发电厂原则性热力系统.pptx
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1、第一节 发电厂原则性热力系统拟定 凝汽式发电厂热力系统由锅炉本体汽水系统、汽轮机本体热力系统、机炉间连接管道系统和全厂公用汽水系统组成:名称名称组成组成锅炉本体汽水系统锅炉本体汽水系统锅炉本体汽水循环系统、主蒸汽及再热蒸汽减温水系统、给水调节系统、排污和疏放水系统汽轮机本体热力系统汽轮机本体热力系统表面式回热加热系统、凝汽系统、汽封系统、本体疏放水系统机炉间连接系统机炉间连接系统主蒸汽系统、低高温再热蒸汽系统和给水系统全厂公用汽水系统全厂公用汽水系统机炉特殊需要用汽、启动用汽、燃油加热、采暖用汽、生水和软化水加热系统、烟气脱硫的烟气蒸汽加热系统第1页/共77页一、发电厂原则性热力系统的组成 发
2、电厂原则性热力系统是将锅炉、汽轮机以及相关的辅助设备作为整体的全厂性热力系统,其实质表明循环的特征、工质的能量转化、热量利用程度以及技术完善程度主要包括:锅炉 汽轮机 一、二次蒸汽系统 局部热力系统 给水回热加热和除氧器系统 补充水引入系统 轴封汽及其它废热回收系统 热电厂还包括:对外供热系统第2页/共77页二、拟定发电厂原则性热力系统的主要步骤初步可行性研究可行性研究初步设计施工图设计(一)确定发电厂的型式及规划容量 根据国民经济发展计划、电网的结构及发展规划,通过综合的技术经济比较及可行性研究(燃料资源及供应状况、供水条件、交通运输、地质地形、水文气象、废渣处理、施工条件、环保要求和资金来
3、源等)确定发电厂的性质、规划容量、分期建设容量及建成期限。发电厂的性质包括电厂的形式(凝汽式或供热式、新建或扩建)及其在电网中的作用,及是否并网,是承担基本负荷、中间负荷还是调峰负荷。该地区只有电负荷,应建凝汽式电厂;兼有热负荷,应根据近期热负荷和规划热负荷的大小、特性,通过技术经济比较,当热电联产比建坑口电厂供电、集中锅炉房供热更为经济合理时,应建热电厂。凝汽式发电厂宜建在燃料产地附近,有条件时,应建坑口电厂。在天然气或煤气丰富的地区可考虑采用燃气蒸汽联合循环电厂。第3页/共77页二、拟定发电厂原则性热力系统的主要步骤(二)选择主要设备 术语:汽轮机组铭牌(额定)功率(turbine rat
4、ed power,turbine name-plate load,TRL):汽轮机在额定进汽和再热参数工况下,排汽压力11.8kPa(绝压),补水率3%时,汽轮发电机组的保证出力。汽轮机组最大连续功率(tu1rbine maximum continuous rating,TMCR):汽轮机在通过铭牌出力所保证的进汽量、额定主蒸汽和再热蒸汽工况下,在正常的排汽压力(4.9kPa)下,补水率为0时,机组能保证达到的出力。汽轮机组在调节汽门全开时(valve wide open,VWO)最大计算出力:汽轮机在调节汽门全开时通过计算最大进汽量和额定的主蒸汽、再热蒸汽参数工况下,并在正常排汽压力(4.9
5、kPa)和补水率为0条件下计算所能达到的出力 另外,汽轮机组在调节汽门全开和所有给水加热器全部投运之下,具有超压(over pressure,OPover pressure,OP)5%5%连续运行的能力,以适应调峰的需要。第4页/共77页二、拟定发电厂原则性热力系统的主要步骤(二)选择主要设备 1、汽轮机组 (1)容量 机组容量根据系统规划容量、负荷增长速度和电网结构等进行选择。最大机组容量不宜超过系统总容量10%(保证电网安全和供电质量)对于已形成的较大容量电力系统,应选用高效率大容量机组。大型凝汽式火电厂汽轮机组宜采用亚临界和超临界机组:300MW、600MW、800MW、1000MW (
6、2)参数 机组容量选定,其蒸汽初参数、回热级数也随之确定。第5页/共77页二、拟定发电厂原则性热力系统的主要步骤(二)选择主要设备 1、汽轮机组 (3)台数 机组台数不宜过多,一般为4-6台,容量等级不超过两种,同容量机、炉采用同一制造厂的同一型式,配套设备类型也宜一致。采用供热式机组,其类型、容量及台数应根据近期热负荷和规划热负荷大小和特性,按照以热定电的原则,通过比较选定,宜优先采用高参数、大容量抽汽供热式机组,对于有稳定可靠的热负荷,应考虑选择背压机或抽汽背压机组。为了保证热用户在任何时候都能获得需要的热负荷,热电厂机组台数规模最终控制在四机五炉。热电厂分期建设时,初期必须有备用锅炉,一
7、般配一机二炉。第6页/共77页二、拟定发电厂原则性热力系统的主要步骤(二)选择主要设备 2、锅炉机组 选择锅炉应符合现行的SD268-1988燃煤电站锅炉技术条件的规定,必须适应燃用煤种的煤质特性及现行规定中的煤质允许变化范围。(1)参数 大容量锅炉过热器出口额定蒸汽压力为汽轮机额定进汽压力的105%对于亚临界及以下参数机组,锅炉过热器出口额定蒸汽温度比汽轮机额定进汽温度高3-5,对于超临界参数机组高55 冷段再热蒸汽管道、再热器、热段再热蒸汽管道额定工况下压力降分别取汽轮机额定工况高压缸排汽压力的1.5%-2.0%1.5%-2.0%、5%5%、3.5%-3.5%-3%3%。再热器出口额定蒸汽
8、温度比汽轮机中压缸额定进汽温度高2-32-3第7页/共77页二、拟定发电厂原则性热力系统的主要步骤(二)选择主要设备 2、锅炉机组 (2)类型 采用煤粉炉,需要考虑水循环方式:亚临界参数以下多采用自然循环汽包炉;亚临界参数可采用自然循环或强制循环(适应调峰工况下承担低负荷时水循环安全);超临界采用强制循环直流炉。(3)容量及台数 凝汽式发电厂一般一机配一炉,不设备用。锅炉最大连续蒸发量(BMCR)与汽轮机调节阀全开时进汽量相匹配,若机组允许超压,与调节阀全开、且超压工况下进汽量匹配。第8页/共77页二、拟定发电厂原则性热力系统的主要步骤(二)选择主要设备 2、锅炉机组 (3)容量及台数 热电厂
9、锅炉选择原则与凝汽式电厂不同,汽轮机进汽量不得低于锅炉最小稳定燃烧负荷(一般不宜小于锅炉1/3额定负荷)。因热负荷只靠本厂或本地区热网供应,而电负荷有电网做备用,应考虑检修或事故状态时,工艺热负荷的可靠供应,对于采暖通风热负荷,允许稍有降低。当一台容量最大的锅炉停用时,其余锅炉蒸发量应满足热力用户连续生产所需的生产用汽量和冬季采暖、通风及生活用热量的60%-75%。第9页/共77页(二)选择主要设备 实例:序号项目单位#1#2锅炉(B-MCR/ECR)#3#4锅炉(B-MCR/ECR)1型号HG-1025/18.2-YM11HG-1025/17.5-YM112连续蒸发量t/h1025/908.
10、51025/9423过热蒸汽出口压力MPa18.283/17.25617.5/17.364过热蒸汽出口温度541/541541/5415再热蒸汽进口压力MPa3.881/3.4543.903/3.5786再热蒸汽出口压力MPa3.661/3.2613.727/3.4167再热蒸汽进口温度322.8/316.7328.1/319.68再热蒸汽出口温度541/541541/5419再热蒸汽流量t/h827.96/738.1846.1/777.4二、拟定发电厂原则性热力系统的主要步骤第10页/共77页(二)选择主要设备 实例:序号项目单位#1#2汽轮机#3#4汽轮机1型号N300-16.7/538/
11、5382最大功率MW330336.163主蒸汽最大进汽量t/h102510254额定功率MW3003005主蒸汽额定进汽量t/h910.26891.436主汽阀前额定压力MPa16.6716.677主汽阀前额定温度5385388再热阀前额定压力MPa3.2883.2329再热阀前额定温度53853810额定排汽压力MPa0.00490.0053二、拟定发电厂原则性热力系统的主要步骤第11页/共77页(二)选择主要设备 实例:序号项目单位设计数据1额定蒸发量t/h2202过热蒸汽压力MPa9.83过热蒸汽温度5404给水温度2175给水压力MPa12.56排烟温度138.77热风温度3638炉膛
12、出口氧量-4-59锅炉效率%90.9二、拟定发电厂原则性热力系统的主要步骤第12页/共77页(二)选择主要设备 实例:序号项目单位设计参数冷凝工况抽汽工况1发电机额定功率MW6049.592主蒸汽压力MPa8.838.833额定进汽量t/h223.683204主汽门前蒸汽温度5355355中压抽汽压力MPa-0.881-1.2736中压抽汽流量t/h-1507低压抽汽压力MPa-0.096-0.1968低压抽汽流量t/h-40二、拟定发电厂原则性热力系统的主要步骤第13页/共77页二、拟定发电厂原则性热力系统的主要步骤(三)绘制原则性热力系统图 汽轮机型式和单机容量确定后,可根据汽轮机制造厂提
13、供的该机组本体汽水系统和选定的锅炉型式绘制原则性热力系统图。循环参数(一、二次蒸汽压力、温度、排汽压力)和回热参数(回热级数及其抽汽压力、温度,最终给水温度和各级加热器的形式)及其疏水方式都已确定,还需要确定:汽包锅炉连续排污扩容系统、除氧器的形式和工作压力,除氧器定压或滑压运行方式,是否采用前置泵,给水泵的形式(电动泵或电动调速给水泵、汽动给水泵)及其连接方式,补充水汇入系统,辅助换热设备(轴封冷却器、暖风器)及其连接方式。对于热电厂进行载热质选择,供汽方式确定、供热设备及其连接方式。(四)原则性热力系统计算 进行几个典型工况的原则性热力计算及其全厂热经济指标计算。第14页/共77页第二节
14、发电厂原则性热力系统举例一、亚临界参数机组二、超临界参数机组三、供热式机组四、单机容量最大机组五、核电厂机组第15页/共77页N300-16.7/538/538型机组的发电厂原则性热力系统 一、亚临界参数机组第16页/共77页N600-16.7/537/537型机组的发电厂原则性热力系统 一、亚临界参数机组第17页/共77页N600-17.75/540/540型机组的发电厂原则性热力系统 一、亚临界参数机组第18页/共77页K-500-240-4型机组的发电厂原则性热力系统 二、超临界参数机组第19页/共77页N600-25.4/541/566型机组的发电厂原则性热力系统 二、超临界参数机组第
15、20页/共77页美国超超临界压力两次再热双轴机组原则性热力系统 二、超临界参数机组第21页/共77页三、供热式机组CC200-12.75/535/535型双抽汽凝汽式机组热电厂的原则性热力系统第22页/共77页三、供热式机组T-250/300-23.54-2型供热式机组的发电厂原则性热力系统第23页/共77页四、单机容量最大机组世界上双轴最大1300MW凝汽式发电厂原则性热力系统图FF送风机;E蒸发器;ES蒸发器冷却器;EJ抽气器冷却器第24页/共77页四、单机容量最大机组世界上单轴最大1200MW凝汽式发电厂原则性热力系统图第25页/共77页五、核电机组我国大亚湾900MW核电厂二回路原则性
16、热力系统第26页/共77页五、核电机组俄罗斯1000MW核电厂二回路原则性热力系统第27页/共77页第三节 发电厂原则性热力系统计算一、计算背景及目的二、计算所需原始资料三、计算方法与步骤第28页/共77页计算背景:(1)论证发电厂原则性热力系统的新方案;(2)新型汽轮机本体的定型设计;(3)设计电厂采用非标准设计;(4)扩建电厂设计时,新旧设备共用的热力系统;(5)运行电厂对原有热力系统作较大改进;(6)分析研究发电厂热力设备的某一特殊运行方式一、计算背景及目的第29页/共77页计算目的:确定电厂在不同负荷工况下各部分汽水流量及其参数、发电量、供热量及其全厂热经济指标,由此衡量热力设备的完善
17、性,热力系统的合理性,运行的安全性和全厂的经济性。对于凝汽式发电厂,一般计算最大电负荷和平均电负荷两种工况,若夏季电负荷较高、而供水条件恶化,还需计算夏季工况。对于仅有全年工艺热负荷的热电厂,一般计算电热负荷均为最大和电负荷最大、平均热负荷的工况。对于采暖热负荷的热电厂,还应计算采暖热负荷为零的夏季工况。一、计算背景及目的第30页/共77页(1)计算条件下发电厂原则性热力系统图(2)给定的电厂计算工况:对凝汽式电厂是指全厂电负荷或锅炉蒸发量。汽轮机通常以最大负荷、额定负荷、经济负荷、冷却水温升高至33时的夏季最大负荷、二阀全开负荷、一阀全开负荷等作为计算工况。锅炉则以额定蒸发量D Db b、9
18、0%D90%Db b 、70%D70%Db b 、50%D50%Db b等作为计算工况。对于热电厂是指全厂电负荷、热负荷或锅炉蒸发量。二、计算所需原始资料第31页/共77页(3 3)汽轮机、锅炉及热力系统主要技术数据:汽轮机、锅炉类型、容量;汽轮机初终参数、再热参数;机组相对内效率、机械效率和发电效率 锅炉过热器出口参数、再热参数、汽包压力、给水温度、锅炉效率和排污率 热力系统各回热抽汽参数、各级回热加热器进出水参数及疏水参数、加热器效率 轴封系统有关数据二、计算所需原始资料第32页/共77页(4 4)给定工况下辅助热力系统的有关数据:化学补充水温、暖风器、厂内采暖、生水加热器等耗汽量及其参数
19、,驱动给水泵和风机的小汽轮机的耗汽量及其参数(或小汽轮机的功率、相对内效率、进出口蒸汽参数和给水泵、风机的效率等),厂用汽水损失,锅炉连续排污扩容器及其冷却器的参数、效率。对供采暖的热电厂还应有热水网温度调节图、热负荷与室外温度关系图(或给定工况下热网加热器进出口水温)、热网加热器效率、热网效率。二、计算所需原始资料第33页/共77页三、计算方法与步骤(1)与机组原则性热力计算共同点 联立求解多元一次线性方程组;计算原理和基本方程式是相同的;均可用汽水流量的绝对量也均可用相对量来计算;两者计算的步骤类似。(2)与机组原则性热力计算区别 计算范围和要求不同 全厂原则性热力系统是包括了锅炉、管道和
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- 发电厂 原则性 热力 系统
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