熱電廠熱力系統(tǒng)計算..

熱力發(fā)電廠課程設(shè)計 1 1 設(shè)計目的設(shè)計目的 1 學(xué)習(xí)電廠熱力系統(tǒng)規(guī)劃 設(shè)計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)計算和發(fā)電廠主要熱經(jīng)濟指標(biāo)計算的內(nèi)容 方法 3 提高計算機繪圖 制表 數(shù)據(jù)處理的能力 1 2 原始資料原始資料 西安西安某地區(qū)新建熱電工程的熱負荷包括 1 工業(yè)生產(chǎn)用汽負荷 2 冬季廠房采暖用汽負荷 西安西安地區(qū)采暖期 101 天 室外采暖計算溫度 5 采暖期室外平均溫度 1 0 工業(yè)用汽 和采暖用汽熱負荷參數(shù)均為 0 8MPa 230 通過調(diào)查統(tǒng)計得到的近期工業(yè)熱負荷和采暖 熱負荷如下表所示 熱負荷匯總表 采 暖 期非 采 暖 期 項目單位 最大平均最小最大平均最小 工業(yè)t h1751421081269275用 戶 熱負荷采暖t h1777243000 1 3 計算原始資料計算原始資料 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 72 0 850 85 0 900 65 0 700 850 85 0 90 2 汽輪機相對內(nèi)效率 機械效率及發(fā)電機效率的常見數(shù)值如下 汽輪機額定功率750 600012000 250005000 汽輪機相對內(nèi)效率0 7 0 80 75 0 850 85 0 87 汽輪機機械效率0 95 0 980 97 0 99 0 99 發(fā)電機效率0 93 0 960 96 0 970 98 0 985 3 熱電廠內(nèi)管道效率 取為 0 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 96 0 98 5 熱交換器端溫差 取 3 7 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給水的供熱式電廠2 以化學(xué)軟化水為補給水的供熱式電廠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 5 20 11 進入凝汽器的蒸汽干度 取 0 88 0 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) 原則性熱力系統(tǒng) 2 1 設(shè)計熱負荷和年持續(xù)熱負荷曲線設(shè)計熱負荷和年持續(xù)熱負荷曲線 根據(jù)各個用戶的用汽參數(shù)和汽機供汽參數(shù) 逐一將用戶負荷折算到熱電廠供汽出口 見表 2 1 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 熱負荷匯總表 采 暖 期非 采 暖 期 項目單位 最大平均最小最大平均最小 工業(yè) t h1751421081269275 用戶熱負荷 采暖 t h1777243000 工業(yè) t h166 65 135 22 102 84 119 99 87 61 71 42 折算到電廠出口的熱 負荷采暖 t h168 55 68 56 40 95 000 折算到熱電廠出口的工業(yè)熱負荷 再乘以 0 9 的折算系數(shù) 得到熱電廠設(shè)計工業(yè)熱負 荷 再按供熱比焓和回水比焓 回水率為零 補水比焓 62 8 kJ kg 計算出供熱量 見表 2 2 根據(jù)設(shè)計熱負荷 繪制采暖負荷持續(xù)曲線和年熱負荷持續(xù)曲線圖 見圖 2 1 圖 2 2 表表 2 2 熱電廠設(shè)計熱負荷熱電廠設(shè)計熱負荷 采 暖 期非 采 暖 期 項目單位 最大平均最小最大平均最小 t h149 98121 7092 56107 9978 8564 28 工業(yè)蒸汽熱負荷 0 8MPa 230 GJ h426 59346 15263 27307 14224 26182 82 t h168 5568 5640 95000 采暖蒸汽熱負荷 0 8MPa 230 GJ h479 40195 01116 47000 t h318 53190 26133 51107 9978 8564 28 合計 GJ h905 99541 16379 73307 14224 26182 82 圖 2 1 采暖熱負荷持續(xù)曲線圖 圖 2 2 年熱負荷持續(xù)曲線圖 2 2 裝機方案的擬定裝機方案的擬定 根據(jù)熱電廠設(shè)計熱負荷和建廠條件 熱電廠最終規(guī)模是 50MW 以下 由于采暖熱負荷 占整個熱負荷比重一般 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發(fā)電機組 1 B12 4 9 0 98 型背壓供熱式次高壓汽輪機發(fā)電機組 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 主蒸汽系統(tǒng)采用母管制 背壓機組 B12 機組 的排汽 一部分 作為 1 號高加的加熱用汽 另一部分作為供熱汽源 抽汽機組 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 除氧器定壓運行 該系統(tǒng) 配置減溫減壓器 保留或新建調(diào)峰鍋爐 機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)連排擴容器 擴容蒸汽進入除氧器 功熱蒸汽的凝結(jié)水不回收 補充水 生水 由 CC12 機組的第 2 級 調(diào)整抽汽加熱后 去化水車間 再去除氧器 注 1 D流量 單位t h 圖中數(shù)據(jù)分子 為季最大負荷工況計算結(jié)果 分 母為非采暖季最小負荷工況計算 結(jié)果 2 h焓 單位kj kg t溫度 單位 3 p壓力 單位MPa 4 采暖季3臺汽機加減壓減溫器供汽 并需外部小鍋爐調(diào)峰 非采暖季最 小負荷工況B12汽機停運 汽水損失 467 08h 711 76h 4 9p435t3282 85h 0 005p2214 67h 4 9p435t3282 85h 2907h 408h 518 84h 從化水車間來 1179h 3 130 t h 2693 11h 0 8p 230t 2907h 5 4p 450t 3312 9h 4 9p 435t 3282 85h B12 4 9 0 98 2 CC12 4 9 0 98 0 17 減溫水518 84h 補充水 2744 69h 2693 9h 128 65h 433 67h 62 8h 生水 167h 去化水車間再去除氧器 476 54h 減溫水518 84h 720h D1B D1C 37 14 1 17 Db 390 189 69 Doj 17 8 0 0 DL 11 70 5 69 DOB 151 7 0 0 Doc 208 8 184 Dw 2 99 0 0 DTj 20 79 0 0 Dc 24 39 73 01 DTB DTC DTj 257 60 64 28 Df 2 41 1 17 D2 43 13 14 03 Dbl 7 8 3 79 Dps 5 39 2 62 Dw 2 99 0 0 D2s 15 52 4 10 D3 3 52 10 52 Dbs 1 2 DTB DTC 236 81 64 28 圖 2 3 B12 4 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 汽輪機熱力特性資料與原則性熱力系統(tǒng)擬定及其計算汽輪機熱力特性資料與原則性熱力系統(tǒng)擬定及其計算 一 機組熱力特性資料 我國常見供熱機組的熱力特性參見 中小型熱電聯(lián)產(chǎn)工程設(shè)計手冊 本方案 CC12 額 定進氣量 92 t h 最大進氣量 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 本方案的計算原則是 讓 B12 盡量多供熱負荷 CC12 汽機第二級調(diào)整抽汽作熱電 廠補水加熱用汽 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)計算 1 參數(shù)級符號說明見表 2 3 表表 2 3 參數(shù)及符號參數(shù)及符號 名稱符號單位名稱符號單位 鍋爐蒸發(fā)量 Db htCC12 機組機電效率 2 Cmg 鍋爐排污量 Db1 htB12 汽機進汽量 DoB ht 排污擴容蒸汽量 Df htB12 汽機高加用汽量 DB1 ht 擴容器排污水量 Dps htB12 汽機外供汽量 DTB ht 全廠汽水損失量 D1 htCC12 汽機進汽量 DC0 ht 鍋爐給水量 Dfw htCC12 汽機高加用汽量 DC1 ht 全廠補充水量 Dma htC12 汽機高加用汽量 D1 ht 鍋爐減溫減壓汽量 Dj0 htCC12 汽機外供汽量 DTC ht 減溫減壓后汽量 DTj htCC12 除氧器用汽量 D2 ht 減溫減壓噴水量 Dw htCC12 生水預(yù)熱器用汽量 Ds2 ht 循環(huán)流化床鍋爐效率 gl CC12 凝汽量 Dc ht 加熱器換熱效率 h CC12 低壓加熱器用汽量 D3 ht 加熱蒸汽利用系數(shù) h CC12 發(fā)電量 PCe kW B12 機組機電效率 Bmg B12 發(fā)電量 PBe kW C12 機組機電效率 1 Cmg 2 計算條件 計算工況 采暖期最大熱負荷工況 此時對應(yīng)汽輪機最大進氣量和最大調(diào)整供熱抽汽 量 設(shè)鍋爐排污量 Dbl 0 02 Db 汽水損失量 D1 0 03 Db h 0 98 各效率取值 h 見表 2 4 表表 2 4 主要效率取值主要效率取值 鍋爐效率 gl 機電效率 采暖期非采暖期 B12 機組 Bmg CC12 機組 1 Cmg 0 90 860 7580 829 3 鍋爐減溫減壓供熱系統(tǒng)熱力計算公式 物質(zhì)平衡方程 DDTjwj D0 a 能量平衡方程 b 03282 85D518 842907jwTjDD 把 a 式帶入 b 式得 03282 85D518 842907jwTjDD 解得 3 0 1 168 TjjDD 62 3 00 1 168 TjTjjjDDDD 63 4 方案一的計算 1 鍋爐汽水流量計算公式 1 鍋爐蒸發(fā)量 3 030928 1 03 0 1 000000DDDDDDDjBjBCb 64 2 鍋爐排污量 3 020619 0 02 0 0001DDDDDjBbb 65 3 鍋爐給水量 3 051546 1 0001DDDDDDjBbbfw 66 4 鍋爐擴容排污系統(tǒng)計算 物質(zhì)平衡方程 DDpsfb D1 a 能量平衡方程 11179 0 98D2693467 08bfpsDD b 把 a 式帶入 b 式得 3 67 000 0 0063757 DfBjDDD 3 68 1000 0 0142428 DpsbfBjDDDDD 5 補充水量計算 若不考慮回水 DDDDDDpsLTjTBTCma 030928 1 03 0 000DDDDDDjBCTjTBTC 3 000 0 0142428 CBjDDD 69 000 0 0451707 TCTBTjCBjDDDDDD 2 B12 4 9 0 98 熱力系統(tǒng)計算公式 1 B12 機高加用汽量計算 高加用汽量可分為兩部分 一部分由 B12 汽輪機排氣提供 為 另一部分由 CC12 第 DB1 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 DC1DoB 余的給水量 則 高加能量平衡方程 10 0 98 2907711 76 1 051546 719 67518 84 BBDD 解得高加用汽 3 10 0 0981632 BBDD 70 2 B12 機外供汽量 3 010 0 901837 TBBBBDDDD 71 3 B12 機發(fā)電功率 3 00 3282 8529070 857 3 679 868 e BBBPDD 72 3 CC12 4 9 0 98 0 17 熱力系統(tǒng)計算公式 1 CC12 高加用汽量計算 高加能量平衡方程 100 0 982907711 76719 67518 841 051546 CCjDDD 解得高加用汽量 3 100 0 098163 CCjDDD 73 2 生水預(yù)熱器用汽量計算 生水預(yù)熱器的熱平衡 計算時考慮 20 的化學(xué)水處理水量損失 2 0 982744 69476 541 2167 4762 8 smaDD 3 2000 0 0565070 002553 sTCTBTjCBjDDDDDDD 74 3 低壓加熱器用汽量計算公式 低壓熱平衡 3 3c0 98 2693433 07407 68 128 65DDD 低加用汽量 D3 0 Dc 3 75 4 除氧器用汽量計算公式 除氧器熱平衡 2bs2s113cf fww 0 98 2744 69146 5476 54711 76407 682693 11 518 84 CBDDDDDDDD D D 把式 3 69 3 73 3 70 3 67 3 74 3 75 帶入上式 并整理得 3 2 000j0j jc 0 1675630 032406 0 0644760 173413 CB TCTBT DDDDD DDDD 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 0000 7537800 1752440 3097501 021937 0 008209 CBjTC TBTj DcDDDD DD 3 77 6 CC12 發(fā)電量計算公式 122 3 0 829 3282 8529073282 852744 69 3282 852693 94 3282 852308 47 3 6 e CCTCs C PDDDD DD 3 78 整理上式得 0C1CTC22s3cD D D D D D D 00085 82585229 57784375 64124421 081845 0 987569225 867097 e CTCCjB TBTjc PDDDD DDD 3 79 或 00 0 0 004427 0 1309520 0933370 379984 0 3348930 004372 CBTC jTBTj DcPe CDDD DDD 3 80 代入式 3 77 并整理得 0C 00D 0 0050040 0925780 028419 0 7255900 004337 e CBj TCTBTj PDD DDD 3 81 4 方案一各部分實際用汽量計算 上面推導(dǎo)出來汽機進汽量 D0 凝汽量 Dc 與發(fā)電功率 Pe 和供汽量 DT 之間的關(guān)系 現(xiàn) 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入 可計算出方案一在采暖期最大負荷下汽機 鍋爐等各部分實際用汽量 計算結(jié)果列在表 2 5 表中各量的順序就是計算結(jié)果 序號符號數(shù)值單位 1Dh318 53t h 2Db390t h 3D111 7t h 4Doj17 8t h 5DTj20 79t h 6Dw2 99t h 7Dbl7 8t h 8Dfw397 8t h 9Df2 41t h 10Dps5 39t h 11Pma274 69t h 12P0B151 7t h 13D0C104 4t h 14Pe B6000kW 15Pe B6000KW 16D1B7 2t h 17DTB70 8t h 18Pe C12000kW 19D1C14 89t h 20DTC50t h 21D2s15 52t h 22Dc20 79t h 23D33 52t h 24D243 13t h 25Djf60 93t h 26Pe C12328kW 表2 5 CC12進汽量 CC12外供汽量 CC12高加用汽量 CC12進汽量 12外供汽量 B12高加用汽量 本計算工況B12發(fā)電量 B12額定發(fā)電量 項目 熱負荷 鍋爐額定蒸發(fā)量 來源或計算公式 根據(jù)熱電廠設(shè)計熱負荷 式 3 65 汽水損失 鍋爐減溫減壓用汽 減溫減壓外供汽量 減溫水量式 3 63 75t h 3選定 選定汽水損失率3 式 3 62 D0j Db D1 D0B D0C 方方案案 汽汽水水流流量量計計算算結(jié)結(jié)果果匯匯總總 鍋爐排污水量 根據(jù)CC12汽機特性特性 最大進汽量 根據(jù)B6特性設(shè)定 B6維持額定發(fā)電量 公式 3 70 額定功率下 由式 3 72 式 3 66 式 3 67 式 3 68 式 3 69 B12進汽量 鍋爐給水量 排污擴容蒸汽量 擴容器排污水量 全廠補充水量 公式 3 71 CC12特性 公式 3 73 本工況CC12發(fā)電量 升水預(yù)熱器用汽量 CC12汽機凝汽量 CC12低加用汽量 除氧器用汽量 尖峰鍋爐供汽量 最大熱負荷工況 CC12調(diào)整抽汽量達最大值 公式 3 78 Djf DT DTB DTC DTj 式 3 76 式 3 75 公式 3 77 公式 3 74 5 計算說明 1 B12 是背壓機 經(jīng)濟性好 在采暖最大熱負荷時 應(yīng)首先維持 B12 在額定工況下運行 因而可根據(jù) B12 機的額定功率由式 3 79 計算出 B12 所需進汽量 本題中采用 定流量 計算 即最大熱負荷時 汽輪機進汽量取為汽輪機最大設(shè)計進汽量 且假定采暖期 CC12 機組 提供最大調(diào)整抽汽量 即 50 t h 以此計算各處汽水流量和發(fā)電量 是否合適要通過檢TCD 驗 CC12 汽機的最小凝汽量來確定 凝汽量檢驗 24 39 208 8 0 1168 73 01 184 0 3968 最 小負荷 大于 CC12 最小凝汽量的要求 如果不滿足要重新設(shè)定進汽量 再計算 2 計算中還要進行汽量和電量校核 以檢驗及孫是否準(zhǔn)確 0C 1CTC22s3cDD D D D D D 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 計算準(zhǔn)確 3 本方案的運行方式 在采暖期 3 臺汽機加鍋爐新汽減溫減壓后供給熱負荷 3 臺鍋爐 運行 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荷工況 2 臺汽機 2 臺鍋爐運行 負荷不滿 非采暖期最小負荷工況 B12 汽機停運 CC12 汽機及 2 臺鍋爐運行 本方案其他供熱工況計算類同 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)峰的供熱負荷表示在年熱負荷持續(xù)線圖上 見圖 2 2 2 4 全廠熱經(jīng)濟指標(biāo)計算全廠熱經(jīng)濟指標(biāo)計算 計算時要用到相應(yīng)的計算公式見 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 36 jfmah h 60 93 10 290762 8 10173 31hTFQD T G J 熱電廠最大供熱量 905 99 173 31732 68hT mQ G J 熱電廠全年供熱量 根據(jù)全年熱負荷持續(xù)曲線圖 3 5 732 68 1200 5 732 68379 73 2424 120 0 5 307 14 182 82 87602424 2921639 a Q 熱電廠全年發(fā)電量 設(shè)機組利用小時數(shù)為 3 5500Hh 年發(fā)電量 式 3 36 36000 5500198000000 a e pkW h 采暖期平均發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率 式 3