热力发电厂设计计算

目录

第一章课程设计任务书........................................................ 错误！未定义书签。

1.1设计题目.................................................................... 错误！未定义书签。

1.2计算任务.................................................................... 错误！未定义书签。

1.3热力系统简介............................................................ 错误！未定义书签。第二章计算原始资料............................................................ 错误！未定义书签。

2.1汽轮机型式及参数.................................................... 错误！未定义书签。

2.2回热加热器系统参数................................................ 错误！未定义书签。

2.3锅炉型式及参数：.................................................... 错误！未定义书签。

2.4其他数据.................................................................... 错误！未定义书签。第三章全厂原则性热力系统的计算. (5)

3.1各加热器进、出水参数计算 (5)

3.2绘制汽轮机蒸汽膨胀过程线 (8)

3.3锅炉连续排污利用系数及其有关流量的计算 (9)

3.4回热抽汽系数计算.................................................... 错误！未定义书签。

3.5凝汽系数c 的计算与物质平衡校核....................... 错误！未定义书签。

3.6新气量0D计算及功率校核....................................... 错误！未定义书签。

3.7汽轮机组热经济性指标计算.................................... 错误！未定义书签。

3.8全厂热经济性指标计算............................................ 错误！未定义书签。参考文献 (18)

结束语 (19)

第一章课程设计任务书

1.1设计题目

N300-16.7/538/538凝汽式机组全厂原则性热力系统计算(设计计算)

1.2计算任务

1、根据给定的热力系统数据，计算气态膨胀线上各计算点的参数，并在h-s

图上绘制出蒸汽的汽态膨胀线；

2、计算额定功率下的汽轮机进汽量D

0，热力系统各汽水流量D

j

、G

j

；

3、计算机组的和全厂的热经济性指标；

4、绘制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。

1.3 热力系统简介

汽轮机型号为N300-16.7/538/538，该型机组为亚临界、一次中间再热、单轴、双缸双排气、高中压缸合缸、低压缸双流程的反动凝汽式汽轮机，配用SG1025-18.24/540/540型亚临界、中间再热、单炉膛强制循环锅炉。

该汽轮机通流部分由高、中、低压三部分组成，共有34级，除高压调节级为冲动级外，其余33级均为反动级。高压、中压亚静叶片和低压前5级静叶片均为等截面叶片，低压缸末两级静叶片为变截面叶片。动叶片除低压缸末3级为扭叶片外，其余均为等截面叶片，叶根为纵树型。低压第六级为自由叶片，第7级动叶片由两根拉筋将叶片连接成组，其余级动叶片均为用斜围带分几段将叶片连接成组。

汽轮机的主凝结水由凝结水泵送出，分别通过轴封加热器、四台低压加热器、进入除氧器。然后由给水泵升压后经过三个高压加热器，最终给水温度274.7℃,进入锅炉，加热器疏水都采用逐级自流，三级高压加热器疏水流入除氧器，五、六、两级疏水至第七级然后经混合器进入给水中，而第八级和轴封加热器疏水至凝汽器水箱中。给水泵由小汽轮机驱动，汽源为中压缸抽汽（第四级抽汽），无回热加热，直接排入凝汽器中。

机组具有较好的适应调峰、变工况运行的性能，可以作定压或变压运行。变动运行的负荷范围约为20%-85%额定负荷，调峰运行时，在50%-100%额定负荷范围内能满足快速负荷变化的要求。机组设计寿命不少于30年。

第二章 计算原始资料

2.1、汽轮机型式及参数

（1）机组型式：N300-16.7/538/538、亚临界、一次中间再热、单轴、双缸双排气、高中压缸合缸、低压缸双流程的反动凝汽式汽轮机； （2）额定功率：e P =300MW;

（3）主蒸汽初参数：016.7P MPa =，0538o t C =，(主汽阀前)； 主汽阀后压力与温度变化：003%16.73%0.501P P MPa ?==?= 03o t C ?=； （4）再热蒸汽参数： 进汽阀前：

冷段压力：2 3.61in

rh

P P MPa ==；冷段温度：321.1in o rh t C =； 热段压力： 3.41out

rh

P MPa =； 热段温度：538out o rh t C =； 进汽阀后压力与温度变化：2% 3.612%0.0722rh rh P P MPa ?==?= 2o rh t C ?=； （5）汽轮机排汽压力：0.0049C P MPa = 排汽比焓：2356.3/C h kj kg =

2.2、回热加热器系统参数

(1)机组各级回热抽汽参数见表2-1 (2)最终给水温度： 274.7o fw t C = (3)给水泵出口压力：20.81pu P MPa = 给水泵效率：0.83pu η=

(4)除氧器至给水泵高差：20pu H m =

表2-1 N300-16.7/538/538型双缸双排汽机组回热抽汽及轴封参数

2.3、锅炉型式及参数：

（1）锅炉型式：SG1025-18.3/541/541型亚临界、中间再热、单炉膛强制循环

锅炉

（2）额定蒸发量：1025/b D t h = （3）额定过热蒸汽压力：a b MP P 3.18= （4）额定过热蒸汽温度：C t o b 541= 额定再热蒸汽温度：C t o r 541 （5）锅炉热效率：%08.92=b η （6）汽包压力：a du MP P 67.19=

2.4、其他数据

（1）汽轮机进汽节流损失：13%P δ= 中压缸进汽节流损失：22%P δ= （2）全厂汽水渗漏损失：00.007l D D =

（3）锅炉排污量：00.01bl D D =

（4）进入除氧器的轴封汽：100.013sg D D =；比焓为：13361/sg h kj kg = 进入轴封加热器的轴封汽为：200.0014sg D D =；

比焓为：23284/sg h kj kg = （5）各换热器效率均为：0.98h η=

（6）发电机效率：0.985g η=； 机械效率：0.99m η=

第三章、全厂原则性热力系统的计算

3.1 各加热器进、出水参数计算

首先计算高压加热器H1

加热器压力'1P : a MP P P 597.5954.5)06.01()06.01(1/

1=?-=?-= 由a MP P 597.5'1=。查水蒸气性质表得， 加热器饱和温度：C t o s 09.2711=

1H 出口水温：C t t o t s 26.272)167.1(09.27111,=--=-=δω 式中 t δ——加热器上端差。

1H 疏水温度'1s t ： C t t o t s 8.24888.24011'1=+=+=δ

式中 1t δ——加热器下端差

1t ——进水温度，其值从高压加热器H1的上端t δ计算得到

已知加热器水侧压力20.81w P MPa =，由C t o j 8.272=，查得1H 出水比焓

kg kj h j 2.1195=ω

由C t o 8.2402=，20.81w P MPa =，查得2H 出口水焓kg kj h 7.10432,=ω

由C t o 8.248'1=，kg kj P 597.5'1=，查得1H 出口水焓kg kj h d j 5.1079=ω

至此，高压加热器H1的进出口汽水参数已全部算出。按同样计算，可依次计算 得出其余加热器H2-H8的各进出口汽水参数。将其结果列于表2-2。

表2-2 N300-16.7/538/538型双缸双排汽机组回热系统计算点参数

热力发电厂课程设计说明书

7

3.2 绘制汽轮机蒸汽膨胀过程线

根据表格中的已知参数P 、t 在焓熵图上画出汽轮机蒸汽膨胀过程线（见图2-1）得到新汽焓0h 、各级抽汽焓j h 及排汽焓c h ，以及再热蒸汽比焓升rh q 。也可根据P 、t 查水蒸气表得出上述焓值。新汽焓03395.8/h KJ Kg =，

3033.4/in rh h KJ Kg

=，

3546.4/out

rh h KJ Kg

=，

3546.63033.6513/out in

rh rh rh q h h KJ Kg =-=-=。

图3-1

3.3 锅炉连续排污利用系数及其有关流量的计算

排污利用系统如图3-2所示，

进入汽轮机做功的蒸汽为：0D

1、 汽轮机总进气量

00120000

0.0130.0014 1.0144sg sg D D D D D D D D =++=++=＇

2、 锅炉蒸发量

0000

1.01440.007 1.0214b l D D D D D D =+=+=＇

3、 锅炉连续排污量

0.010.0102bl b D D D ==

4、 锅炉排污水比焓

1736.55bl h kj kg

=

5、排污扩容器的扩容蒸汽比焓，取X =0.9，由扩容器压力0.7MPa ，查焓熵图得2654.79f h kj kg =

6、排污扩容器排水比焓，由扩容器压力0.7MPa ，查水蒸气表得697bl h kj kg =

7、扩容蒸汽系数

()bl bl f f f bl f bl

h h h αηααα=+-＇

0.01021736.550.982654.79(0.0102)697

0.00523

f f f ααα??=?+-?=

8、扩容排污水系数

0.01020.0052350.00497bl bl f ααα=-=-=＇

9、补充水量

0001.02140.0070.004970.0121198ma D D D D =?+=

10、补充水比焓

84.7ma h kj kg

=

11、排污冷却器出口补水比焓

287.81ma h kj kg

=＇

3.4回热抽汽系数与凝汽系数

采用相对量方法进行计算 1、1号高压加热器（见图3）

()()11112d

w h fw w w h h h h αηα-=-

074871.05.10798.314298

.07.10432.1195)(1

1211=--=--=

d

w h w w h h h h ηα H1的疏水系数074871.011==ααd

图3

2、2号高压加热器见图3）

()()()22211223[]

d d d

fw w d w w h w w h h h h h h ααηα-+-=-

2312222

()()

d d

fw w w dl w w d

w h h h h h h ααα---=

-b η

082317.0886

8.3015)

8865.1079(074871.098.0)7.8577.1043(=--?-- H2的疏水系数

157188.0082317.0074871.0212=+=+=αααd d

再热蒸汽系数

842812.0157188.01121=-=--=αααrh

3、3号高压加热器（见图3）

320m 200.00980.8030.940.95082,0.00110.83,pu

w a pu h p MPa m kg νυη?=?+?===in 先计算给水泵的焓升。设除氧器的水位高度为，则给水泵的进口压力为

取给水的平均比容为、给水泵效率则

3310()

100.0011(20.810.95082)0.83

26.32pu

av out in w

pu

v p p h

kj kg

η-?=

??-=

=

由H3的热平衡式得

()()()33322334[]

[]d d d pu

fw w d w w h w w w h h h h h h h ααηα-+-=-+?

040310.03.7612.3332)

3.761886(157188.098.0)]32.267.710(7.857[3=--?-+-=

α

H3的疏水系数

197498

.0040310.0157188.0323=+=+=αααd d

4、除氧器HD

第四段抽汽4α由除氧器加热蒸汽4α＇

和汽动给水泵用汽pu α两部分组成，即

44pu ααα=+＇

由除氧器的物质平衡可知除氧器的进水系数4c α为

43141c d sg αααα=---＇

由于除氧器的进出口水量不等， 4c α是未知数。为避免在最终的热平衡式中出现

两个未知数，可先不考虑加热器的效率h η，写出除氧器的热平衡式：∑吸热量=∑放热量，即

444113345d

w sg sg d w c w h h h h h αααα=+++＇

将α

c4

的关系代入，整理成以进水焓5w h 为基准，并考虑h η的热平衡式：吸热量

/h η=∑放热量，可得

45445335115()()()()d

w w h w d w w sg sg w h h h h h h h h ηααα-=-+-+-＇

02928

.07

.5604.3134)7.5603361(013.0)7.5603.761(19498.098.0)7.5607.710()

()()(5

451153354'

4=--?--?--=

------=

w w sg sg w d

w d h w w h h h h h h h h ααηα 760222.0029928.0013.0197498.011'

4134=---=---=ααααsg d c 067928.0038.0029928.0'44=+=+=pu ααα

5、5号低压加热器（H5） 直接由H5的热平衡式可得5α

555456()()h c w w h h h h αηα=-=-＇

456555

()0.760197(560.9434.7)0.98

0.0412542945.1572.1

c w w h

h h h h αηα-?-=

=

=--＇

H5的疏水系数

550.041254d αα==

6、6号低压加热器（H6） 同理，有

666556467()()()d h c w w h h h h h h ααηα??-+-=-??＇＇＇

021254

.03

.4455.2763)

3.4455.571(04125

4.098.0)4.3647.434(760222.0)

()('6

6'6'557646=--?--?=

----=

h h h h h h d h w w c αηαα

H6的疏水系数

062508.0021254.0041254.0656=+=+=αααd d

7、7号低压加热器（H7）

'''

777

667478())()()d h c w w h h h h h h ααηα??-+-=-?? ''4786677'

77

()()

0.760197(364.5259)0.980.064430(445.5375.3)2662.8375.3

0.033974c w w h d h h h h h h αηαα---=

-?--?-=

-= H7的疏水系数

7670.0644300.0339740.098404d ααα=+=+=

8、8号低压加热器（H8）与轴封加热器（SG ）

为了计算方便，将H8与SG 作为一个整体考虑，由热井的物质平衡式，可得

4728c pu c d sg αααααα+=---

根据∑吸热量=∑放热量写出热平衡式

48882277()c w sg sg d c pu c h h h h h αααααα=++++＇＇

将c pu αα+消去，并整理成以

吸热为基础以进水焓c h ＇

为基准的热平衡式，得

88772248()()()()c d c sg sg c h c w c h h h h h h h h αααηα??-+-+-=-??

＇＇＇＇＇

48772288()()()

0.760197(259136.1)0.980.098404(375.3136.1)0.0014(328.4136.1)2520.7136.1

0.028425

c w c h

d c sg sg c c

h h h h h h h h αηααα-----=

-?--?--?-=

-=＇＇＇＇

＇

3.5凝汽系数c α的计算与物质平衡校核

由热井的物质平衡计算c α

47280.7601970.0984040.00140.0284250.0380.593968

c c

d sg pu

αααααα=----=----= 由汽轮机通流部分物质平衡来计算c α，以校核计算的准确性

8

1211()

1(0.0746010.0819470.0403970.0678580.0412540.0231760.0339740.0284250.0130.0014)0.593968

c j sg sg αααα=-++=-+++++++++=∑ 两者计算结果相同，表明以上计算正确。

3.6新气量0D 计算及功率校核

根据抽汽做功不足多耗新汽的公式来计算0D

8

2

0001

1

(1)c c j j sgj sgj D D D Y Y βαα==--∑∑

1、计算0c D 凝汽的比内功ic ω为

03395.85132356.11552.7()ic rh c h q h kj kg ω=+-=+-=

33036003600300000

1010713.2878()1552.70.990.985

e

c ic m g

P D t h ωηη--?=

?=

?=??

2、计算0D

各级抽汽做功不足系数j Y 如下：

838438

.05.15556

.23575198.314211=-+=

-+=ic

c

rh h q h Y ω

756782.05

.15556

.23575198.301522=-+=

-+=ic

c

rh h q h Y ω

626487.05

.15556

.23572.333233=-=

-=

ic

c

h h Y ω

499386.05.15556

.23574.313444=-=

-=ic

c

h h Y ω

373894.05.15556

.23572.293955=-=

-=ic

c

h h Y ω

260932.05

.15556

.23575.276366=-=

-=

ic

c

h h Y ω

200318.05.15556

.23572.266977=-=

-=ic

c

h h Y ω

102854.05

.15556

.23576.251788=-=

-=

ic

c

h h Y ω

1133612356.1

0.6471951552.7sg c

sg ic

h h Y ω--==

=

2232842356.1

0.5976041552.7

sg c

sg ic

h h Y ω--=

=

=

j j h α、j j Y α和j D 的计算数据见表

j j h α、j j Y α和j D 的计算数据

于是，抽汽做功不足气耗增加系数β为

82

1

1

1

1(1) 1.29511010.227865

j j sgj sgj Y Y βαα=--=

=-∑∑

则汽轮机新汽耗量0D 为

00713.2878 1.295110923.786384()c D D t h β==?=

3、功率校核

1kg 新汽比内功i ω（其中h α∑计算数据见上表）为

82

01

1

()

3395.80.8434535132625.2083821203.282494()

i rh rh j j c c sgj sgj h q h h Y kj kg ωαααα=+-++=+?-=∑∑ 据此，可得汽轮发电机的功率e P ＇为

MW

D P g

m e 000756.300985.099.0282494.1203786384.92310'=???==ηηω

计算误差

%000252.0%100300

000756

.300300%100'

=?-=

?-=

?e

e e P P P

误差非常小，在工程允许范围内，表示上述计算正确。

3.7汽轮机组热经济性指标计算

1kg 新汽的比热耗0q

003395.80.8434525131195.82632.690876()rh rh fw q h q h kj kg α=+-=+?-=

汽轮机绝对内效率i η

1203.282494

45.7054%2632.690876

i

i q ωη=

=

=

汽轮发电机组绝对电效率e η

0.4570540.990.98544.5696%e i m g ηηηη==??=

汽轮发电机组热耗率q

3600

3600

8077.2544()0.445696

e

q kj kw h η=

=

=?

汽轮发电机组汽耗率d

08077.2544 3.068060()2632.690876

q d kj kw h q =

==? 5、各汽水流量绝对值计算

由0j j D D α=求出各处j D ，见上表。

3.8全厂热经济性指标计算

1、锅炉参数计算

过热蒸汽参数

由18.24,540b b p MPa t ==℃，查表得过热蒸汽出口比焓3388.3b h kj kg =。 再热蒸汽参数

按照汽轮机侧参数，3033.6in

rh kj kg =h ，3546.6out rh kj kg =h ，再热器换热量3546.63546.33033.6

513o u t o u t

i n

r h r h r h r h

kj kg q kj kg ==-=-=h h h

2、锅炉有效热量1q

1()()()()(10.0102)(3390.51195.8)0.0102(1736.551195.8)

0.02974(3390.5724.7)0.8434525132689.801478()

rh

fw bl b fw bl bl fw sp b sp rh q h h h h h h q kj kg ααααα=--+-+-+=-?-+?-+?-+?=

3、管道效率b η

012632.6908760.9787672689.801478

b q q η=

== 4、全厂效率cp η

0.920.9787670.4456960.401334cp b p e ηηηη==??=

5、全厂热耗率cp q

3600

3600

8970.0847()0.401334

cp cp

q kj kw h η=

=

=?

6、发电标准煤耗率s b

0.123

0.123

0.306477)0.401334

s cp

b kj kw h η=

=

=?

系统总图

参考文献

(1)《热力发电厂》叶涛主编中国电力出版社

（2）《电厂汽轮机原理及系统》靳志平主编中国电力出版社

（3）《电铲锅炉原理及设备》叶江明主编中国电力出版社（4）《燃煤锅炉机组》荣銮恩主编中国电力出版社

结束语

首先感谢老师在百忙之中阅读我的课程设计。

本次热力发电厂设计历时三周，由于时间短，任务重，说明书中必定有出错的地方，敬请老师批评指正。

经过两周的奋战，我的课程设计终于完成了。刚开始做设计的时候，我觉得这算不上什么，不就是算算数、画画图嘛，但当我真的开始设计的时候我才发现这不仅仅是我想的那么简单，这其实是在考察我的综合能力，它不仅考察我对课本知识的认识还考察我的CAD应用能力和WORD水平。通过设计我发现了自己的很多不足，比如说CAD 和WORD使用不熟，课本知识掌握不够牢固，有很多东西都是眼高手低。但是经过这次设计，我的很多方面都得到了很大的提高，它不仅是我对一些应用工具更加熟练，而且还加深了我对课本知识的认识，使我受益匪浅。

最后，对关心和指导过我的各位老师、帮助过我的同学，和设计期间不辞辛苦地为我们解决设计相关问题的老师，表示衷心的感谢。