课程设计-火力发电厂原则性热力系统拟定和计算

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，着重培养学生独立三、课程设计要求国产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国产N300-16.7/538/538机组p0=16.7MPa,pr2=3.229MPapfw=21.4MPa,tr2=538℃,pcw=1.68MPaprl=3.588MPa,tr1=336.8℃,pc=0.00595Mpahc=2494.5kJ/kg单位一抽二抽三抽四抽五抽六抽七抽八抽加热器编号抽汽压力MPa0.07080.0225抽汽温度℃端差℃000注：H1,H2取3%,其它各抽汽管压降取5%P各加热器效率取0.98;下端差取5.6℃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=3383.7hsg2=3508.6hsg3=3228.8hsg4=3290.5国产HG1021/18.2-540/540-WM10亚临界中间再热自然循环汽包炉额定蒸发量1021t/h过热蒸汽参数psu=18.2MPa,tsu=540℃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化学补充水压力0.39Mpa,温度20℃排污扩容器压力Pf=0.8(2)任务C、发电厂原则性热力系统计算(额定工况)i、汽轮机功率校核j、热经济指标计算设计计算书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(一)计算原始资料(4)再热蒸汽参数：冷段：pr1=3.588MPa,tr1=336.8℃;热段：pr2=3.229MPa,tr2=538℃;(1)机组各级回热抽汽参数表(表1-1)单位抽汽压力PjMPa抽汽温度tj℃抽汽焓g加热器上端差℃-1.7000疏水冷却器下端差℃水侧压力pwMPa0.699抽汽管道压损%33555555(2)给水温度：tfw=275℃,给水焓hfw:1206.4kj/kg。3、锅炉型式及参数(5)汽包压力：pdu=19.83MPa;(6)锅炉热效率：ηb=0.913(1)汽轮机进汽截流损失：δp=2%,中压缸进汽截流损失：δpi=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)6(去SG)Z(4)汽轮机机械效率：ηm=0.9924,发电机效率：ηg=0.987(三)汽轮机进汽参数的计算由主汽门前压力p0=16.7MPa,温度t0=538℃,查水蒸气性质表知主蒸汽比焓值h0=3393.91kj/kg。主汽门后压力p0'=(1-ǒp1)p0=0.98*16.7=16.366MPa,2、再热蒸汽参数由高压缸出口压力pr1=3.588MPa,温度hr1=3072.2kj/kg。由中联门前压力pr2=3.229MPa,温度hr2=3539.3kj/kg。tr2=538℃,查焓熵图知冷段再热蒸汽比焓值查焓熵图知热段再热蒸汽比焓值主汽门后压力prh⁷=(1-ǒp2)*prh=0.98*3.229=3.164MPa。由prh⁷=3.164MPa,hr2’=hr2=3539.3kj/kg,查焓熵图知中联门后气温tr⁷=537.9℃。qrh=hr2-hr1=3539.3-3072.2=467.1kj/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1)计算给水泵焓升：P=P₄+p`gH=0.70+975×10⁶×9.8×20=0.8911MPa2)计算高压加热器H1:由p1’=5.81MPa,查h-s图得加热器汽侧饱和水温为tsl=273.45℃;H1出口水温t1=ts1-01=273.45-(-1.7)=275.15℃;θ1加热器上端差；根据pw,1=21.4MPa,t1=275.15℃,查h-s图，得H1出口水比焓为hw,1=1207.1kj/kg;根据pl’=5.81MPa,t1’=247.8℃,查h-s图，得H1疏水比焓为hd,1=1075.1kJ/kg。如表1-3所示。表1-3回热系统汽水参数表单位C数据来源加热蒸汽侧抽汽压力pMpa已知抽汽压损△p%33555555已知加热器汽侧压力p’MPa5p'=(1-△p₃)pj抽汽焓hkj/kg查焓熵图轴封汽焓hsKj/kg已知p’饱和水温度tsj℃由p’查焓熵图p'饱和水焓h;Kj/kg由p;’查焓熵图被加热水侧加热器端差θ℃000已知加热器出口水温度t,℃加热器水侧压力MPa已知加热器出口水焓h₀Kj/kg由p、t;查焓熵图疏水疏水冷却器端差θ℃疏水冷却器出口水温t₃’℃疏水冷却器后疏水焓h.KJ/kg查焓熵图(五)锅炉连续排污利用系统及有关流量计算。(见表1-4)由于计算前汽轮机进汽量未知，故选取DO=900t/h表1-4相关流量及排污利用系数各点比焓值计算序号符号单位计算公式及数据来源数值绝对值相对值1进入汽轮机做功的蒸汽DOkg/hDO12汽轮机总进汽量DO’kg/hDO+Dsg1+Dsg2+Dsg3+Dsg4+Dsg5+Dsg63锅炉蒸发量Dbkg/hDO⁷+Dl4锅炉连续排污量DblKg/F0.01Db0.010264D00.0102645锅炉给水量Dfwkg/hDb+Dbl6锅炉排污水比焓hb’kJ/kg由汽包压力pb=19.83MPa查得7排污扩容器的蒸汽比焓kJ/kg扩容器压力pf=0.8MPa,干度x=0.98查表2726.68排污扩容器的排污水比焓hbl’kJ/kg由扩容器压力pf=0.8MPa查表9扩容蒸汽系数αf)hbl’0.0056扩容器排污水系数0.004664补充水量Dmakg/hDbl+Dl0.016715DO0.016715补充水比焓hmakJ/kg由pma和tma查表84.3排污冷却器出口补充水比焓hma’kJ/kgma(hma’-hma)244.1(六)各项抽汽系数计算根据各个加热器热平衡可知：(1)H1加热器热平衡方程为[a₁(h-hu)+aw(h-h)]η,=a(hu-hu)即α₁q+αq=amt/η,…………………(1)[a₂(h₂-ha₂)+(a₁+ag)(h-h₂)]η,=a(hu₂-hu)即α₂q₂+(a₁+αg)Y₂=αmt₂/η,………[a₃(h₃-hu₃)+(a₁+a₂+ag)(h₂-hu₃)+aw₂(h₉₂-ha₃)]η,=a[h-(h₄+t)](4)除氧器物质平衡方程为α₁+α₄+(a₁+a₂+a₃+dg₁+dw₂)+Qa+dg₃=Qr即α=αm-(α₁+α₂+d₃+α+αw[a,h,+a₄h+(a₁+a₂+a₃+ax+ax)h₃+a₄hs+ax₃hJn=ahα₄q₁+(a+α+a₂+a₃+α)Y+aq+a,(h₁-h)=a₁h(η,-anh…(4)(5)H5加热器热平衡方程为a₅(h₅-h₅)η,=a₄(hus-hu)[a₆(h₆-h₆)+a₅(h₅-h₆)lη=a₄(hu-h)(7)H7加热器热平衡方程为[α₇(h₁-h)+(α+a)(h₆-h)+a(h-h)]η,=a₄(h-h)即α₁q,+(α₅+α)γ,+αq=la-(a+a为计算方便，将H8与SG作为一个整体考虑。由热井的物质平衡式，可得αo+a₁=d₄-(as+Q₆+d₇+dx)-dgs-Qxs-Q₈α₄h₈=a₈h₃+assh₀s+ax₆h₆+(as+a₆+a₇+a)h+(a.+a)h.a(h-h)/η,=α(h-h)+a(h-h)+a(h-h)+(a₅+a+a₇+a₀)(h-h)即α₈q₈+(α₅+a₆+a₁+a,)Y+agsq₄s+ay₆q=[α-(α₁+α+a₂+α₃+αsg₂)-asg³-α4-af]ríη (8)采用并联法解上述8个方程，方程(1)~(8)经代入数据、整理最后得如下形式α₁q₁=αmt/η₁-dqoα1Y₂+a₂q₂=αt₂¹η,-awY₂α₁Y₃+α₂Y₃+α₃Q₃=aT₃/η,-agY₃-aw₂Q₄₂a₁Y₄+a₂Y₄+a₃Y₄+a₄q₄=amh₄/η,-ashs-ayY₄-a₂Y₄-ax₃9x₃-a,(h,-h)(α+α+a₁+a₁)t,/∩+α.Y,+α₀Y,+a₁9,=(am-a-dg₂-ag₃-aj)r/Π.-a9s.(a₁+α₂+α₃+α₁)t₄(η,+(α₂+α₆+α)Y₄+a₆q₄=(α-α-asg2-asg3-af)r(η₁-a₀Y₆-a₀qu,-a₀q写成矩阵方程即其中A*X=TX=A*Tαm=1-(αi+a₂+a+ax₂+a)=1-(0.0785+0.0863+0.0065+0.0003+0.0033)=0.825α₄=a₄+an=0.0303+0.034α₄=α-(a₁+a₂+d₃+d+dw)-ar-dw₃-Q₄=0.78432汽轮机通流部分流量平衡(七)计算汇总及核算We=h₀+qm-h=3393.91+466.1-2494.5=1364.7(lj/kg)D=3600p(w₁*η。*η)=3600*30000(13647*0.9924*0.987=807.9S(/h表1-5Y,的计算式Y=(h+qa-h)/wY,=(h₂+qa-h)/wY=(h-h)/waY=(hs-h)/w₄Y=(h-h)/wY,=(h-h)/wZY=(ha-h)/wYg₃=(h₃-h)/wY=(h₄-h)/wY=(hs-h)/wYg₆=(hg₆-h)/wZ误差△=(906843-900)1900=0.76%故可知假设合理。表1-6汽轮机各项汽水流量符号系数ax符号系数ax汽机总汽耗C₀锅炉给水再热蒸汽n蒸发量排汽化学补充水一级抽汽₁连续排污扩容蒸汽二级抽汽小汽轮机用汽三级抽汽排污水四级抽汽去H1漏汽&gi五级抽汽&g₂六级抽汽C₆Csg₃七级抽汽八级抽汽去C漏汽去SG漏汽表1-7符号计算式结果符号计算式结果p₁=D(h₀-h)η。η。/3.624951.124395.95Z误差：△=(300000-29545396)/300000=1.52%在允许范围内计算正确。+5.04*(27266-120638)+15.0435*(84.3-120638)=247753×10°(kj/kg)发电厂热经济性指标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