毕业设计(论文)--回热加热系统.doc

河北工程学院毕业设计（论文）摘要热系统变工况是指系统的工况发生变动，偏离设计工况或者偏离某个基准工况。热系统工况发生变动的原因是多方面的，比如机组热、电负荷变化，热系统及设备发生变动(含改造)以及蒸汽初、终参数发生变动等等都将引起热系统工况发生变化。因为变工况的影响因素很多，并且这些因素又互相制约，这就使得汽轮机的变工况特性非常复杂。热系统的变工况，无论它产生的原因如何，其表现出的特点均是汽轮机的进汽流量或级组通过的蒸汽流量发生变动，其产生的直接结果是级组的各抽汽参数和热系统的有关参数发生变化，并表现为汽轮机膨胀过程线的变化。热系统变工况特性分析的目的在于确定汽轮机各抽汽口和排汽端的蒸汽参数以及回热系统的各相应参数，其实质是确定汽轮机新的膨胀过程线和系统参数，这是热系统变工况的安全性与可靠性分析以及经济指标计算分析的基础。关键词: 变工况 热负荷 热经济性 AbstractOff-heat system is the system operating conditions change, the status of or deviation from the design operating conditions deviate from a benchmark. Thermal system operating conditions change are many reasons, such as the Heat, electricity load changes, thermal changes in systems and equipment (including transformation), as well as the early steam, and finally change the parameters so the system will be caused by thermal changes in working conditions . Because of the impact of variable condition of a number of factors, and these factors and each other, making the variable condition of steam turbine characteristics is very complicated. Thermal system with variable working condition, no matter how it causes, its manifestations are the characteristics of the turbine steam flow into the group or class of steam flow through the changes, the generated class group is a direct result of the extraction parameters and thermal system parameters change, and performance for the turbine expansion process line changes. Thermal Systems Analysis of changes in working conditions to determine the extraction steam turbine and the exhaust port side of the steam heat system parameters, as well as all corresponding parameters, and its essence is to determine the turbine expansion process of the new line and system parameters, which change the thermal system condition of the safety and reliability analysis and the analysis of economic indicators based on the calculation.Key words: Off-heat system heat load Thermal economy目录第1章 绪论41.1 加热器运行状态对机组热经济性的影响41.2热力系统简介4第2章 原始工况计算62.1选择主机型号及参数62.2热系统计算72.2.1汽水平衡计算72.2.2汽轮机进汽参数计算82.3各加热器进、出水参数计算82.4高压加热器组抽汽系数计算102.5低压加热器组抽汽系数计算112.6凝汽系数计算132.7汽轮机内功计算132.8汽轮机内效率，热经济指标、汽水流量计算142.9全厂性热经济指标计算16第3章 变工况计算183.1原始工况计算结果183.2汽轮机初始通流量计算183.3初步计算193.4第一次迭代的预备计算213.5第一次迭代计算243.6汽轮机内功计算30第4章 第二次迭代计算334.1 第二次迭代预备计算334.2 第二次迭代计算结果344.3 全厂性热经济指标计算34第5章 辅机的选择365.1 凝结水泵的选择365.1.1凝结水泵的容量和台数365.1.2凝结水泵扬程计算365.2 给水泵37第6章 结论40致 谢41参考文献42第1章 绪论1.1 加热器运行状态对机组热经济性的影响加热器是火电厂热力系统中的重要辅助设备,其运行状卷对机组的热经济性影响很大.针对加热器的几种运行状态对机组热经济性的影响进打了定量分析为电厂热力系统经济运行提供参考依据。火力发电采用回热加热系统是提高机组运行经济性的重要手段之一，回热加热器是回热加热系统中的主要设备其运行可靠性和运行性能的好坏赢接影响着整个机组的运行经济性。例如，高压加热器(简称高加)切除运行、部分给水旁路运行、高加无水位运行等都将降低机组的热经济性。本论文以国产N60016.7/537/537机组为例，针对回热加热系统中的以上问题进行分析，为改造、指导机组热力系统经济运行提供参考依据高加是机组热力系统中的重要设备之一，在实际运行中处于给水泵出口，承受的压力高且在较高的温度下T作运行条件筹发生故障的机会较多。一旦高加发生故障，或因严重泄漏造成壳侧满水时，有可能造成汽、水倒流入汽轮机，危及机组安全，必须将其从系统中隔离出来。此外由于以前在电网中承担尖峰负荷的中、小机组被淘汰人为地切除高加亦被作为有些电厂调峰的一种手段 切除高加运行必然带来机组经济性的降低。而且经济性降低的速度随着切除高加数目的增加而增加。1.2热力系统简介 其中锅炉为哈尔滨锅炉生产厂的2008t/h的火焰煤粉炉；汽轮机为亚临界压力、一次中间再热600MW凝气式汽轮机。机组采用一炉一机的单元制配制。根据汽轮机制造厂推荐的机组的原则性热力系统，考虑与锅炉和全厂其他系统的配置要求，设计拟定了全厂的原则性热力系统。该系统共有八级不调节抽汽。其中第一、二、三级抽汽供三台高压加热器，第五、六、七、八级抽汽分别供四台低压加热器，第四级抽汽作为0.7074MPa压力除氧器的加热汽源。八级回热加热器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。两级高压加热器均安装了内置式蒸汽冷却器，将两台高压加热器上端差分别减小为-1.7、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，最终给水温度达到274.4，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。汽轮机排气压力4.4/5.39kPa。给水泵汽轮机（以下简称小汽机）的汽源为中压缸排汽（第4级抽汽），无回热加热，其排汽亦进入凝汽器。热力系统的汽水损失计有：全厂汽水损失29000kg/h、厂用汽20000kg/h（不回收）、锅炉排污损失9500kg/h（要求排污利用）。锅炉暖风器用汽量为34000kg/h，暖风汽源取自第四级抽汽，其疏水仍返回除氧器回收。 图1-1 原则性热力系统图第2章 原始工况计算2.1选择主机型号及参数 1. 汽轮机型式及参数（1）机组型式：亚临界、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机；（2）额定功率： =600MW；（3）主蒸汽初参数（主汽阀前）：=16.68MPa，=537；（4）再热蒸汽参数（进汽阀前）：热段：=2.35MPa，=535；冷段：=2.5 MPa，=335；（5）汽轮机排气压力pc=4.9kPa，排气比焓：=2333.8kJ/kg。2回热加热系统参数（1）机组各级回热抽汽参数见表1-3；表1-3 回热加热系统原始汽水参数项目单位H1H2H3除氧器H4H5H6H7H8抽汽压力MPa5.9293.5841.6160.810.3210.1330.0730.026抽汽温度380.3313.4431.4336.6230.4143.892.065.5抽汽焓kJ/kg3140.13013.83324.63145.52928.02765.22665.82497.8加热器上端差-1.700_2.82.82.82.8加热器下端差5.55.5_5.55.55.55.55.5水侧压力MPa20.1320.1320.130.70741.7241.7241.7241.724抽汽管道压损%33355555（2）最终给水温度：=274.1；（3）给水泵出口压力：=20.13MPa，给水泵效率：=0.81；（4）除氧器至给水泵高差：=21.0m;(5)小汽机排气压力：= ：6.27kPa 小汽机排气焓：=2427.6kJ/kg3锅炉型式及参数（1）锅炉型号：HG2008/18.2/541/541； 锅炉型式：一次中间再热、亚临界压力、强制循环汽包炉；（2）额定蒸发量：Db=2008t/h;（3）额定过热蒸汽压力=13.7MPa；额定再热蒸汽压力pr=2.62MPa；（4）额定过热汽温=541；额定再热汽温：=541；（5）汽包压力：=18.28MPa；（6）锅炉效率：=92%。4.其他数据（1）汽轮机进汽节流损失=4%，中压缸进汽节流损失=2%；（2）厂用电率=0.07（3）汽轮机机械效率 =0.985；发电机效率 =0.985；（4）补充水温度 =20；5.简化条件（1）忽略加热器和抽汽管道的散热损失；（2）忽略凝结水泵的介质比焓升。（3）生活用汽不回收；（4）忽略加热器连续放汽、门杆漏气和轴封回汽的影响2.2热系统计算2.2.1汽水平衡计算(1)全厂补水率全厂汽水如图1-13所示，D0为未知，预选D0=1829840kg/h进行计算，最后校核。全厂工质渗漏系数=0.01585；锅炉排污系数=0.002404；厂用汽系数=0.01093；减温水系数=0.02951；暖风器疏水系数=0.03448；由全厂物质平衡补水率=+=0.01093+0.002404+0.01585=0.03197(2)给水系数由图2-1，1点物质平衡 图2-1 全厂汽水平衡图=1+0.01585=1.015852点物质平衡=1.01585+0.002404-0.02951=0.98872.2.2汽轮机进汽参数计算1.主蒸汽参数由主汽门前压力=16.68MPa，温度=537，查水蒸汽性质表，得主蒸汽比焓值=3389.4 kJ/kg。主蒸汽门后压力=（1-p1）=（1-0.04）16.68=16.013MPa由=16.013MPa，h0=3389.4kJ/kg，查水蒸汽性质表，得主汽门后温度=534。2.再热蒸汽参数由中联门前压力=3.226MPa，温度=537，查水蒸汽性质表，得再热蒸汽比焓值=3532.6kJ/kg。中联门后再热汽压=（1-p1）=（1-0.02）3.226=3.16MPa。由=3.161MPa，=3542.5kJ/kg，查水蒸汽性质表，得中联门后再热汽温=536.3。 2.3各加热器进、出水参数计算首先计算高压加热器H1。加热器压力p1：P1=（1-）=（1-0.03）5.929=5.751MPa式中 第一抽汽口压力；抽汽管道相对压损；由=5.751MPa，查水蒸汽性质表得加热器饱和温度=272.7H1出水温度：= -t=272.7-（-1.7）=274.4式中 t加热器上端差。 H1疏水温度： =+t1=242.1+5.5=247.6式中 t1加热器下端差，t1=5.5 进水温度，其值从高压加热器H2的上端差t计算得到。已知加热器水侧压力=20.13MPa，由=274.4，查得H1出水比焓=1193.0kJ/kg。由=242.1，=20.13MPa，查得H1进水的比焓=1040.8kJ/kg由=247.6，=5.751MPa，查得H1进水的比焓=1065.1kJ/kg。至此，高压加热器H1的进、出口汽水参数已全部算出。按同样计算，可依次计算出其余加热器H2-H8的各进、出口汽水参数。将计算结果列于表2-1表2-1 回热加热系统汽水参数计算项目单位H1H2H3H4H5H6H7H8汽侧抽汽压力MPa5.9293.5841.6160.810.3210.1330.0730.026抽汽比焓kJ/kg3140.13013.83324.63145.52928.02765.22665.82497.8抽汽管道压损%33555555加热器侧压力MPa5.7513.4761.5680.76950.30500.12630.06910.2472汽侧饱和温度272.7242.1200.3168.5134.1106.390.064.6 续表水侧水侧压力MPa20.1320.1320.130.70741.7241.7241.7241.724加热器上端差-1.7002.82.82.82.82.8出水温度274.4242.1200.3168.5131.3103.587.261.8出水比焓kJ/kg1193.01040.8854.72712.13562.4433.63363.38257.59进水温度，242.1200.3171.7131.3103.587.261.832.97进水比焓kJ/kg1040.8854.72737.2562.4433.63363.38257.59148.03加热器下端差5.55.55.55.55.55.55.5疏水温度247.6205.8177.2168.5109.092.767.338.47项目单位H1H2H3H4H5H6H7H8疏水比焓kJ/kg1065.1871.45748.51712.13455.799385.54279.33171.45 说明：H3、H8的进口水焓已经考虑了给水泵、凝结水泵的焓升。2.4高压加热器组抽汽系数计算1. 由高压加热器H1热平衡计算 高压加热器H1的疏水系数： = = 0.074002.由高压加热器H2热平衡计算2、 高压加热器H2的抽汽系数： 高压加热器H2的疏水系数： = =0.007400+0.08094 =0.1549再热器流量系数 ： =1 = 1 0.07400 0.08094 = 0.85403. 由高压加热器H3热平衡计算： 高压加热器的疏水系数： 除氧器抽汽系数计算除氧器出水流量： =0.0202抽汽系数： 除氧器上网物质平衡和热平衡见图2-2。由于除氧器为 汇集式加热器，进水流量为未知。但利用简便算法可 避 开求取。 1除氧器；2给水泵；排污系数；暖风器凝结水除氧器出水系数 除氧器物质平衡和热平衡 2.5低压加热器组抽汽系数计算1.由低压加热器H4热平衡计算低压加热器H5的出水系数：由图2-2， =1.02020.20220.043150.001967 =0.7729低压加热器H5的抽汽系数： 低压加热器H5的疏水系数 2.由低压加热器H6热平衡计算低压加热器H6的抽汽系数： = 0.01115低压加热器H6的疏水系数： 3.由低压加热器H7热平衡计算低压加热器H7的抽汽系数： =0.03132 低压加热器H7的疏水系数： 4.由低压加热器H8热平衡计算低压加热器H8的抽汽系数： 低压加热器H8的疏水系数 2.6凝汽系数计算1.小汽机抽汽系数：给水泵的焓升 kJ/ 2.由凝汽器上质量平衡计算 =0.77290.11670.035630.03197 =0.58863由凝汽器侧平衡校验H4抽汽口抽汽系数和： =0.043150.035630.034480.01093 =0.1083各加热器抽汽系数和： 凝汽系数： 相对误差为： =0.05% 该值与凝汽器质量平衡计算得到的相对误差为0.05%，小于规定的0.2%的要求，故凝汽系数计算正确。2.7汽轮机内功计算1.凝汽流做功 =831.05 kJ /式中 再热汽吸热， kJ/2.抽汽流做工1kgH1抽汽做功： kJ/1kgH2抽汽做功： kJ/1kgH3抽汽做功： kJ/ 1kgH4抽汽做功： kJ/其余H5、H6、H7、H8抽汽做功的计算同上，结果列于表1-9。 表1-9 做功量和抽汽量计算结果 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H81抽汽做量（kJ/）249.3375.6583.6762.7980.21143.01242.41410.4各级抽汽量(/h)135408148107866067895875170204035731160714抽汽流总内功： =0.7400249.30.8094375.60.04733583.60.1083762.7 0.04108980.20.011151143.00.031321242.40.033181410.4 =297.8 kJ/ 4.汽轮机内功 kJ/2.8汽轮机内效率，热经济指标、汽水流量计算汽轮机比热耗： =3389.41193.00.8450518.8 =2634.8汽轮机的绝对内效率： 汽轮机的绝对电效率： 汽轮机热耗率： kJ/(kwh)汽轮机汽耗率： 汽轮机进汽量： /h式中 汽轮机额定共功率，=600MW。 检验：汽轮机进汽量=1829640/h,与初选值相差不大。 给水流量： /h 凝结水泵流量： /h 凝汽量： /h第一级抽汽量： /h第二级抽汽量: /h第三级抽汽量: /h第四级抽汽量: /h第五级抽汽量: /h第六级抽汽量: /h 第七级抽汽量 /h第八级抽汽量: /h2.9全厂性热经济指标计算1.锅炉参数计算 过热蒸汽参数：由MPa,，查得过热蒸汽出口比焓 kJ/再热蒸汽参数：由=3.226MPa和=541，查得再热蒸汽出口比焓 kJ/再热汽换热量 kJ/1.锅炉有效热量 =(0.98870.002404)(3382.91193.0)0.002404(1797.91193.0) 0.02951(3382.9724.7)0.8450532.2 =2689.7 kJ/1. 管道效率 2. 全厂效率 5.全厂发电标准煤耗： 系数 相应于1标煤的输入热量 kJ/ 6.全厂热耗率 kJ/kWh 7.全厂供电标准煤耗 /kWh 式中 厂用电率 第3章 变工况计算3.1原始工况计算结果变工况前的系统状态是变工况计算的前提和基础。变工况前的汽轮机进汽量，热力系统中各点的汽水流量和各参数的计算结果见表3-1 表3-1 原始工况计算主要计算结果（一）项目单位H1H2H3H4除氧器H5H6H7H8抽汽压力MPa5.9293.5841.6160.810.3210.1330.0730.026抽汽比焓kJ/kg3140.13013.83324.63145.52928.02765.22665.862497.8抽汽管道压损MPa0.17790.10750.08080.04050.016050.00650.003650.0013加热器下端差kJ/kg24.316.7311.3122.1622.1621.7423.42抽汽系数0.074000.080940.047330.043150.041080.011150.031320.03318汽机进汽量Kg/h1829840再热器流阻，MPa表3-2 原始工况计算主要计算结果（二）抽汽口代号D1D2D3D4D5D6D7D8抽汽量（kg/h）1354086148107886606789587517020403257311607143.2汽轮机初始通流量计算变工况计算的基本公式是弗留格尔公式。弗留格尔公式利用各抽汽段的蒸汽通流量的变化来计算抽气口压力变化。因此，首先要计算汽轮机各机组的初始通流量。根据原始工况的计算结果，先将原始工况下汽轮机各级抽汽量列于表3-1，以备迭代计算。第级通汽量： kg/h再热汽通流量: =1694432148107 1546325 kg/h第级通汽量： kg/h 第级通汽量： kg/h第级通汽量： kg/h第级通汽量： kg/h按以上计算原则，得到第和级组的通流量，将所有各级组计算结果列于表3-3。表3-3 各级组通流量计算结果（原始工况）机组序号ZR各级组通流量（kg/h）169443215463251546325145971912615471186377116597411086631047949注 ZR表示再热器。3.3初步计算 初步计算的目的是在假定几轮及各加热器的抽汽参数和进、出水参数均维持不变的条件下，仅改变高加H1的抽汽系数（即令=0），计算得出系统中各点抽汽系数、抽汽量和各级组同流量。 以上述假定作为初始工况，再按照第一步的方法、步骤，进行全厂原则性热力系统计算（但不必计算经济性指标）。初步计算开始时的热力系统参数列于表3-4。初步计算结束后所得的各出奇系数、抽汽量以及各级组通流量的第一次近似值列于表3-5和表3-6表3-4 原则性热力系统汽水参数（供初步计算）项目单位H1H2H3H4H5H6H7H8加热器侧压力MPa5.9293.4761.5680.76950.30500.12630.06910.0247饱和温度275.8242.1200.3268.5134.1106.390.064.6出水温度242.1242.1200.3168.5131.3103.587.261.8进水温度242.1200.3171.7131.3103.587.261.832.97出水焓值kJ/kg1040.81040.8854.72712.13562.4433.63363.38257.79进水焓值kJ/kg1040.8854.72737.2562.4433.63363.38257.59148.03疏水温度205.8177.2168.5109.092.767.338.47疏水焓值kJ/kg871.45748.51712.13455.79385.54279.33171.45表3-5 各抽汽系数、抽汽量计算结果（初步计算）抽汽口代号D0H1H2H3H4H5H6H7H8抽汽系数1.000.087630.051660.048440.042310.022730.031790.03376抽汽量kg/h16597200145441857418039770222377255276256032注表示汽轮机进汽量表3-6 各级组通流量的计算结果（初步计算）级组序号D0ZR级组通流量(kg/h)165972016597201514279151427914285381213605114338311056581052896996864注表示汽轮机进汽量：ZR表示再热器3.4第一次迭代的预备计算预备计算的目的是利用初步计算的结果，主要是以各级组的通流量的变化，进行汽态膨胀过程线的修正，然后，根据修正后的汽态过程线（抽汽阿里、比焓值），逐级计算各加热器的压力、加热器内汽侧饱和温度、出水温度、出水比焓、积水温度、进水比焓、疏水比焓值等。计算过程中，抽汽压力的确定利用了弗留格尔公式，借助机组同流量的改变进行计算求得。加热器内汽侧压力的确定利用了抽汽管道压差的变化。各进、出水温度及疏水温度的计算，则考虑了加热器的上、下端差固定不变的原理。1. 抽汽压力与抽汽比焓根据弗留格尔公式，第一抽汽口的压力： 式中 、原始第一抽汽口的压力、通流量； 、初步计算后第一抽汽口的压力、通流量。第一抽汽口蒸汽比焓： =3137.1 kJ/同理可计算出其余各抽汽口的压力与比焓（初第二抽汽口外）,计算结果列于表3-7。表3-7 抽汽压力与抽汽比焓（供第一次迭代计算）项目单位H1H2H3H4H5H6H7H8抽汽压力MPa5.8073.5101.5820.7720.30940.12610.069330.02473抽汽比焓kJ/kg3137.13009.83330.13138.72922.82759.22659.72493.3项目单位H1H2H3H4H5H6H7H8 续表项目单位H1H2H3H4H5H6H7H8抽汽管道压损MPa00.1060.4750.04120.014950.01240.0036830.0012加热器侧压力MPa5.8073.4041.5350.73800.29450.11370.065650.02353饱和温度273.4240.9199.0166.9132.4102.988.163.6出水温度240.9240.9199.0166.9129.6100.185.360.80进水温度240.9199.0166.9129.6100.188.163.632.97出水比焓kJ/kg1044.41044.4856.1706.5545.7420.7358.5255.9进水比焓kJ/kg1044.4856.1706.5545.7420.7358.5255.9139.6疏水比焓kJ/kg872.83717.81545.7442.86380.66277.64163.12. 加热器压力与饱和温度第一抽汽口：因高加H1切除，故相应抽汽管道的压损为零，加热器压力等于抽汽压力，抽汽量为零。第二抽汽口：原始工况抽汽管道压损：变工况后管道压损：式中 第二抽汽口抽汽流量，见表3-5。 迭代前第二抽汽口抽汽量。加热器压力： 式中 变工况后第2抽汽口的压