、三缸二排汽、单轴凝气式汽轮机； （2）额定功率：300MW；

（3）主蒸汽参数：p0=16.18MPa，t0=550℃；

（4）再热蒸汽参数：冷段：pr1=3.58MPa,tr1=336.8℃；热段：pr2=3.23MPa, tr2=550℃；

（5）汽轮机排汽压力：pc=0.0051MPa，排汽干度：取xc=0.93，排汽比焓：查图知hc=2392.6kj/kg。 2、回热加热系统参数

（1）机组各级回热抽汽参数表（表1-1）(端差值为自己选择 与本组其他同学不同) 项目 单位 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 抽汽压力Pj MPa 抽汽温度tj ℃ 抽汽焓 kj/kg 加热器上端℃ 差 加热器下端℃ 差 水侧压力pw MPa 5.16 383.9 3151.5 -0.5 8 21.35 3.58 1.46 0.744 0.476 0.27 345 293.4 231.9 0.082 123.8 0.0173 56.9 336.8 434.6 3068.5 3330.2 3151.6 3050.6 2931.3 2725.6 2603.5 2 8 0 8 0 0 2 1.72 3 1.72 3 1.72 6 21.35 21.35 0.6994 1.72 抽汽管道压% 6 6 6 6 6 6 6 损 (2)给水温度：tfw=260℃，给水焓hfw：1133.5kj/kg。 (3)小汽轮机排汽压力：pc,xj=0.0068MPa，汽耗量0.034Do（自己选取）。 3、锅炉型式及参数

（1）锅炉型式：国产DG300/16.67/555型亚临界中间再热自然循环汽包炉； （2）额定蒸发量：Db=1000t/h;

（3）额定过热蒸汽压力：pb=16.67MPa，额定再热蒸汽压力：pr=3.7MPa； （4）额定过热蒸汽温度：tb=555℃，额定再热气温：tr=555℃； （5）汽包压力：pdu=18.63MPa； （6）锅炉热效率：ηb=0.9127 （7）管道效率：ηp=0.985 4、其他数据

（1）汽轮机进汽截流损失：?p1?2%，中压缸进汽截流损失：?p1?2%； （2）轴封加热器压力：0.095MPa，轴封加热器进汽比焓：hsg=2749.9kj/kg; （3）轴封漏汽数据（表1-2）（假设D0=900t/h） 轴封漏汽点 1（去H1） 2（去H3） 3（去H4） 4（去H7） 5（去C） 6（去SG） ∑ 漏汽量Dsgj，5854 kg/h 漏汽比焓3383.7 hsgj,kj/kg 262.5 3508.6 4509 3223.8 2931.5 3290.5 452 2716.8 508 2749.9 14517 漏汽系数 0.0065 0.0003 0.0050 0.0033 0.0005 0.0006 0.0162 asgj (4)汽轮机机械效率：ηm=0.9924，发电机效率：ηg=0.987； (5)化学补充水压力：Pma=0.39MPa;补充水温度：tma=20℃；

(6)锅炉排污量：Dpw=0.01Db;排污扩容器效率：ηf=0.98，压力Pf=0.8MPa (7)各加热器效率：0.98； (8)厂用电率：ε=0.07； (二)简化条件

1、忽略凝结水泵介质的比焓升；

2、忽略加热器和抽汽器管道间的散热损失。 （三）汽轮机进汽参数的计算 1、主蒸汽参数

由主汽门前压力p0=16.18MPa，温度t0=550℃ ，查水蒸气性质表知主蒸汽比焓值h0=3435.656kj/kg。

主汽门后压力p0'=（1-δp1）p0=0.98*16.18=15.856MPa， 由h0'=h0=3435.656kj/kg,查焓熵图知主汽门后气温t0'=548.9℃ 。 2、再热蒸汽参数

由高压缸出口压力pr1=3.58MPa,温度tr1=336.8℃，查焓熵图知冷段再热蒸汽比焓值hr1=3072.4kj/kg。

由中联门前压力pr2=3.23MPa，温度tr2=550℃，查焓熵图知热段再热蒸汽比焓值hr2=3566.3kj/kg。

主汽门后压力prh'=（1-δp2）*prh=0.98*3.23=3.165MPa。

由prh'=3.165MPa，hr2'=hr2=3566.3kj/kg,查焓熵图知中联门后气温tr'=549.9℃ 。 qrh=hr2-hr1=3566.3-3072.4=493.9kj/kg.

根据以上数据以及表1-1各抽汽压力点参数，在h-s图上绘制出汽轮机的汽态膨胀过程曲线如下：

（四）各加热器进、出口参数计算（见表1-3）

表1-3 回热系统计算点参数 项目 抽汽压力pj 加热 蒸汽 抽汽压损Δpj 加热器汽侧压力pj' 抽汽焓hj 轴封汽焓hsgj pj'饱和水温度tsj 单位 Mpa % MPa H1 5.16 5 H2 3.58 5 H3 1.46 5 H4 H5 H6 0.27 5 H7 H8 SG C 0.0051 2392.6 数据来源 已知 已知 pj'=（1-Δpj）pj 查焓熵图 已知 由pj'查焓熵图 0.744 0.476 5 5 0.082 0.0173 5 5 4.902 3.401 1.387 0.7068 0.4522 0.2565 0.0779 0.0164 0.095 kj/kg 3157.7 3073.9 3331.5 3152.6 3049.3 2931.9 2726.1 2602.1 Kj/kg 3383.7 ℃ 3508.6 3228.8 3290.5 2749.9 2716.8 97.9 33.23 262.71 243.86 197.02 165.34 149.99 129.97 94.15 56.96 1148.31056.0838.97 698.85 632.22 546.25 394.44 238.43 2 3 -0.5 2 0 0 0 2 3 3 pj'饱和水焓hj' Kj/kg 加热器端差θj 被加 热水 加热器出口水温度tj 加热器水侧压力pw 加热器出口水焓hwj 疏水冷却器端差θ 疏水冷却器出口水温ts' 疏水冷却器后疏水焓hwjd ℃ ℃ MPa Kj/kg ℃ ℃ 139.17 由pj'查焓熵图 0 已知 tsj-θj 已知 由pw、tj查焓熵图 ts'=tj+1+θ 查焓熵图 263.21 241.86 197.02 165.34 149.99 127.97 91.15 53.96 21.35 21.35 21.35 0.6994 1.72 1.72 1.72 1.72 1149.11049.0847.95 697.2 632.98 538.72 383.08 227.35 8 0 5 5 5 疏水 246.3 202.1 172.9 Kj/kg 1067.5 862.5 826.0

?104.21??0.0499??207.3??0.0883??????145.125??0.0559?????65.480.0103?，用计算机解方程组得 X?.?? T?.??97.19??0.0320?????160.380.0524?????150.6??0.0452??????82.66?????0.0135???4??4??fp?0.0103?0.04066?0.05096

'?c4??fw?(?1??2??3??sg1??sg2)??f??sg3??4?0.78432

汽轮机通流部分流量平衡：

816'?c?1?(??j??sgi)?0.6363

i?1用凝汽器质量平衡验算：

???cc4?(??j??sgi??fp)?0.6363

5i?486二者相等说明计算正确。

（七）计算汇总及核算

1.新汽量Do校核及汽轮机各项汽水流量

D0?Dc0??Dc0/(1??ajYj)18

(1)计算

Dco

凝汽的比内功

wic为

w?h?q?hic0rhcoec?3435.656?496.21?2392.6?1539.266mg(kj/kg)

D?3600p/(wic*?*?)?3600*300000/(1539.266*0.9924*0.987)?717.773(t/h)

(2)计算Do

各级抽汽做功不足系数Yj如下表：

表1-5 Yj的计算式 Yj ?j ?jY jY1?(h1?q?hc)/wicrh0.8194 0.0499 0.0409 Y2?(h2?q?hc)/wicrh0.7650 0.0883 0.0675 Y3?(h3?hc)/wic Y4?(h4?hc)/wic 0.6099 0.4937 0.4266 0.3907 0.2576 0.1361 0.0599 0.0103 0.0320 0.0524 0.0452 0.0135 0.0065 0.0003 0.0050 0.0033 0.0005 0.0006 0.0365 0.00508 0.0137 0.0205 0.0116 0.00184 0.1976 0.00419 0.00022 0.0027 0.00192 0.00011 0.00014 0.00928 Y5?(h5?hc)/wic Y6?(h6?hc)/wic Y7?(h7?hc)/wic Y8?(h8?hc)/wic ? 0.6439 Ysg1?(hsg1?hc)/wic 0.7250 ?(?)/ Ysg2hsg2hcwicYsg3?(hsg3?hc)/wic Ysg5?(hsg5?hc)/wic Y 0.5400 0.5833 ?(?)/ Ysg4hsg4hcwic0.2106 0.2321 ?(hsg6?hc)/wic sg6? ??1/(1???jYj???sgjYsgj)?1.26081186则汽轮机新汽耗量

D?Doco*??717.773*1.2608?904.9682(t/h) 与假设值900t/h接近

误差??(904.9682?900)/900?0.55% 故可知假设合理。

项目 符号 系数ax 表1-6汽轮机各项汽水流量 Dx=ax*D0 项目 符号 系数ax Dx=ax*Dc (t/h) 汽机总汽耗 再热蒸汽 排汽 一级抽汽 二级抽汽 三级抽汽 四级抽汽 五级抽汽 六级抽汽 七级抽汽 八级抽汽 (t/h) 锅炉给水 蒸发量 化学补充水 连续排污扩容蒸汽 小汽轮机用汽 排污水 去H1漏汽 去H3漏汽 去H4漏汽 去H7漏汽 去C漏汽 去SG漏汽 ?0 '1.016177 0.8618 0.6363 0.0499 0.0883 0.0559 0.0103 0.0320 0.0524 0.0452 0.0135 914.5593 735.12 572.67 44.91 79.47 30.31 9.23 28.8 47.16 40.68 12.15 ? fw b1.038465 1.027321 0.016715 0.005571 0.034 0.005573 0.0065 0.0003 0.0050 0.0033 0.0005 0.0006 934.6185 924.5889 15.0435 5.0139 30.6 5.0157 5.85 0.27 4.5 2.97 0.45 0.54 ? rh c 1 2 3 4 5 6 7 8????? maf ???????fp'?b1 ?sg1 ?sg2 ?sg3 ??? sg4 sg5 sg6? 2、功率核算 符号 P1 P2 计算式 表1-7 结果符（kw） 号 3396.41 P6 7822.05 P7 计算式 结果(kw) 12831 p?D(h?h)??1101m2202mg/3.6 /3.6 p?D(h?h?q)??6606rhmg/3.6 p?D(h?h)??3303rhgp?D(h?h?q)??7707rhmg/3.613345.82 P3 p?D(h?h?q)??mg/3.64951.12 P8 p?D(h?h?q)??8808rhmg/3.64395.95 P4 4404rhmgp?D(h?h?q)?? 5505rhm/3.61956.99 Pc p?D(h?h?q)??cc0crhmg/3.6239838.84 295453.96 P5 p?D(h?h?q)?? g/3.66915.78 Pe ∑

误差：??(300000?295453.96)/300000?1.52% 在允许范围内 计算正确。 3、热经济性指标计算

1)汽轮发电机组热经济性指标： 汽耗率：d0?D0/热耗量：

pe?900000/300000?3kg/(kw.h)

Q?D(h?h'0O0)?Drhq?Df(hf?hfw)?Dma(hma?hfw)?914.5593*(3435.656?1133.5)?735.12*496.21fw'rh6?5.0139*(2727.9?1133.5)?15.0435*(244.1?1133.5)?2465.21?10(kj/kg)热耗率: q?Q/0pe?2465.21?10/300000?8217.37kj/(kw.h)

6发电厂热经济性指标 汽轮机绝对电效率全厂热效率：

?e?3600/q?3600/8217.37?0.438

?????cpbpe?0.9127*0.985*0.438?0.3938

全厂热耗率：q?3600/cp?cp?3600/0.3938?9141.7kj/(kw.h)

?0.123/0.3938?0.31234kg/(kw.h)?312.34g/(kw.h)

标准煤耗率：bcp?0.123/s?cp(八)设计总结

热力发电厂课程设计过程中，我通过对大量资料的查询，对热力发电厂系统有了更加深刻的认识，这对我将来从事发电厂工作奠定了基础。过程中遇到很多困难，但是同学之间的共同探讨解决了大部分的难题，培养了我们的团队合作能力。而且，此次计算过程我主要应用Matlab计算软件解矩阵方程和WORD中的公式编辑器进行公式编写，为以后撰写论文做好准备。

计算过程中不免发生错误，希望老师能够批评指正。

参考文献：

1、《热力发电厂》 中国电力出版社 郑体宽主编 2、《热力发电厂课程设计》 中国电力出版社 黄新元主编 3、水和水蒸汽热力性质表 高教出版社

课程设计报告

名称： 题目： 院系： 班级： 学生姓名：学号： 1071170803 指导教师：设计周数：成绩：

日期： 2011.1 （2010-2011学年 第一学期）

热力发电厂课程设计

能源动力与机械工程学院 实验动07 陈伟

火力发电厂原则性热力系统拟定和计算 1

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