N600汽輪機(jī)回?zé)岙呍O(shè)

1、華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)N600-16.67/537/537沖動(dòng)式汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)、凝汽器熱力設(shè)計(jì)2012 年 5月 20日目 錄摘要.3Abstract.41.前言.5 1.1研究背景. .5 1.2本文主要內(nèi)容.5 1.3山東鄒縣發(fā)電廠600MW汽輪機(jī)簡介.62. 600MW汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)熱平衡計(jì)算.7 2.1回?zé)嵯到y(tǒng)簡述及其熱經(jīng)濟(jì)性.7 2.2計(jì)算的目的及理論基礎(chǔ).9 2.3計(jì)算的方法及步驟.10 2.4根據(jù)已知條件進(jìn)行熱力計(jì)算.103.凝汽器簡介及課題介紹.22 3.1凝汽器的作用.22 3.2凝汽器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn).22 3.3 凝汽器真空低的原因

2、.24 3.4 影響凝氣設(shè)備運(yùn)行的主要因素.244.凝汽器的熱力設(shè)計(jì).25 4.1.理論基礎(chǔ)及重要參數(shù)的選擇. 25 4.2.凝汽器的熱力計(jì)算. 27結(jié)論. 30參考文獻(xiàn). 31致謝. 32附錄一 凝結(jié)水給水系統(tǒng)圖. 33附錄二 凝汽器熱力計(jì)算程序. 34附錄三 600MW機(jī)組系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性示意圖. 35N600-16.67/537/537沖動(dòng)式汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)、凝汽器熱力設(shè)計(jì)摘要研究對(duì)象，對(duì)其回?zé)嵯到y(tǒng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算，功率校核及凝汽器的熱力設(shè)計(jì)。目前，各發(fā)電廠采用了回?zé)岢槠麃砑訜徨仩t給水，其優(yōu)點(diǎn)是：提高吸熱的平均溫度，減少工質(zhì)吸熱量，降低了鍋爐熱負(fù)荷，可以減少受熱面，節(jié)省材料。減少進(jìn)入冷

3、凝器的乏汽量，可減少換熱面積，節(jié)省材料。然而采用抽氣回?zé)?，設(shè)備系統(tǒng)就更復(fù)雜了，投資就增大了。但總的來說利大于弊。另一方面，凝汽設(shè)備運(yùn)行的好壞關(guān)鍵在于能否保證達(dá)到最有利的真空、并且有較小的凝結(jié)水過冷度以及提供合格的凝結(jié)水品質(zhì)研究表明，凝氣設(shè)備運(yùn)行對(duì)汽輪機(jī)組的運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性有很大影響。所以凝氣設(shè)備及回?zé)嵯到y(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行具有十分重要的意義。關(guān)鍵詞 ：汽輪機(jī)；600MW機(jī)組；回?zé)嵯到y(tǒng)；凝汽器設(shè)計(jì)N600-16.67/537/537impulse turbine regenerative system thermal economic evaluation, condenser thermodynam

4、ic designAbstractIn this paper, Shandong Zou County Power Plant 600MW units for the study of its heat recovery system heat balance calculation, checking and condenser thermal power design. Currently, power plants using regenerative extraction steam to heat boiler feed water, the advantages are: rais

5、e the average temperature of heat absorption and reduce the heat absorption refrigerant, reducing the boiler heat load, can reduce the heating surface, material savings. reduce the amount of exhaust steam into the condenser, can reduce the heat transfer area, to save material. However, using the exh

6、aust heat recovery equipment is more complicated systems, the investment would increase. But overall more good than harm. On the other hand, steam equipment, key to running good or bad can guarantee to achieve the most beneficial to the vacuum, and have a smaller degree of condensation of water cool

7、ing and condensation of water quality to provide qualified. Studies have shown that condensable equipment running on the safe operation of gas turbine and economy greatly. So condensable equipment and optimal operation of heat recovery system is of great significance.Keywords: Turbine ; 600MW ;Regen

8、erative system; Condenser design1 前言1.1.研究背景節(jié)約能源是我國的一項(xiàng)基本國策?；痣姀S是消耗一次能源的大戶，在當(dāng)前電力需求大而能源供應(yīng)緊張的情況下，作為發(fā)電單位，其任務(wù)已不再是簡單地完成年度發(fā)電任務(wù)指標(biāo)，而是要致力于提供優(yōu)質(zhì)、低耗的電能，以滿足社會(huì)的需要，這就要求發(fā)電廠對(duì)自身機(jī)組的性能有全面的了解，提高機(jī)組效率，降低能源消耗，以最少的投入獲得最大的效益。電廠的熱力系統(tǒng)中，為減少循環(huán)的冷源損失，設(shè)法從汽輪機(jī)的某些中間級(jí)引出部分做過功的蒸汽，用來加熱鍋爐的給水，減少了排汽在凝汽器中的熱損失，使蒸汽的熱量得到了充分的利用，提高了整個(gè)循環(huán)的熱效率。給水回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)

9、是火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)中的主要系統(tǒng)之一，它對(duì)全廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行影響很大。電廠回?zé)嵯到y(tǒng)中的熱交換設(shè)備主要是給水加熱器和除氧器，利用汽輪機(jī)不同段位抽出的蒸汽對(duì)主凝結(jié)水和給水進(jìn)行加熱和除氧，最終達(dá)到鍋爐所要求的給水溫度和品質(zhì)。給水溫度的提高，一方面使循環(huán)的熱經(jīng)濟(jì)性得到提高，使得燃料消耗量相對(duì)節(jié)?。涣硪环矫?，卻使鍋爐排煙溫度升高并增加系統(tǒng)的投資。通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較得到的給水溫度為最佳給水溫度，但長期以來，給水溫度低于最佳給水溫度，而高壓加熱器投入率不高是給水溫度偏低的主要原因。經(jīng)過對(duì)高加停運(yùn)情況分析得出高加頻繁停運(yùn)的主要原因有：一是高加疏水管道及彎頭經(jīng)長期沖刷，經(jīng)常泄漏；二是高加鋼管頻繁內(nèi)漏。因此，對(duì)高壓

10、加熱器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高高壓加熱器的投入率，有利于提高循環(huán)的熱經(jīng)濟(jì)性。1.2.本文的主要內(nèi)容本文以我國山東鄒縣發(fā)電廠600MW汽輪機(jī)給水回?zé)嵯到y(tǒng)以及高壓加熱器為研究對(duì)象，研究方向就是要保證機(jī)組的額定功率的條件下，確定各級(jí)回?zé)岢槠康姆峙?，熱?jīng)濟(jì)性及高壓加熱器的技術(shù)參數(shù)的選擇，最大限度地提高機(jī)組效率。本文共分兩大部分，第一部分進(jìn)行回?zé)嵯到y(tǒng)的熱平衡計(jì)算;第二部分進(jìn)行凝汽器的熱力設(shè)計(jì)。第一部分熱經(jīng)濟(jì)性計(jì)算分析常采用的方法主要分為兩類：從能量的數(shù)量角度分析的“熱力學(xué)第一定律分析法"和從能量的質(zhì)量角度分析的“熱力學(xué)第二定律分析法”。第一定律分析法主要有熱平衡法、循環(huán)函數(shù)法、等效熱降法、矩陣法、

11、偏微分理論的應(yīng)用；第二定律分析法主要是熱經(jīng)濟(jì)學(xué)法。本文從常規(guī)回?zé)嵯到y(tǒng)加熱器熱平衡計(jì)算方法出發(fā)，熱平衡法是最原始、最基本的方法，屬于定流量法，即計(jì)算時(shí)必須已知加熱器內(nèi)水流量或者將其假設(shè)為lkg，其中心是求解各級(jí)回?zé)岢槠?。由于?jì)算時(shí)必須從高壓加熱器開始向低壓加熱器逐級(jí)求解，又被稱為“串聯(lián)解法”。熱平衡法是發(fā)電廠設(shè)計(jì)、熱力系統(tǒng)分析、汽輪機(jī)設(shè)計(jì)最基本的方法，也是分析熱力系統(tǒng)的基礎(chǔ)，至今仍在廣泛應(yīng)用。第二部分以給水回?zé)嵯到y(tǒng)高壓加熱器為研究對(duì)象，結(jié)合以前大容量機(jī)組高壓加熱器設(shè)計(jì)、運(yùn)行中存在高故障率問題，從高壓加熱器的安全、經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，研究回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)主要參數(shù)的選擇原則和熱力計(jì)算特點(diǎn)，探討高壓加熱器設(shè)計(jì)結(jié)

12、構(gòu)、設(shè)計(jì)特點(diǎn)及其優(yōu)化。通過我國山東鄒縣發(fā)電廠600MW汽輪機(jī)高壓加熱器運(yùn)行中汽側(cè)水位存在的缺陷進(jìn)行試驗(yàn)調(diào)整原因分析，提出并現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行水位測(cè)量系統(tǒng)的改造、完善和最佳水位調(diào)整：同時(shí)研究分析高壓加熱器切除對(duì)機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)性的影響。 1.3.山東鄒縣發(fā)電廠600MW汽輪機(jī)組簡介該機(jī)組是由東方汽輪機(jī)廠和日本日立公司合作生產(chǎn)制造的亞臨界壓力、一次中間再熱、沖動(dòng)式、三缸四排汽機(jī)組。該機(jī)組由一個(gè)高、中壓合缸和二個(gè)雙流程低壓缸構(gòu)成。高、中壓缸是具有中分面的雙層缸結(jié)構(gòu)，汽缸的上、下半為整體鑄件；低壓缸分為分流式三層焊接結(jié)構(gòu)，分上、下半4塊構(gòu)成，可整體組裝、分塊運(yùn)輸。汽輪發(fā)電機(jī)組軸系由汽輪機(jī)的1根高、中壓轉(zhuǎn)子、2根低壓

13、轉(zhuǎn)子和1根發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子共4根轉(zhuǎn)子組成。各轉(zhuǎn)子通過與轉(zhuǎn)子鍛成一體的剛性聯(lián)軸器相連接。每根轉(zhuǎn)子由兩個(gè)軸承支持。汽輪發(fā)電機(jī)組軸系的推力軸承之于2號(hào)軸承座內(nèi)。盤車裝置位于低壓轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的連接處。主蒸汽經(jīng)位于高、中壓缸下部的2個(gè)主汽閥和4個(gè)調(diào)節(jié)氣閥進(jìn)入汽輪機(jī)高、中壓缸的高壓部分。蒸汽在高壓缸中，經(jīng)1個(gè)單列調(diào)節(jié)級(jí)和6個(gè)沖動(dòng)式壓力級(jí)后，由汽輪機(jī)車頭側(cè)排入冷段再熱管，送至再熱器。再熱后的蒸汽，由熱段再熱管經(jīng)過位于高、中壓缸中部兩側(cè)的中壓主汽/調(diào)節(jié)聯(lián)合氣閥進(jìn)入高、中壓缸的中壓部分。經(jīng)單流程5個(gè)沖動(dòng)式壓力級(jí)之后，中壓缸的排汽從其后端上部的排汽口排出，經(jīng)中、低壓缸蒸汽聯(lián)通管，分別從低壓缸中部進(jìn)入雙流程2X7級(jí)的

14、低壓缸（A）（B），然后排入低壓凝汽器（A）和高壓凝汽器（B）。 2 600MW汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)熱平衡計(jì)算2.1.回?zé)嵯到y(tǒng)簡述及其熱經(jīng)濟(jì)性.2.1.1給水回?zé)嵯到y(tǒng)簡述 給水回?zé)嵯到y(tǒng)是火力發(fā)電機(jī)組的重要組成部分，屬于循環(huán)經(jīng)濟(jì)。其能否正常工作將直接影響機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性。給水回?zé)峒訜崾侵冈谄啓C(jī)某些中間級(jí)抽出部分蒸汽，送入回?zé)峒訜崞鲗?duì)鍋爐給水進(jìn)行加熱的過程；與之相應(yīng)的熱力循環(huán)叫回?zé)嵫h(huán)。目的是減少冷源熱損失，提高電廠的熱經(jīng)濟(jì)性。給水回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)意義在于采用給水回?zé)嵋院螅环矫?，回?zé)崾蛊啓C(jī)進(jìn)入凝汽器的蒸汽量減少了。由熱量法可知，汽輪機(jī)冷源損失降低了;另一方面，回?zé)崽岣吡隋仩t的給水溫度，使工質(zhì)在鍋爐

15、內(nèi)的平均吸熱溫度提高，使鍋爐的傳熱溫差降低。同時(shí)，汽輪機(jī)抽汽加熱給水的傳熱溫差比水在鍋爐中利用煙氣所進(jìn)行加熱時(shí)的溫差小得多，因而由熵分析法可知，做功能力損失減少了。2.1.2給水回?zé)峒訜岬臒峤?jīng)濟(jì)性給水回?zé)峒訜岬臒峤?jīng)濟(jì)性主要是以回?zé)嵫h(huán)汽輪機(jī)絕對(duì)內(nèi)效率來衡量。在其他條件相同的情況下，采用給水回?zé)峒訜?，可以是汽輪機(jī)組的絕對(duì)內(nèi)效率提高，且回?zé)岢槠麆?dòng)力系數(shù)愈大，絕對(duì)內(nèi)效率愈高。對(duì)于多級(jí)回?zé)嵫h(huán)，壓力較低的回?zé)岢槠龉Υ笥趬毫^高的回?zé)岢槠龉Υ笥趬毫^高的回?zé)岢槠龉ΑＲ虼?，盡可能利用低壓回?zé)岢槠瑢?huì)獲得更好的效益。所以，在蒸汽初、終參數(shù)相同的情況下，采用回?zé)嵫h(huán)的機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性比朗肯循環(huán)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性

16、有顯著提高。2.1.3影響回?zé)徇^程的熱經(jīng)濟(jì)性的因素 在采用回?zé)嵫h(huán)的發(fā)電廠，影響回?zé)徇^程熱經(jīng)濟(jì)性的主要因素有：多級(jí)回?zé)峤o水總焓升（溫升）在各加熱器間的加熱分配；鍋爐最佳給水溫度;回?zé)峒訜峒?jí)數(shù)z。三者緊密聯(lián)系， 互有影響。（1）多級(jí)回?zé)峤o水總焓升（溫升）在各加熱器間的加熱分配 在汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)中，各個(gè)加熱器給水焓升大小對(duì)回?zé)嵯到y(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生很大的影響。因此，在汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，加熱器給水焓升的選擇一直是設(shè)計(jì)和運(yùn)行部門普遍重視的一個(gè)問題。目前，加熱器給水焓升分配方法主要有：平均分配、等焓降分配、幾何級(jí)數(shù)分配、等效熱降法以及循環(huán)函數(shù)法等，這些方法由于各自的假定條件不同，所得到的結(jié)果也不相同

17、，實(shí)際應(yīng)用中尚沒有一種人們普遍公認(rèn)的加熱器焓升分配方法。 同一回?zé)嵯到y(tǒng)中，每個(gè)加熱器的焓升分配差別較大，各機(jī)組焓升分配并沒有恪守某種規(guī)律，而是以系統(tǒng)最高的經(jīng)濟(jì)效率為目標(biāo)分配的。工程上一般采用了最簡單的平均分配法，平均分配法是各級(jí)加熱器內(nèi)水焓升相等的最佳回?zé)岱峙浞?，但還必須考慮到汽輪機(jī)本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)?，F(xiàn)有的幾種比較成熟的加熱器給水焓升分配方法，均是在理想回?zé)嵫h(huán)的基礎(chǔ)上得到的，即假定全部為混合式加熱器、加熱器端差為零、不計(jì)新蒸汽、抽汽壓損和給水泵耗功、忽略加熱器的散熱損失。同時(shí)也不考慮中間再熱及汽輪機(jī)軸封漏汽。則得到理想回?zé)嵫h(huán)絕對(duì)內(nèi)效率為： 式中，為汽輪機(jī)凝汽份額， 為單位質(zhì)量排汽在表示單位質(zhì)

18、量排氣在凝汽器中的放熱量，、為抽汽在各加熱器中的放熱量， 為主蒸汽比焓，、分別分別表示單位質(zhì)量給水或凝結(jié)水在各級(jí)加熱器中的焓升，kJkg。 使為最大的回?zé)岱峙錇樽罴鸦責(zé)岱峙?，即按照下列條件對(duì)求極值： ，（2）最佳給水溫度 回?zé)嵫h(huán)汽輪機(jī)的絕對(duì)內(nèi)效率為最大值時(shí)對(duì)應(yīng)的給水溫度稱為熱力學(xué)上的最佳給水溫度。隨著給水溫度的的提高，一方面，與之對(duì)應(yīng)的回?zé)岢槠麎毫﹄S之增加。這樣，抽汽在汽輪機(jī)中做功減少，做功不足系數(shù)增加。另一方面，隨著給水溫度的提高，工質(zhì)在鍋爐中的吸熱量將會(huì)減少，汽輪機(jī)熱耗率以及絕對(duì)電耗率也會(huì)受雙重影響，反之亦然。因此，理論上存在著最佳給水溫度。單級(jí)回?zé)崞啓C(jī)的絕對(duì)內(nèi)效率達(dá)到最大值時(shí)回?zé)岬慕o

19、水溫度為=（其中為新蒸汽壓力下的飽和水溫度，為凝汽器壓力下的飽和水溫度），此溫度為回?zé)岬淖罴呀o水溫度。多級(jí)抽汽回?zé)嵫h(huán)的最佳給水溫度與回?zé)峒?jí)數(shù)、回?zé)峒訜嵩诟骷?jí)之間的分配有關(guān)。經(jīng)濟(jì)上的最佳給水溫度與整個(gè)裝置的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)性有關(guān)。給水溫度的提高，將使鍋爐設(shè)備投資增加，或使鍋爐排煙溫度升高從而降低了鍋爐效率。因此，經(jīng)濟(jì)上最有利的給水溫度的確定，應(yīng)在保證系統(tǒng)簡單、工作可靠、回?zé)岬氖找孀阋匝a(bǔ)償和超過設(shè)備費(fèi)用的增加時(shí)，才是合理的。實(shí)際給水溫度要低于理論上的最佳值，通常可以取為。（3）給水回?zé)峒訜峒?jí)數(shù)當(dāng)給水溫度一定時(shí)，隨著回?zé)峒?jí)數(shù)z的增加冷源損失將減小，汽輪機(jī)絕對(duì)內(nèi)效率將增加。由熱量法可知，隨著回?zé)峒?jí)數(shù)的增

20、加，能更充分地利用較低壓抽汽，從而使回?zé)岢槠龉υ黾?，因此，回?zé)嵫h(huán)的效率也提高了。當(dāng)給水溫度一定時(shí)，回?zé)峒訜岬募?jí)數(shù)z越多，循環(huán)熱效率越高。在選擇回?zé)峒訜峒?jí)數(shù)時(shí)，應(yīng)該考慮到每增加一級(jí)加熱器就要增加設(shè)備投資費(fèi)用，所增加的費(fèi)用應(yīng)當(dāng)從節(jié)約燃料的收益中得到補(bǔ)償。同時(shí)還要盡量避免發(fā)電廠的熱力系統(tǒng)過于復(fù)雜，以保證運(yùn)行的可靠性。因此，小機(jī)組一般1-3級(jí)，大機(jī)組7-9級(jí)。目前，600MW機(jī)組都是采用三高四低一除氧外加軸封抽汽。高壓加熱器均設(shè)置蒸汽冷卻段和疏水冷卻段，低壓加熱器設(shè)置疏水冷卻段，以提高經(jīng)濟(jì)效益。哈爾濱第三電廠600MW機(jī)組采用的是八級(jí)回?zé)岢槠?.2.計(jì)算的目的及理論基礎(chǔ)此次熱平衡計(jì)算的目的就是要

21、確定汽輪機(jī)在某一工況下的熱經(jīng)濟(jì)型指標(biāo)和各部分汽水流量；根據(jù)以上的計(jì)算結(jié)果選擇有關(guān)輔助設(shè)備和汽水管道；確定某些工況下汽輪機(jī)功率或新汽耗量。要對(duì)回?zé)嵯到y(tǒng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算，必須一致計(jì)算工況下機(jī)組的類型，容量，參數(shù)，回?zé)釁?shù)，再熱參數(shù)及回?zé)嵯到y(tǒng)的連接方式，機(jī)組的相對(duì)內(nèi)效率，機(jī)械效率，發(fā)電效率等，看懂發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)圖。 具體的計(jì)算必須掌握的理論基礎(chǔ)是以下三個(gè)基本公式：（1） 加熱平衡式 吸熱量=放熱量或流入熱量=流出熱量（2） 汽輪機(jī)物質(zhì)平衡式D=D-或-（3） 汽輪機(jī)的功率方程式 3600Pe=W=Dw其中 W=Dh+Dq-Dh w=h+q-h2.3.計(jì)算的方法和步驟(1)整理原始資料，根據(jù)給定的

22、已知參數(shù)，查表或圖完善相關(guān)數(shù)據(jù)列出參數(shù)表。(2)回?zé)岢槠?jì)算 對(duì)凝氣式機(jī)組按高到底進(jìn)行回?zé)岢槠緿或抽汽系數(shù)的計(jì)算。(3)物質(zhì)平衡式計(jì)算由物質(zhì)平衡式可計(jì)算出凝汽流量D或凝氣系數(shù)的計(jì)算 (4)計(jì)算結(jié)果校核利用物質(zhì)平衡式或汽輪機(jī)功率方程式進(jìn)行校核，誤差范圍在1%-2%即可。(5)熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的計(jì)算2.4.根據(jù)已知條件進(jìn)行熱力計(jì)算設(shè)計(jì)題目：600MW汽輪機(jī)熱力設(shè)計(jì) 此設(shè)計(jì)題目為模仿我國山東鄒縣發(fā)電廠600MW汽輪機(jī)（我國東方汽輪機(jī)廠和日本日立公司合作生產(chǎn)），進(jìn)行熱力平衡計(jì)算、凝汽器熱力設(shè)計(jì)。 給定條件：型號(hào)：N600-16.67/537/537汽輪機(jī)（沖動(dòng)式） 全名：亞臨界壓力、一次中間再熱、單軸、

23、沖動(dòng)式、三缸四排汽汽輪機(jī)主要技術(shù)參數(shù)： 額度功率：600MW 冷卻水溫度：20 排汽壓力：4.3/5.6 kPa 給水溫度：271.5 工作轉(zhuǎn)速：3000r/min； 控制系統(tǒng)：DEH 通流級(jí)數(shù)：40 級(jí) 高壓部分：（1調(diào)節(jié)級(jí)+6沖動(dòng)級(jí)） 中壓部分： 5 級(jí) 低壓部分： （2×7） +（2×7）一、高壓缸：（1調(diào)節(jié)級(jí)+6 沖動(dòng)級(jí)） 主蒸汽壓力： =16.67 MPa 主蒸汽溫度： =538 主蒸汽初焓值： =3396.5 kJ/kg 主蒸汽流量： =1810 t/h 高壓缸排汽壓力： = 3.96 MPa 高壓缸排汽溫度： =331.5 高壓缸排汽焓值： =3053.7 k

24、J/kg 高壓缸排汽流量： =1576.3 t/h（去中壓缸部分）二、中壓缸: 2×9 級(jí) 再熱蒸汽壓力： =3.61MPa 再熱蒸汽溫度：=538 再熱蒸汽初焓值： =3534.6 kJ/kg 再熱蒸汽流量： =1517.4 t/h 中壓缸排汽壓力： =1.147 MPa 中壓缸排汽溫度： =374.0 中壓缸排汽焓值： =3202.2 kJ/kg 中壓缸排汽流量： =1380 t/h（去低壓缸部分）三、低壓缸: （2×7） +（2×7） 級(jí) 進(jìn)汽壓力： =1.147 MPa 進(jìn)汽溫度： =374.0 進(jìn)汽初焓值： =3202.2kJ/kg 進(jìn)汽流量： =138

25、0 t/h 低壓缸排汽壓力： =0.0049 MPa 低壓缸排汽焓值： =2598 kJ/kg 低壓缸排汽流量： =1100.54 t/h（去凝汽器）四、回?zé)嵯到y(tǒng): 共8段抽汽分別在 第一段抽汽于高壓缸第5級(jí)后（對(duì)8號(hào)高壓加熱器） 第二段抽汽于高壓缸排汽（即高壓缸第七級(jí)，對(duì)7號(hào)高壓加熱器） 第三段抽汽于中壓缸第3級(jí)后（對(duì)6號(hào)高壓加熱器） 第四段抽汽于中壓缸排汽（用于除氧器、小汽輪機(jī)） 第五、六、七、八段抽汽于低壓缸A/B第1、3、4、5級(jí)后（分別對(duì)4、3、2、1號(hào)高壓加熱器） 熱力系統(tǒng)圖（下頁）1.計(jì)算回?zé)岢闅庀禂?shù)與凝氣系數(shù)采用相對(duì)量方法進(jìn)行計(jì)算。（1）8號(hào)高壓加熱器（H）由H的熱平衡式求aH

26、的疏水系數(shù)（2）7號(hào)高壓加熱器（H） =0.088917+0.058558 =0.147475 再熱蒸汽系數(shù) = 1-0.058558-0.088917 = 0.852525（3）6號(hào)高壓加熱器（H）由H的熱平衡式得 H的疏水系數(shù)（4）除氧器HD第5段抽氣a由除氧器加熱蒸汽a和汽動(dòng)給水泵用汽a兩部分組成，即由除氧器的物質(zhì)平衡可知除氧器的進(jìn)水系數(shù)a為由于除氧器的進(jìn)出口水量不等，a是未知數(shù)。為避免在最終的熱平衡式中出現(xiàn)兩個(gè)未知數(shù)，可先不考慮加熱器的效率，寫出除氧器的熱平衡式:吸熱量=放熱量，即將的關(guān)系代入，整理成以進(jìn)水焓為基準(zhǔn)，并考慮的熱平衡式：吸熱量/=放熱量，可得 = =0.044959=1-

27、0.170022-0.044959=0.785019=0.044959+0.03181853=0.076777（5）4號(hào)低壓加熱器（）直接由的熱平衡式可得 =0.052965H的疏水系數(shù)0.052965(6)3號(hào)低壓加熱器（H）同理，有 = =0.023818H的疏水系數(shù) = 0.052965+0.023818= 0.076783(7)2低壓加熱器（H）= = 0.028535H的疏水系數(shù) = 0.076783+0.028535 = 0.105318（8）1號(hào)低壓加熱器（）與軸封加熱器（SG）為了計(jì)算方便，將與SG作為一個(gè)整體考慮，采用下圖所示的熱平衡范圍來列出物質(zhì)平衡和熱平衡式。由熱井的物質(zhì)

28、平衡式，可得根據(jù)吸熱量=放熱量，寫出熱平衡式將消去，并整理成以吸熱為基礎(chǔ)以進(jìn)水焓為基準(zhǔn)的熱平衡式，得 =0.04706(9)凝汽系數(shù)的計(jì)算與物質(zhì)平衡校核由熱井的物質(zhì)平衡計(jì)算 =0.785019-0.105318-0.00257129-0.04706-0.03181853=0.59825由汽輪機(jī)通流部分物質(zhì)平衡來計(jì)算，以校核計(jì)算的準(zhǔn)確性 =1-（0.058558+0.088917+0.022547+0.076777 +0.052965+0.023818+0.028535+0.04706+0.00257129)=0.59825 兩者計(jì)算結(jié)果相同，表明以上計(jì)算正確。2.新汽量計(jì)算及功率校核根據(jù)抽汽做

29、功不足多好新汽的公式來計(jì)算（1） 計(jì)算 凝氣的比內(nèi)功為=3396.5+480.9-2598 =1279.4（KJ/Kg） =1731.3145t/h（2）計(jì)算 各級(jí)抽汽做功不足系數(shù)如下：（t/h）(=)=0.058558=3144.287=184.123=0.80286=0.04701=124.7203=0.088917=3054.271=271.574=0.73250=0.06513=189.3808=0.022547=3333.111=75.151=0.57457=0.014656=48.02195=0.076777=3202.902=245.909=0.47280=0.03630=163

30、.5243=0.052965=3071.018=162.656=0.36971=0.01958=112.808=0.023818=2834.882=67.521=0.18575=0.00440=50.72901=0.028535=2724.351=77.739=0.09875=0.00281=60.77556=0.04706=2598.328=122.2773=0=0=100.2312=0.59825=2598=1554.2535-=1274.1920.001463137.58=4.60060.42175=0.00061=3.1230140.001103137.58=3.46670.42175

31、=0.00045=2.353282-=2769.2731-=0.187136=2129.86于是，抽汽做功不足汽耗增加系數(shù)為=1/ =則汽輪機(jī)新汽耗量為=1731.31451.2302=2129.86t/h(3)功率校核1Kg新汽比內(nèi)功=3396.5+0.852525480.9-2769.2731=1037.206KJ/Kg據(jù)此，可得汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)的功率為 =2129.861037.2060.990.985/3600 =598.3909298MW計(jì)算誤差=誤差較小，在工程允許范圍內(nèi)，表示上述計(jì)算正確。3.熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算1Kg新汽的比熱耗 =3396.5+0.8517481-1189.5 =261

32、6.6677Kg/Kg汽輪機(jī)絕對(duì)內(nèi)效率汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組絕對(duì)電效率=0.3963320.9850.99=38.6483%汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組熱好率q汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)汽好率d 3 凝汽器簡介及課題介紹3.1凝汽器的作用 凝汽器的主要功能是在汽輪機(jī)的排汽部分建立低背壓，使蒸汽能最大限度地做功，然后冷卻下來變成凝結(jié)水，并予以回收。凝汽器的這種功能由真空抽氣系統(tǒng)和循環(huán)冷卻水系統(tǒng)給予配合和保證。真空抽氣系統(tǒng)的正常工作，將漏入凝汽器的氣體不斷抽出；循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的正常工作，確保了進(jìn)入凝汽器的蒸汽能夠及時(shí)地凝結(jié)變成凝結(jié)水，體積大大縮?。ㄔ?.0049MPa的條件下，單位質(zhì)量的蒸汽與水的體積比約為2800），既能將水回收，

33、又保證了排汽部分的高真空。3.2凝汽器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)凝汽器主要由殼體、管板、管束-中間管板等部件組成。管板將凝汽器殼體分割為蒸汽凝結(jié)區(qū)和循環(huán)冷卻水進(jìn)出口水室；中間管板用于管束的支持和定位。凝汽器下部還設(shè)有收集凝結(jié)水的空間，成為熱井。凝結(jié)水匯集到熱井之后，由凝結(jié)水泵輸送到回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)。凝汽器蒸汽凝結(jié)區(qū)的布置方式和循環(huán)冷卻水的流程布置方式，對(duì)凝汽器的結(jié)構(gòu)、性能有很大的影響。目前大功率汽輪機(jī)組的凝汽器管束采用被稱為“教堂窗式”的布置方式。使用經(jīng)驗(yàn)證明，這種布置方式的換熱效果良好，氣流在管束中的穩(wěn)定性也較好。下圖是這種管束布置方式。由1圖可以看出，在凝汽器的蒸汽進(jìn)口處，管道形成的蒸汽通道較大，流速較低，因

34、而汽阻較小。隨著蒸汽不斷從橫向進(jìn)入管束，氣道逐漸變窄，蒸汽量因沿途凝結(jié)而減少，但在其逐漸變窄的通道中仍能保持流速基本不變，這樣可以防止蒸汽滯止區(qū)域的存在，有利于后排管子的換熱效果。此外，這種汽道的布置方式使得蒸汽橫穿管子的排數(shù)較少從而減小汽液兩相流動(dòng)的壓力降。由于管束布置的合理，凝結(jié)水下落時(shí)不斷沖擊下排管束的外表面，使管子外表面的層流層不斷受到破壞，始終不能增厚，從而改善傳熱效果。在凝汽器中，有一部分蒸汽直接從管束底部向上進(jìn)入管束，這部分蒸汽不斷地對(duì)自上而下流動(dòng)的凝結(jié)水產(chǎn)生較劇烈的擾動(dòng)，加熱凝結(jié)水。這樣，一方面可使凝結(jié)水脫氧，另一方面還可以減小凝結(jié)水的過冷度?！敖烫么笆健惫苁闹虚g空氣冷卻區(qū)，

35、依靠真空泵的抽吸作用使此區(qū)域形成較低的壓力，管束中所有不凝結(jié)的氣體在壓差的作用下，都流到此區(qū)域，并不斷被抽出。在空氣冷卻區(qū)之前的管束內(nèi)布置有特殊的預(yù)冷區(qū)，此預(yù)冷區(qū)內(nèi)氣流維持較高的雷諾數(shù)，傳熱效果好，能用于補(bǔ)償蒸汽凝結(jié)后期區(qū)域中，由于不凝結(jié)氣體增加，造成對(duì)傳熱效果的不利影響。由圖5-3中可以看出，當(dāng)采用單背壓凝汽器并聯(lián)運(yùn)行方式時(shí)，循環(huán)水溫由t1升至t2，凝汽器內(nèi)凝結(jié)水的溫度為ts；當(dāng)采用雙背壓的凝汽器并改為串聯(lián)運(yùn)行方式時(shí)，在同樣水量、同樣出入口水溫的情況下，兩個(gè)凝汽器內(nèi)凝結(jié)水的溫度分別為ts1和ts2，顯然tar=（ts1+ts2）/2，tar<ts，故雙背壓可以提高凝汽器平均真空，從而降

36、低了汽輪機(jī)組的冷端損失，一般熱耗可降低0.2%0.3%。但如果取很低的背壓，就需要增加循環(huán)水的冷卻倍率或增大凝汽器的冷卻面積，這將會(huì)增加運(yùn)行費(fèi)用或設(shè)備的成本。 3.3.凝汽器真空低的原因凝汽式汽輪機(jī)的凝汽設(shè)備通常由表面式凝汽器,抽氣設(shè)備,凝結(jié)水泵,循環(huán)水泵以及這些部件之間的連接管道組成。 排氣離開汽輪機(jī)后進(jìn)入凝汽器,凝汽器內(nèi)流入由循環(huán)水泵提供的冷卻工質(zhì),將汽輪機(jī)乏汽凝結(jié)為水。由于蒸汽凝結(jié)為水時(shí),體積驟然縮小,從而在原來被蒸汽充滿的凝汽器封閉空間中形成真空。為保持所形成的真空,抽氣器則不斷的將漏入凝汽器內(nèi)的空氣抽出,以防不凝結(jié)氣體在凝汽器內(nèi)積聚,使凝汽器內(nèi)壓力升高。集中與凝汽器底部的凝結(jié)水,則通

37、過凝結(jié)水泵送往除氧器方向作為鍋爐給水。 所以,凝汽設(shè)備的任務(wù)是： (1) 在汽輪機(jī)排汽口建立并維持高度真空； (2) 將汽輪機(jī)的排汽凝結(jié)成潔凈的凝結(jié)水作為鍋爐的給水循環(huán)使用。 要是說單純的凝汽器的作用,就是把乏汽凝結(jié)成水。 總結(jié)起來：凝汽器的功能是將介質(zhì)由氣態(tài)轉(zhuǎn)換成液態(tài)，介質(zhì)由氣態(tài)轉(zhuǎn)換成液態(tài)時(shí)體積僅為原來體積的萬分之幾，容器內(nèi)自動(dòng)變成真空狀態(tài)。3.4.影響凝氣設(shè)備運(yùn)行的主要因素（一）凝結(jié)水過冷度 凝結(jié)水過冷度定義為凝汽器入口處（喉部）壓力下的飽和溫度t與 熱井中凝結(jié)水溫度之差。即凝結(jié)水產(chǎn)生過冷的原因?yàn)?設(shè)計(jì)時(shí)冷卻水管束排列不當(dāng)，在凝結(jié)水下落過程中受冷卻水的多次冷卻，產(chǎn)生過冷;凝汽器內(nèi)聚集的空氣

38、增多，空氣分壓提高，熱井附近蒸汽分壓降低，產(chǎn)生過冷；凝汽器的汽阻過大，使得凝汽器內(nèi)管束中、下部形成的凝結(jié)水溫度偏低，產(chǎn)生凝結(jié)水過冷；凝汽器運(yùn)行中熱井的水位過高，淹沒了凝氣器下部的冷卻水管，使凝結(jié)水再次被冷卻，過冷度增大。凝結(jié)水過冷是不可避免的，但過大的過冷度增大了冷卻水帶走的熱量，降低了汽輪機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)凝結(jié)水過冷度增大，使凝結(jié)水中含氧量升高，加速了低壓回?zé)嵩O(shè)備和管道的腐蝕。（二）凝汽器的汽阻凝汽器的汽阻定義為從凝汽器喉部到抽氣口的壓力降。汽阻一般微260400Pa。凝汽器的汽阻主要由兩個(gè)部分組成：蒸汽進(jìn)入第一排冷卻管時(shí)的局部阻力；蒸汽流經(jīng)主凝結(jié)區(qū)和空氣冷卻區(qū)的沿程阻力。過大的凝汽器汽阻

39、存在，使在同樣的抽氣口壓力下，凝汽器壓力升高，降低了汽輪機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。是在同樣的凝汽器壓力下，汽阻越大，抽氣口的壓力勢(shì)必要求更低，導(dǎo)致抽氣設(shè)備的功耗增大，凝結(jié)水過冷度和含氧量也會(huì)相應(yīng)增大。（三）凝汽器的水阻凝汽器的水阻定義為冷卻水流經(jīng)凝汽器是的流動(dòng)阻力。水阻產(chǎn)生的原因：冷卻水在水室及進(jìn)、出冷卻水管的局部阻力；冷卻水在冷卻水管中的沿程阻力。當(dāng)冷卻水管被雜物堵塞時(shí)，水阻明顯增大。水阻的大小對(duì)循環(huán)水泵的選擇和循環(huán)水管的布置均有影響。水阻是不可避免的，但水阻增大，將使循環(huán)水泵好功增加。（四）凝汽器內(nèi)部泄露為了確保凝汽器的正常運(yùn)行，汽側(cè)與外界、水側(cè)與汽側(cè)之間都應(yīng)是密封隔離的。若凝汽器內(nèi)部管束等發(fā)生裂紋或

40、間隙，則在壓差推動(dòng)下，會(huì)發(fā)生空氣漏入汽側(cè)或冷卻水漏入汽側(cè)。空氣漏入原因主要是汽輪機(jī)低壓部分設(shè)備或管閥密封性下降。凝汽器內(nèi)空氣泄露嚴(yán)重時(shí)，會(huì)直接導(dǎo)致凝汽器真空惡化，使汽輪機(jī)排氣壓力和溫度升高，降低機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性；低壓缸還會(huì)因溫度升高而變形，造成機(jī)組震動(dòng)；空氣分壓增大，增加了空氣在水中的含氧量增加；空氣的聚集使凝汽器傳熱端差增大、過冷度增大。冷卻水漏入的原因：冷卻水管受蒸汽沖蝕嚴(yán)重而損壞；冷卻水對(duì)入口處管壁沖蝕；冷卻水管材質(zhì)差；冷卻水管在管板上固定不良等。冷卻水泄露會(huì)惡化凝結(jié)水質(zhì)，也會(huì)使凝結(jié)水過冷度增大。（五）凝汽器真空惡化凝汽器壓力異常升高，即真空惡化，對(duì)汽輪機(jī)及凝汽器都會(huì)產(chǎn)生很大的危害。對(duì)凝汽器

41、帶來的危害：使凝汽器內(nèi)溫度升高，由于水管與管板的材質(zhì)不同，其膨脹系數(shù)存在差異，是冷卻水管與管板的連接容易松動(dòng)而產(chǎn)生泄露；若真空惡化是由于空氣分壓力增大造成的，則使凝結(jié)水含氧量增大，容易產(chǎn)生低溫腐蝕。4 凝汽器的熱力設(shè)計(jì)4.1.理論基礎(chǔ)和重要參數(shù)的選擇 實(shí)際情況下，汽輪機(jī)排汽的飽和溫度，必然大于以下兩個(gè)極限排汽的飽和溫度必須大于自然水溫；技術(shù)極限冷卻水在凝汽器內(nèi)冷卻汽輪機(jī)排汽的過程中，由于冷卻蒸汽的凝汽器冷卻面積不可能無窮大的緣故，排汽的飽和溫度應(yīng)該在自然水溫的基礎(chǔ)上加上冷卻水溫升和傳熱端差。 t=+ =t-t式中 t排汽飽和溫度，攝氏度t,t冷卻水進(jìn)出口溫度，攝氏度冷卻水在凝汽器的溫升，一般在

42、612攝氏度凝汽器的傳熱端差，一般在310攝氏度冷卻水進(jìn)口溫度t決定于地區(qū)的氣溫和供水方式，在其他條件不變的情況下，t越底真空越高，因此，冬季比夏季水溫低真空也較高。冷卻水溫升可根據(jù)凝汽器的熱平衡方程式求出： D（h-h）=D(h-h)式中 D進(jìn)入凝汽器的蒸汽量(kg/h) D 進(jìn)入凝汽器的冷卻水量（kg/h） h, h蒸汽和凝結(jié)水焓（kj/kg） h, h進(jìn)出口冷卻水焓值(kj/kg)在低溫范圍內(nèi)，水的焓值在數(shù)值上等于水溫的4.187倍，于是有 D（h-h）=D(h-h)=4.187D=M表示冷卻倍率，凝結(jié)1千克蒸汽所需要的冷卻水量，m越大，越小，凝汽器可以達(dá)到較低的壓力，因此消耗的冷卻水量

43、和耗功業(yè)越大。現(xiàn)代凝汽器的m取在50120之間，最佳值應(yīng)通過經(jīng)濟(jì)比較才能確定。4.1.2傳熱端差傳熱端差與冷卻面積，傳熱量及傳熱系數(shù)有關(guān)，傳熱越強(qiáng)，端差越小。由凝汽器的傳熱方程知，傳給冷卻水的熱量Q為 Q=D（-h）=Fk=4.187D若以冷卻水的對(duì)數(shù)平均溫差作為蒸汽與冷卻水之間的平均傳熱溫差，并假定蒸汽溫度t跟冷卻面積不變，則tm=式中F表示冷卻水表面總面積（m）K表示蒸汽至冷卻水的平均總傳熱系數(shù)kJ/(mhk)D冷卻水量（kg/h）K值受到很多因素的影響，如冷卻水的進(jìn)口溫度，冷卻水的流速，管徑，流程數(shù)，管子材料，冷卻表面的潔凈程度，空氣含量，蒸汽速度及管子的排列方式等。所以k值只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)

44、公式和理論分析得到K=14654.5式中 -冷卻面積清潔修正系數(shù)，一般取0.8-0.85 -冷卻水流速和管徑修正系數(shù)，它是冷卻水流速w,管內(nèi)徑d,進(jìn)口水溫t和的函數(shù)=（）-冷卻水進(jìn)口溫度修正系數(shù) =1-（35-t） -冷卻水流程修正系數(shù)， =1+（1-） -凝汽器的單位蒸汽負(fù)荷的修正系數(shù)，新設(shè)計(jì)取1 本文將根據(jù)以上的理論和已知的參數(shù)重點(diǎn)進(jìn)行凝汽器的技術(shù)參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算。 4.2.凝汽器的熱力計(jì)算已知：小汽輪機(jī)的排汽量為G=57.591t/h,焓值為h=1381.644kJ/kg,低壓缸排汽量為G=1100.54 t/h，焓值為h=2598 kJ/kg，凝汽器壓力為p=0.0043Mpa.選定冷卻

45、水進(jìn)口溫度為t=20，冷卻水管徑為d2/d1=25/23mm.冷卻倍數(shù)為m=58，冷卻水流速為w=2.2m/s,流程為z=2，凝結(jié)水溫tc=34.3，冷卻水量：67700t/h，確定該凝汽器的冷卻面積F，管子數(shù)目n，長度L，水阻h。（1）求對(duì)數(shù)平均溫差tm由Pc=0.0049Mpa，差得相應(yīng)的飽和溫度ts=32.5，KJ/Kg冷卻水過冷度=冷卻水溫升 =(2598-143.6)/（4.187=10.106冷卻水出口溫度tw2= tw1+t=10.106+20=30.106則對(duì)數(shù)平均溫差tm=5.35（2）傳熱系數(shù)取清潔系數(shù)=0.8冷卻水流速修正系數(shù)=（）=(1.12.2/230.25)0.120.8（1+0.2520）=1.05冷卻水溫修正系數(shù)=1-（35-t）=1-0.0010.420.80.5(35-20)2=0.916熱負(fù)荷的修正系數(shù)取1傳熱系數(shù) K=14654.5=14654.50.81.050.961=11275.76kj/(m2h)(3)傳熱量的計(jì)算Q=G(H-h)+G(H-h)0.98=0.98(1381.64