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、設(shè)計(jì)的一般途徑和方案論證、優(yōu)選的原則2.學(xué)習(xí)全面性熱力系統(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原始資料西安某地區(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）冬季廠房采暖用汽負(fù)荷。西安地區(qū)采暖期101天，室外采暖計(jì)算溫度5，采暖期室外平均溫度1.0，工業(yè)用汽和采暖用汽熱負(fù)荷參數(shù)均為0.8MPa、230。通過調(diào)查統(tǒng)計(jì)得到的近期工業(yè)熱負(fù)荷和采暖熱負(fù)荷如下表所示：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 戶熱負(fù)荷工業(yè)t/h1751421081269275采

2、暖t/3計(jì)算原始資料（1）鍋爐效率根據(jù)鍋爐類別可取下述數(shù)值：鍋爐類別鏈條爐煤粉爐沸騰爐旋風(fēng)爐循環(huán)流化床鍋爐鍋爐效率0.720.850.850.900.650.700.850.850.90（2）汽輪機(jī)相對內(nèi)效率、機(jī)械效率及發(fā)電機(jī)效率的常見數(shù)值如下：汽輪機(jī)額定功率750600012000250005000汽輪機(jī)相對內(nèi)效率0.70.80.750.850.850.87汽輪機(jī)機(jī)械效率0.950.980.970.990.99發(fā)電機(jī)效率0.930.960.960.970.980.985（3）熱電廠內(nèi)管道效率，取為0.96。（4）各種熱交換器效率，包括高、低壓加熱器、除氧器，一般取0

3、.960.98。（5）熱交換器端溫差，取37。（6）鍋爐排污率，一般不超過下列數(shù)值：以化學(xué)除鹽水或蒸餾水為補(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）主汽門至調(diào)節(jié)汽門間的壓降損失，取蒸汽初壓的3%7%。（9）各種抽汽管道的壓降，一般取該級抽汽壓力的4%8%。（10）生水水溫，一般取520。（11）進(jìn)入凝汽器的蒸汽干度，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)荷和年持續(xù)熱負(fù)荷曲線根據(jù)各個用戶的用汽參數(shù)和汽機(jī)供汽參數(shù)，逐一將用戶負(fù)荷折算到熱電廠供汽出口，見表2-1

4、。用戶處工業(yè)用汽符合總量：采暖期最大為175 t/h,折算匯總到電廠出口處為166.65 t/h。表2-1 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熱負(fù)荷工業(yè)t/h1751421081269275采暖t/h1777243000折算到電廠出口的熱負(fù)荷工業(yè)t/h166.65 135.22 102.84 119.99 87.61 71.42 采暖t/h168.55 68.56 40.95 000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，再按供熱比焓和回水比焓（回水率為零，補(bǔ)水比焓62.8 kJ/kg）計(jì)算出供熱量，見表2-2。根據(jù)

5、設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，繪制采暖負(fù)荷持續(xù)曲線和年熱負(fù)荷持續(xù)曲線圖，見圖2-1、圖2-2。表2-2 熱電廠設(shè)計(jì)熱負(fù)荷項(xiàng)目單位采 暖 期非 采 暖 期最大平均最小最大平均最小工業(yè)蒸汽熱負(fù)荷0.8MPa、230t/h149.98121.7092.56107.9978.8564.28GJ/h426.59346.15263.27307.14224.26182.82采暖蒸汽熱負(fù)荷0.8MPa、230t/h168.5568.5640.95000GJ/h479.40195.01116.47000合計(jì)t/h318.53190.26133.51107.9978.8564.28GJ/h905.99541.16379.73307

6、.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)荷持續(xù)曲線圖2.2裝機(jī)方案的擬定根據(jù)熱電廠設(shè)計(jì)熱負(fù)荷和建廠條件，熱電廠最終規(guī)模是50MW以下，由于采暖熱負(fù)荷占整個熱負(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：（見圖2-3）2×CC12-4.9/0.98/0.17型雙抽汽供熱式次高壓汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組；1×B12-4.9/0.98型背壓供熱式次高壓汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組；3×75 t/h次高壓循環(huán)流化床鍋爐。本方案設(shè)有三臺鍋爐，三臺汽輪機(jī)，主蒸汽系統(tǒng)采用母管制。背壓機(jī)組（B12機(jī)組）的排汽，一部分作為1號高加的加

7、熱用汽，另一部分作為供熱汽源。抽汽機(jī)組CC12有3級非調(diào)整抽汽和2級調(diào)整抽汽，其中第1級調(diào)整抽汽和第1級非調(diào)整抽汽共用一個抽汽口，第2級調(diào)整抽汽和第2級非調(diào)整抽汽共用一個抽汽口，第1級調(diào)整抽汽做為供熱抽汽，第2級調(diào)整抽汽做為補(bǔ)充水加熱蒸汽。除氧器加熱用汽量是第2級非調(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。減溫減壓器所用的減溫水來自給水泵出口。系統(tǒng)設(shè)連排擴(kuò)容器，擴(kuò)容蒸汽進(jìn)入除氧器。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級調(diào)整抽汽加熱后，去化水車間，再去除氧器。 圖2-3 B12-4.

8、9/0.98 + 2×CC12-4.9/0.98/0.17 + 3×75 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（一）機(jī)組熱力特性資料我國常見供熱機(jī)組的熱力特性參見中小型熱電聯(lián)產(chǎn)工程設(shè)計(jì)手冊。本方案CC12額定進(jìn)氣量92 t/h，最大進(jìn)氣量104.4 t/h，第一級調(diào)整抽汽量30 50 t/h，第二級調(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汽機(jī)第二級調(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)見圖2-3。（三）原則性熱力系統(tǒng)計(jì)算1. 參數(shù)級符號說明見表2-3表2-3 參數(shù)及

9、符號名稱符號單位名稱符號單位鍋爐蒸發(fā)量CC12機(jī)組機(jī)電效率鍋爐排污量B12汽機(jī)進(jìn)汽量排污擴(kuò)容蒸汽量B12汽機(jī)高加用汽量擴(kuò)容器排污水量B12汽機(jī)外供汽量全廠汽水損失量CC12汽機(jī)進(jìn)汽量鍋爐給水量CC12汽機(jī)高加用汽量全廠補(bǔ)充水量C12汽機(jī)高加用汽量鍋爐減溫減壓汽量CC12汽機(jī)外供汽量減溫減壓后汽量CC12除氧器用汽量減溫減壓噴水量CC12生水預(yù)熱器用汽量循環(huán)流化床鍋爐效率CC12凝汽量加熱器換熱效率CC12低壓加熱器用汽量加熱蒸汽利用系數(shù)CC12發(fā)電量B12機(jī)組機(jī)電效率B12發(fā)電量C12機(jī)組機(jī)電效率2. 計(jì)算條件計(jì)算工況：采暖期最大熱負(fù)荷工況，此時對應(yīng)汽輪機(jī)最大進(jìn)氣量和最大調(diào)整供熱抽汽量；設(shè)鍋爐

10、排污量：Dbl = 0.02 Db；汽水損失量：D1 = 0.03 Db；h = =0.98。各效率取值見表2-4。表2-4 主要效率取值鍋爐效率機(jī)電效率采暖期非采暖期B12機(jī)組CC12機(jī)組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 （a）能量平衡方程 （b）把（a）式帶入（b）式得 解得 （3-62） （3-63）4. 方案一的計(jì)算（1）鍋爐汽水流量計(jì)算公式1）鍋爐蒸發(fā)量（3-64）2）鍋爐排污量 （3-65）3）鍋爐給水量 （3-66）4) 鍋爐擴(kuò)容排污系統(tǒng)計(jì)算物質(zhì)平衡方程 （a）能量平衡方程 （b）把（a）式帶入（b）式得 (3-67) （3-6

11、8)5)補(bǔ)充水量計(jì)算，若不考慮回水 （3-69） （2）B12-4.9/0.98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，另一部分由CC12第一級抽汽提供，為。假定B12抽汽加熱對應(yīng)的給水量是和CC12一級抽汽加熱剩余的給水量，則高加能量平衡方程：解得高加用汽 （3-70）2）B12機(jī)外供汽量 （3-71）3）B12機(jī)發(fā)電功率 （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 解得高加用汽量 （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)算時考慮20%的化學(xué)水處

12、理水量損失。 （3-74）3)低壓加熱器用汽量計(jì)算公式低壓熱平衡： 低加用汽量: D3=0.144149Dc （3-75） 4）除氧器用汽量計(jì)算公式除氧器熱平衡把式（3-69），（3-73），（3-70），（3-67），（3-74），（3-75）帶入上式，并整理得 （3-76）5）CC12汽量平衡把式（3-73），式（3-74），式（3-75）帶入上式，并整理得 （3-77）6）CC12發(fā)電量計(jì)算公式 （3-78） 整理上式得 （3-79） 或 （3-80） 代入式（3-77），并整理得 （3-81） (4)方案一各部分實(shí)際用汽量計(jì)算上面推導(dǎo)出來汽機(jī)進(jìn)汽量(D0)、凝汽量(Dc)與發(fā)電功率(P

13、e)和供汽量(DT)之間的關(guān)系，現(xiàn)將有關(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)果列在表2-5。表中各量的順序就是計(jì)算結(jié)果。（5）計(jì)算說明1）B12是背壓機(jī)，經(jīng)濟(jì)性好，在采暖最大熱負(fù)荷時，應(yīng)首先維持B12在額定工況下運(yùn)行，因而可根據(jù)B12機(jī)的額定功率由式（3-79）計(jì)算出B12所需進(jìn)汽量；本題中采用“定流量”計(jì)算，即最大熱負(fù)荷時，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)組提供最大調(diào)整抽汽量，即= 50 t/h，以此計(jì)算各處汽水流量和發(fā)電量。是否合適要通過檢驗(yàn)CC12汽機(jī)的最小凝汽量來確定。凝汽量檢驗(yàn)24.39/208.8 = 0.116

14、8；73.01/184 = 0.3968（最小負(fù)荷），大于CC12最小凝汽量的要求。如果不滿足要重新設(shè)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)及孫是否準(zhǔn)確。 = 22.24 + 100 + 43.13 + 15.52 + 3.52 + 24.39 = 208.8 t/h誤差 (12328-12000)/12000 = 2.7% 符合工程需要可見，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臺汽機(jī)加鍋爐新汽減溫減壓后供給熱負(fù)荷，3臺鍋爐運(yùn)行。采暖期最大符號工況，尖峰鍋爐供汽60.93 t/h；非采暖期最大及平均負(fù)荷工況，2臺汽機(jī)2臺鍋爐運(yùn)行，負(fù)荷不滿；非采暖期最小負(fù)荷工況，B12汽機(jī)停運(yùn)，CC12汽機(jī)及2臺鍋爐運(yùn)行。本方案其他供熱工況計(jì)算類同。典型工況熱平衡結(jié)果已標(biāo)注在全廠原則性熱力系統(tǒng)圖上，見圖2-3。需系統(tǒng)調(diào)峰的供熱負(fù)荷表示在年熱負(fù)荷持續(xù)線圖上，見圖2-2。2.4 全廠熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算計(jì)算時要用到相應(yīng)的計(jì)算公式見（3.35）至（3-61），這里只給出所用公式的編號。本方案B12-4.9/0.98 + 2×CC12-4.9/0.98/0.17 + 3×130 t/h 調(diào)峰鍋爐供熱量 熱電廠最大供熱量 熱電廠全年供熱量（根據(jù)全年熱負(fù)荷持續(xù)曲線圖3-5） 熱電廠全年發(fā)電量： 設(shè)機(jī)組利用小時數(shù)為 年發(fā)電量（式3-