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目录
第1章绪论 1
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第2章根本热力系统确定 5
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7
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第3章主蒸汽系统确定 18
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第4章给水系统确定 22
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第5章凝结系统确定 27
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参考文献 47
致谢 48
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第1章绪论
发电厂的原那么性热力系统就是以规定的符号说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系统图。原那么性热力系统具有以下特点:
〔1〕只表示工质流过时状态参数发生变化的各种必须的热力设备,同类型同参数的设备再图上只表示1个;
〔2〕仅说明设备之间的主要联系,备用设备、管路和附属机构都不画出;
〔3〕除额定工况时所必须的附件〔如定压运行除氧器进气管上的调节阀〕外,一般附件均不表示。
原那么性热力系统主要由以下各局部热力系统组成:锅炉、汽轮机、主蒸汽及再热蒸汽管道和凝汽设备的链接系统,给水回热系统,除氧器系统,补充水系统,辅助设备系统及“废热〞回收系统。凝汽式发电厂内假设有多种单元机组,其原那么性热力系统即为多个单元的组合。对于热电厂,无论是同种类型的供热机组还是不同类型的供热机组,全厂的对外供热的管道和设备是连在一起的,原那么性热力系统较为复杂。
原那么性热力系统实质上说明了工质的能量转换及热能利用的过程,反映了发电厂热功能量转换过程的技术完善程度和热经济性。拟定合理的原那么性热力系统,是电厂设计和电厂节能工作的重要环节。
某电厂拟建1000MW燃煤机组。其中锅炉为国外引进的1025t/h“W〞火焰煤粉炉;汽轮机为上海汽轮机厂设计的一次中间再热、单轴、四缸四排气凝汽式汽轮机〔型号:N1000-(TC4F〕。额定功率1000MW,主蒸汽额定温度600ºC,,再热汽温600ºC,。机组采用一炉一机的单元制配置。
根据汽轮机制造厂推荐的机组的原那么性热力系统,考虑与锅炉和全厂其它系统的配置要求,设计拟定了全厂的原那么性热力系统。该系统共有八级不调节抽汽。其中第一、二、三级抽汽分别供三台高压加热器,第五、六、七、八级抽分别供四台低压加热器,。
八级回热加热器(除除氧器外)均装设了疏水冷却器。以充分利用本级疏水热量来加热本级主凝结水。三级高压加热器均安装了内置式蒸汽冷却器,将三台高压加热器上端差分别减小为-℃、0℃、0℃。从而提高了系统的热经济性。
汽轮机的主凝结水由凝结水泵送出,依次流过轴封加热器、4台低压加热器,进入除氧器。然后由汽动给水泵升压,经三级高压加热器加热,℃,进入锅炉。
三台高压加热器的疏水逐级自流至除氧器;四台低压加热器的疏水逐级自流至凝汽器。凝汽器为
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单轴双缸排汽反动凝汽。
汽轮机为超临界压力、一次中间在热、单轴四缸四排汽反动凝汽式汽轮机。高中压缸为双层合缸反流结构,即由高中压外缸、高压内缸和中压内缸组成。低压缸那么是3层缸结构,由钢板焊接、对称分流布置。本机组有8级非调整抽汽,在第1~3级抽汽供3台高压加热器,第4级抽汽供除氧器及辅助蒸汽用汽,第5~8级抽汽供4台低压加热器用汽。此外,中压联合汽门阀杆漏气接入第3级抽汽管道上,锅炉连续排污扩容器的扩容蒸汽和高压轴封漏气接入除氧器。除氧器为滑压运行,~。
上下压加热器均设有内置式疏水冷却器,且高压加热器还没有内置式蒸汽冷器。加热器疏水采用逐级自流方式,最后流入凝汽器热井。凝结水系统设置有轴封加热器SG和除盐设备DE。凝结水精处理装置采用低压系统,凝结水经凝结水泵CP、除盐设备DE和凝升泵BP,流经轴封加热器SG、4个低压加热器进入除氧器。给水从给水箱经前置泵TP、主给水泵FP及3台高压加热器进入锅炉。压力最低的H7、H8低压加热器位于凝汽器喉部化学补充水从凝汽器补入。
该机组在额定进汽参数、额定排汽压力、补水率为0%、回热系统正常投运的条件下,能发出额定功率1000MW,进汽量为1000t/h,热耗率7993KW/(KWh)当阀门全开、超压5%〔即VWO+5%OP〕工况下,机组最大进汽量为1025t/h,最大功率为1250MW。
热力系统的汽水损失计有:全厂汽水损失10354kg/h锅炉排污损失1035kg/h(因排污率较小,未设计排污利用系统)。
高压缸门杆漏气A和B分别引人再热冷段管道和轴封加热器SG,中压缸门杆漏汽K引人3号高压加热器,高压缸的轴封漏汽按压力不同,分别进人除氧器(L1、L)、均压箱(M1、M)和轴封加热器(N1、N.)。中压缸的轴封漏汽也按压力不同,分别引进均压箱(P)和轴封加热器(R)。低压缸的轴封用汽S来自均压箱,轴封排汽T也引人轴封加热器。从高压缸的排汽管路抽出一股气流J,不经再热器而直接进中压缸,用于冷却中压缸转子叶根。
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第2章根本热力系统确定
锅炉是火力发电厂的三大主机中最根本的能量转换装备。其作用是使燃料在炉内燃烧放热,并将锅炉内工质由水加热成具有足够数量和一定品质〔气温和气压〕的过热蒸汽,供汽轮机使用。
表征锅炉设备根本特征的有:锅炉容量、蒸汽参数、燃烧方式、汽水流动方式和锅炉整体布置等方面。主要是锅炉容量和蒸汽参数。
锅炉容量:锅炉的容量用蒸发量表示,一般是指锅炉在额定蒸汽参数〔压力、温度〕、额定给水温度和使用设计燃料时,每小时的最大连续蒸发量。常用符号De表示,单位为t/h(或kg/s****惯上,电厂锅炉容量也用与之配套的汽轮发电机组的电功率表示。
蒸汽参数:锅炉的蒸汽参数是指锅炉出口处的蒸汽温度和蒸汽压力。蒸汽温度常用符号t表示,单位为℃或K;蒸汽压力常用符号p表示,单位为MPa。锅炉设计时所规定的蒸汽温度和压力称为额定蒸汽温度和额定蒸汽压力。
表征锅炉设备根本特征的有:锅炉容量、蒸汽参数、燃烧方式、汽水流动方式和锅炉整体不知等方面。
电厂锅炉存在这样几个明显特点:电厂锅炉一般都是在蒸发量在400t/h以上、超高压以上压力的锅炉,且大都进行中间再热,即锅炉容量大、蒸汽参数高。大容量、高参数电厂锅炉热效率都很高,多稳定在90%以上。大型电厂锅炉为实现平安、经济运行、大都设置一套高度可靠的自动化控制装置—自动化程度高。
可以从不同角度出发对锅炉进行分类:按烟气在锅炉流动的状况分:水管锅炉、锅壳锅炉、水火管组合式锅炉;按锅筒放置的方式分:立式锅炉、卧式锅炉;按用途分:生活锅炉、工业锅炉、电站锅炉、车船用锅炉;按介质分:蒸汽锅炉、热水锅炉、汽水两用锅炉、有机热载体锅炉;按安装方式分:快装锅炉、组装锅炉、散装锅炉;按燃料分:燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、余热锅炉、电加热锅炉、生物质锅炉;按水循环分:自然循环、强制循环、混合循环;按压力分:常压锅炉、低压锅炉、中压锅炉、高压锅炉、超高压锅炉;按锅炉数量分:单锅筒锅炉、双锅筒锅炉;按燃烧定在锅炉内部或外局部:内燃式锅炉、外燃式锅炉;按工质在蒸发系统的流动方式可分为自然循环锅炉、强制循环锅炉、直流锅炉等;按制造级别分类:A级、B级、C级、D级、E级〔按制造锅炉的压力分〕;按出口蒸汽压力分为:低压锅炉〔P〈〕、中压锅炉〔〈P〈〕、高压锅炉〔〈P=10MPa〕、超高压锅炉〔10〈P=〕、亚临界锅炉〔〈P=〕、超临界锅炉〔P=22MPa〕。
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=两次检修之间运行小时数
=×100%
=×100%
:锅炉每小时的有效利用热量〔即水和蒸汽所吸收的热量〕占输入锅炉全部热量的百分数,常用符号η表示,即η=×100%
事故率和可用率按一适当的周期来计算。我国通常以一年为一统计周期。连续运行小时数越长,事故率越低,可用率越高,锅炉的平安可靠性就越高。
锅炉类型HG2953/
,
过热蒸汽出口参数:=,=605℃
再热蒸汽出口参数:=,out=603℃
再热蒸汽进口参数:=,=372℃
锅炉效率b=%
汽轮机是以蒸汽为工质的将热能转变为机械能的旋转式原动机。汽轮机设备是火电厂的三大主要设备之一。在火力发电厂,锅炉将燃料的化学能转变为蒸汽的热能,汽轮机将蒸汽的热能转变为机械能,发电机将转轴的机械能转变为电能。
级是汽轮机中最根本的作功单元,它是由喷管叶栅和与它相配合的动叶栅组成的。蒸汽在汽轮机级中以不同方式进行能量转换,便形成不同的工作原理的汽轮机。
〔1〕冲动式汽轮机:主要由冲动级组成,蒸汽主要在喷管叶栅〔或静叶栅〕中膨胀,在动叶栅中只有少量膨胀。
〔2〕反动式汽轮机:主要由反动级组成,蒸汽在喷管叶栅〔或静叶栅〕和动叶栅中都进行膨胀,且膨胀程度大致相同。
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〔1〕凝汽式汽轮机:蒸汽在汽轮机内膨胀做功以后,除小局部轴封漏气外,全部进入凝汽器凝结成水的汽轮机。实际上为了提高汽轮机的热效率,减少汽轮机排汽缸的直径尺寸,将做过功的蒸汽从汽轮机内抽出来,送入回热加热器,用以加热锅炉给水,这种不调整抽汽式汽轮机,也统称为凝汽式汽轮机。
〔2〕背压式汽轮机:蒸汽进入汽轮机内部做功以后,以高于大气压力排除汽轮机,用于工业生产或民用采暖的汽轮机。
〔3〕抽汽背压式汽轮机:为了满足不同用户和生产过程的需要,从背压式汽轮机内部抽出局部压力较高的蒸汽用于工业生产,其余蒸汽继续做功后以较低的压力排除,供工业生产和居民采暖的汽轮机。
〔4〕抽汽凝汽式汽轮机:蒸汽进入汽轮机内部做过功以后,从中间某一级抽出来一局部,用于工业生产或民用采暖,其余排入凝汽器凝结成水的汽轮机,称为一次抽汽式或单抽式汽轮机。从不同的级间抽出两种不同压力的蒸汽,分别供给不同的用户或生产过程的汽轮机称为双抽式〔二次抽汽式〕汽轮机。
〔5〕多压式汽轮机:汽轮机进汽不止一个参数,在汽轮机的某中间级前又引入其他来源的蒸汽,与原来的蒸汽混合共同膨胀做功。
〔1〕低压汽轮机:~
〔2〕中压汽轮机:~
〔3〕高压汽轮机:~
〔4〕超高压汽轮机:~
〔5〕亚临界汽轮机:~
〔6〕超临界汽轮机:
〔7〕超超临界压力汽轮机:主蒸汽压力大于32MPa
〔1〕汽轮机形式:上海汽轮机厂设计型号:N1000-(TC4F〕
〔2〕蒸汽初参数:=,=600℃
〔3〕再热蒸汽参数:高压缸进汽==,t2==℃,中压缸进汽=,out=600℃;
〔5〕排汽压力:=,给水温度tfw=℃。
〔6〕=,.
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〔7〕机械效率、发电机效率分别取为=、=
〔8〕
本设计选用N1000-。全机有四个缸:高中压局部采用高中压合缸反流结构,对头布置,为双层缸;低压缸分为流结构,进汽局部为三层,通流局部为双层缸。高压缸内有一级冲动级〔调节级〕和12级反动式压力级,中压缸内有9列反动式压力级,,36个结构级。新蒸汽从汽轮机下部由主蒸汽管道进入2个高压主汽调节联合阀,由6个调节气阀经导汽管按一定的顺序从高压外缸的上半和下半分别进入高压缸的6个喷管室,通过各自的喷管组流向顺向布置的调节级,然后返流经过高压通流局部反向布置的12级反动级,经由高中压外缸下半排出后进入再热器。经过再热的蒸汽从汽轮机前部由再热主汽管进入2个中压再热调节联合阀,再经过2根中压导汽管将蒸汽从下部导入高中压外缸的中压缸,再经过中压通流局部后,经过一根连通管进入低压缸,蒸汽从中央流入,再从2个排汽口排入凝汽器。初步拟定原那么性热力系统图见附录1。
(1)机组各级回热抽汽参数见表2-1
表2-1N1000-
工程
加热器编号
抽汽压力
抽汽温度
轴封汽量
轴封汽比焓
单位
MPa
℃
—
kJ/kg
回热抽汽点、轴封来汽点及轴封汽参数
H1
—
—
H2
—
—
H3
—
—
H4
3361
H5
—
—
H6
—
—
H7
—
—
H8
—
—
SG
—
—
3284
C
34
—
—
〔1〕根据参数p、t在h-s图上画出汽轮机蒸汽膨胀过程线〔见图2-4〕,得到新汽焓
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、各级抽汽焓及排汽焓,以及再热器蒸汽比焓升。也可以根
据p、t、查水蒸汽表得出上述焓=,=,=,=-=519kJ/kg
根据水蒸气表查得各加热器出口水焓及有关疏水焓或,将机组回热系统计算点参数列于表2-2
图2-11000MW四缸四排汽凝气式机组蒸汽膨胀过程线
采用相对量方法进行计算。
〔1〕1号高压加热器〔H1〕
由H1的热平衡时求
〔-〕=-
=
=
=
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H1的疏水系数==
〔2〕2号高压加热器〔H2〕
[(-)+(-)]=-
=
==
表2-2N1000-(TC4F)型双缸双排汽机组回热系统计算点参数
工程
单位
H1
H2
H3
H4
H5
H6
H7
H8
SG
C
加热蒸汽
抽汽压力
MPa
—
抽汽压损
%
6
6
6
6
6
6
6
6
—
—
加热器汽侧压力
MPa
—
抽汽焓
kJ/kg
—
—
轴封汽焓
kJ/kg
—
—
—
3361
—
—
—
—
3284
—
饱和水温度
℃
饱和水焓
kJ/kg
849
被加热水
加热器端差
℃
-
0
0
0
—
0
加热器出口水温
℃
—
—
加热器水侧压力
MPa
—
加热器出口水焓
kJ/kg
—
疏水
疏水冷却器端差
℃
8
8
8
—
—
—
—
—
—
—
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