第三節(jié)發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)計算一、計算背景及目的二、計算所需原始資料三、計算方法與步驟計算背景：論證發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)的新方案；新型汽輪機本體的定型設(shè)計；設(shè)計電廠采用非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計；擴建電廠設(shè)計時，新舊設(shè)備共用的熱力系統(tǒng)；運行電廠對原有熱力系統(tǒng)作較大改進；分析研究發(fā)電廠熱力設(shè)備的某一特殊運行方式一、計算背景及目的計算目的：確定電廠在不同負荷工況下各部分汽水流量及其參數(shù)、發(fā)電量、供熱量及其全廠熱經(jīng)濟指標(biāo)，由此衡量熱力設(shè)備的完善性，熱力系統(tǒng)的合理性，運行的安全性和全廠的經(jīng)濟性。對于凝汽式發(fā)電廠，一般計算最大電負荷和平均電負荷兩種工況，若夏季電負荷較高、而供水條件惡化，還需計算夏季工況。對于僅有全年工藝熱負荷的熱電廠，一般計算電熱負荷均為最大和電負荷最大、平均熱負荷的工況。對于采暖熱負荷的熱電廠，還應(yīng)計算采暖熱負荷為零的夏季工況。一、計算背景及目的計算條件下發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)圖給定的電廠計算工況：對凝汽式電廠是指全廠電負荷或鍋爐蒸發(fā)量。汽輪機通常以最大負荷、額定負荷、經(jīng)濟負荷、冷卻水溫升高至33℃時的夏季最大負荷、二閥全開負荷、一閥全開負荷等作為計算工況。鍋爐則以額定蒸發(fā)量Db、90%Db

、70%Db

、50%Db等作為計算工況。對于熱電廠是指全廠電負荷、熱負荷或鍋爐蒸發(fā)量。二、計算所需原始資料（3）汽輪機、鍋爐及熱力系統(tǒng)主要技術(shù)數(shù)據(jù)：①

汽輪機、鍋爐類型、容量；②

汽輪機初終參數(shù)、再熱參數(shù)；③

機組相對內(nèi)效率、機械效率和發(fā)電效率④

鍋爐過熱器出口參數(shù)、再熱參數(shù)、汽包壓力、給水溫度、鍋爐效率和排污率⑤

熱力系統(tǒng)各回?zé)岢槠麉?shù)、各級回?zé)峒訜崞鬟M出水參數(shù)及疏水參數(shù)、加熱器效率⑥

軸封系統(tǒng)有關(guān)數(shù)據(jù)二、計算所需原始資料（4）給定工況下輔助熱力系統(tǒng)的有關(guān)數(shù)據(jù)：化學(xué)補充水溫、暖風(fēng)器、廠內(nèi)采暖、生水加熱器等耗汽量及其參數(shù)，驅(qū)動給水泵和風(fēng)機的小汽輪機的耗汽量及其參數(shù)（或小汽輪機的功率、相對內(nèi)效率、進出口蒸汽參數(shù)和給水泵、風(fēng)機的效率等），廠用汽水損失，鍋爐連續(xù)排污擴容器及其冷卻器的參數(shù)、效率。對供采暖的熱電廠還應(yīng)有熱水網(wǎng)溫度調(diào)節(jié)圖、熱負荷與室外溫度關(guān)系圖（或給定工況下熱網(wǎng)加熱器進出口水溫）、熱網(wǎng)加熱器效率、熱網(wǎng)效率。二、計算所需原始資料三、計算方法與步驟與機組原則性熱力計算共同點①聯(lián)立求解多元一次線性方程組；②計算原理和基本方程式是相同的；③均可用汽水流量的絕對量也均可用相對量來計算；④兩者計算的步驟類似。與機組原則性熱力計算區(qū)別①計算范圍和要求不同全廠原則性熱力系統(tǒng)是包括了鍋爐、管道和汽輪機在內(nèi)的全廠范圍計算，需合理選取鍋爐效率、廠用電率，最終求得的為全廠熱經(jīng)濟指標(biāo)三、計算方法與步驟（2）與機組原則性熱力計算區(qū)別②小流量蒸汽量的選取射汽抽氣器汽耗量Dej=0.5%D0軸封冷卻器汽耗量Dsg=2%D0全廠性汽水損失Dl=1.5%-3.5%Db鍋爐連續(xù)排污量Dbl=1%-5%Db上述蒸汽流量須折算為以D0（汽輪機進汽量）為基準(zhǔn)的份額，前三項按取自新汽管道考慮。③計算順序先“由外到內(nèi)”，即從供熱設(shè)備(蒸汽交換器、熱網(wǎng)加熱器)，水處理設(shè)備(包括蒸發(fā)器)，鍋爐連續(xù)排污擴容器開始進行計算，而后計算機組“內(nèi)部的”回?zé)嵯到y(tǒng)，仍是“從高到低”的順序進行計算三、計算方法與步驟（2）與機組原則性熱力計算區(qū)別④

某些物理概念1

）汽輪機汽耗：不僅只包括參與做功的蒸汽量D0，還包括與汽輪機運行有關(guān)的非做功汽耗，如門桿漏汽Dlv，射汽抽氣器汽耗量Dej，軸封汽耗量Dsg汽輪機汽耗量鍋爐蒸發(fā)量

全廠補水量

全廠給水量sglb

0lma?

DD

/

?

D ?

D0

0D ?

D

"

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D/blfmabl

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D?

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D

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D0?

D

/?

D

/

?

Dl

0三、計算方法與步驟三、計算方法與步驟（2）與機組原則性熱力計算區(qū)別：④某些物理概念2

）汽輪機熱耗：由于全廠物質(zhì)平衡的變化和輔助熱力系統(tǒng)引入汽輪機回?zé)嵯到y(tǒng)時帶有熱量，汽輪機熱耗也發(fā)生變化。?

D

0

(h0

?

h

f

w)?

D

rhqrh機組計算：Q

0全廠計算：w

,mafwmafwffrh

rhfwfw

fwma w

,maf

frh

rh(hhc?

hc

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D(h

/

/?

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D?

D

/(h

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h0

0?

D

hh/

/?

Dq ?

DQ ?

D

/h

?

D0

0

0三、計算方法與步驟（3）計算步驟①整理原始資料，編制汽水參數(shù)表新汽壓損Δ

p0=(3%-7%)p0，大容量機組取5%再熱蒸汽壓損Δ

prh≤10%prh,I各級回?zé)岢槠艿缐簱pΔ

pj=(3%-8%)pj各抽汽比焓、疏水比焓、排汽比焓、主凝結(jié)水比焓

加熱器出入口端差、加熱器出口水比焓、疏水冷卻器出口水比焓三、計算方法與步驟（3）計算步驟①整理原始資料，編制汽水參數(shù)表若未給定鍋爐效率，可參考同參數(shù)、同容量、燃用煤種相同的同類鍋爐效率選取汽包壓力未給定時，近似取為過熱器出口壓力1.25倍鍋爐連排壓力視擴容蒸汽引至何級加熱器而定，若引

至除氧器，需考慮除氧器滑壓或定壓運行方式而定，并選取合適壓損②按先“由外到內(nèi)”，再“從高到低”順序計算③汽輪機汽耗、熱耗、鍋爐熱負荷及管道效率計算④全廠熱經(jīng)濟指標(biāo)計算例題：超臨界800MW 一次中間再熱凝汽式汽輪機發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)計算已知：發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)圖第四節(jié)發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)計算舉例—汽輪機型式和參數(shù)俄羅斯800MW 超臨界機組為單軸、五缸（高中低壓缸均為分流）、六排汽、一次再熱、凝汽式汽輪發(fā)電機組，配直流鍋爐。汽輪機的具體型式和參數(shù)如下表所示：prh?i

?

p

2

?

3.82?

284trh?i

?

t2二鍋爐型式和參數(shù)bprh?i

?

3.74btrh?i

?

280?

545?

3.4Mbb,Patrh?op

rh?o原煤低位發(fā)熱量ql=15660kJ/kg，根據(jù)煤質(zhì)條件裝有暖風(fēng)器，用汽輪機的第五段抽汽來加熱空氣，進出口空氣溫度分別為1℃、50℃，室外氣溫為–5℃。暖風(fēng)器的疏水經(jīng)膨脹箱E，其擴容蒸汽引至7號低壓加熱器，疏水引至主凝汽器出口。三回?zé)嵯到y(tǒng)及其參數(shù)該機組回?zé)嵯到y(tǒng)采用八級回?zé)幔ㄈ咚牡鸵怀酰?，末兩級低壓加熱器為接觸式低壓加熱器。額定工況時抽汽參數(shù)如表所示：K-800-240-5型機組額定工況時回?zé)岢槠麉?shù)四汽封系統(tǒng)及其參數(shù)lv1?

olv2llv1?

o

?o?rh

?

rhlv2?

rhtd?lv?g1~2?（一）主機汽封及其參數(shù)主機汽封系統(tǒng)如圖所示，其參數(shù)如表所示。主機汽封用汽還有：

，g1 g

2?

?

0.0006,?

?

0.0004?

?

0.0

06,?g

3 g

4?

0.0

04,?

g

5?

0.

003,

?

g

6?

0.

003K-800-240-5型機組汽封系統(tǒng)的參數(shù)K-800-240-5型機組汽封系統(tǒng)（二）小汽機汽封、給水泵密封水及其參數(shù)fp?

w

3d?

DTfpw

1?fpw

2?小汽機汽封系統(tǒng)、給水泵密封水系統(tǒng)如圖所示，其參數(shù)如表所示。K-800-240-5型機組汽封系統(tǒng)的參數(shù)K-800-240-5型機組的小汽機汽封，給水泵密封水系統(tǒng)五其它參數(shù)的選取? 各抽汽管壓損5%~8%

；?工質(zhì)損失?l=0.015；?假設(shè)分別集中在第三、六級抽汽管上，取?l3=0.007，?

l6=0.008；?補充水經(jīng)軟化處理引入主凝汽器，其水溫為40℃；?主機的機械效率?m

=0.994，發(fā)電機效率?g=0.99，小汽機的機械效率=0.99，給水泵效率?fp=0.83；?各加熱器的效率見以下具體計算。DTm?六額定工況下各項熱經(jīng)濟指標(biāo)的詳細求解過程（一）

整理原始資料取新汽壓損?p0=3%，故：p

?0=(1–?

p0)p0=(1–0.03)?23.5=22.8MPa，t?0=537℃,h0=3323kJ/kg。再熱蒸汽壓損?prh=14%，再熱后進入中壓缸的壓力p

rh=3.34MPa，trh=540℃，則，

hrh=3543kJ/kg。中壓缸排汽至低壓缸連通管壓損?plpc=2%，在焓熵圖上作該機組的汽態(tài)線，如圖所示。該機組各計算點的汽水參數(shù)如表所示。K-800-240-5型機組的汽態(tài)線wjhdhwjK-800-240-5型機組各計算點的汽水參數(shù)a—考慮在給水泵中加熱；b—忽略在混合處加熱；c—考慮SC

3蒸汽冷卻；d—考慮出口蒸汽速度損失（二）計算汽輪機各級抽汽系數(shù)??j和凝汽系數(shù)?c1高壓加熱器組的計算高壓加熱器組系統(tǒng)如圖所示，圖中標(biāo)明各處汽水符號K-800-240-5型機組高壓加熱器組系統(tǒng)?由H

1、H

2、H

3

的熱平衡求?1

、?2、?322?

0.0801.0

?168/0.993?

0.06383(1100?

939)1985??

0.063831?

121.91925?

0.992?qf

w

2

r2?

?

(hd

?

hd

)1

w1 w

2?

?

/??

?q1?r1?

fw

?1?1

??1

?

?2

?

0.06383

?

0.08005

?

0.1433?進入H

凝結(jié)段的蒸汽溫度、焓、壓力記為?w1= +

t

=

10

+

270

=

280

℃?

由

、 值查得

=2982kJ/kg3故在H

的凝結(jié)熱量3SCS

C3SC3t

、h、

p

。33pSC?

0.98

p?=0.98

?1.90

=1.86MPaSCt3p

SC3tSC3hSC33SC3dw

3qhSCh

?

??

2982

?

778

?

2204kJ

/kg?進入H

3的抽汽系數(shù)?r

3

為：3?

0.051.0?

154

/0.994

?

0.14388(939

?

778)2204??w

3dw

2fw

3

r3

1

2r3q

SC?

hd

)?

(

?

)(h?

?

/? ?

???第三級抽汽還供小汽機用汽，已知水泵效率?fp=0.83,小汽為：?故第三級抽汽系數(shù)m機機械效率?

DT

?

0.99

，其汽耗系數(shù)DTt?0?

0.04411.0

?1.1(32.4

?

0.7)(3400

?

2439)?

0.99

?

0.83??DTm f

pDTcDTt?

h(h

DT)?

??

f

Vw

f

w(p

f

p?

pd

)?? ?

0.05978

?

0.04416

?

0.007

?

0.11DT3

r3

t

l?3?

?

?

?

?

??1?

?2

?

?r3

?

0.06383

?

0.08005

?

0.05978

?

0.202

除氧器H

4的計算該機組除氧器系統(tǒng)及其汽水符號如圖所示?

,hg1~2

g1~2?

lv,hlv(?

1+?

2+

?

r3);

hw3

dp?4=0.65MPaHD?

4,h4?

ej?

c4,hw5?

d?dt?DTd?fw,hw4FPh?4TPh4?K-800-240-5型機組的除氧器系統(tǒng)w

2 w

2w

3 w

3fp

,h

fpfp,h

fp??w1 w

1fp,h

fp?d中引至主機汽封的為，引至小汽機汽封的為，可知除氧器排汽?則?d為?

除氧器的物質(zhì)平衡式為：代入各值得（1）?

除氧器的熱平衡式為：td?D

Td??

?D?T

0.0014

?

0.0002

?

0.00td

d

d?

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2fpfpfw

w

3 w

2

d

e

j

1

2

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0.80144

?

?c44

421c4 w

5lv

lvg1~2 g1~2

（2）dr3 w

3d

ej

4w

2

4fp

fpw

3fw?

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h

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h

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h?

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)h

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)h

?

((?

??

0.78616

,?

4

?

0.0152代入各值，將(1)式代入(2)，解得

?

c43

低壓加熱器H

5

的計算低壓加熱器組熱力系統(tǒng)見圖?

c?

macp1?

cDE?sg2?

cDT由DT來?adE?

a由暖風(fēng)器來?cp3去高加?c4H

5H

6去FPfpw

3??

sg1SG1cp2?c8H

8?

ej?

8SG

2?

rholv1??r5h5?r6h6w

2?

fp?

7h7hsg1lv1??ch?ch

dw

5hdw

6h?5H?

c7hwcsawchsg

2hmw

7h??ah?ahw8Mdhsg

2hdsg1?

c87sg1K-800-240-5型低壓加熱器組系統(tǒng)?取由于回?zé)岫龃蟮钠南禂?shù)?=1.336，則汽輪機汽耗D

o=1.336×1904130

=2544000

kg/h2533

?

0.996?

0.78616

?

131

?

0.040825

r5?

c4

5r5q

??

???

暖風(fēng)器用汽D

a取自第四段抽汽，其抽汽系數(shù)為?a。為求暖風(fēng)器熱耗Q

a，需先估算汽輪機純凝汽運行時的汽耗D

co、鍋爐熱負荷Q

b及其煤耗量Bcp。w

ic

?

ho

?

hc

?

qrh

?

3323

?

2405

?

619

?

1537

kJ?

1904130

kg/h3600

?

800

?

1031537

?

0.994

?

0.99?ic

m

gecow3600

pD

??

?b

b

b

fw

rh

rh(b

) rh(b

)Q ?

D

(h

?

h )?

D

(ho

?

hi

)?

1.0

?

2544

?

10?

3

?

(3321

?

1206.7

)?(1

?

0.06383

?

0.08005

)?

2544

?10?

3

(3553.5

?

2912.6

)?

6774.64

GJ

/h已知燃煤低位熱量ql=15660

kJ/kg，鍋爐煤耗量B

cp為? 空氣50℃、1℃時比熱分別為1.0057、1.0028KJ/(k℃g

)。取暖風(fēng)器的空氣=0.158，理論空氣量L

=5.5kg/kg。由暖風(fēng)器的熱平衡式求其汽耗量D

a、相應(yīng)抽汽系數(shù)?a。解得：3?

470.226

?

10

k

g

/h??BcpQ

b

6774.64?

106ql?b

15660

?

0.92a

a

0過剩系數(shù)??=1.28，空氣再循環(huán)系數(shù)?"oa

5

5

a

a

a

cp?

(

?

?

?)L

B ?

(t?a

c?a

?

t?a

c?a

)D (h

?

h

?)? ?

??

1?

1.0

)3D

a

(3064

?

632.2)?

0.99

?

(1.28

?

0.158)?

5.5

?

470.226

?

10

?

(50

?

1.005D

a

?

76.130

kg/ha?

?

D

/D ?

76.13?103

/2544?103

?

0.029a

o?

二號熱網(wǎng)加熱器BH。先計算熱網(wǎng)加熱器的熱網(wǎng)水流量Gh，由下列熱平衡式求：=16669

kg/h，2數(shù)α

BH22用汽也取自第五級抽汽，汽耗量為D

BH

、抽汽系?

239000

kg

/h65?106551?

279?Q

hhsu

?

hrtG

h

?2?

由二號熱網(wǎng)加熱器的熱平衡式求D

BHD (h

?

h?)?

?

G

(h

w

?

hw

)B

2H

5

5

h

h

su

B

2HD

B 2

(H3064

?

632

.2)?

0.997

?

239000

?

(551

?

377

.5)解得：2BHD2=0.00654α

BH? 由一號熱網(wǎng)加熱器BH1、熱網(wǎng)疏水冷卻器DBH的熱平衡式求其汽耗（4）式中，按其水壓為0.15

MPa，水溫80℃時求得的。聯(lián)解式（3）、（4）求得D

BH1

=8070

kg/h，?BH1=0.00317?

第五級抽汽系數(shù)6

h BH

2

5

6

h

h BH

1

DBHBH

1

6D

(h(hw

?

h

w

)?

h?)?

?

D

(h?

?

h?)?

?

G)（3）DBHBH

1D

(2880?

503.7)?

0.998?

16669(632.2

?

503.7)?

0.998

?

239000(377.5

?

hwBH

rtBH

1(D ?

D )

(h?

?

hdBH

2

6

D)?

?

G

(h

w

?

h

)BHh

h

D?

279)H(D ?

16669)

(503.7

?

335)?

0.998

?

239000

?

(h

wB 1

H

DBBH

1

B

H1量

D 、?，進水焓

DBH

。h

w?

335

kJ/kgdDBHh=0.04082+0.02993+0.00654=0.077292?5

?

?

r5

?

?a

?

?

BH4

低壓加熱器H

6

的計算? H

6熱平衡為(5)?

混合器M處物質(zhì)熱平衡式，其熱平衡式為將混合器物質(zhì)平衡式及各值代入上式(6)?

聯(lián)解（5）、（6）式，消去r6,得?=0.03750,=0.70984h?

??

?

??)r6

6c4 w

6 w

7d

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hdr5 w

5 w

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(h(h ?

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2476

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0.04082(531

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404)

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0.997r6w

70.78616(491.5

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0.002)hm

?

(0.04082???mhw

7?

0.03750

?

0.00317

?

0.008

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0.04?

?r6

?

?BH

1

?

?l?6于是?6r6r5f

pw

2c4c7? ?

?

?

0.78616

?

0.002

?

0.04082

?

0.0375

?

0.70?

??

?

??將物質(zhì)平衡式代入，解得? H7物質(zhì)平衡式0.70984=?

7+0.008+0.00285+?

c8（7）0.70984×363.1=?

7×2710+0.008×326+0.00285×2675.7+?

c8

（8）? SG1熱平衡式（9）聯(lián)解（7）、（8）、（9）式，得?7=0.03198，?c8=0.667015

低壓加熱器H7

及一號軸封冷卻器SG1 的計算?

取暖風(fēng)器疏水膨脹箱的蒸汽壓力為0.1MPa，其飽和蒸汽、飽和水的比焓分別為ha??2675.7

kJ/kg,h?a

=417.5

kJ/kg。物質(zhì)平衡式為s

da

aa?

?

??

，熱平衡式為?

0.02993?da

asa

ah?h

??h

???

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?a

5?

0.0270aa?

0.00285,?

d?

ssa

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7

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3?

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fp

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3 w

3

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7h? H7熱平衡式?hh

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wc w

8

sg1

sg1

sg1

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h

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da0.02993

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632.2

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2675.7

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417.5c8

wc(h

s

1g?

237.2)

?

0.001?

(2800

?

450)?

0.99?6 低壓加熱器H8、二號軸封冷卻器SG2的計算（10）（11）? SG2熱平衡式代入各值（12）? H8

物質(zhì)平衡式 ?

c8=0.66701=?

8+

?

c??8

8

c

wcc8 w

8H8熱平衡式??

?

?h

sg2h ?

?

hocc

ejc

w?

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2

sg2

sg2

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rh

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lv1

o

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hd

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h

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(h?

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h

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sg28

c

wc?

2554

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hsg20.66701?237.2

=

???sg2c

w

c(h ?

113.8)?

(0.0008

?

0.002)(2750

?

420)?

0.0003(3543

?

420)??

0.0004(3323

?

420)??

0.999聯(lián)解（10）、（11）、（12）式，得?8

?

0.03020,?c?

?

0.63687

汽輪機凝汽系數(shù)?c的計算及檢驗是允許的。g

6

sg8?

?

sg2

?

?

?

j

?

?

l1?

1

?

0.0023

?

0.0004

?

0.0003

?

0.001

?

0.0006

?

0.0004

?

0.0003?

0.0003

?

0.0014

?

0.002

?

[0.06383

?

0.08005

?

(0.05978

?

0.04416)?

0.01528

?

(0.04082

?

0.02993

?

0.00654)?

(0.03750

?

0.00317)?

0.03198?

0.03020]?

0.015

?

0.53556?

凝汽器的凝結(jié)水系數(shù)?wc?

?

DTo

rh?

c

?

?

o

?

?lv

?

?lv1

?

?lv1

?

?

g

1?

2

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g

3

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g

4

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?

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0.53556

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0.015

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0

.02708

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0.00654

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?

0.04556

?

0.002?

0.0008

?

0.0004

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0.0003

?

0.001?

0.63741?rhlv1

sg1oDTC sg

2

ej

lv1dwc

c

ma

a BH

2 BH

1?

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?

?

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?

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?

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0.0002

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0.044D

T

D

T

D

?T??式中

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?ccwc????

?0.63681

?

0.637410.63741誤差

?

?w

c

?100

??100

?

0.094

?

0.1%（三）汽輪機汽耗D

0計算及流量校核是允許的。汽輪機??ijH

ij

的計算見表?由功率平衡式求汽耗D

0/h3600

?

800

?

103? ?

2551154

kg1147.187

?

0.994

?

0.99ij ij

m

g3600PeD

0

?

?

?

H

?

?0?

0.5%?

2551154

?

2544000

?

100

?

0.28%2544000?誤差?D0/(k?Wh)?

2551154

?

3.189

kg800000ePD?

0d以D

0

=2551154kg/h為基準(zhǔn)，計算各項汽水流量如表所示D

BH1DTtDBH2D（四）熱經(jīng)濟指標(biāo)計算（1）汽輪機組熱耗Q

0KW?

2551154

?

10?

3

(3323

?

1206.7)

?

2164705

?

10

?3

?

619

?

38267

?

10?

3

(1206.7

?

167.5)?

6699.192

GJ/hwQ

0

?

D

0

(h0

?

h

fw

)?

D

rhqrh

?

D

ma

(h

fw

?

hma

)?

297722551154

?

103

?

1.1(32.4

?

0.7)3600

?

0.83?f

pDTf

Vw

f

w(P

f

p?

Pd

)DPe(

f

)p

?3600

?

?D

T（2）汽動給水泵功率e(fp)P、汽輪發(fā)式中暖風(fēng)器熱耗：GJ/hkJ/(kW

?h)Q

e（3）汽輪機產(chǎn)電功率

0

、熱耗率qe、熱效率e?

e電機組絕對電效率?eQ

0e=Q

0–Q

h–Q

a

=

6699.192–65

–183.826

=

6450

GJ/haa

a

5

5?

76.356?

10

(3064?

632.2

)?

0.99

?

183.8Q ?

D

(h

?

h?