熱電廠熱力系統(tǒng)計(jì)算

1、熱力發(fā)電廠課程設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)目的1學(xué)習(xí)電廠熱力系統(tǒng)規(guī)劃、誅計(jì)的一般途徑和方案論證、優(yōu)選的原則2學(xué)習(xí)全而性熱力系統(tǒng)計(jì)算和發(fā)電廠主要熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算的內(nèi)容、方法3.提高計(jì)算機(jī)繪圖、制表、數(shù)據(jù)處理的能力1.2原始資料西安第地區(qū)新建熱電工程的熱負(fù)荷包括：1) 工業(yè)生產(chǎn)用汽負(fù)荷；2) 冬挙廠房采暖用汽負(fù)荷。西安地區(qū)采暖期101天，室外采暖計(jì)算遍度-5°C,采暖期室外平均溫度1.0°C,工業(yè)用汽 和采暖用汽熱負(fù)荷參數(shù)均為0.8MPa. 230°C。通過(guò)調(diào)查統(tǒng)計(jì)得到的近期工業(yè)熱負(fù)荷和采暖熱 負(fù)荷如下裘所示：熱負(fù)荷匯總表項(xiàng)目單位采暖期非采暖期最大平均最小最大平均最小用戶工業(yè)t/h1

2、751421081269275熱負(fù)荷采暖t/3計(jì)算原始資料(0鍋爐效率根據(jù)鍋爐類(lèi)別可取下述數(shù)值:鍋爐類(lèi)別鏈條爐煤粉爐沸絳爐旋風(fēng)爐循環(huán)流化床鍋爐鍋爐效率0.72-0.850.85-0.900.65-0.700.850.85-0.90(2)汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率、機(jī)械效率氏發(fā)電機(jī)效率的常見(jiàn)數(shù)債如下：汽輪機(jī)額定功率750-600012000 250005000汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率0.7 0.80.75-0.850.85-0.87汽輪機(jī)機(jī)械效率0.95-0.980.97-0.99-0.99發(fā)電機(jī)效率0.93-0.960.96-0.970.98-0.985(3) 熱電廠內(nèi)管道效率，取為0

3、.96o(4) 各種熱交換器效率，包括高、低壓加熱器、除氧器，一般取0.960.98。(5) 熱交換器罐溫差，取37°C。(6) 鍋爐排污率,一般不超過(guò)下列數(shù)值:以化學(xué)除鹽水或蒸憎水為補(bǔ)給水的供熱式電廠2%以化學(xué)軟化水為補(bǔ)給水的供熱式電廠5%(7) 廠內(nèi)汽水損失，取鍋爐蒸發(fā)量的3%。(8) 主汽門(mén)至調(diào)節(jié)汽門(mén)間的壓降損失，取蒸汽初壓的3%7%。(9) 各種抽汽管道的壓降，一般取該級(jí)抽汽壓力的4%8%。(10) 生水水溫，一般取520匕。(11) 進(jìn)入凝汽器的恭汽干度，取0.880.95。(12) 凝汽器出口凝結(jié)水溫度，可近似取凝汽器壓力下的飽和水溫度。2、原則性熱力系統(tǒng)2.1設(shè)計(jì)熱負(fù)荷

4、和年持續(xù)熱負(fù)荷曲線根據(jù)各個(gè)用戶的用汽參數(shù)和汽機(jī)供汽參數(shù)，逐一將用戶員荷折算到熱電廠供汽出口,見(jiàn)表2。用戶處工業(yè)用汽符合總量：采暖期晟大為175t/h,折算匯總到電廠出口處為166.65 t/h0a 2-i熱負(fù)荷匯總表項(xiàng)目單位采暖期非采暖期晟大平均最小最大平均最小用戶熱負(fù)荷工業(yè)t/h1751421081269275采暖t/h1777243000折算到電廠出口的熱工業(yè)t/h166.65135.22102.84119.9987.6171.42員荷采暖t/h168.5568.5640.95000折算到熱電廠出口的工業(yè)熱負(fù)荷，再乘以0.9的折算系數(shù)，得到熱電廠設(shè)計(jì)工業(yè)熱負(fù)荷, 再按供熱比炒和回水比恰(回

5、水率為容，補(bǔ)水比62.8k/kg)計(jì)算出供熱量，見(jiàn)表2-2。根 據(jù)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，繪制采暖員荷持續(xù)曲線和年熱員荷持續(xù)曲線圖，見(jiàn)圖厶1、圖22。<2-2熱電廠設(shè)計(jì)熱負(fù)荷項(xiàng)目單位采暖期非采暖期最大平均最小呆大平均晟小工業(yè)蒸汽熱負(fù)荷t/h149.98121.7092.56107.9978.8564.280.8MP；k 230tGJ/h426.59346.15263.27307.14224.26182.82采暖蒸汽熱負(fù)荷t/h168.5568.5640.950000.8MP；k 230tGJ/h479.40195.01116.47000合計(jì)t/h31&53190.26133.51107.99

6、78.8564.28GJ/h905.99541.16379.73307.14224.26182.82圖2-1 采暖熱負(fù)荷持續(xù)曲線圖圖2-2 年熱負(fù)荷持綻曲線圖2.2裝機(jī)方案的擬定根據(jù)熱電廠誅計(jì)熱負(fù)荷和建廠條件，熱電廠晟終規(guī)模是50MW以下，由于采暖熱負(fù)荷 占荃個(gè)熱負(fù)荷比重一般，所以不建熱水網(wǎng)。采暖用汽和工業(yè)用汽同管輸送，因此擬定以下裝 機(jī)方案:（見(jiàn)圖2-3）2XCC 12-4.9/0.98/0.17型雙抽汽供熱式次髙壓汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組；1XB12-4.9/0.98型背壓供熱式次高壓汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組；3X75 t/h次高壓循環(huán)流化床鍋爐。本方案設(shè)有 三臺(tái)鍋爐，三臺(tái)汽輪機(jī)，主恭汽系統(tǒng)采用母管制。背壓機(jī)

7、組（B12機(jī)組）的排汽，一部分作 為1號(hào)高加的加熱用汽，另一部分作為供熱汽源。抽汽機(jī)組CC12有3級(jí)非調(diào)整抽汽和2圾 調(diào)簽抽汽，其中第1縱調(diào)荃抽汽和第1紙非調(diào)整抽汽共用一個(gè)抽汽口，第2縱調(diào)整抽汽和第 2圾非凋整抽汽共用一個(gè)抽汽口，第1級(jí)調(diào)整抽汽做為供熱抽汽，第2級(jí)調(diào)整抽汽做為補(bǔ)充 水加熱蒸汽。除氧翳加熱用汽量是第2紙非調(diào)整抽汽，除氧器定壓運(yùn)行。該系統(tǒng)配置減溫減 壓器，保留或新建調(diào)峰鍋爐，機(jī)組供熱不足部分先由鍋爐的新蒸汽減溫減壓后提供，再由尖 峰鍋爐提供。減遍減壓器所用的減遍水來(lái)自給水泵出口。系統(tǒng)設(shè)連排擴(kuò)容器，擴(kuò)容蒸汽進(jìn)入 除較器。功熱蒸汽的凝結(jié)水不回收，補(bǔ)充水（生水）由CC12機(jī)組的第2級(jí)調(diào)整

8、抽汽加熱后， 去化水車(chē)間，再去除筑器。%=1 議g5-如 l50t 3312. 9h.<18ciRro.Kf2<p.;4.9p 135t 32S2.S5h誡溫水51S. S)1179hixiw t uG:9 ,： 0.：BlAl.g 0.932693.llh2693. 9ri125. 65h513. S ih40Sh720h減溫水518. Sih167h476.54b433.67b注：1D流址，氓位t/h。圖中數(shù)據(jù)分子 為爭(zhēng)最大負(fù)荷工況計(jì)算結(jié)果。分 母為非采暖李最小負(fù)荷工況計(jì)算 結(jié)果。2h焙,單位kj/kg： t溫度.單位9 3p用力，單位MPa4采曖孚3臺(tái)汽機(jī)加減斥減溫器供汽 并

9、需外部小鍋爐凋峰，非采暖季最 小負(fù)荷工況B12汽機(jī)停運(yùn)。62. 8h陸貂辭殯生水99!711. 76h彈化福冋再去除粒器| 4廠補(bǔ)充水27V. 6孤圖 2-3 B 12-4.9/0.98 + 2XCC 12-4.9/0.98/0.17 + 3X75 t/h 全廠原則性熱力系統(tǒng)圖2.3汽輪機(jī)熱力特性資料與原則性熱力系統(tǒng)擬定及其計(jì)算(-)機(jī)組熱力特性資料我國(guó)常見(jiàn)供熱機(jī)組的熱力特性參見(jiàn)中小型熱電聯(lián)產(chǎn)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)。本方案CC12額 定進(jìn)氣#92 t/h,最大進(jìn)氣量104.4 t/h,第一縱調(diào)整抽汽量30-50 t/h,第二縱調(diào)整抽汽量 30 t/h。本方案的計(jì)算原則是，讓B12盡量多供熱負(fù)荷，CC12

10、汽機(jī)第二級(jí)調(diào)整抽汽作熱電廠 補(bǔ)水加熱用汽。（二）原則性熱力系統(tǒng)本方案原則性熱力系統(tǒng)見(jiàn)圖2-3。（三）原則性熱力系統(tǒng)計(jì)算1-參數(shù)級(jí)符號(hào)說(shuō)明見(jiàn)表2-3表2-3參數(shù)及符號(hào)名稱符號(hào)單位名稱符號(hào)單位鍋爐蒸發(fā)量Dbt/hCC12機(jī)組機(jī)電效率1 mg.Cl鍋爐排污量Dbt/hB12汽機(jī)進(jìn)汽量D,bt/h排汚擴(kuò)容蒸汽量Dft/hB12汽機(jī)高加用汽量Dbt/h擴(kuò)容器排污水量Dpst/hB12汽機(jī)外供汽量Dtbt/h全廠汽水損失量Dt/hCC12汽機(jī)進(jìn)汽量Doct/h鍋爐給水量Dmt/hCC12汽機(jī)高加用汽量Dct/h全廠補(bǔ)充水量tnat/hC12汽機(jī)高加用汽量Dt/h鍋爐減溫減壓汽量D®t/hCC12

11、汽機(jī)外供汽量Dtct/h減遍減壓后汽量DT)t/hCC12除義器用汽量d2t/h減溫減壓噴水量t/hCC12生水預(yù)熱器用汽量D2st/h循環(huán)流化床鍋爐效率%CC12凝汽量Dt/h加熱器換熱效率ZCC12低壓加熱器用汽量Dt/h加熱蒸汽利用系數(shù)%CC12發(fā)電量PeckWB12機(jī)組機(jī)電效率"mg.BB12發(fā)電量Pe.BkWC12機(jī)組機(jī)電效率"蝕Q2.計(jì)算條件計(jì)算工況：采暖期呆大熱貞荷工況，此旳對(duì)應(yīng)汽輪機(jī)最大進(jìn)氣量和晟大調(diào)整供熱抽汽量;誅鍋爐排汚量：Obi = 0.02 Db;汽水損失量：Pi = 0.03 Pb； yh=億=0.98o各效率取值見(jiàn)表2-4 o2-4主要效率取值鍋

12、爐效率“N機(jī)電效率采暖期非采隈期B12機(jī)組CC12機(jī)組心0.90.860.7580.8293 鍋爐減溫減壓供熱系統(tǒng)熱力計(jì)算公式物質(zhì)平衡方程D)廣D廣(“能量平衡方程3282.85D(+518.84ZX = 2907D”把(a)式帶入(b)式得 3282.85Dw+518.84D = 2907D”解得"1 16血(3-62)DrrD-D.=DOj(3-63)4方案一的計(jì)算(0鍋爐汽水流量計(jì)算公式1) 鍋爐恭發(fā)量 D=(Ac+g+DJQ-0.03)=i .03092&D+g+DQ(3-64)2) 鍋爐排汚量 D = 0 02 D = 0 02061+ Dob + A?(3-65)

13、3) 鍋爐給水量D+Dm = 1 °51546(D)+%+DQ(3-66)4) 鍋爐擴(kuò)容排汚系統(tǒng)計(jì)算物質(zhì)平衡方程D嚴(yán)D+D，$能量平衡方程1179xO.98D 產(chǎn) 2693D+467.08D，、把(a)式帶入(b)式得 =O.OO63757(£)o + £>()a + £)()/)(3-67)D“ = D-Dr °° 14242&D+%+D®(3-68)5)補(bǔ)充水量計(jì)算，若不考慮回水Dma = 'Dtc + Dm + Dli)+ Dl + Dps=(Dt( + 6 + 0)+0.03x1.03092+

14、5+DQ +O.0142428(£)oc + £)0/?+£)o.)(3-69)=(Dre+Dtb + Dt) +1 707(Dc + Db + Doj)(2) Bl2-4.9/0.98熱力系統(tǒng)計(jì)算公式1) B12機(jī)高加用汽量計(jì)算高加用汽量可分為兩部分，一部分由B12汽輪機(jī)排氣提供，為 6,另一部分由CC12第一級(jí)抽汽提供，為假定B12抽汽加熱對(duì)應(yīng)的給水量愛(ài)Dm和CC12級(jí)抽汽加熱剩 余的給水量，則高加能量平衡方程：0.98x(2907-711.76)/)(£? = 1.051546x(719.67-518.84)g解得高加用汽= 0.0981632&#

15、163;)0/(3-70)2) B12 機(jī)外供汽量 Z)re = r)(>/?-D1/? = O.9O1837Z)og(3-71)3) B12機(jī)發(fā)電功率p b = (3282.85 一2907) g x0.857 / 3.6 = 79.868g(3-72)(3) CC12-4.9/0.98/0.17熱力系統(tǒng)計(jì)算公式1) CC12高加用汽量計(jì)算高加能量平衡方程0.98x(2907-711.76)£),r = (719.67一51 &84)x1.051546(+ ),)解得高加用汽量£)lc = O.O98163(£)oc + £)(>

16、)(3-73)2) 生水預(yù)熱器用汽量計(jì)算生水預(yù)熱器的熱平衡：計(jì)算時(shí)哮慮20%的化學(xué)水處理水量損失。0.98x(2744.69 476.54)=1.2x(167.47 62.8)D* = 0-056507 ()rc + Dtb + Drj) + 0.002553 (Doc+Dob + Doj)( %74)3) 低壓加熱器用汽量計(jì)算公式低壓熱平衡：0.98(2693433.07)6=(407.68 12&65)x(6 + D)低加用汽量： D3=0.144149nc(3-75)4) 除氧器用汽量計(jì)算公式除筑器熱平衡0.98 X 2744.69/)2 +146.5ZK + 476.546s

17、+ 711.76( De + Dr) + 407.68 (6 + De) + 2693.11D =518.84(D.w+Dw)把式(3-69), (3-73), (3-70), (3-67), (3-74), (3-75)帶入上式，并整理得Z)2=0.167563 ( Doc + Dob + Doj) + 0.032406Doj'八、(3-76)一 0.064476 (Die + Dtb + Dj) - 0.173413D5) CC12汽量平衡Doc=Dic+E>rc+D2+D2s+D3+Dc把式(573),式(374),式(,75)帶入上式，并整理得Dc = 0753780&#

18、163;>g - 0752440 一 O.3O975ODo；-1.021937Dre+ 0.008209( D/w + D/y)(3-77)6) CC12發(fā)電量計(jì)算公式Pe. c = 0.829 x (3282.85 - 2907) (Die + De) +(3282.85 - 2744.69)( Di + Dix)+(3282.85 - 2693.94)D. + (3282.85 - 2308.47)Dc /3.6(3-78)整理上式得Pc. c = 85.825852D/C + 29.5力843Doc + 75.6412446 ； + 21.081845Do«-0.9875

19、69 (Dm + Du) + 225.867097D(3-79) 或De = 0.004427/V, C - 0.130952Dg - OO93337Dob - 0.379984D/C0.334893£)0丿 + 0.004372(Db + D。)(3-80) 代入式(3-77),并整理得Doc=0005004/V c + O.O92578Doh 一 0.028419Do；+ 0.725590D" - 0004337(Db + Dtj)(3-81)(4)方案一各部分實(shí)際用汽量計(jì)算上而推導(dǎo)出來(lái)汽機(jī)進(jìn)汽量(Dj、凝汽量(De)與發(fā)電功率(Pu)和供汽量(DT)之間的關(guān)系，現(xiàn)將有

20、關(guān)數(shù)據(jù)代入，可計(jì)算出方案一在采暖期最大負(fù)荷下汽機(jī)、鍋爐等各部分實(shí)際用汽量。計(jì)算結(jié)果列在2-50表中各量的順序就是計(jì)算結(jié)栗。序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)數(shù)值單位來(lái)源或計(jì)算公式1熱負(fù)荷Dh318. 53t/h根據(jù)熱電廠設(shè)計(jì)熱負(fù)荷2鍋爐額定蒸發(fā)量Db390t/h75t/hX3 選定3汽水損失DI11.7t/h選定汽水損失率3$4鍋爐減溫減圧用汽Doj17.8t/hDOj二Db-Dl-DOB-DOC5減溫減床外供汽量DTj20. 79t/h式(3-62)6減溫水量Dw2. 99t/h式(3-63)7鍋爐排污水量Dbl7.8t/h式(3-65)8鍋爐給水量Dfw397.8t/h式(366)9排污擴(kuò)容蒸汽量Df2.41t

21、/h式(3-67)10擴(kuò)容器排污水量Dps5. 39t/h式(3-68)11全廠補(bǔ)充水量Pma274.69t/h式(3-69)12B12進(jìn)汽量POB151.7t/h額定功率下，由式（3-72）13CC12進(jìn)汽量DOC104. 4t/h根據(jù)CC12汽機(jī)特性特性，最人進(jìn)汽雖14B12額定發(fā)電量Pe,B6000kW根據(jù)B6特性設(shè)定15本計(jì)算工況B12發(fā)電量Pe,B6000KWB6維持額定發(fā)電量16B12高加用汽量DIB7.2t/h公式(3-70)1712外供汽量DTB70.8t/h公式(3-71)18CC12進(jìn)汽量Pe,C12000kWCC12特性19CC12高加用汽量D1C14. 89t/h公式(

22、3-73)20CC12外供汽量DTC50t/h最人熱負(fù)荷工況，CC12調(diào)整抽汽量達(dá)最人值21升水預(yù)熱器用汽量D2s15. 52t/h公式(3-74)22CC12汽機(jī)凝汽量De20. 79t/h公式(3-77)23CC12低加用汽量D33. 52t/h式(3-75)24除氧器用汽雖D243. 13t/h式(3-76)25尖峰鍋爐供汽量Djf60. 93t/hDjf二DT-DTB-DTC-DTj26本工況CC12發(fā)電量Pe,C12328kW公式(3-78)表2-5方案-汽水流量計(jì)算結(jié)果匯總（5）計(jì)算說(shuō)明0 B12背壓機(jī)，經(jīng)濟(jì)性好，在采暖晟大熱負(fù)荷時(shí)，應(yīng)首先維持B12在頤定工況下運(yùn)行， 因而可根據(jù)B

23、12機(jī)的額定功率由式（,79）計(jì)算出B12所需進(jìn)汽量；本題中采用“定流量”計(jì) 算，即晟大熱負(fù)荷時(shí)，汽輪機(jī)進(jìn)汽量取為汽輪機(jī)最大設(shè)計(jì)進(jìn)汽量，且假定采暖期CC12機(jī)組提 供晟大調(diào)整抽汽量，即Dtc= 50 i/h,以此計(jì)算各處汽水流量和發(fā)電量。是否合適要通過(guò)檢驗(yàn) CC12汽機(jī)的最小凝汽量來(lái)確定。凝汽量檢驗(yàn)24.39/208.8 = 0.1168; 73.01/184 = 0.3968 （最小負(fù)荷），大于CC12最小凝汽量的要求。如杲不滿足要重祈誥定進(jìn)汽量，再計(jì)算。2)計(jì)算中還要進(jìn)行汽量和電量校核，以檢驗(yàn)氏孫愛(ài)否準(zhǔn)確。E>)c=Dic+E>rc+E)2+Dis4-D34-Q=22.24 +

24、 100+ 43.13 + 15.52 + 3.52 + 24.39 = 208.8 t/h溟差(12328-12000)/12000 = 2.7%符合工程需要可見(jiàn)，汽量平衡，計(jì)算準(zhǔn)確。3) 本方案的運(yùn)行方式：在采暖期3臺(tái)汽機(jī)加鍋爐新汽減溫城壓后供給熱負(fù)荷，3臺(tái)鍋爐 運(yùn)行。采暖期最大符號(hào)工況，尖峰鍋爐供汽60.93 i/h;非采暖期最大氏平均負(fù)荷工況，2臺(tái) 汽機(jī)2臺(tái)鍋爐運(yùn)行，員荷不滿；非采暖期晟小負(fù)荷工況，B12汽機(jī)停運(yùn)，CC12汽機(jī)氏2臺(tái) 鍋爐運(yùn)行。本方案其他供熱工況計(jì)算類(lèi)同。典型工況熱平衡結(jié)果巳標(biāo)注在全廠原則性熱力系 統(tǒng)圖上，見(jiàn)圖2-3。需系統(tǒng)調(diào)峰的供熱負(fù)荷喪示在年熱貢荷持續(xù)線圖上，見(jiàn)圖2

25、-2。2.4全廠熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算計(jì)算時(shí)要用到相應(yīng)的計(jì)算公式見(jiàn)(3.35)至(3-61),這里只給出所用公式的編號(hào)。本方案 B12-4.9/0.98 + 2XCC12-4.9/0.98/0.17 + 3X 130 t/h調(diào)峰鍋爐供熱量 Qtf = Djf (hT-hma)=60.93X103 X(2907-62.8)xIO-6 = 173.3lGJ/h熱電廠*大供熱量 Qg = 905.99 173.31= 732.68GJ/h熱電廠全年供熱量(根據(jù)全年熱負(fù)荷持續(xù)由線圖3-5)Q(, = 732.68 xl20 + 0.5x (732.68 + 379.73) x (2424 -120) +0.5 x (307.14+182.82) x (8760 - 2424)=2921639熱電廠全年發(fā)電量：設(shè)機(jī)組利用小時(shí)數(shù)為H. = 5500/?年發(fā)電量(式3-36)P： = 36000x5500 = 198000000JIW./7采暖期平均發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率(式3-38),348.10 x 10、(1 + 0.03) x (3282.85 - 719.67) -190.26 xlO3x (2907 - 62.8)bd =29300x36000x0.9x0.98=0A06kg/(kW-h)非采暖期平均發(fā)電標(biāo)注煤耗率(式3-38),196.4 x 103 (1 + 0.03) x (