《发电厂原则性热力系统计算》

发电厂原则性热力系统计算： 已知条件

1. 汽轮机形式和参数

制造厂家： 哈尔滨汽轮机厂

型 号： N300—16.7/538/538型

型 式： 亚临界、一次中间再热、单轴、双缸、双排汽、反动凝汽式汽轮 机 额定功率： 300MW 最大功率： 330MW 初蒸汽参数：

=0p 16.67MPa ，=0t 538C

再热蒸汽参数： 冷段压力==in

rh p p 2 3.653MPa ，冷段温度=in rh t 320.6C 热段压力=out rh p 3.288MPa ，热段温度=out

rh t 538C

低压缸排汽参数：

=c p 0.0299MPa ，=c t 32.1C ， =c h 2329.8kJ/kg

给水泵小汽轮机耗汽份额：=st α0.0432

机组发电机实际发出功率：='

e P 300MW

给水泵出口压力：

=pu p 20.81MPa

凝结水泵出口压力： 1.78MPa 机组机电效率： ==g m mg ηηη0.98

加热器效率： =h

η0.99

额定排汽量： 543.8t/h

给水温度： 273.6℃ 冷却水温度： 20℃ 最高冷却水温度： 34℃

额定工况时热耗率： （计算）7936.2Kj/KW .h （保证）7955Kj/KW .h 额定工况时汽耗率 3.043Kg/KW .h 主蒸汽最大进汽量： 1025t/h 工作转速： 3000r/min

旋转方向： 顺时针（从汽轮机向发电机看） 最大允许系统周波摆动： 48.5—50.5Hz 空负荷时额定转速波动： ±1r/min 噪音水平： 90db 通流级数： 36级

表（1）机组回热加热器参数

2. 锅炉形式和参数

型号： HG —1025/18.2—YM11型

型式 亚临界、自然循环、中间一次再热、燃煤汽包锅炉、 单炉膛紧闭。 最大连续蒸发量： =b

D 1025t/h

过热蒸汽出口参数： =b p 18.2MPa ，=b t 541C

再热蒸汽进口参数： =in b rh p )( 3.92MPa ，=in b rh t )(320C

再热蒸汽出口参数： =o b rh p )( 3.72MPa ，=o b rh t )

(541C 省煤器进口给水参数：

='fw p 27.5MPa ，='fw t 278.9C ，='fw h 1234.00KJ/kg

1D ，1b D ，d D 按《电力技术管理法规（试行）

》的规格选取，即 b D D %)5.3~%5.1(1=，b b D D %)5~%1(1=，0%)3~%1(D D d =相应选取

结果如下：

锅炉连续排污量： b b D D 02.01= 全厂汽水损失： b D D 03.01= 至锅炉减温水量：

0015.0D D d =，kg kJ h d /594=

解：

1. 整理原始数据的计算点汽水焓值 机组发电机功率

='e p 300MW

表（2）机组回热系统计算点汽水参数

根据p,t 查水蒸汽表得 新蒸汽焓值

kg

kJ h /75.33960=，排汽焓值

kg

kJ h c /8.2329=，

kg kJ h in rh /55.3025=,kg kJ h out rh /10.3537=

kg kJ h h q in rh out rh rh /55.51155.302510.3537=-=-=

2，全厂物质平衡

汽轮机总耗气量 0

'0

D

D =

锅炉蒸发量

b b D D D D D 03.001'

0+=+=

0030928.1D D b =

锅炉给水量

01051547.102.102.0D D D D D D D b b b b b fw ==+=+=

锅炉连续排污量

01020619.002.0D D D b b ==

未回收排污水量 01'1020619.0D D D b b ==

补充水量

11'

11051547.005.002.003.003.0D D D D D D D D D b b b b b b ma ==+=+=+=

3，计算回热抽汽系数与凝汽系数

（1）高压加热器H1： 由H1热平衡式求1α

()

21111w w h d

w h h h h -=?-ηα

()()071297.057

.109107.313899.092.105437.11991

1211=--=--=d

w h w w h h h h ηα

H1的疏水系数071297.011

==ααd

（2）高压加热器H2：

()()[]

32211222

w w h d w d w d d w h h h h h h

-=?-+-ηαα

()()d

w d

w d w d h w w h h h h h h 2

2211322----=

αηα

()()082487

.077

.89655.302577.89657.1091071297.099.033.86792.1054=--?--=

H2的疏水系数

153784.0082487.0071297.0212=+=+=αααd d

再热蒸汽系数rh α 846216.0153784.01121=-=--=αααrh

（3）高压加热器H3

先计算给水泵焓升pu

w h ?。除氧器水位高度为20m ，则给水泵的进口压力为

=in p

MPa p gh 99456.092.0868.00098.02092.01046=?+?=?+?-ρ，取给水的平均比容为kg m v av

30011.0=，给水泵效率83.0=pu η，则

()

pu

in out av pu

w

p p v p η-=

?310

()()kg kJ 3.2683

.099456.081.200011.0103=-?=

由H3得热平衡式得

()()[]()[]

()[]()

d

w d w d w d h pu w w w pu w

w w h d w d w d d w h h h h h h h h h h h h h h

3

33

2243

3

43322333

---?+-=

?+-=?-+-αηαηαα

()[]()037610

.026

.77116.333226.77177.896153784.099.03.2657.72633.867=--?-+-=

H3的疏水系数 191394.0037610.0153784.0323=+=+=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

st ααα+='

44 由除氧器的物质平衡可知除氧器的进水系数4c α为 '

4341ααα--=d c （1）

除氧器热平衡式为 54334'44w c d w d w h h h h ααα++=

将式（1）代入，则

()()5

3354'454w d w d w w w h h h h h h -+-=-αα

考虑h η，则热平衡式为

()()()53354'454w d

w d w h w w h h h h h h -+-=-ααη

()()5

453354'4w w d

w d h w w h h h h h h ----=

αηα

()()046264.062

.57048.314562.57026.771191394.099.062.57057.726=--?--=

762342.0046264.0191394.011'

434=--=--=αααd c 089464.00432.0046264.0'44=+=+=st ααα

（5）低压加热器H5： 由H5的热平衡式得5α

()

()654'

555w w c h h h h h -=?-αηα

()'

5

56545h h h h h

w w c --=

ηαα

()043376.090

.56547.294599.058.43662.570762342.0=--?=

H5的疏水系统

043376.055==ααd

（6）低压加热器H6：

()()[]

()764'6'55'666

w w c h d h h h h h h

-=?-+-αηαα

()(

)'

6

6'6

'557646h h h h h h d h w w c ----=

αηαα

()()025132

.033

.44223.275733.42290.565043376.099.094.35258.436762342.0=--?--?

H6的疏水系统

068508.0025132.0043376.0656=+=+=αααd d

（7）低压加热器H7

()()[]

()874'7'66'777

w w c h d h h h h h h

-=?-+-αηαα

()(

)'

7

7'7

'668747h h h h h h d h w w c ----=

αηαα

()()028967

.091

.35937.265691.35933.442068508.099.022.25994.352762342.0=--?--?=

H7的疏水系数 097475.0028967.0068508.0767=+=+=αααd d

（8）低压加热器H8与轴封加热器（SG ）

将H8与SG 作为一个整体考虑，采用图所示的热平衡范围列物质平衡和热平衡式。由热井的物质平衡式，得 874ααααα--=+d c st c （2）

热平衡式为

()'

'778884c

st c d c h h h h ?+++=ααααα 代入式（2），考虑h η，并整理成以4c α吸热为基础以进水焓'

c h 为基准的热平衡式，得 ()()[]()'84''77

'

8

8

c

w c h c d c

h h h h

h h -=?-+-αηαα

()(

)'

8'

'77'848c

c

d h c w c h h h h h h ----=

αηαα

()()028118

.05

.14557.25165.14591.359097475.099.05.14522.259762342.0=--?--?=

（9）凝气系数c α的计算与物质平衡校核 由热井的物质平衡计算c α

593549

.00432.0028118.0097475.0762342.0874=---=---=st

d c c ααααα

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

???

?

??-=∑811j c αα

(043376.0089464.0037610.0082487.0071297.01++++-=

)593549.0028118.0028967.0025132.0=+++

两者计算结果相同，表明以上计算正确。

4，.新汽量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

1

001j j c c Y D D D αβ （1）计算0D 凝汽的比内功ic ω为

()kg kJ h q h c rh ic /5.15788.232955.51175.33960=-+=-+=ω

h t P D g

m ic e

c /1570.6981098

.05.1578300000

3600103600330=???=

?=

--ηηω

（2）计算0D

各级抽汽做功不足系数j Y 如下：

=-+=

ic

c

rh h q h Y ω11836123.05.15788.232955.51107.3138=-+

764840.05

.15788

.232955.51155.302522=-+=

-+=ic

c

rh h q h Y ω

635008.05.15788.232916.333233=-=-=ic

c

h h Y ω

516744.05

.15788

.232948.314544=-=

-=ic

c

h h Y ω

390035.05.15788.232947.294555=-=-=ic

c

h h Y ω

270782.05

.15788

.232923.275766=-=

-=ic

c

h h Y ω

206886.05.15788.232937.265677=-=-=ic

c

h h Y ω

118321.05

.15788.232957.251688=-=-=

ic

c

h h Y ω

j j j j Y h αα,和j D 的计算数据见下表（3）

表（3）j j j j Y h αα,和j D 的计算数据

则，抽汽做功不足汽耗增加系数β为

291753.1225858.011

118

1

=-=???? ??-=∑j j Y αβ

则汽轮机新汽耗量0D 为

()h t D D c /846399

.901291753.11570.69800=?==β

（3）功率校核 1kg 新汽比内功i ω为

?

??

?

???+?-?+=∑810c c j j rh rh i h h q h αααω

()kg kJ /982658

.1221649137.260755.511846216.075.3396=-?+=据此，可得汽轮发电机的功率'

e P 为

360098.0982658.1221846399.90136000'??==g m i e D P ηηω

MW 999957.299=

计算误差

%000014.0%100300

999957

.299300%100'=?-=?-=

?e

P e P e P

误差非常小，在工程允许范围内，表示上述计算正确。

5，热经济指标计算 1kg 新汽的比焓耗0q

1000w rh rh fw rh rh h q h h q h q -+=-+=αα

()kg kJ /261795

.263037.119955.511846216.075.3396=-?+= 汽轮机绝对内效率i η

%4586.46261795

.2630982658

.12210===q i

i ωη

汽轮发电机组绝对电效率e η

%5294.4598.0464586.0=?===mg i g m i e ηηηηηη

汽轮发电机组热耗率q

)/(978787.7906455294

.036003600

h kW kJ e

q ?===

η 汽轮发电机组汽耗率d

)/(006157.3261795

.2630978787.79060h kW kg q q d ?===

4.各汽水流量绝对值计算 由j j

D D α0=求出各处j D ，见表（3）

除氧器的选择：

1. 除氧器额定出力的计算：

计算额定工况下的出力，根据质量平衡原则，除氧器在额定工况下的出力M D 为

)/(h t D D D D D D c dj gj ma n M ++++=

式中

M D ──── 额定出力 （t/h ）；

n

D

──── 进入除氧器主凝结水量 （t/h ）；

ma D ──── 补充水流量 （t/h ）

； gj

D ──── 高压加热器疏水流量 （t/h ）； dj

D

──── 低压加热器疏水流量 （t/h ）；

c

D

──── 加热蒸汽量 （t/h ）；

则有

)/(h t D D D ma D D D c dj gj n M ++++=

()(t/h)

......'ααααD αD αD αD D αD d d c 'd d ma c 45.9870462640043760191394005154707623420846399901051547.0453404

0503040=++++?=??

? ??++++=?+?+?++?=

2. 除氧器水箱有效容积的计算：

有效贮水容积是指正常水位至出水管顶部水位之间的贮水量，它是根据发电厂全部锅炉额定负荷下的最大给水消耗量来确定的。根据我国水利电力部1984年新公布的《火力发电厂设计技术规程SDJI ─84》的规定，除氧水箱的有效总容积宜按下列要求确定：

（1）汽轮机单机容量为200MW 及以下机组为10~15min 的锅炉最大连续连续蒸发量时的给水消耗量

（2）汽轮机单机容量为200MW 以上机组为5~10min 的锅炉最大连续连续蒸发量时的给水消耗量。

则有效容积为：

)(133333.0)/(min 8)/(h h t D h t D b b ?=?

)(67.136133333.01025t =?=

水箱的有效容积应占几何容积的80%~85% 。取

%80=几何容积

有效容积

则几何容积为

170.83(t)

3. 查取火力发电设备技术手册，选择除氧器型号 根据上述计算结果，由火力发电设备技术手册选取的除氧器应满足以下条件：铭牌出力应大于额定出力M D =987.45，除氧器水箱容积应大于除氧器水箱几何容积170.83(t)。

除氧器技术规范如下：

制造厂家 上海电站辅机厂 除氧器型号 GC —1000 铭牌出力 1000t/h 结构形式 箱式 头部直径 2.5m 雾化区高 2.5m 设计压力 0.981MPa 设计温度 350℃ 工作压力 0.785MPa 进水温度 147.7℃ 出水温度 174.5℃ 运行方式 滑压

喷嘴工作压降 0.0588MPa 喷嘴组成 74只×16t/h 填料材料 不锈钢Ω形填料 填料高度 —

除氧器内径 2.5m 除氧器长度 8.6m 水箱容积 1803

m

机组容量 300MW 汽动给水泵的选择；

1. 汽动给水泵流量的计算：

在每一个给水系统，给水泵（不包括备用给水泵）出口的总流量（即最大给水消耗量）应保证供给其所连接的系统的全部锅炉在最大连续蒸发量时所需的给水量，即

锅筒锅炉：锅炉最大连续蒸发量的110% 直流锅炉：锅炉最大连续蒸发量的105% 对中间再热机组，给水泵入口的总流量，还应加上供再热蒸汽调温用的从泵中间级抽出的流量，以及漏出和注入给水泵轴封的流量差。

汽动给水泵流量为：

)/(73.5760012163.02

10846399.901051547.12051547.12330h m v D v D fw

=???=?=?

2. 汽动给水泵扬程的计算：

给水泵扬程应为下列各项之和： （1）.从除氧器给水箱出口到省煤器进口介质流动总阻力（按锅炉最大连续蒸发量计算）。锅筒锅炉应另加20%的裕量，直流锅炉应另加10%的裕量。

（2）.对锅筒锅炉，锅筒正常水位与除氧器给水箱正常水位间的水柱静压差。

对直流锅炉，锅炉水冷壁中汽化始，终点标高的平均值与除氧器给水箱正常水位间的水柱静压差。

如制造厂提供的锅炉本体总阻力中包括静压差，则该值应为省煤器进口与除氧器给水箱正常水位间的水柱静压差。

（3）.锅炉最大连续蒸发量时，省煤器入口的进水压力。 （4）.除氧器额定工作压力（取负值）。

如系统中考虑设置前置泵，则应减去前置泵的扬程。

汽动给水泵扬程为：

()m g P P H in out 98.202110

8.91099456.081.2036=??-=-=ρ

3. 查取火力发电设备技术手册，选择汽动给水泵型号 根据上述计算结果，由火力发电设备技术手册选取的汽动给水泵应满足以下条件：汽动给水泵流量应大于计算的流量576.73m 3/h ，汽动给水泵扬程应大于计算的扬程2021.98m 。

汽动给水泵型技术规范如下：

型号 FK5D32 生产厂 上海水泵厂 流量 610h m

/3

扬程 2412m 转速 5845r/min 台数×容量 3×50% 效率 82%

原动机型式 小汽轮机 原动机功率或泵轴功率 3×4356

凝结水泵的选择；

1. 凝结水泵流量的计算： 凝结水泵流量为：

)

/(34.5570010412.010846399.901593549.0330h m v D v D c c =???=?=?α

2. 凝结水泵扬程的计算： 凝结水泵出口压力为

MPa p out 78.1=

凝结水泵进口压力为

MPa P P c in 0299.0==

()m g P P H in out 58.17810

8.9100299.078.136=??-=-=ρ

3. 查取火力发电设备技术手册，选择凝结水泵型号

根据上述计算结果，由火力发电设备技术手册选取的凝结水泵应满足以下条件：凝结水泵流量应大于计算的流量557.34 m 3/h ，凝结水泵扬程应大于计算的扬程178.58m 。

凝结水泵型技术规范如下：

型号 18NL ─190 生产厂 上海水泵厂 流量 720h m

/3

扬程 190m 效率 80%

转速 1450r/min 台数×容量 2×100% 电动机或泵轴功率 550kw