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660MW凝汽式机组全厂原则性热力系统计算
(设计计算)
一、计算任务书
(一)计算题目
国产660MV凝汽式机组全厂原则性热力系统计算(设计计算)
(二)计算任务
1.根据给定热力系统数据,计算气态膨胀线上各计算点的参数,并在h-s图上绘出蒸汽的气态膨胀线;
2.计算额定功率下的气轮机进汽量Do,热力系统各汽水流量D、G;
3.计算机组的和全厂的热经济性指标;
4.绘出全厂原则性热力系统图,并将所计算的全部汽水参数详细
标在图中(要求计算机绘图)。
(三)计算类型
定功率计算
(四)热力系统简介
某火力发电场二期工程准备上两套660MW燃煤汽轮发电机组,采用一炉一机的单元制配置。
其中锅炉为德国BABCOC公司生产的
2208t/h自然循环汽包炉;气轮机为GE公司的亚临界压力、一次中间再热660MW凝汽式气轮机。
全厂的原则性热力系统如图5-1所示。
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0.9161Mpa压力除氧器的加热汽源。
第一、二、三级高压加热器均安装了内置式蒸汽冷却器,上端差分别为-1.7C、0C、-1.7C。
第一、二、三、五、六、七级回热加热器装设疏水冷却器,下端差均为5.5C。
O
第五、六、七级低压
第八级低加的疏水用疏
气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。
然后由气动给水泵升压,经三级高压加热器加热,最终给水温度达到274.8C,进入锅炉
三台高压加热器的疏水逐级自流至除氧器,加热器的疏水逐级自流至第八级低压加热器;水泵送回本级的主凝结水出口。
4.4/5.38kPa。
给水泵
,无
凝汽器为双压式凝汽器,气轮机排气压力气轮机(以下简称小汽机)的汽源为中压缸排汽(第四级抽汽)
6.34kPa。
回热加热其排汽亦进入凝汽器,设计排汽压力为
锅炉的排污水经一级连续排污利用系统加以回收。
扩容器工作压力
1.55Mpa,扩容器的疏水引入排污水冷却器,加热补充水后排入地沟。
锅炉过热器的减温水(③)取自给水泵出口,设计喷水量为66240kg/h。
热力系统的汽水损失计有:
全厂汽水损失(O)厂用
汽(⑩)23000kg/h(不回收)、锅炉暖风器用气量为65400kg/h,暖风器汽源(⑫)取自第4级抽汽,其疏水仍返回除氧器回收,疏水比焓697kJ/kg。
锅炉排污损失按计算植确定。
高压缸门杆漏汽(①和②)分别引入再热热段管道和均压箱SSR
高压缸的轴封漏汽按压力不同,分别引进除氧器(④和⑥)、均压箱(⑤和⑦)。
中压缸的轴封漏汽也按压力不同,分别引进除氧器(⑩)和均压箱(⑧和⑨)。
。
从均压箱引出三股蒸汽:
一股去第七级低加(⑯),一股去轴圭寸加热器SG((⑮),一股去凝汽器的热水井。
各汽水流量的数值见表1-1
表1-1各辅助汽水、门杆漏汽、轴圭寸漏汽数据
漏气点代号
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
漏气量(kg/h)
1824
389
66240
2908
2099
3236
2572
1369
漏气比焓(kJ/kg)
3397.2
3397.2
3024.3
3024.3
3024.3
3024.3
3169
漏气点代号
⑨
⑩
◎
解
©
©
©
©
漏气量(kg/h)
1551
2785
22000
65800
33000
1270
5821
漏气比焓(kJ/kg)
3473
3474
3169.0
3169.0
84.1
3397.2
(五)原始资料
1.汽轮机型以及参数
(1)机组刑式:
亚临界压力、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、凝汽式气轮机;
(2)额定功率R=660MW/
(3)主蒸汽初参数(主汽阀前)Po=16.58MPato=538C;
(4)再热蒸汽参数(进汽阀前):
热段prh=3.232MPatth=538C;冷段prh'=3.567MP;tth'=315C;
(5)汽轮机排汽压力pc=4.4/5.38kPa,排汽比焓hc=2315kJ/kg。
.69.78
2.机组各级回热抽汽参数见表1-2
项目
单位
Hi
H2
H3
H4
H5
H6
H7
H8
抽汽压力P
MPa
5.945
3.668
1.776
0.964
0.416
0.226
0.109
0.0997
抽汽焓hj
kj/kg
3144.2
3027.1
3352.2
3169.0
2978.5
2851.0
2716.0
2455.8
加热器上端差St
r
-1.7
0
-1.7
2.8
2.8
2.8
2.8
加热器下端差Sti
r
5.5
5.5
5.5
5.5
5.5
5.5
5.5
水侧压力pw
MPa
21.47
21.47
21.47
0.916
2.758
2.758
2.758
2.758
抽汽管道压损△Pj
%
3
3
3
5
3
3
3
3
回热加热系统原始汽水参数
表1-2
(2)
(3)
(4)
(5)
最终给水温度tfwF274.8C;
给水泵出口压力Ppuf21.47MPa给水泵效率npuF0.83除氧器至给水泵高差HpF22.4m;
小汽机排汽压力pc,xjF6.27kPa;小汽机排汽焓hc,xjF2315.6kj/kg3.锅炉型式及参数
(1)
额定蒸发量Db=2208t/h
额定过热蒸汽压力Pb=17.42Mpa;
额定再热蒸汽压力pr=3.85MPa
额定过热汽温tb=541C;额定再热汽温tr=541C;汽包压力pdu=18.28MPa
锅炉热效率nb=92.5%。
锅炉型式:
德国BABCOCK-2208t/hL次中间再热、亚临界压力、自然循环汽包炉;
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
4.其他数据
(1)汽轮机进汽节流损失Spl=4%中压缸进汽节流损失Sp2=2%
(2)轴封加热器压力psg=102KPa,疏水比焓hd,sg=415kJ/kg;
(3)机组各门杆漏汽、轴封漏汽等小汽流量及参数见表5-2;
(4)锅炉暖风器耗汽、过热器减温水等全厂汽水流量及参数见表5-2;
(5)汽轮机机械效率nm=0.985;发电机效率ng=0.99;
(6)补充水温度tmaF20C;
(7)厂用点率£=0.07。
5.简化条件
afw=ab+abi-asp=
1.01622+0.005408-0.02974=0.9919
3.各小汽流量系数asg,k
按预选的气轮机进汽量Do和表1-1原始数据,计算得到门杆漏汽、轴封漏汽等各小汽的流量系数,填于表1-1中。
(二)气轮机进汽参数计算
1.主蒸汽参数
由主汽门前压力po=16.58Mpa,温度tO=538C,查水蒸气性质表,
得主蒸汽比焓值h0=3397.1kJ/kg.
主汽门后压力p'0=(1-Sp1)P0=(1-0.04)16.58=16.0128Mpa
由P‘0=16.0128Mpa,h'。
二h0=3397.1kJ/kg,查水蒸气性质表,得主
汽门后气温t‘0=535.254C。
名称
全厂工质渗漏
锅炉排污
厂用汽
暖风器
过热器减温水
汽(水)量kg/h
33000
11000
22000
65800
60483
离开系统的介质比焓
3397.2
1760.3
3108.2
3108.2
724.7
返回系统的介质比焓
*3.7
83.7
83.7
687
724.7
表2-5
全厂汽水进出系统有关数据
2.再热蒸汽参数
由中联门前压力prh=3.232Mpa,温度trh=538C,查水蒸气性质表,
得再热蒸汽比焓值hrh=3538.9029kJ/kg.
中联门后再热气压P‘=(1-Sp2)prh=(1-0.02)3.232=3.16736Mpa由p'rh=3.1673Mpa,h‘巾二hrh=3538.9029kJ/kg,查水蒸气性质表,得中联门后再热气温t'rh=537.716C.
(二)辅助计算
1.轴封加热器计算
以加权平均法计算轴封加热器的平均进汽比焓hsg.计算详表见表
2-6.
表5-4
项目
⑨
⑧
⑦
⑤
②
2
汽水量Gi,kg/h
1551
2785
2572
2099
389
9396
汽水系数ai
0.0007626
0.000673
0.001264
0.001032
0.0001913
0.0039263
汽水点比焓hi
3474
3169
3024.3
3024.3
3397.2
总焓aihi
2.64927
2.13305:
3.8227
3.12107
0.64988
12.3759
平均比焓
12.3759/0.0039263=3152.1
3.凝汽器平均压力计算
由Psi=4.40kpa,查水蒸气性质表,得tsi=30.54C;
由Ps2=5.38kpa,查水蒸气性质表,得ts2=34.19C;
凝汽器平均温度ts=0.5(tsi+ts2)=0.5(30.54+34.19)=32.365C;
查水蒸气性质表,得凝汽器平均压力Ps=4.854kpa;
将所得数据与表5-1的数据一起,以各抽气口的数据为节点,在h-s图上绘制出气轮机的气态膨胀过程线,见图2-14
图2-14气轮机的气态膨胀过程线
(四)各加热器进、出水参数计算首先计算高压加热器H1。
加热器压器P1:
式中
P1=(1-△pl)P1=(1-0.03)X5.945=5.766MPaP1――第一抽汽口压力;
△P1――抽汽管道相对压损;
又P1=5.766MPa查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,1=272.9
H1出水温度tw,1:
式中
tw,1=ts,1-St=272.9-(-1.7)=274.6St——加热器上端差。
H1疏水温度td1:
Td1=tw,1+St1=243.4+5.5=248.9
加热器下端差,St1=5.5
进水温度,其值从高压加热器H2的上端差St计算
得到
水比焓
已知加热器水侧压力Pw=20.47MPa由ti=274.6,查的H1出hw,i=1204.5kJ/kg
由tw,i=243.4,Pw=20.47MPa,
查得H1进水比焓hw,i=1056.0kJ/kg
由td1=248.9,P1=5.766MPa,查得H1疏水比焓
hd,1=1080.4kJ/kg.至此,高温加热器H1的进、出口汽水参数已经全部算出。
计算高压加热器H2
加热器压器P2:
式中
P2=(1-△P2)P2=(1-0.03)X3.668=3.557MPaP2——第二抽汽口压力;
△F2——抽汽管道相对压损;
又P2=3.557MPa查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,2=243.4
H2出水温度tw,2:
tw,2=ts,2-St=243.4-0=243.4
式中
st——加热器上端差。
H2疏水温度Td,2:
Td,2=tw,2+3t2=208.3+5.5=213.5
式中
St2——加热器下端差,St2=5.5
tw,2——进水温度,其值从高压加热器H3的上端差St计算
得到
水比焓
已知加热器水侧压力Pw=20.47MPa由12=243.4,查的H2出hw,2=1056.0kJ/kg
得H2进水比焓
由tw,2=208.3,pw=20.47MPa,查
查得H2疏水比焓出口汽水参数已经全部
hw,2=897.2kJ/kg
由td,2=213.5,P2=3.557MPa,hd,2=914.2kJ/kg.至此,高温加热器H2的进、算出。
计算高压加热器H3加热器压器P3:
P3=(1-△p3)P3=(1-0.03)X1.776=1.722MPa
式中P3——第三抽汽口压力;
△P3——抽汽管道相对压损;
又P3=1.722MPa查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,3=204.9
H3出水温度tw,3:
tw,3=ts,3-St=204.9-(-1.7)=206.6
式中St――加热器上端差。
H3疏水温度td3
Td3=tw,3+St3=179.2+0=179.2
式中
水比焓
St3—加热器下端差,St3=0
tw,3——进水温度,其值从处氧气器H4的上端差St计算得
已知加热器水侧压力Pw=20.47MPa由13=206.6,查的H3出hw,3=889.7kJ/kg
由tw,3=179.2,pw=20.47MPa,查得H3进水比焓
hw,3=769.9kJ/kg
由td,3=179.2,P3=1.722MPa,查得H3疏水比焓
hd3=759.9kJ/kg.至此,高温加热器H3的进、出口汽水参数已经全部算出。
计算高压加热器H4加热器压器P4:
式中
P4=(1-△p4)P4=(1-0.05)X0.964=0.9158MPaP4――第四抽汽口压力;
△F4――抽汽管道相对压损;
又P4=0.9158MPa查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,4=176.0
H4出水温度tw,4:
tw,4=ts,4-St4=176.0-0=176.0
式中
St4——加热器上端差。
H4疏水温度td4:
Td4=tw,4+St4=141+5.5=146.5
式中St4——加热器下端差,St4=5.5
tw,4——进水温度,其值从底压加热器H5的上端差St计算
得到
已知加热器水侧压力Pw=0.9161MPa,由14=176.0,查的H4
出水比焓hw,4=745.4kJ/kg
由
593.7kJ/kg由
617.3kJ/kg.出。
tw,4=141,pw=0.9161MPa,查得H4进水比焓hw,4=td,4=146.5,P4=0.9158MPa,查得H4疏水比焓hd,4=
至此,高温加热器H4的进、出口汽水参数已经全部算
计算低压加热器H5加热器压器P5:
式中
P5=(1-△p5)P5=(1-0.03)X0.416=0.403MPaP5――第五抽汽口压力;
△P5――抽汽管道相对压损;
又P5=0.403MPa查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,5=143.8
H5出水温度tw,5:
tw,5=ts,5-St5=143.8-2.8=141
式中
St5——加热器上端差。
H5疏水温度td5:
Td5=tw,5+St5=120.3+5.5=125.8
式中St5——加热器下端差,St5=5.5
已知加热器水侧压力Pw=2.758MPa,由15=2125.8,查的H5出水比焓hw,5=530.1kJ/kg
tw,5=120.3,pw=2.758MPa,查得H5进水比焓hw,5=
tw,5――进水温度,其值从高温加热器H6的上端差St计算得到
由
td,5=125.8,P5=0.403MPa,查得H5疏水比焓hd,5=至此,高温加热器H5的进、出口汽水参数已经全部算
506.7kJ/kg
由
528.5kJ/kg.
出。
计算低压加热器H6
加热器压器P6:
P6=(1-△p6)P3=(1-0.03)X0.226=0.219MPa
式中P6――第六抽汽口压力;
△P3——抽汽管道相对压损;
又P3=0.219MPa查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,6=123.1
H6出水温度tw,6:
tw,6=ts,6-St=123.1-2.8=120.3
式中St——加热器上端差
H6疏水温度td6:
Td6=tw,6+St6=89.3+5.5=94.8
式中
St6——加热器下端差,St6=5.5
tw,6――进水温度,其值从低压加热器H7的上端差St计算
式中
式中
式中
P8=(1-△P8)P8=(1-0.03)X0.0197=0.019MPa
P8――第八抽汽口压力;
△F8——抽汽管道相对压损;
又P8=0.019MPa查水蒸气性质表得
加热器饱和温度ts,8=58.9
H8出水温度tw,8:
tw,8=ts,8-3t=58.9-2.8=56.1
St——加热器上端差。
H8疏水温度td8:
Td8=tw,8+St8=32.78+5.5=38.28
St8——加热器下端差,St8=5.5
tw,8——进水温度,其值从低压加热器SG的上端差St计算
得到
水比焓
已知加热器水侧压力Pw=2.758MPa由18=56.1,查的H8出hw,8=237.09kJ/kg
由tw,8=32.78,pw=2.758MPa,查得H8进水比焓hw,8=139.7kJ/kg
由td,8=38.28,P8=0.019MPa,查得H8疏水比焓hd,8=160.27kJ/kg.至此,高温加热器H8的进、出口汽水参数已经全部算出。
现将计算结果列于表2-8。
表2-8
项目—
抽汽压力Pj
抽汽比焓hj
抽汽管道压损Spj
加热器侧压力Pj
_回热加热系统汽水参数计算
单位
MPa
kJ/kg
%
MPa
H1
5.945
3144.2
H2
3.668I
3027.1
H3
1.776
3352.2
H4
[0.964
3169.0
H5
0.416
H6
0.226
H7
0.109
5.766
3
3.557
1.722
0.915
1978.5
2851.0
2716.0
H8
[0.019
2455.8
SG
2976.5
0.403
0.219
0.076
0.019
0.102
错的
气侧压力下饱和温度ts
272.9
水侧压力Pw
加热器上端查St出水温度tw,j出水比焓hw,j进水温度t'wj进水比焓h'wj加热器下端查St1疏水温度tdj疏水比焓hdj
|MPa
C
21.47
-1.7I
274.6
p43.4
21.47
204.9
143.8
123.1
92.1
59.8
kJ/kg
C
kJ/kgI
C
C
kJ/kgI
1204.5
243.4I
1056.2
5.5
0
|243.4
1056.0
208.3I
|897.2
5.5
21.47
-1.7I
2.6.6
889.7
179.2
0.916
248.9I213.5|
1080.4
|914.2
769.9
55
179.2|
759.9
0
|176.0
|745.4|
|141.0
|593.7
2.758
|2.8
回
594.9
120.3
146.5
506.7
5.5)
125.8
617.3
528.5
2.758
2.8
120.3
|506.7|
2.758
[2.8
89.3
2.758
2.758
89.3
1376.0
376.07
鬥
237.09
94.8
397.2
5.5
|61.6
257.8
2.8
画
1237.09
132.78
1139.7
5.5
138.28
1160.271
5.5
S3
(五)高压加热器组抽汽系数计算
1.由高压加热器H1热平衡计算a1
高压加热器H1的抽汽系数a1:
a1={afw(hw1-hw2)/nh}/h1-hd,1=0.07089
高压加热器H1的疏水系数ad,1:
ad,1=a1=0.07089
2.由高压加热器H2热平衡计算a2、arh高压加热器H2的抽汽系数
Ot2:
a2={afw(hw,2-hw,3)/nh}-高压加热器H2的疏水系数
ad,1(hd,1-hd,2)/h2-hd,2=0.07216
Otd,2:
ad,2=ad,1+a1=0.07089+0.07216=0.143
再热器流量系数arh:
arh=1-a1-a2-asg,1-asg,2-asg,42-asg,5-asg,8-asg,7
=1-0.07089-0.07216-0.0008968-0.0007913-0.001429
-0.001032-0.0015911-0.001264
=0.8505
3.由高压加热器H3热平衡计算a3
本级计算时,高压加热器H3的进水比焓hw3为未知,故先计算给水泵的介质比焓升△hpu。
如图2-15所示,泵入口静压p'pu:
6
p'pu=p'4+P‘Q•hk=0.964+889X10-X9.8X22.4
=1.15952MPa
式中p'4—除氧器压力,Mpa
P'—除氧器至给水泵水的平均密度,kg/m3
给水泵内介质平均压力Ppj
ppj=0.5x(Ppu+P'pu)=0.5x(21.47+1.1592)=11.31MPa
给水泵内介质平均比焓hpj:
取hpj=h'pu=617.3
根据ppj=11.31和hpj=617.3查得:
给水泵内介质平均比容Upu=0.00108m3/kg给水泵介质焓升Tpu
Upu
3
_,,/_VpU(Ppu-PpuF10
Tpu=hpu-hpu=
pu
3
二0.00108%^.47-1.1592〃10=26.41kykg
0.83
ppu
给水泵出口比焓hpu:
hpu=h'pu+^hpu=617.3+26.4=643.7kJ/
除氧器
Hpu
pu给水泵h~~PpuP,pu
pu
kg
2-15给水泵焓升示意
图
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