汽轮机600MW汽轮机原则性热力系统设计计算

600MW汽轮机原则性热力系统设计计算目录毕业设计...............错误! 未定义书签。

内容摘要 . .. (3)1.本设计得内容有以下几方面： . (3)2.关键词 (3)一．热力系统 . (4)二．实际机组回热原则性热力系统 (4)三．汽轮机原则性热力系统 (4)1.计算目的及基本公式 (5)1.1 计算目的 . (5)1.2 计算的基本方式 (6)2.计算方法和步骤 (7)3.设计内容 (7)3.1整理原始资料 (9)3.2计算回热抽气系数与凝气系数 (9)回热循环 (10)3.2.1混合式加热器及其系统的特点 (10)3.2.2表面式加热器的特点： (11)3.2.3表面式加热器的端差θ及热经济性 (11)3.2.4抽气管道压降p j及热经济性 (12)3.2.5蒸汽冷却器及其热经济性 (12)3.2.6表面式加热器的疏水方式及热经济性 (13)3.2.7设置疏水冷却段的意义及热经济性指标 (14)3.2.8除氧器 . (18)3.2.9除氧器的运行及其热经济性分析 (19)3.2.10除氧器的汽源连接方式及其热经济性 (19)3.3新汽量 D0计算及功率校核 (23)3.4热经济性的指标计算 (26)3.5各汽水流量绝对值计算 (27)致谢. (32)参考文献 . (33)600MW汽轮机原则性热力系统设计计算内容摘要1.本设计得内容有以下几方面：1）简述热力系统的相关概念；2）回热循环的的有关内容（其中涉及到混合式加热器、表面式加热器的特点，并对其具有代表性的加热器作以细致描述。

表面式加热器的端差、设置疏水冷却段、蒸汽冷却段、疏水方式及热经济性、除氧器的运行及其热经济性分析、除氧器的汽源连接方式及其热经济性）3）原则性热力系统的一般计算方法2.关键词除氧器、高压加热器、低压加热器一．热力系统热力系统的一般定义为：将热力设备按照热力循环的顺序用管道和附件连接起来的一个有机整体。

通常回热加热系统只局限在汽轮机组的范围内。

二．实际机组回热原则性热力系统由于回热系统的三个基本参数：给水回热级数、给水温度、和回热加热在各级中的焓升分配与汽轮机联系密切，在汽轮机设计时就已经同时考虑，并经综合技术经济比较后确定的。

绝大多数回热系统随汽轮机本体的定型而确定，一般系统都采用一台混合式加热器作为除氧器，将回热加热器分为高压加热器组和低压加热器组。

高压加热器疏水逐级自流进入除氧器，低压加热器疏水也采用逐级自流方式进入凝汽器热井或在末级加热器采用疏水泵方式打入加热器出口水管道中。

不论机组的大小，这是最基本的连接方式。

随着高参数大容量机组的出现，对热经济性的要求也在提高，如前所述，对机组热经济性影响较大的有蒸汽冷却器和输水冷却器等，究竟是否采用他们要经过技术经济比较，同时要注意它们换热的特点，蒸汽冷却器内过热蒸汽与水的传热系数仅为蒸汽凝结换热时的0.05~0.30 ；输水冷却器内疏水与给水的传热系数仅为蒸汽凝结换热时的0.20~0.70 ，所以回热抽气过热度较小时不宜采用蒸汽冷却器，小机组也不宜采用蒸汽冷却器和疏水冷却器。

三．汽轮机原则性热力系统以下就汽轮机原则性热力系统计算做以简要概述1.计算目的及基本公式1.1 计算目的汽轮机组原则性热力系统计算是发电厂原则性热力系统计算的基础和核心，其计算的目的是：确定汽轮机组在某一工况下的热经济指标和各部分汽水流量，根据以上计算结果选择有关的辅助设备和汽水管道，确定某些工况下汽轮机的功率或新汽耗量，新机组本体热力系统定型设计。

在选择辅助设备和汽水管道时，除了要用到设计工况下的计算数据外，应有最大工况下的热力系统计算的数据来核对，以确保在各种工况下满足运行安全和设计规程要求的范围。

对发电厂热力设备不同设置或系统的连接方式进行热经济性分析或技术比较时，都要用到热经济指标，尤其是设计工况下的指标最具有代表性，该工况下的热力系统计算也最普遍，对汽轮机或发电厂的设计、运行有非常重要的作用。

另外对新设计的汽轮机回热系统，电力设计院或运行电厂进行了部分修改的回热系统，运行机组大修前后都应进行计算，以确定其热经济指标，作为对机组的完善程度、回热系统修改的可能性、机组大修的效果进行评价的依据。

对于随热负荷变化较大的热电厂，应选择全年中几个具有代表性的工况（如冬季和夏季平均工况）来计算，以确定热电厂全年运行的热经济指标。

为选择与供热机组匹配的锅炉容量和台数，还需计算最大热、电负荷和其他某些工况（如夏季最小热负荷时）所对应的汽轮机新汽耗量。

原则性热力系统计算有“定功率计算”和“定流量计算”两种。

对负荷已给定情况下的计算，称为“定功率计算”，其结果为给定功率下汽轮机新汽耗量、各抽气量及热经济指标。

电力设计院、电厂运行部门用得较多。

当给定汽轮机进气量情况下，进行热力系统计算，称为“定流量计算”，其结果是求得给定流量下的汽轮发电机组的功率及其热经济性指标，一般为汽轮机制造厂采用。

无论是定功率计算还是定流量计算，都应满足能量消耗或能量供应相等的原则。

如果计算正确，两种计算得出的热经济指标应相同。

1.2 计算的基本方式要对原则性热力系统进行计算，必须已知计算工况下的机组的类型、容量、初终参数、回热参数、再热参数及供热抽汽参数、回热系统的连接方式，机组相对内效率ηi ，机械效率ηm和发电机效率η g等具体计算时用的最多的三个基本公式是热平衡式，物质平衡式和汽轮机功率方程式。

（1）加热器热平衡式吸热量 =放热量×ηh或流入热量=流出热量（2）汽轮机物质平衡式D C=D O- ∑D j或αc=1- Σαj（3）汽轮机功率方程式3600P e=W iηmηg =D oωiηmηg其中 W i =D o h o+D rh q rh - ΣD j h j -D c h cωi=h o+αrh q rh -Σα j h j -α c h c通过功率方程式可求出汽轮发电机组的功率P e（定流量计算）或汽轮机新汽耗量D o（定功率计算。

）在此基础上进一步计算出机组的热经济指标。

2.计算方法和步骤机组原则性热力系统计算方法有多种，有传统的常规计算法、等效热降法、循环函数法以及矩阵法等。

这里只介绍常规计算法。

若回热系统是由 z 级回热抽气所组成，对于每一级回热相连的加热分别列出热平衡时，在加上一个求凝气流量的物质平衡式或功率方程式组成 z+1 个线性方程既可以用绝对流量（ D j、D o或 D c）来计算，也可以用相对量（α j 、αc）来计算，然后以及有关公式求得相应热经济指标。

实际进行计算时用串联法（对凝气式机组采用“由高到低”的计算次序，从抽气压力较高的加热器开始计算，依次逐个算至抽气压力最低的加热器）1)整理原始资料2)回热抽气量计算3)物质平衡式计算4)计算结果校验5)热经济指标计算3.设计内容计算超临界压力600MW三缸四排气凝气式汽轮机组在设计工况下的热经济指标。

已知：汽轮机类型， N600-24.2 ∕566∕566;蒸汽初参数： p o=24.2MPa，t o=566℃，p o=0.515MPa，t o=1.8 ℃；再热蒸汽参数：冷段压力p rh in =4.053MPa。

冷段温度 t rh in =303.5 ℃冷段压力p rh out=3.648MPa，热段温度 t rh =566℃，p rh =0,069MPa，t rh =1.7 ℃；排气压力： p2=5.4kPa （0.0054MPa）给水泵出口压力p pu=30.38MPa，凝结水泵出口压力为 1.84MPa。

机械效率、发电机效率分别为ηm=0.99，η g=0.988。

汽动给水泵用汽系数α pu=0.052抽气及轴封参数见表 1 和表 2表 1回热抽气参数项单回热抽气点及凝汽器参数目位加热H1H2H3H4H5H 6H 7H 8C器编(HD）号抽汽M6.003 4.053 1.8270.9410.3890.10330.04610.01910.0054压力 p j Pa抽汽℃353.4303.5456.2360.9253.9121.5X=X=X=温度 t j0.980.9530.917表2回热系统利用的轴封蒸汽参数单项目α sg1α sg2α sg3位高中压缸之间高压门杆低压缸后轴封来源漏气漏气漏气轴封汽量α0.00290.00010.0007sg轴封汽比焓kJ ∕ kg3323.83396.02716.2h sg去处H2SG机组回热系统如图一：3.1 整理原始资料（1）根据已知参数 p、t 在图二 h-s 图上画出汽轮机蒸汽膨胀过程线，得到新汽焓 h0, 、各级抽气焓 h j及排汽焓 h c, 以及再热蒸汽比焓升q rh；也可根据 p、t 查水蒸汽表得出上述焓值。

h0=3396.0kJ ∕kg ，h in rh =2970.3kJ∕kg ，outrh kJ ∕kgh =3598.2，q rh =3598.2 —2970.3=627.9kJ ∕kg（2）根据水蒸气表查得各加热器出口水焓h wj及有关疏水焓 h j′或h wj d, 将机组回热系统计算点参数列于表 3 中3.2 计算回热抽气系数与凝气系数采用相对量方法进行计算。

（1）1 号高压加热器（ H1）回热循环是由回热加热器、回热抽气管道、水管道、输水管道等组成的一个加热系统，回热加热器是该系统的核心。

回热，就是利用汽轮机抽汽以加热给水的方法。

在朗肯循环基础上，采用给水回热的循环，叫做给水回热循环，简称回热循环。

加热器按照内部汽、水接触方式的不同可分为混合式加热器与表面式加热器两类：3.2.1 混合式加热器及其系统的特点1)可以将水加热到该级加热器压力下所对应的饱和水温度，充分利用了加热蒸汽的能位，热经济性比表面式加热器高。

2)由于汽、水直接接触，没有金属传热面，因而加热器结构简单，金属消耗量少，造价低，便于汇集各种不同参数的汽、水流量，如疏水、补充水、扩容蒸汽等。

3)可以兼做除氧设备使用，避免高温金属受热面氧腐蚀。

4)全部由混合式加热器组成的回热系统，其系统复杂，导致回热系统运行安全性、可靠性降低，系统投资大。

一方面由于凝结水需要依靠水泵提高后才能进入比凝汽器压力高的混合式加热器内，在该加热器内凝结水被加热到该加热器压力下的饱和水温度，压力也与该加热器内蒸汽压力一致，欲使其在更高压力的混合式加热器内被加热，还得借助于水泵来重复该过程。

另一方面为防止输送饱和水的水泵发生汽蚀，水泵应该有正的吸入水头，需设置一水箱安装在适当高度，水箱还要具有一定的容量来确保负荷波动时时运行的可靠性。

如再考虑各级水泵的的备用，则该回热系统的复杂性也就不难理解了，设备多、造价高、主厂房布置复杂、土建投资大、安全可靠性低使该系统的应用受到限制。