680MW超超臨界機(jī)組熱力系統(tǒng)計算及其選型

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目錄

摘要ⅠABSTRACTⅡ緒論1第一章主設(shè)備選型3

1.1主要設(shè)備選擇原則31.2主設(shè)備選擇3其次章原則性熱力計算4

2.1發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)的擬定42.2全廠原則性熱力系統(tǒng)計算5第三章輔助熱力系統(tǒng)18

3.1補(bǔ)充水系統(tǒng)183.2軸封蒸汽系統(tǒng)19第四章主蒸汽再熱蒸汽系統(tǒng)21

4.1主蒸汽再熱系統(tǒng)的設(shè)計錯誤！未定義書簽。4.2主蒸汽系統(tǒng)的計算23第五章旁路系統(tǒng)28

5.1旁路系統(tǒng)的選擇285.2旁路系統(tǒng)的容量285.3旁路系統(tǒng)的管徑和壁厚計算285.4旁路系統(tǒng)及其管道閥門的擬定30第六章給水系統(tǒng)32

6.1給水系統(tǒng)的選擇326.2給水泵的配置33

6.3給水系統(tǒng)管道的計算34

第七章回?zé)岢槠到y(tǒng)36

7.1本設(shè)計回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)確定367.2加熱疏水系統(tǒng)的確定377.3加熱疏水系統(tǒng)圖377.4回?zé)岢闅庀到y(tǒng)管道計算377.5閥門的選擇42第八章其他系統(tǒng)43

8.1主凝結(jié)水系統(tǒng)及其管道閥門的確定438.2除氧系統(tǒng)的確定44第九章總結(jié)48終止語49致謝50

?357.2?258.7???7?2614.5?366.85??0.100903??546.89?366.85???0.99?0.764912

?7?0.02578

H7的疏水系數(shù)

?d7??d6??7?0.100903?0.02578?0.12668

（8）8號低壓加熱器（H8）與軸封加熱器（SG）

為了計算便利，將#8加熱器和軸封加熱器可作為整體考慮，采用圖2-39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)平衡式，可得

?c??pu??c4??d7??sg2??8根據(jù)?

吸熱量=?放熱量寫出熱平衡式

hc''?c4hw8??8h8??sg2hsg2??d7h7?(?c??pu)hc'將

?c??pu消去，并整理成以

?c4

吸熱為基礎(chǔ)以進(jìn)水焓為基準(zhǔn)的熱平衡式，

'得[?8(h8?hc')??d7(h7?hc')??sg2(hsg2?hc')]ηh??c4(hw8?hc')

?8???c4?hw8?hc'?/?h??d7?h7'?hc'???sg2?hsg2?hc'?h8?hc'0.764912??258.7?133.14?/0.99?0.12668??366.85?133.14??0.0014??3194.4?133.14?2481.7?133.14?0.026876

（9）凝汽器系數(shù)?c的計算與物質(zhì)平衡校核由熱井的物質(zhì)平衡計算?c

?c??c4??d7??sg2??8??pu?0.764912?0.12668?0.02792?0.038?0.572

由汽輪機(jī)通流部分物質(zhì)平衡來計算

?8??c?1????j??sg1??sg2??1?

?c，以校核計算的確鑿性

12

?0.119?0.032111?0.057358??0.0526297???1???0.042811?0.05809?0.02578?0.026876?0.013?0.0014???

?0.572二者相等，說明計算正確

2.2.3汽輪機(jī)汽耗量及各項汽水流量的計算

?qrh?hrh2?hrh1?3658.50?3114.64?543.86?kj/kg?

?ic?h0?hc??qrh?3457.68?2310.8?543.86?1690.74?kj/kg?

表2-7作功不足系數(shù)計算

Y的計算式Y(jié)i?i0.05161970.1190.0321110.0573580.0428110.058090.025780.026876?iYi0.043140.094640.02040.029650.01820.018060.004630.002720.23144Y1??h1?hc??qr.h?/?hr.hY2??h2?hc??qr.h?/?hr.hY3??h3?hc?/?hr.hY4??h4?hc?/?hr.hY5??h5?hc?/?hr.h0.83570.79530.63520.51690.42510.31090.17960.1011Y6??h6?hc?/?hr.hY7??h7?hc?/?hr.hY8??h8?hc?/?hr.h??Yiii?18汽輪發(fā)電機(jī)組汽耗量

3600?6.8?105Dc0?10??10?3?1656.85t/h

?ic?m?g1690.74?0.996?0.99063600pe?3抽氣做功不足汽耗增加系數(shù)β為

13

821????1/?1???jYj???sgjYsgj???1.313984

11??1?0.23144?0.007516則D0?Dc0??1656.85?1.313984?2177.079t/h

2.2.4功率核算

2-8功率核算表

?jhj?jhj164.15?jhj?jhj84.58?1?0.05161973179.9?7?0.02578?8?0.0268762614.5?2?0.119?3?0.032111?4?0.057358?5?0.042811?6?0.058093111.63384.83184.73029.52836.4370.28108.69182.67129.696164.77

2481.72310.83193.23194.466.6981322.4741.514.47?c?0.5723?csg1?0.013?sg1?0.0014?ah?2639.9841kg新汽比內(nèi)功wi（其中?81ajhj計算數(shù)據(jù)見表）為

2wi?h0??rhqrh?(??jhj??chc??sgjqsgj)1

=3457.68+0.8293803×543.86－2639.984=1361.556據(jù)此，可得汽輪發(fā)電機(jī)的功率Pe'為

'pe?D0?i?m?g/3600?690.44MW

'/pe?100%?680?690.44/680?100%?0.01535%計算誤差??pe?pe誤差十分小，在工程允許范圍內(nèi)，表示上述計算正確。

表2-9各項汽水流量，抽汽及排汽內(nèi)功率

14

項目汽輪機(jī)汽耗D0?D0?D0鍋爐蒸發(fā)量Db?1.0101D0給水量Dfw?1.0101

數(shù)量（t/h）2177.092198.862198.8630.051627全廠汽水損失Di?0.010101D0D0化學(xué)補(bǔ)充水量Dma?0.01010130.0516271792.29再熱蒸汽量Drh?0.829836D0-14335.2

表2-10各段抽汽量

項目第一段抽汽D1其次段抽汽D2第三段抽汽D3第四段抽汽D4第五段抽汽D5第六段抽汽D6第七段抽汽D7第八段抽汽D8汽輪機(jī)排汽DcD（kg/h）抽汽量（t/h）155.360453350.896846126.293598268.281288132.413399144.20230189.04813790.8331871614.838524（內(nèi)功率Wijkj/h）46949.9289?103130007.2814?10381648.80529?103227126.9384?103132651.7431?103172305.5371?103126163.4005?103140755.1066?1032778329.681?103h（kj/kg）h0?3482.1D015

Drh?0.829836D0-14335.2D1?0.052220D0D2?0.117944D0D3?0.042450D0

qrh?549.2h1?3179.9h2?3111.6h3?3384.8h4?3184.7D4?0.033670D0?168109.2D5?0.044507D0D6?0.048469D0D7?0.029931D0h5?3029.5h6?2836.4h7?2614.5h8?2481.7hc?2310.8D8?0.030930D0-1187.088297Dc?0.599878D0-169866.9117.1117?Dj?0.400121D0?16692218D（kg/h）Dsg1?910.8Dsg2?2034H（kj/kg）hsg1?3193.2hsg2?3149.4?D12sgj?2944.8

2.2.5全廠熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)計算

電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)計算

1kg新汽的熱耗量q

?kj/kg?q?h0??rhqrh?hfw?3457.68?0.8293803?543.86?1310.5?2598.24677

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（6）低壓加熱器H6抽汽管道選型

已知參數(shù)：p?0.3MPa，t?194.5℃，D?917.73mm，

主蒸汽管道選用材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235-A.F,此材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力[σ]t=115.65Pa,本設(shè)計采用無縫鋼管，η=1.0；α=0；本管道為合金鋼Y=0.4,將數(shù)據(jù)代入壁厚計算公式得：主蒸汽管道主管壁厚為sm=1.2mm（7）低壓加熱器H7相關(guān)抽汽管道選型

已知參數(shù)：p?0.07MPa，t?98.78℃，D?947.5mm，

主蒸汽管道選用材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235-A.F,此材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力[σ]t=120.23Pa,本設(shè)計采用無縫鋼管，η=1.0；α=0；本管道為合金鋼Y=0.4,將數(shù)據(jù)代入壁厚計算公式得：主蒸汽管道主管壁厚為sm=0.28mm（8）低壓加熱器H8抽汽管路選型

已知參數(shù)：p?0.026MPa，t?74.78℃，D?1701.53mm，

主蒸汽管道選用材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235-A.F,此材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力[σ]t=121.38Pa,本設(shè)計采用無縫鋼管，η=1.0；α=0；本管道為合金鋼Y=0.4,將數(shù)據(jù)代入壁厚計算公式得：主蒸汽管道主管壁厚為sm=0.182mm

7.5閥門的選擇

在抽汽管道上設(shè)置抽起隔離閥和止回閥。為防止汽輪機(jī)甩負(fù)荷或跳閘時，抽汽管道中積聚的蒸汽會倒流進(jìn)入汽輪機(jī)本體，致使汽輪機(jī)發(fā)生意外的超速。

尋常除了回?zé)岢槠麎毫ψ畹偷囊?、二級管道外，都設(shè)有電動隔離閥和氣動控制制止閥。在抽汽隔離閥和止回閥上下游，設(shè)有接到疏水聯(lián)箱的輸水管道，其疏水閥有氣動控制。

42

第八章其他系統(tǒng)

8.1主凝結(jié)水系統(tǒng)及其管道閥門的確定8.1.1凝結(jié)水管道計算

（1）凝汽器至凝結(jié)水泵入口管道參數(shù)（給水泵至鍋爐進(jìn)口）：設(shè)計壓力取用泵吸入口中心線至汽輪機(jī)排氣缸接口平面處的水柱靜壓，此時凝汽器內(nèi)按大氣壓，且不小于0.1MPa,則設(shè)計壓力P1=0.1MPa；設(shè)計溫度為設(shè)計壓力下的飽和溫度T1=99.63oC。

凝結(jié)水泵至除氧器管道參數(shù)：設(shè)計壓力取凝結(jié)水泵出口壓力的1.1倍，P2=1.912×1.1=2.1032MPa；設(shè)計溫度取用低壓加熱器后凝結(jié)水的最高工作溫度，T2=157.72oC。

（2）凝汽器至凝結(jié)水泵入口管道內(nèi)徑：

由設(shè)計壓力P1=0.1MPa，設(shè)計溫度T1=99.63oC，查得v=0.001043

m3/kg,w取2m/s,G=700.9769t/h，代入管道內(nèi)徑計算公式得：D1=594.7?700.9769?0.001043=359.639mm.

2（3）凝汽器至凝結(jié)水泵入口管道壁厚

根據(jù)設(shè)計溫度T1=99.63oC,管道選用材料為Q235-A.F,此材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力[σ]t=120.1906MPa（查常用國產(chǎn)鋼材的許用應(yīng)力表得出）,本設(shè)計采用無縫鋼管，η=1.0；α=0；Y=0.4,將數(shù)據(jù)代入壁厚計算公式

pDi?2[?]t???2Yp?sm?t2[?]??2p[1?Y]得：sm1=0.52455mm。

8.1.2閥門的選擇

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680MW機(jī)組的主凝結(jié)水設(shè)兩臺容量各為100%的電動凝結(jié)水泵，一臺正常運(yùn)行，一臺備用，運(yùn)行泵故障時連鎖啟動備用泵。凝結(jié)水由凝汽器熱井經(jīng)一總管引出，然后分兩、三路接至凝結(jié)水泵的進(jìn)口，經(jīng)升壓后再合并成一路去凝結(jié)水經(jīng)處理裝置。每臺進(jìn)口管道上裝有閘閥和濾網(wǎng)。閘閥用于水泵檢修隔離，濾網(wǎng)可防止熱井中可能積存的殘渣進(jìn)入泵內(nèi)。機(jī)組正常運(yùn)行后，假使確認(rèn)熱井內(nèi)部已經(jīng)清白，也可拆除濾網(wǎng)而用短暫代替，以減少阻力損失。在兩臺凝結(jié)水泵的出水管道上均裝有止回閥和電動閘閥，止回閥防止凝結(jié)水倒流。每臺凝結(jié)水泵及其出口管道上均設(shè)置抽空氣管，在泵啟動時將空氣抽至凝汽器。

8.2除氧系統(tǒng)的確定

8.2.1除氧系統(tǒng)管道內(nèi)徑

由設(shè)計壓力P2=2.1032MPa，設(shè)計溫度T2=157.72oC，查得v=0.001181

m3/kg,w取2m/s,G=1747.77t/h，代入管道內(nèi)徑計算公式得：D2=594.7?1747.77?0.001181=604.16mm.

28.2.2除氧器管道壁厚

根據(jù)設(shè)計溫度T2=157.72oC,管道選用材料為Q235-A.F,此材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力[σ]t=110.42MPa（查常用國產(chǎn)鋼材的許用應(yīng)力表得出）,本設(shè)計采用無縫鋼管，η=1.0；α=0；Y=0.4,將數(shù)據(jù)代入壁厚計算公式

pDi?2[?]t???2Yp?sm?t2[?]??2p[1?Y]得：sm2=5.82mm.

8.2.3系統(tǒng)確定

火力發(fā)電廠運(yùn)行過程中，給水會不斷地溶解入氣體，主要是由補(bǔ)充水帶入空氣，從系統(tǒng)中處于真空下工作的設(shè)備（如凝汽器及部分低壓加熱器）和管道附件的不嚴(yán)密處漏入空氣。溶于水中的氧，對鋼鐵構(gòu)成的熱力設(shè)備及管道會產(chǎn)生猛烈的腐蝕作用，二氧化碳將加劇氧的腐蝕。而所有不凝結(jié)的氣體在換熱設(shè)備中均會使熱阻增加、傳熱效果惡化，從而導(dǎo)致機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性下降。對于超臨界壓力機(jī)組，

44

在熱力除氧的基礎(chǔ)上，再做補(bǔ)充化學(xué)除氧。

8.3疏放水系統(tǒng)的組成

8.3.1輸放水系統(tǒng)組成

用來疏泄和收集全廠各類汽水管道疏水的管路及設(shè)備，成為發(fā)電廠的疏水系統(tǒng)。

典型的發(fā)電廠疏放水系統(tǒng)如下圖8.1所示，它主要由疏水器、疏水?dāng)U容器、疏水箱、疏水泵、低位水箱、低位水泵及其連接納道、閥門和附件組成。

低壓缸汽輪機(jī)本體疏水汽疏輪水機(jī)擴(kuò)本容體器主蒸汽管道疏水再熱管道疏水高壓加熱器通風(fēng)排汽高急壓疏加水熱擴(kuò)器容危器溢放水除氧器來自凝泵出口2號高壓加熱器危急放水3號高壓加熱器危機(jī)放水1號高壓加熱器危機(jī)放水凝汽器

圖8.1疏水系統(tǒng)

全廠設(shè)兩個疏水箱，并配兩臺疏水泵。尋常疏水箱及疏水泵布置在主廠房定端底層。疏水泵將水箱中的水定期或不定期地送到除氧器中，當(dāng)鍋爐不設(shè)啟動專用水時，也可通過疏水泵向汽包上水。低于大氣壓的疏水，或低處設(shè)備、管道的疏、溢放水，疏往低位水箱，然后由低位水泵將水送至疏水箱中。低位水箱和低位水泵尋常布置在0m以下特挖的坑內(nèi)。

8.3.2疏水管道計算

（1）疏水管道參數(shù)

加熱器疏水管道設(shè)計壓力取用汽輪機(jī)最大計算出力工況下抽汽壓力的1.1倍，且不小于0.1MPa。則各加熱器疏水管道設(shè)計壓力為：

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P1=8.391×1.1=9.2301MPaP2=6.393×1.1=7.0323MPaP3=2.419×1.1=2.6609MPaP4=1.19×1.1=1.309MPaP5=0.659×1.1=0.7249MPaP6=0.285×1.1=0.3135MPaP7=0.1MPaP8=0.1MPa

加熱器疏水管道設(shè)取用該加熱器抽汽管道設(shè)計壓力對應(yīng)的飽和溫度，則設(shè)計溫度、比容通過查焓熵表得：T1=299.79oC，v=0.00143m3/kgT2=285.41oC，v=0.00135m3/kgT3=228.55oC，v=0.0012m3/kgT4=194.31oC，v=0.00114m3/kgT5=165.52oC，v=0.00111m3/kgT6=135.12oC，v=0.00107m3/kgT7=96.6oC，v=0.00104m3/kgT8=69.06oC，v=0.00104m3/kg選取各疏水管道介質(zhì)流速都去2m/s。

各抽汽管道流量為G1=167.28t/h，G2=355.13t/h，G3=418.54t/h，

G4=0t/h，G5=99.53t/h，G6=159.68t/h，G7=222.05t/h，G8=293.47t/h，（2）輸水管道內(nèi)經(jīng)

將上述各抽汽管道參數(shù)代入管道內(nèi)徑計算公式Di?594.7得：D1=205.67mmD2=291.17mmD3=298.02mm

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Gv，w

汽輪機(jī)絕對內(nèi)效率

?i??iq?1361.556?0.524029

2598.24677汽輪發(fā)電機(jī)組絕對電效率

?e??i?m?g?0.524029?0.996?0.9906?0.517027?51.7027%

汽輪發(fā)電機(jī)組熱耗率q0

q0?3600?3600?kg/?kw?h???6962.8858840.517027?e汽輪發(fā)電機(jī)組汽耗率d0

d0?q6962.885884?kg/?kw?h????2.67984q02598.24677

鍋爐熱負(fù)荷Qb和管道效率?p

根據(jù)鍋爐蒸汽參數(shù)查過熱器出口焓值hb?3485.2kj/kgQb?Dbhb?Drhhrh-Dfwhfw

3?7863516.351?10（kj/h）?p?Q0?0.9857Qb全廠熱效率?cp??b?p?e?0.938?0.9857?0.4876?0.4508全廠熱耗率qcp?3600?cp?cp?3600?kj/kw?h??7985.8030.45080.123?kg（??0.273/kw?h）0.4508發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率bs?0.123?通過計算數(shù)據(jù)可以看出本設(shè)計煤耗較低，全廠效率較高所以設(shè)計比較合理和科學(xué)。

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第三章輔助熱力系統(tǒng)

3.1補(bǔ)充水系統(tǒng)

由于熱力系統(tǒng)中工質(zhì)損失，故需要對鍋爐進(jìn)行給水的補(bǔ)充，以彌補(bǔ)工質(zhì)的損失，保證系統(tǒng)系統(tǒng)汽水總量保持動態(tài)穩(wěn)定。

補(bǔ)充水引入系統(tǒng)不僅確保補(bǔ)充水量的需要，同時還涉及補(bǔ)充制取方式及補(bǔ)充水引入回?zé)嵯到y(tǒng)的地點(diǎn)選擇。因此，補(bǔ)充水引入系統(tǒng)在滿足主要的技術(shù)要求之上力求合理、經(jīng)濟(jì)效益最高。

補(bǔ)充水引入熱力系統(tǒng)，隨系統(tǒng)工質(zhì)損失的大小進(jìn)行水量調(diào)理，在熱力系統(tǒng)適合進(jìn)行水量調(diào)理的地方有凝汽器和給水除氧器。其水量調(diào)理要考慮熱井水位和除氧箱水位的雙重影響，增加了調(diào)理的繁雜性。補(bǔ)充水量應(yīng)與工質(zhì)損失相等，本設(shè)計中大致為0.01Db。

發(fā)電廠工質(zhì)循環(huán)過程中雖然采取了各種減少工質(zhì)損失的措施，仍不可避免的存在一定數(shù)量的工質(zhì)損失，為了維持工質(zhì)損失的連續(xù)，需要將損失的工質(zhì)數(shù)量適時的足量補(bǔ)入循環(huán)系統(tǒng)。補(bǔ)入的工質(zhì)尋常稱為補(bǔ)充水，可用以下公式計算

Dma?Dl?Dlokg/h式中Dma——補(bǔ)充水量，kg/h；

Dl——電廠內(nèi)部汽水損失量，kg/h；Dlo——電廠外部汽水損失量，kg/h；

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補(bǔ)充水引入系統(tǒng)如圖3.1。

圖3.1補(bǔ)充水系統(tǒng)

3.2軸封蒸汽系統(tǒng)

為了讓提高發(fā)電廠的熱經(jīng)濟(jì)性，汽輪機(jī)裝置設(shè)有軸封蒸汽系統(tǒng)。

軸封蒸汽系統(tǒng)的主要功能是向汽輪機(jī)、給水泵小汽輪機(jī)的軸封和主汽閥、調(diào)理閥的閥桿汽封提供密封蒸汽，同時將各汽封的漏汽合理導(dǎo)向或抽出。在汽輪機(jī)的高壓區(qū)段，軸封系統(tǒng)的正常功能是防止蒸汽向外泄漏，以確保汽輪機(jī)有較高的效率；在汽輪機(jī)的低壓區(qū)段，則是防止外界的空氣進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)部，保證汽輪機(jī)有盡可能高的真空（即盡可能低的背參數(shù)），也是為了保證汽輪機(jī)組的高效率。

軸封蒸汽系統(tǒng)主要是由密封裝置、軸封蒸汽母管、汽封冷卻器等設(shè)備及相應(yīng)的閥門、管路系統(tǒng)構(gòu)成。

汽輪機(jī)組啟動前，汽輪機(jī)內(nèi)部必需建立必要的真空。此時，利用輔助蒸氣向汽輪機(jī)的軸封裝置送氣。在汽輪機(jī)組正常運(yùn)行時，汽輪機(jī)的高壓區(qū)段的蒸汽向外泄漏，同時，為了防止空氣進(jìn)入軸封系統(tǒng)，在高壓區(qū)段的最外側(cè)一個軸封汽室，則必需將蒸汽和空氣的混合物抽出；在汽輪機(jī)的低壓區(qū)段，則必需向汽室b送氣，而將汽室a的蒸汽、空氣混合物抽走。在汽輪機(jī)啟動時，高、中壓缸軸封的送汽溫度范圍是：冷態(tài)啟動時，用壓力為0.75~0.80MPa、溫度為208~375℃的蒸汽向軸封送汽。對于高、中壓缸，較好的軸封送汽溫度范圍是208~260℃，這一溫度范圍適用于各種啟動方式。低壓缸軸封的送汽溫度則取150℃或更低一些。

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當(dāng)汽輪機(jī)緊急停機(jī)時，高、中壓缸的進(jìn)汽閥迅速關(guān)閉。此時，高壓缸內(nèi)的蒸汽壓力依舊較高，而中、低壓缸內(nèi)的蒸汽壓力接近于凝汽器內(nèi)的壓力，于是，高壓缸內(nèi)的蒸汽將通過軸封蒸汽系統(tǒng)泄漏到中、低壓缸內(nèi)膨脹做功，造成汽輪機(jī)的超速。為了避免這種危險，軸封系統(tǒng)應(yīng)稀有危急放汽閥，當(dāng)軸封系統(tǒng)的壓力超限時，放汽閥馬上開啟，將軸封系統(tǒng)與凝汽器接通。

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第四章主蒸汽再熱蒸汽系統(tǒng)

主蒸汽系統(tǒng)的功能是把鍋爐產(chǎn)生的蒸汽送到各用汽點(diǎn)。它包括從過熱器出口聯(lián)箱至汽輪機(jī)進(jìn)口主汽閥的主蒸汽管道、閥門、疏水裝置及通往用新汽設(shè)備的蒸汽支管所組成的系統(tǒng)。對于裝有中間再熱式機(jī)組的發(fā)電廠，還包括從汽輪機(jī)高壓缸排汽至鍋爐再熱器進(jìn)口聯(lián)箱的再熱冷段管道、閥門及從再熱器出口聯(lián)箱至汽輪機(jī)中壓缸進(jìn)口閥門的再熱熱段管道、閥門。

4.1主蒸汽再熱蒸汽系統(tǒng)的設(shè)計

主蒸汽系統(tǒng)管道的設(shè)計壓力為鍋爐過熱器出口額定主蒸汽壓力，主蒸汽系統(tǒng)管道的設(shè)計溫度為鍋爐過熱器出口額定主蒸汽溫度加鍋爐正常運(yùn)行時允許溫度正偏差5℃。冷再熱蒸汽系統(tǒng)管道的設(shè)計壓力為機(jī)組VWO工況熱平衡圖中汽輪機(jī)高壓缸排汽壓力的1.15倍，冷再熱蒸汽管道系統(tǒng)的設(shè)計溫度為VWO工況熱平衡圖中汽輪機(jī)高壓缸排汽參數(shù)等熵求取在管道設(shè)計壓力下相應(yīng)溫度。熱再熱蒸汽管道系統(tǒng)的設(shè)計壓力為VWO工況熱平衡圖中汽輪機(jī)高壓缸排汽壓力的1.15倍或鍋爐再熱器出口安全閥動作的最低整定壓力，熱再熱蒸汽管道系統(tǒng)的設(shè)計溫度為鍋爐再熱器出口額定再熱蒸汽溫度加鍋爐正常運(yùn)行時的允許溫度正偏差5℃。

主蒸汽再熱蒸汽系統(tǒng)設(shè)計如下：

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主蒸汽支管管選型（即：汽機(jī)進(jìn)汽管）

已知參數(shù)：p?28.94MPa，t?610℃，D?232.242mm，主蒸汽管道選用材料為合金鋼P(yáng)91,此材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力

[σ]t=100MPa,本設(shè)計采用無縫鋼管，η=1.0；α=0；本管道為合金鋼Y=0.63,將數(shù)據(jù)代入壁厚計算公式得：主蒸汽管道主管壁厚為sm2=37.64mm

4.2.4主蒸汽管道閥門的選定

對于本機(jī)組可以選擇四個高壓主汽閥和兩個調(diào)速汽閥。(1)高壓缸排汽止回閥

作用：防止汽輪機(jī)甩負(fù)荷時冷再熱蒸汽倒流入汽輪機(jī)而引起超速。安裝在靠近高壓缸排汽口處的冷再熱管道上。

(2)安全閥

為防止過熱器超壓，鍋爐過熱器出口管道設(shè)有彈簧安全閥，還裝有電磁泄壓閥，作為過熱器超壓保護(hù)的附加措施。電磁泄壓閥前裝設(shè)一只隔離閥，供電磁泄壓閥隔離檢修。

再熱器出口和熱再熱蒸汽管道也裝有安全閥。(3)高壓缸VV（通風(fēng)）閥

高壓缸排汽管上安裝了一通風(fēng)閥，直接通往凝汽器，保持高壓缸內(nèi)真空。防止在使用旁路系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)組啟動和低負(fù)荷運(yùn)行時，高壓缸不進(jìn)汽而引起的高壓級葉片因摩擦鼓風(fēng)而過熱

(4)高壓缸倒暖閥

倒暖閥用于在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前對高壓缸進(jìn)行到暖，當(dāng)高壓缸第一級內(nèi)壁金屬溫度小于150℃時，強(qiáng)制關(guān)閉通風(fēng)閥，一抽管道疏水閥，加熱蒸汽由到暖閥經(jīng)高壓缸末級倒流至高壓缸進(jìn)口，經(jīng)高壓調(diào)門后導(dǎo)汽管疏水回路進(jìn)入凝汽器。當(dāng)高壓缸第一級金屬內(nèi)壁溫度達(dá)到150℃時關(guān)閉到暖閥，解除通風(fēng)閥。

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第五章旁路系統(tǒng)

5.1旁路系統(tǒng)的選擇

由于外置式分開器啟動系統(tǒng)存在大量問題，所以不可選取。而內(nèi)置式分開器啟動系統(tǒng)在超臨界鍋爐上已有成熟的設(shè)計、制造和運(yùn)行經(jīng)驗，因此超超臨界鍋爐啟動系統(tǒng)應(yīng)選用內(nèi)置式分開器啟動系統(tǒng)。本機(jī)組中，鍋爐啟動系統(tǒng)應(yīng)選用擴(kuò)容器式內(nèi)置式分開器啟動系統(tǒng)。

5.2旁路系統(tǒng)的容量

旁路系統(tǒng)的容量是指額定參數(shù)下旁路閥通過的蒸汽流量Dby，與鍋爐最大蒸發(fā)量Db,max的比值。旁路系統(tǒng)由旁路閥、旁路管道、暖管設(shè)施及其相應(yīng)的控制裝置和必要的隔音設(shè)施組成。DL5000-2000設(shè)計技術(shù)規(guī)程規(guī)定：中間再熱機(jī)組旁路系統(tǒng)的設(shè)置及其類型、容量和控制水平，應(yīng)根據(jù)汽輪機(jī)和鍋爐的類型、結(jié)構(gòu)、性能及電網(wǎng)對機(jī)組運(yùn)行方式的要求確定，其容量宜為鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量的30%。如設(shè)備條件具備，且經(jīng)工程設(shè)計任務(wù)明確，機(jī)組需具備甩負(fù)荷帶廠用電或停機(jī)不停爐的功能時，旁路容量可加大至鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量的40%-50%。在特別狀況下，經(jīng)論證比較，旁路系統(tǒng)的容量可依照實(shí)際需要加大。

參考國內(nèi)680MW機(jī)組兩級旁路串聯(lián)系統(tǒng)使用的系統(tǒng)、性能和參數(shù)，該系統(tǒng)高壓旁路容量選擇為50%額定負(fù)荷蒸汽流量，低壓旁路容量為40%額定負(fù)荷蒸汽流量。

5,3旁路系統(tǒng)管徑和壁厚計算

5.3.1旁路系統(tǒng)管道內(nèi)徑計算

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旁路系統(tǒng)蒸汽管道的設(shè)計壓力和溫度應(yīng)依照流經(jīng)的最大壓力和溫度確定，故

高壓旁路管道的設(shè)計壓力P1=Pb=27.56MPa,設(shè)計溫度T1=Tb=6050C；低壓旁路的

ooo'

設(shè)計壓力為P2=prh=5.746Mpa，設(shè)計溫度T2=trh；高壓旁路噴水減(b)=600（C）

'溫器后設(shè)計壓力取低溫再熱器管道設(shè)計壓力P3=6.393MPa,設(shè)計溫度℃;低壓旁路噴水減溫器后管道設(shè)計壓力取低壓缸排汽壓力溫度，trh(t=377.8)（一）高壓旁路管道內(nèi)徑：

由設(shè)計壓力P1=27.56MPa，設(shè)計溫度T1=605（oC），查得

v=0.0128706m3/kg,w取50m/s,G=2298.88t/h，代入管道內(nèi)徑計算公式得：

D1=594.7?2298.88?0.0128706=457.48mm

50（二）低壓旁路管道內(nèi)徑：

由設(shè)計壓力P2=5.746Mpa，設(shè)計溫度T2=600（oC），查得v=0.078675

m3/kg,w取60m/s,G=2298.88t/h，代入管道內(nèi)徑計算公式得：

D2?594.7?2298.88?0.078675=1032.52mm

605.3.2旁路系統(tǒng)管道壁厚計算

（一）高壓旁路管道壁厚：

根據(jù)設(shè)計溫度T1=605（oC）,高壓旁路管道選用材料為合金鋼P(yáng)91,此材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力[σ]t=100MPa（查常用國產(chǎn)鋼材的許用應(yīng)力表得出）,本設(shè)計采用無縫鋼管，η=1.0；α=0；本管道為合金鋼Y=0.63,將數(shù)據(jù)代入壁厚

pDi?2[?]t???2Yp?計算公式sm?t2[?]??2p[1?Y]高壓旁路管道壁厚：sm1=53.49mm.

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（二）低壓旁路管道壁厚：

根據(jù)設(shè)計溫度T2=600（oC）,高壓旁路管道選用材料為合金鋼P(yáng)91,此材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力[σ]t=100MPa（查常用國產(chǎn)鋼材的許用應(yīng)力表得出）,本設(shè)計采用無縫鋼管，η=1.0；α=0；本管道為合金鋼Y=0.63,將數(shù)據(jù)代入壁厚計算公式得：

低壓旁路管道壁厚：sm2=37.64mm.

5.4旁路系統(tǒng)及其管道閥門的擬定

600MW超臨界火電機(jī)組普遍采用兩級串聯(lián)旁路系統(tǒng)，為高、低壓兩級旁路串聯(lián)系統(tǒng),故本機(jī)組旁路系統(tǒng)擬定為兩級串聯(lián)旁路系統(tǒng)，如下圖5.1所示。在各種工況下，通過高壓旁路均能保護(hù)再熱器；通過兩級串聯(lián)旁路系統(tǒng)協(xié)調(diào)，能滿足機(jī)組啟動性能的各項要求。例如，機(jī)組冷、熱啟動時可加熱主蒸汽和再熱蒸汽管道；調(diào)理再熱蒸汽以適應(yīng)中壓缸的溫度要求；可調(diào)理中壓缸的進(jìn)汽參數(shù)和流量以適應(yīng)高、中壓缸同時沖轉(zhuǎn)或中壓缸沖轉(zhuǎn)方式等。

圖5.1兩級旁路串聯(lián)系統(tǒng)

高壓旁路系統(tǒng)閥門有一個高壓旁路閥、一個減溫水隔離閥、控制調(diào)理閥。高壓旁路系統(tǒng)閥門的具體作用：

（a）高壓旁路閥是高壓旁路的核心部件，使高溫高壓蒸汽先降壓再降溫。

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（b)高壓噴水調(diào)理閥用于降低減溫水壓力，調(diào)理減溫水流量，以降低蒸汽溫度。

(c)高壓噴水隔離閥具有關(guān)斷作用，在旁路停用時關(guān)閉減溫水。低壓旁路系統(tǒng)閥門有一個低壓旁路閥、一個減溫水隔離閥和一個控制調(diào)理閥。

低壓旁路系統(tǒng)閥門的作用：(a)低壓旁路閥是使再熱蒸汽降壓。

(b)低壓噴水調(diào)理閥用于降低減溫水壓力，調(diào)理減溫水流量，以降低蒸汽溫度。

(c)低壓噴水隔離閥具有關(guān)斷作用，在旁路停用時關(guān)閉減溫水。

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第六章給水系統(tǒng)

6.1給水系統(tǒng)的選擇

結(jié)合機(jī)組的形式、容量和主蒸汽系統(tǒng)的形式，本機(jī)組給水管道系統(tǒng)選擇單元制給水系統(tǒng)，如下圖6.1所示，其主要優(yōu)點(diǎn)與單元制主蒸汽系統(tǒng)一致。單元制給水系統(tǒng)由于具有管道最短，閥門最少，阻力小，可靠性高，又十分便于集中控制等優(yōu)點(diǎn)，因此在現(xiàn)代發(fā)電廠是最為理想的給水系統(tǒng)。

圖6.1單元制給水系統(tǒng)

326.2給水泵的配置6.2.1給水泵的選擇

給水泵是向鍋爐輸送高溫給水的設(shè)備，鍋爐一旦斷水會帶來嚴(yán)重后果，所以對給水泵的可靠性要求很高。另外，給水泵的耗功占廠用電較大比例，正確選擇給水泵對機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要的意義。

該680MW超臨界機(jī)組采用單元制系統(tǒng)的給水系統(tǒng)，其給水泵的類型、臺數(shù)和容量配置為：系統(tǒng)設(shè)置兩臺50%容量的汽動給水泵(TDBFP)和1臺25%容量的電動啟動給水泵(MDBFP).每臺汽動給水泵配置1臺同軸前置泵.電動給水泵采用變速調(diào)理,配有1臺與主泵用同一電機(jī)拖動的前置泵。一臺汽動泵工作時,保證機(jī)組50%負(fù)荷的給水量,兩臺汽動泵工作時,保證機(jī)組100%負(fù)荷的給水量.在一臺汽動給水泵故障時,電動給水泵和另一臺汽動給水泵并聯(lián)運(yùn)行可以滿足汽輪機(jī)83%負(fù)荷的需要。

6.2.2給水泵的連接方式

圖6.2給水系統(tǒng)全面性熱力系統(tǒng)

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6.3給水系統(tǒng)管道計算

6.3.1給水管道參數(shù)

高壓給水管道參數(shù)（給水泵至鍋爐進(jìn)口）：對于調(diào)速給水泵，設(shè)計壓力取用泵在額定轉(zhuǎn)速特性曲線最高點(diǎn)對應(yīng)的壓力與進(jìn)水側(cè)壓力之和，則P1=26.25+1.19=27.44MPa。設(shè)計溫度取用高壓加熱器后高壓給水的最高溫度，T1=302.5oC。

低壓給水管道參數(shù)（除氧器至給水泵）：對于滑壓除氧系統(tǒng)，取用汽輪機(jī)最大計算出力工況下除氧器加熱抽汽壓力的1.1倍與除氧器最高水位時水柱靜壓之和，則P2=1.1×1.19+1×0.00985×20=1.506MPa。對于滑壓除氧系統(tǒng)，設(shè)計溫度選用汽輪機(jī)最大計算出力工況下1.1倍除氧器加熱抽汽壓力對應(yīng)的飽和溫度，則查焓熵表得T2=198.51oC。

6.3.2給水管道內(nèi)徑

（一）高壓給水管道內(nèi)徑：

由設(shè)計壓力P1=27.44MPa，設(shè)計溫度T1=302.5oC，查得v=0.0038628

m3/kg,w取4m/s,G=2386.24t/h，代入管道內(nèi)徑計算公式得：D1=594.7?2386.24?0.0038628=902.77mm.

4（二）低壓給水管道內(nèi)徑

由設(shè)計壓力P2=1.506MPa，設(shè)計溫度T2=198.51oC，查得v=0.0011541

m3/kg,w取1.5m/s,G=2386.24t/h，代入管道內(nèi)徑計算公式得：D2=594.7?2386.24?0.0011541=805.81mm.

1.56.3.3給水管道壁厚

（一）高壓給水管道壁厚

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根據(jù)設(shè)計溫度T1=302.5（oC）,高壓給水管道選用材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼10號,此材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力[σ]t=90MPa（查常用國產(chǎn)鋼材的許用應(yīng)力表得出）,本設(shè)計采用無縫鋼管，η=1.0；α=0；Y=0.4,將數(shù)據(jù)代入壁厚計算公式

pDi?2[?]t???2Yp?sm?t2[?]??2p[1?Y]得：sm1=2.03mm。（二）低壓給水管道壁厚

根據(jù)設(shè)計溫度T2=198.51oC,低壓給水管道選用材料為Q235-A,此材料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力[σ]=115.957MPa（查常用國產(chǎn)鋼材的許用應(yīng)力表得出）,本設(shè)計采用無縫鋼管，η=1.0；α=0；Y=0.4,將數(shù)據(jù)代入壁厚計算公式

t

pDi?2[?]t???2Yp?sm?2[?]t??2p[1?Y]得：sm2=2.418225mm.

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第七章回?zé)岢槠到y(tǒng)

7.1本設(shè)計回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)確定

回?zé)岢槠到y(tǒng)用來加熱進(jìn)入鍋爐的給水（主凝結(jié)水）?；?zé)岢槠到y(tǒng)

性能的優(yōu)化，對整個汽輪機(jī)組熱循環(huán)效率的提高起著重大的作用。

本設(shè)計680MW超臨界機(jī)組包括三臺高壓加熱器、一臺除氧器、四臺低壓加熱器、一臺軸封加熱器。采用八級調(diào)理抽汽，一、二、三級抽汽分別供給三臺高壓加熱器，四級抽汽供汽至除氧器和輔助蒸汽系統(tǒng)，五、六、七、八級抽汽分別供給四臺低壓加熱器用汽。高、中、低壓缸軸封漏氣供給軸封加熱器，中壓缸第四段抽汽一部分進(jìn)入除氧器，另一部分為小汽機(jī)提供動力。

1、2、3號高壓加熱器及5。6.7號低壓加熱器均設(shè)有蒸汽冷卻段和疏水冷卻段，1號高壓加熱器疏水自流至2號高壓加熱器，2號高壓加熱器疏水自流至3號高壓加熱器，3號高壓加熱器疏水自流至4號混合式加熱器（除氧器），會集到給水中。

系統(tǒng)三臺高壓加熱器設(shè)有大旁路，即在進(jìn)口和出口處設(shè)有液動三通閥。當(dāng)任一臺高壓加熱器故障時，都同時切除3臺高壓加熱器，給水通過旁路進(jìn)入省煤器。

汽輪機(jī)的各級抽汽，除了最終兩級抽汽外，均裝設(shè)具有快關(guān)功能的電動閘閥和強(qiáng)制關(guān)閉自動逆止閥（氣動控制），作為汽輪機(jī)防進(jìn)水保護(hù)的主要手段。

中壓缸的第四段抽汽除了向除氧器供汽外，同時也向給水泵小汽輪機(jī)供汽。四級抽汽去除氧器管道上安裝一個閘閥和一個逆止閥。除氧器還接有從輔助蒸汽系統(tǒng)來的蒸汽，用作啟動加熱和低負(fù)荷穩(wěn)壓及防止前置泵汽蝕的壓力跟蹤。四級抽汽管道上由于連接有眾多的設(shè)備，或者接有高壓汽源，或者接有輔助蒸汽汽源，在機(jī)組啟動、低負(fù)荷運(yùn)行、汽輪機(jī)突然甩負(fù)荷或停機(jī)時，為防止汽源蒸汽進(jìn)入抽汽管道，因此設(shè)有逆止閥。

機(jī)組正常運(yùn)行時，抽汽系統(tǒng)所有的抽汽隔離閥全開，而抽汽管道上的疏水閥全關(guān)。當(dāng)加熱器出現(xiàn)高水位等故障時，相應(yīng)的抽汽隔離閥和抽汽逆止閥即自動關(guān)

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閉。而抽汽管上的疏水閥自動開啟。機(jī)組在降負(fù)荷至一定負(fù)荷以下時，各抽汽隔離閥自動關(guān)閉，疏水閥全開。此時，除氧器所需的蒸汽由輔助蒸汽系統(tǒng)提供。

7.2加熱疏水系統(tǒng)的確定

高壓加熱器疏水采用逐級自流方式，最終排至除氧器。各高壓加熱器均設(shè)有事故疏水，分別引入擴(kuò)容器再接入凝汽器。5號、6號低壓加熱器帶疏水泵，7號、8號低壓加熱器疏水采用逐級自流方式，流至凝汽器。各低壓加熱器設(shè)有事故疏水，分別接入凝汽器。

7.3系統(tǒng)圖

圖7.1高壓加熱器給水除氧系統(tǒng)

7.4回?zé)岢闅庀到y(tǒng)管道計算

7.4.1管徑的計算

（1）第一級抽汽管道內(nèi)徑的計算

有設(shè)計所給已知條件知：p1?8.391MPat1?422.3℃

m3/kg查焓值表知：比容??0.034297G?96.894t/h，推薦流速?。??40m/s

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4?10003?GvGv?594.7由公式：Dn?得????3600???4?10003?G?96.894?0.034297??代入數(shù)據(jù)：Dzm??594.7?171.41mm????3600??40（2）其次級抽汽管道內(nèi)徑的計算

有設(shè)計所給已知條件知：p2?6.393MPat2?382.8℃查焓值表知：比容??0.0427978m3/kg

G?223.372t/h，推薦流速?。??40m/s

4?10003?GvGv?594.7由公式：Dn?得????3600???4?10003?G?223.372?0.0427978???594.7?290.73mm代入數(shù)據(jù)：Dzm?????360040??（3）第三級高壓加熱器H3抽汽管道的計算

已知第三級高壓抽汽參數(shù)：p3?2.419MPa；t3?469.6℃由焓值圖查得比容??0.1443514m3/kg計算流量：G?60.227t/h推薦流速?。??40m/s

4?10003?GvGv?594.7根據(jù)公式：Dn?得：????3600???4?10003?G?60.227?0.1443514???594.7?277.36mm代入數(shù)據(jù)：Dzm?????360040??（4）通除氧器管道的計算計算流量：G?107.665t/h

已知第四級高壓抽汽參數(shù)：p4?1.190MPa；t4?369.2℃

m3/kg由焓值圖查得比容??0.2635926

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推薦流速?。??40m/s

4?10003?GvGv?594.7根據(jù)公式：Dn?得：????3600???4?10003?G?107.