本科毕业设计--燃煤电厂凝汽式汽轮发电机组基本热力计算及主要动力设备的选择.doc

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1、燃煤电厂凝汽式汽轮发电机组基本热力计算及主要动力设备的选择摘 要机组容量初步确定思路：发电厂容量确定后，汽轮机单机容量和台数即可以确定。大型电网中主力发电厂应优先选用大容量机组，最大机组容量宜取电力系统总容量的8 % 10 % ，国外取4% 6。我国超过25000MW容量的大电网有四个，都可装600MW及以上的大机组，但由于大型发电厂的厂址很不容易选到，燃料运输量大，供水量多，灰渣排放多等因素给厂址的选择带来很大困难。容量大的电力系统，应选用高效率的300MW、 600MW机组。根据我国汽轮机现行规范，单机容量25MW供热机组、50 MW以上凝汽式机组宜采用高参数，125200MW凝汽式机组或

2、供热抽汽机组宜采用超高参数，300MW 、600MW凝汽式机组宜采用亚临界参数或超临界参数。本次设计是一次完全的火电厂动力部分设计首先，发电厂原则性热力系统的拟定与计算：包括给水回热和除氧系统、补充水系统、汽轮机和锅炉形式和参数的确定、回热系统参数的确定、加热器组的计算、汽轮机汽耗量及各项流量的计算和热经济指标的计算。其次，汽轮机部分辅助设备的选择：包括给水泵的选择、凝结水泵的选择及循环水泵的选择。第三，对锅炉燃料及其辅助设备的选择：锅炉燃料选择烟煤，根据煤的成分分析并选择磨煤机、送风机和引风机及其锅炉效率的校核。关键词：汽轮机 锅炉 热力系统AbstractAbstract unit cap

3、acity preliminary definite mentality: After station capacity determination, the steam turbine unit capacity and the Taiwan number namely may determine. In the large-scale electrical network the main force power plant should first select the large capacity unit, the biggest unit capacity takes the el

4、ectrical power system aggregate capacity suitably 8% 10%, overseas takes 4% 6%. Our country surpasses the 25000MW capacity the big electrical network to have four, may install 600MW and the above big unit, but because the large-scale power plants factory site is not very easy to elect, the fuel frei

5、ght volume is big, the volume of diversion are many, the ash dregs discharges and so on factors to bring the very major difficulty many for the factory site choice. The capacity big electrical power system, uses the high efficiency elected 300MW, the 600MW unit. According to our country steam turbin

6、e present standard, above the unit capacity 25MW heating unit, 50 MW the condensation type unit uses the high parameter suitably, the 125200MW condensation type unit either heating pulls out the steam unit to use the superelevation parameter suitably, 300MW, the 600MW condensation type unit uses the

7、 subcritical parameter or the supercritical parameter suitably. this design is a complete thermoelectric power station power section design: first, power plant principled thermodynamic systems sketch with calculates: including and eliminates the oxygen system, the supplement aqueous system, the stea

8、m turbine and the boiler form and the parameter determination, the regenerative system parameter determination, the heater groups computation, the steam turbine steam-consumption and each current capacity computation and the hot economic indicator computation for the water regeneration. next, steam

9、turbine part supporting facilitys choice: including feed pumps choice, condenser pumps choice and circulating water pumps choice. third, to ler oil and supporting facilitys choice: the ler oil chooses the Yima bituminous coal, analyzes and chooses the pulverizer, the air feeder and the drawing fan a

10、nd the efficiency of boiler examination according to the coal ingredient. Key word: turbine boiler heating power system目 录前 言1第一章 概述2 第一节 本次设计的相关数据资料.2第二节 汽轮机设备确定.5第三节 锅炉设备确定.6第二章 原则性热力系统的拟定和计算7 第一节 原则性热力系统的拟定.7 第二节 原则性热力系统的计算8第三章 锅炉燃烧系统的计算.21 第一节 燃料性质及锅炉主要热力参数21第二节 锅炉燃烧计算22第四章 锅炉车间辅助设备的选择和计算.25 第一节

11、 磨煤机选择.25 第二节 送风机的选择.28第三节 引风机的选择30第五章 汽机车间辅助设备的选择和计算.32第一节 给水泵的选择.32第二节 凝结水泵的选择.34第三节 循环水泵的选择36第六章 全面性热力系统的说明38总 结.43致 谢.44参考资料.45附一 温焓表- 45 -前 言本次设计的主要目的是通过毕业设计，进一步巩固自己近三年来所学的知识，同时为走上工作岗位打下一定的理论基础和实际基础。通过图书馆查阅资料等方式对所学的专业课程进行更系统、更全面的理解运用，加强对专业知识的运用能力，提高自学能力。本设计共分五章，第一章是本次设计的概述，第二章是原则性热力系统的拟定和计算，第三章

12、锅炉燃烧系统的计算，第四章是锅炉车间辅助设备的选择和计算，第五章是汽机车间辅助设备的选择和计算。其中的计算数据除了设计给定外，还有许多都是根据电厂和查阅图书馆资料获得。因为是初步设计，所以在设计中使用了许多教材中的数据。为了设计的更直观，系统更明确，有些章节还配备了许多表格和简图。由于文字的输入时间比较仓促，更因本人经验不足，水平有限，错误和不妥之处在所难免，敬请老师和读者同学给予批评指正。 设计者：苑子娇 日 期：6月13第一章 概 述第一节 本设计的相关数据资料一、本次设计的主要内容(1) 300MW火力发电机组原则性热力系统的基本热力计算，进行热经济性的校核。(2) 300MW火力发电机

13、组锅炉热平衡计算，进行锅炉热效率的校核。(3) 300MW火力发电机组主要动力设备的选择计算，包括磨煤机、主要泵及风机等。二、本次设计涉及到的主要数据(一)汽轮机组的型式及基本参数1. 机组型式:国产N30016.67/537/537型一次中间再热、冲动凝汽式汽轮机。2. 机组参数 主蒸汽压力：p0=16.67MPa， 再热蒸汽参数： 高压缸排汽(再热器冷端)MPa，trh=321.1 中压缸进汽(再热器热端)3.29MPa， 排汽参数：pc=0.0054 MPa，xc =0.9275 给水温度：tfw=274.43. 回热抽汽参数（如表1-1） 表1-1八段抽汽参数表项目单位回 热 抽 汽

14、参 数一二三四五六七八加热器编号H1H2H3H4(HD)H5H6H7H8抽汽压力MPa6.033.761.850.8230.3310.140.0790.031抽汽温度386.8323.3437336.823314694.368.94. 门杆漏汽、轴封漏汽参数（如表1-2） 表1-2轴封汽量及其参数轴封漏汽编号数量(kg)份额焓值(kJ/kg)去处主汽门门杆41190.0044293394.45至H2中压联合汽门门杆37700.0040533535.66至H3高压缸前后汽封123000.0132333028.44至H4(HD)低压缸汽封13730.0014302716至SG总计215620.02

15、3155. 给水参数 给水温度： 给水泵出口压力：MPa 除氧器定压运行：MPa，除氧器水箱距离给水泵高度：m 凝结水泵出口压力：MPa，凝汽器水井距离凝结水泵高度：m三、热力系统相关参数1. 管道压损如(表1-3) 表1-3 管道压损表管段名称主汽门和调节汽门再热器中压联合汽门抽汽管小汽轮机进汽管中低压管压损P(%)5113.55632. 各加热器出口端差如表1-4 表1-4 各加热器出口端差加热器编号H1H2H3H4(HD)H5H6H7H8端差()-1.670002.782.782.782.78四、锅炉的型式及基本参数1. 锅炉型式：HG1025/17.4 型自然循环汽包炉2. 锅炉基本参

16、数 最大连续蒸发量：Db=1025t/h 过热蒸汽出口参数：pb=17.4MPa，tb=540 再热蒸汽出口参数：3.29MPa，trh=537 汽包压力：pst=20.4 MPa 锅炉效率：92%2. 燃料特性(如表1-5，1-6) 表1-5煤种元素分析表煤种元素分析(%)低位发热量(kJ/kg)挥发分水分Wad(%)可磨性系 数Kkm水分灰分碳氢氧氮硫平顶山烟煤5.226.458.93.84.20.9570.552262524.61.41.5 表1-6 煤种温度表煤 种灰 熔 点变形温度t1()软化温度t2()熔化温度t3()平顶山烟煤126015003. 其他相关参数如表1-7 表1-7

17、相关参数表项 目数 值()冷风温度22空气预热器进口温度56排烟温度155第二节 汽轮机设备的确定发电厂容量确定后，汽轮机单机容量和台数即可确定。大型电网中主力发电厂应优先选用大容量机组，最大机组容量宜取电力系统总容量的8 % 10 %，国外取4% 6%。容量大的电力系统，应选用高效率的300MW、600MW及600MW以上的机组。联接大电网间的主力电厂，可选择800MW以上的机组。供热机组型式应通过技术经济比较确定，宜优先选用高参数大容量抽汽供热机组；有稳定可靠的热用户时，可采用背压式机组或背压抽汽式机组，其单机容量应按全年基本热负荷确定。随机组容量增大，便于发电厂生产管理和人员培训，发电厂

18、一个厂房内机组容量等级不宜超过两种，机组台数不宜超过6台，如采用300MW和600MW机组，按6台机组计发电厂的容量可达到1800MW和3600MW。为便于人员培训、生产管理和备品配件的贮备，发电厂内同容量的主机设备宜采用同一制造厂的同一型式或改进型式，同时要求其配套辅机设备（如给水泵、除氧器等）的型式也一致。根据我国汽轮机现行规范，单机容量25MW供热机组、50 MW以上凝汽式机组宜采用高参数，125200MW凝汽式机组或供热抽汽机组宜采用超高参数，300MW、600MW凝汽式机组宜采用亚临界参数或超临界参数。本次设计为300MW亚临界参数的凝汽式机组。汽轮机的主要热力参数如下：汽轮机型号：

19、N30016.67/537/537主蒸汽压力：p0=16.67MPa，再热蒸汽参数：高压缸排汽(再热器冷端)MPa，trh=321.1 中压缸进汽(再热器热端)3.29MPa，排汽参数：pc=0.0054 MPa，xc =0.9275给水温度：tfw=274.4第三节 锅炉设备的确定锅炉设备的容量是根据原则性热力系统计算的锅炉最大蒸发量，加上必须的富裕容量，同时考虑锅炉的最大连续蒸发量应与汽轮机最大进汽量相匹配。对大型引进机组汽轮机最大进汽量是指汽轮机进汽压力超过5%，调节汽门全开工况时的进汽量（如不允许超压5 %，则为调节汽门全开工况时的进汽量）。该工况的进汽量是相对于汽轮机额定工况时的进汽

20、量，即汽轮机在额定进汽参数、额定真空、无厂用抽汽、补水率为零时发出额定功率所需的汽耗量。大型引进机组将大于8% 10%，如引进型300MW汽轮机组，锅炉最大连续蒸发量为汽轮机额定工况进汽量的112.9%，引进的600MW机组为112.0%。高参数凝汽式发电厂一炉配一机运行，不设置备用锅炉，因此锅炉的台数与汽轮机台数相等。装有供热机组的热电厂，当一台容量最大的蒸汽锅炉停用时，其余锅炉的蒸发量应满足：热力用户连续生产所需的生产用汽量；冬季采暖、通风和生活用热量的60 % 75 %（严寒地区取上限），此时可降低部分发电出力。大容量机组锅炉的主要参数，如过热器出口额定蒸汽压力一般为汽轮机额定进汽压力的

21、105 %，过热器出口温度一般比汽轮机额定进汽温度高3；冷段再热蒸汽管道、再热器、热段再热蒸汽管道额定工况下的压力降宜分别为汽轮机额定工况高压缸排汽压力的1 .5% 2.0%、5%、3.0%3.5%；再热器出口额定蒸汽温度一般比汽轮机中压缸额定进汽温度高3，主要是减少主蒸汽和再热蒸汽的压降和散热损失，提高主蒸汽管道效率。以上参数标准适用于300MW及以上容量的机组。锅炉型式包括水循环方式、燃烧方式、排渣方式等。水循环方式主要决定于蒸汽初参数，如亚临界参数以下均采用自然循环汽包炉，因其给水泵耗功小，循环安全可靠，全厂热经济性高；亚临界参数可采用自然循环或强制循环，强制循环能适应调峰情况下承担低负

22、荷时水循环的安全；超临界参数只能采用强制循环直流炉。锅炉燃烧方式主要决定于燃料特性和锅炉容量，有三种燃烧方式，即四角喷燃炉、“W”火焰炉和前后墙对称燃烧RBC型炉。四角喷燃炉具有结构简单、投资省、制造及运行国内已有成熟经验等优点，多用于燃用烟煤的锅炉，也可用于燃贫煤或无烟煤的锅炉；“W”火焰炉的优点是可燃用多种变化煤种，最低稳定燃烧负荷可达40%50%，有利于调峰运行；RBC型炉，其性能介于上述两种炉型之间，国内300MW机组已有运行。本次设计的300MW亚临界参数的凝汽式机组，其锅炉的主要热力参数如下：锅炉形式：HG1025/17.4四角喷燃、固态排渣、具有一次中间再热自然循环汽包炉最大连续

23、蒸发量：Db=1025t/h过热蒸汽出口参数：pb=17.4MPa，tb=540再热蒸汽出口参数：3.29MPa，trh=537汽包压力：pst=20.4 MPa锅炉效率：92%第二章 原则性热力系统的拟定和计算第一节 原则性热力系统的拟定发电厂原则性热力系统是以规定的符号表明工质在完成某种热力循环时所必须流经的各种热力设备之间的联系线路图，原则性热力系统只表示工质流过时的参数，参数起了变化的各种必须的热力设备，仅表明设备之间的主要联系，原则性热力系统实际上表明了工质的能量转换及热能利用的过程，它反映了发电厂热工内容，即能量转换过程的技术完善程度和热经济性。本次设计的原则性热力系统，其回热加热

24、的级数为八级，最终给水温度为274.4，各加热器形式除一台高压除氧器为混合式外，其余均为间壁式加热器。一、给水回热和除氧系统的拟定 给水回热加热系统是组成原则性热力系统的主要部分，对电厂的安全、经济和电厂的投资都有一定的影响。系统的选择主要是拟定加热器的疏水方式。拟定的原则是系统简单、运行可靠，在此基础上实现较高的经济性。 (1) 机组有八段不调整抽气，回热系统为“三高、四低、一除氧”。主凝结水和给水在各加热器中的加热温度按“等温升”分配。 (2) 1#、2#、3#高压加热器和4#低压加热器，由于抽汽过热度很大，设有内置式蒸汽冷却器。一方面提高三台“高加”水温；另一方面减少1#“高加”温差，使

25、不可逆损失减少，以提高机组的热经济性。1# 、2# 、3#“高加”疏水采用逐级自流进入除氧器，这样降低了热经济性。同时，疏水温度高对水泵的运行也不利，会使安全性降低。在1#、2#“高加”之间设外置式疏水冷却器，减少了对2段抽汽的排挤，使2段抽汽减少。5段抽汽(4#“低加”)经再热后的蒸汽过热度很大，所以加装内置式蒸汽冷却器。2#、3#“高加”间加疏水冷却器，减少冷源损失，避免高加疏水排挤低压抽汽。 (3)除氧器(4段抽汽)采用滑压运行，这不仅提高了机组设计工况下运行的经济性，还显著提高了机组低负荷时的热经济性，简化热力系统，降低投资，使汽机的抽汽点分配更合理，提高了机组的热效率。为了解决在变工

26、况下除氧器的除氧效果和给水泵不汽蚀，主给水泵装有低压电动前置泵。二、补充水系统的拟定 鉴于目前化学除盐水的品质难以达到很高的标准，所以采用化学处理补充水的方法。目前，高参数机组的凝汽器中均装有真空除氧器，以真空除氧作为补充水除氧方式，所以本机组补充水送入凝汽器中。三、锅炉连续排污利用系统的拟定经过化学除盐处理的补充水品质相当高，从而使锅炉的连续排污量大为减少，同时为了简化系统，因此采用高压级排污扩容水系统。通过该排污扩容水系统回收工质的热量，在扩容器的压力下，一部分工质汽化为蒸汽，因其含量较少，送入除氧器中回收工质和热量，而含盐量高的浓缩排污水在冬季送入热网，夏季降温到50以下后排入地沟。第二

27、节 原则性热力系统的基本热力计算一、计算主要参数（参照第一节）二、计算中选用的其他参数1. 小汽水流量 锅炉连续排污量：Dbl=0.01Db （锅炉蒸发量） 全厂汽水损失：Dl=0.01Db 过热蒸汽减温水量：=0.018762. 其它有关数据 机组的机电效率： 回热加热器效率：0.99 扩容器效率： 化学补充水温：=20 排污冷却器端差：8 给水泵组给水焓升kJ/kg，凝结水泵的焓升kJ/kg 过热蒸汽，再热蒸汽及排污扩容器计算点参数（如表2-1）表21过热蒸汽，再热蒸汽及排污扩容器计算点参数汽水参数单位锅炉过热器(出口)汽轮机高压缸(入口)再热器锅炉汽包排污水连续排污扩容器入口出口压力MP

28、a17.416.673.663.2920.400.9温度540537321.1537367.2175.4蒸汽焓kJ/kg34123394.333029.63535.82776.4水焓kJ/kg1858.9742.64再热蒸汽焓kJ/kg506.2三、原则性热力系统图(如图2-1)图2-1 300MW机组原则性热力系统图四、机组各计算点参数（如表2-2）表2-2 N300-16.67/537/537型机组各点计算汽水参数表项 目单位各 计 算 点H1H2H3H4(HD)H5H6H7H8SGC回 热抽汽抽汽压力pMPa6.033.76 1.850.8230.3310.140.0790.031饱和

29、0.0054抽汽温度t386.8323.3437336.8233146 94.368.90.9275抽汽焓值hkJ/kg3145.430333331.53134.229322765.12671.12627.527162388.6抽汽压损p%55555555加热器压力p MPa5.72853.5721.75750.78190.31450.1330.07510.0295p压力下的饱和水温度272.5243.7205.9169.5135.1107.891.868.799.134.26p压力下的饱和水焓kJ/kg 1198.31055.4879.2 716.7 568.3 452384.5287.54

30、18.8抽汽放热q=h-hskJ/kg1947.21977.62452.32417.42363.72313.12286.62339.9水侧加热器出口水焓hwjkJ/kg1206.81055.4879.2716.8568.3451.9384.5287.5143.4加热器进口水焓hwj+1kJ/kg1055.4879.2742.6568.3451.9384.5287.5 143.4给水焓升kJ/kg 151.4 176.2136.7 148.5116.4 67.4 97 144.1五、汽轮机各段抽汽的热力过程线图22 汽轮机各段抽汽热力过程线六、原则性热力系统基本热力计算1. 全厂的物质平衡汽轮机

31、总耗汽量 （=0.02315，参见第一章）则 锅炉蒸发量 则 即 锅炉连续排污量 则 锅炉给水量（此工况应扣去过热器减温水量）即 扩容器蒸汽份额为取扩容效率 则 扩容后排污水份额 化学补充水量 即 排污冷却器的计算 补充水温，排污冷却器端差为8，则 由排污冷却器热平衡式（如图2-3） 所以 kJ/kg2. 计算汽轮机各段抽汽量和凝汽量 图2-3锅炉连续排污系统计算 (1)由高压加热器H1热平衡计算求(如图2-4) 图2-4 计算 (2)由高压加热器H2热平衡计算求(如图2-5) H2的疏水 图2-5 的计算 再热蒸汽量为 (3)高压加热器H3热平衡计算求（如图2-6）H3的疏水为 图2-6 的

32、计算 (4)由除氧器H4热平衡计算求（如图2-7） 除氧器的物质平衡,求凝结水进水量 除氧器出口水量 故 图2-7 除氧器的计算(5)低压加热器H5热平衡计算求（如图2-8） 图2-8 的计算 (6) 低压加热器H6热平衡计算求（如图2-9） 图2-9 的计算H6的疏水为 （7）低压加热器H7热平衡计算求（如图2-10） H7的疏水为 图2-10 的计算 (8) 由低压加热器H8,轴封冷却器SG和凝汽器热井共同构成一整体的热平衡计算求（如图2-11） 图2-11 和的计算 整体热平衡式(忽略凝结水在凝结水泵中的焓升)则凝汽器排汽量为3. 汽轮机汽耗量计算和流量的校核 (1)作功不足系数的计算

33、根据表2-1及2-2可知 kJ/kg因此各段抽汽的做功不足系数为各级抽汽份额及作功不足系数之乘积列表所示,根据求得级抽汽量也列于表2-3中表2-3 和值（其中=925125kJ/h,见本单元（2）0.0672580.0617860.0258 0.0276630.0138940.0052160.0058980.007007 =0.610345(2 )汽轮机汽耗量的计算 kg/h (3) 凝汽流量的核算 kg/h 此值与利用凝汽份额直接算得的（见表2-3）相差4kg/h ，计算有效。(4)根据计算各项汽水流量列于表2-4中 表2-4 各项汽水流量项目符号份额全厂汽水损失0.010335轴封供汽0.

34、02315锅炉排污量0.010335连续排污扩容蒸汽0.005484连续排污后排污水0.004851再热蒸汽量0.838298化学补充水量0.015186锅炉蒸发量1.033485汽轮机总耗汽量1.02315锅炉给水量1.02506小汽轮机用汽量0.0387114. 汽轮机功率的核算根据汽轮机功率的方程式(其中第1 ，2段抽汽) （ kW ）则汽轮机各段所做功率（单位kW）如下： KW 因此前述计算正确。 5. 热经济指标的计算(1)机组热耗、热耗率及绝对电耗率(2)锅炉热负荷和管道效率若不考虑再热管道的能量损失，则 （3）全厂热经济指标全厂热效率 全厂热耗率 发电标准煤耗率 kg/(kWh)

35、第三章 锅炉燃烧系统的计算第一节 燃料性质及锅炉主要热力参数（1） 设计煤种：平顶山烟煤 （2） 燃料特性参数（如表3-1）： 表3-1 煤种元素分析表煤种元素分析(%)低位发热量(kJ/kg)挥发分水分Wad(%)可磨性系 数Kkm水分灰分碳氢氧氮硫平顶山烟煤5.226.458.93.84.20.9570.552262524.61.41.5 （3） 锅炉主要技术参数： 锅炉型式：HG1025/17.4 型自然循环汽包炉 锅炉基本参数 最大连续蒸发量：Db=1025t/h 过热蒸汽出口参数：pb=17.4MPa，tb=540 再热蒸汽出口参数：3.29MPa，trh=537 汽包压力：pst=

36、20.4 MPa 锅炉效率：92%（4） 锅炉过量空气系数及漏风系数 炉膛出口过量空气系数：=1.20 炉膛漏风系数： 空气预热器漏风系数：=0.2 制粉系统漏风系数： 除尘器漏风系数：0.1 空气预热器至引风机烟道的漏风系数：一、锅炉热平衡校核 表3-2 锅炉热平衡校核计算表名称符号单位公式结果燃料低发热量kJ/kg表3-122625预热器出口空气比值采用1.15预热器空气进口温度表1-756预热器空气进口焓kJ/kg温焓表452.9冷风温度表1-722冷风焓kJ/kg温焓表177.67空气炉外加热量kJ/kg316.51燃料物理热kJ/kg不考虑燃料支配热量kJ/kg22941.5073排烟温度表1-7155排烟焓kJ/kg温焓表1597.83排烟热损失=5.97机械未完全燃烧热损失采用1.5化学未完全燃烧热损失采