《热力发电厂》课程设计说明书
班 级：小组成员：指导老师：
0 8热能（3）班
易维涛 虞循东 赵显顺 吴文江 高雨婷 王颖 张盈文 王靖宇 白杨
孙公钢 2011-12-05---2011-12-18
1、引言
1.1设计目的
1. 学习电厂热力系统规划、设计的一般途径和方案论证、优选的原则 2. 学习全面性热力系统计算和发电厂主要热经济指标计算的内容、方法 3. 提高计算机绘图、制表、数据处理的能力 1.2原始资料
西安某地区新建热电工程的热负荷包括： 1）工业生产用汽负荷； 2）冬季厂房采暖用汽负荷。
西安地区采暖期101天，室外采暖计算温度–5℃，采暖期室外平均温度1.0℃，工业用汽和采暖用汽热负荷参数均为0.8MPa 、230℃。通过调查统计得到的近期工业热负荷和采暖热负荷如下表所示：
热负荷汇总表
1.3计算原始资料
（1）锅炉效率根据锅炉类别可取下述数值： 锅炉类别 锅炉效率
链条炉 0.72～0.85
煤粉炉 0.85～0.90
沸腾炉 0.65～0.70
旋风炉 0.85
循环流化床锅炉 0.85～0.90
（2）汽轮机相对内效率、机械效率及发电机效率的常见数值如下： 汽轮机额定功率 汽轮机相对内效率 汽轮机机械效率 发电机效率
750～6000 0.7～0.8 0.95～0.98 0.93～0.96
12000～25000 0.75～0.85 0.97～0.99 0.96～0.97
5000 0.85～0.87 ～0.99 0.98～0.985
（3）热电厂内管道效率，取为0.96。
（4）各种热交换器效率，包括高、低压加热器、除氧器，一般取0.96～0.98。 （5）热交换器端温差，取3～7℃。
（6）锅炉排污率，一般不超过下列数值：
以化学除盐水或蒸馏水为补给水的供热式电厂 以化学软化水为补给水的供热式电厂
（7）厂内汽水损失，取锅炉蒸发量的3%。
（8）主汽门至调节汽门间的压降损失，取蒸汽初压的3%～7%。 （9）各种抽汽管道的压降，一般取该级抽汽压力的4%～8%。 （10）生水水温，一般取5～20℃。
（11）进入凝汽器的蒸汽干度，取0.88～0.95。
（12）凝汽器出口凝结水温度，可近似取凝汽器压力下的饱和水温度。
2、原则性热力系统
2% 5%
2.1设计热负荷和年持续热负荷曲线
根据各个用户的用汽参数和汽机供汽参数，逐一将用户负荷折算到热电厂供汽出口，见表2-1。用户处工业用汽符合总量：采暖期最大为175 t/h,折算汇总到电厂出口处为166.65 t/h。
表2-1 热负荷汇总表
折算到热电厂出口的工业热负荷，再乘以0.9的折算系数，得到热电厂设计工业热负荷，再按供热比焓和回水比焓（回水率为零，补水比焓62.8 kJ/kg）计算出供热量，见表2-2。根据设计热负荷，绘制采暖负荷持续曲线和年热负荷持续曲线图，见图2-1、图2-2。 表2-2 热电厂设计热负荷
图2-1 采暖热负荷持续曲线图
图2-2 年热负荷持续曲线图
2.2装机方案的拟定
根据热电厂设计热负荷和建厂条件，热电厂最终规模是50MW 以下，由于采暖热负荷占整个热负荷比重一般，所以不建热水网。采暖用汽和工业用汽同管输送，因此拟定以下装机方案：（见图2-3）
2×CC12-4.9/0.98/0.17型双抽汽供热式次高压汽轮机发电机组；1×B12-4.9/
0.98型背压供热式次高压汽轮机发电机组；3×75 t/h次高压循环流化床锅炉。本方案设有
三台锅炉，三台汽轮机，主蒸汽系统采用母管制。背压机组（B12机组）的排汽，一部分作为1号高加的加热用汽，另一部分作为供热汽源。抽汽机组CC12有3级非调整抽汽和2级调整抽汽，其中第1级调整抽汽和第1级非调整抽汽共用一个抽汽口，第2级调整抽汽和第2级非调整抽汽共用一个抽汽口，第1级调整抽汽做为供热抽汽，第2级调整抽汽做为补充水加热蒸汽。除氧器加热用汽量是第2级非调整抽汽，除氧器定压运行。该系统配置减温减压器，保留或新建调峰锅炉，机组供热不足部分先由锅炉的新蒸汽减温减压后提供，再由尖峰锅炉提供。减温减压器所用的减温水来自给水泵出口。系统设连排扩容器，扩容蒸汽进入除氧器。功热蒸汽的凝结水不回收，补充水（生水）由CC12机组的第2级调整抽汽加热后，去化水车间，再去除氧器。
390
D b =5.4p 450t 3312.9h
D oj =17.87. 8D b l 图2-3 B12-4.9/0.98 + 2×CC12-4.9/0.98/0.17 + 3×75 t/h全厂原则性热力系统图 2.3汽轮机热力特性资料与原则性热力系统拟定及其计算
（一）机组热力特性资料
我国常见供热机组的热力特性参见《中小型热电联产工程设计手册》。本方案CC12额
定进气量92 t/h，最大进气量104.4 t/h，第一级调整抽汽量30 ~ 50 t/h，第二级调整抽汽量30 t/h。本方案的计算原则是，让B12尽量多供热负荷，CC12汽机第二级调整抽汽作热电厂补水加热用汽。
（二）原则性热力系统
本方案原则性热力系统见图2-3。 （三）原则性热力系统计算 1. 参数级符号说明见表2-3
表2-3 参数及符号
2. 计算条件
计算工况：采暖期最大热负荷工况，此时对应汽轮机最大进气量和最大调整供热抽汽量；设锅炉排污量：D bl = 0.02 Db ；汽水损失量：D 1 = 0.03 Db ；ηh = 2-4。
表2-4 主要效率取值
η
' h
=0.98。各效率取值见表
3. 锅炉减温减压供热系统热力计算公式 物质平衡方程 能量平衡方程
D +D =D
0j
w
Tj
（a ）
3282.85D
0j
+518.84D w =2907D Tj （b ）
0j
把（a ）式带入（b ）式得
3282.85D +518.84D w =2907D Tj
解得 （3-62）
D
Tj
=1.168D 0j
=1.168D 0j （3-63）
4. 方案一的计算
（1）锅炉汽水流量计算公式 1）锅炉蒸发量（3-64） 2）锅炉排污量3）锅炉给水量
D =D -D
Tj
Tj
0j
D =(D
b b 1
0C
+D 0B +D 0j ) /(1-0. 03) =1. 030928(D 0+D 0B +D 0j )
D =0. 02D b =0. 020619(D 0+D 0B +D 0j ) （3-65） =D b +D b 1=1. 051546(D 0+D 0B +D 0j ) （3-66）
D
fw
4) 锅炉扩容排污系统计算 物质平衡方程 能量平衡方程
D =D +D
b 1
f
ps
（a ）
1179⨯0.98D
b 1
=2693D f +467.08D ps （b ）
把（a ）式带入（b ）式得
D
ps
f
=0.0063757(D 0+D 0B +D 0j ) (3-67)
D =D b 1-D f =0.0142428(D 0+D 0B +D 0j ) （3-68)
5) 补充水量计算，若不考虑回水
D
m a
=(D TC +D TB +D Tj ) +D L +D ps
=(
D
TC
+D TB +D Tj ) +0. 03⨯1. 030928(D 0C +D 0B +D 0j )
+0.0142428( =(
D
0C
+D 0B +D 0j ) （3-69）
D
TC
+D TB +D Tj ) +0.0451707(D 0C +D 0B +D 0j )
（2）B12-4.9/0.98热力系统计算公式
1）B12机高加用汽量计算
高加用汽量可分为两部分，一部分由B12汽轮机排气提供，为级抽汽提供，为的给水量，则
高加能量平衡方程：0.98⨯(2907-711.76) 解得高加用汽
D
oB
1B
，另一部分由CC12第一
D
1C
。假定B12抽汽加热对应的给水量是
D
和CC12一级抽汽加热剩余
D
1B
=1.051546⨯(719.67-518.84) D 0B
D
1B
=0.0981632D 0B （3-70） =D 0B -D 1B =0.901837D 0B （3-71）
2）B12机外供汽量 3）B12机发电功率
D
TB
P
e , B
=⎡ ⎣(3282.85-2907)D 0B ⨯0.857⎤⎦/3.6=79.868D 0B （3-72）
（3）CC12-4.9/0.98//0.17热力系统计算公式 1）CC12高加用汽量计算 高加能量平衡方程
0. 9⨯8(
290-7
711. 176=)D (C 7-19. 6)7⨯518. 841. 0+515 46D 0C D 0j
(D +D ) （3-73）
0C
0j
()
解得高加用汽量
D
1C
=0.098163
2）生水预热器用汽量计算
生水预热器的热平衡：计算时考虑20%的化学水处理水量损失。
0.98⨯(2744.69-476.54)D 2s =1.2⨯(167.47-62.8)D ma
D
2s
=0.056507
(D +D +D )+0.002553(D +D +D ) （3-74）
TC
TB
Tj
0C
0B
0j
3) 低压加热器用汽量计算公式
低压热平衡： 0.98(2693-433.07)D 3=(407.68-128.65)⨯(D 3+D c ) 低加用汽量: D 3=0.144149Dc
（3-75） 4）除氧器用汽量计算公式 除氧器热平衡
0.98⨯2744.69D 2+146.5D bs +476.54D 2s +711.76(D 1C +D 1B )+407.68(D 3+D c )+2693.11D f =518.84（D fw +Dw ）
把式（3-69），（3-73），（3-70），（3-67），（3-74），（3-75）带入上式，并整理得
D 2=0.167563(D 0C +D 0B +D 0j )+0.032406D 0j -0.064476(D TC +D TB +D T j )-0.173413D c
5）CC12汽量平衡
（3-76）
D 0C =D1C +DTC +D2+D2s +D3+Dc
把式（3-73），式（3-74），式（3-75）带入上式，并整理得
Dc =0.753780D 0C -0.175244D 0B -0.309750D 0j -1.021937D TC
+0.008209(D TB +D Tj )
（3-77）
6）CC12发电量计算公式
P e , C =0.829⨯[(3282.85-2907)(D 1C +D TC )+(3282.85-2744.69)(D 2+D 2s ) +(3282.85-2693.94)D 3+(3282.85-2308.47) D C ]/3.6
整理上式得
（3-78）
P e , C =85.825852D TC +29.577843D 0C +75.641244D 0j +21.081845D 0B -0.987569(D TB +D Tj )+225.867097D c
或
（3-79）
Dc =0.004427Pe , C -0.130952D 0C -0.093337D 0B -0.379984D TC
-0.334893D 0j +0.004372(D TB +D Tj )
代入式（3-77），并整理得
（3-80）
D 0C =0. 005P 0e 0, C 4+0. 0D 920B -578D 0. 00j 28419
+ 0. 72D 5T C 5-900. D 0T 0+B 4D 33T 7j ()
（3-81）
(4)方案一各部分实际用汽量计算
上面推导出来汽机进汽量(D0) 、凝汽量(Dc ) 与发电功率(Pe ) 和供汽量(DT ) 之间的关系，现将有关数据代入，可计算出方案一在采暖期最大负荷下汽机、锅炉等各部分实际用汽量。计算结果列在表2-5。表中各量的顺序就是计算结果。
表2-5方案-汽水流量计算结果汇总（5）计算说明
1）B12是背压机，经济性好，在采暖最大热负荷时，应首先维持B12在额定工况下运行，因而可根据B12机的额定功率由式（3-79）计算出B12所需进汽量；本题中采用“定流量”计算，即最大热负荷时，汽轮机进汽量取为汽轮机最大设计进汽量，且假定采暖期CC12机组提
供最大调整抽汽量，即D TC = 50 t/h，以此计算各处汽水流量和发电量。是否合适要通过检验CC12汽机的最小凝汽量来确定。凝汽量检验24.39/208.8 = 0.1168；73.01/184 = 0.3968（最小负荷），大于CC12最小凝汽量的要求。如果不满足要重新设定进汽量，再计算。
2）计算中还要进行汽量和电量校核，以检验及孙是否准确。
D 0C=D 1C +DTC +D2+D2s +D3+Dc
= 22.24 + 100 + 43.13 + 15.52 + 3.52 + 24.39 = 208.8 t/h
误差 (12328-12000)/12000 = 2.7% 符合工程需要
可见，汽量平衡，计算准确。
3）本方案的运行方式：在采暖期3台汽机加锅炉新汽减温减压后供给热负荷，3台锅炉运行。采暖期最大符号工况，尖峰锅炉供汽60.93 t/h；非采暖期最大及平均负荷工况，2台汽机2台锅炉运行，负荷不满；非采暖期最小负荷工况，B12汽机停运，CC12汽机及2台锅炉运行。本方案其他供热工况计算类同。典型工况热平衡结果已标注在全厂原则性热力系统图上，见图2-3。需系统调峰的供热负荷表示在年热负荷持续线图上，见图2-2。
2.4 全厂热经济指标计算
计算时要用到相应的计算公式见（3.35）至（3-61），这里只给出所用公式的编号。 本方案B12-4.9/0.98 + 2×CC12-4.9/0.98/0.17 + 3×130 t/h
调峰锅炉供热量 Q TF =D jf （h T -h ma ）=60.93⨯103⨯(2907-62.8) ⨯10-6=173.31GJ/h 热电厂最大供热量 Q T (m ) =905.99-173.31=732.68GJ/h
热电厂全年供热量（根据全年热负荷持续曲线图3-5）
Q a =732.68⨯120+0.5⨯(732.68+379.73) ⨯(2424-120) +
0.5⨯(307.14+182.82) ⨯(8760-2424)
=2921639
热电厂全年发电量：
设机组利用小时数为
H 3=5500h
年发电量（式3-36）
a p e =36000⨯5500=198000000kW ⋅h
采暖期平均发电标准煤耗率（式3-38）
348.10⨯103(1+0.03) ⨯(3282.85-719.67) -190.26⨯103⨯(2907-62.8) b = d 29300⨯36000⨯0.9⨯0.98
=0.406kg /(kW ⋅h )
非采暖期平均发电标注煤耗率（式3-38）
196.4⨯103(1+0.03) ⨯(3282.85-719.67) -78.85⨯103⨯(2907-62.8) b '= d 29300⨯24000⨯0.86⨯0.98
=0.496kg /(kW ⋅h )
年平均发电标准煤耗率（采暖期和非采暖期的加权平均）
0.406⨯36000⨯2424+0.496⨯(198000000-36000⨯2424)
198000000
=0.457kg /(kW ⋅h ) s b ep =
凝汽发电的厂用电率取εd =5.5%
供热的长用电率（3-52）
εT =5.73⨯[1+2⨯(0.88-0.8)]=6.6468
T ξ=6.6468⨯2921639/198000000=0.0981
综合厂用电率（式3-54）ξ=0.055+0.098=0.153，即15.3%。
平均供热标准煤（式3-55）
b s
TP =34.12/(0.88⨯0.98)+6.0738⨯0.457=42.60kg /GJ
年耗标煤量（式3-56）
-3=0.315⨯198000000-6.0738⨯2921639+42.60⨯2921639⨯10⎡⎤()B a ⎣⎦s
=206014t /a
年平均供电煤耗率（式3-57）
年节约标准煤量（式3-58） b a ep =0.457/(1-0.055)=0.483kg /(kW . h )
⎧⎡34.12⎤∆B =⎨⎢+0.41⨯5.73-42.60⎥⨯2921639⎦⎩⎣0.55⨯0.98
+(0.41-0.457)⨯(1-0.055)⨯198000000}⨯10-3
=53643t /h
上式中η'
gl 取0.55。
年平均全厂热效率
年平均热电比 ηa cp =0.0036⨯198000000+2921639⨯100%=60.21% 29.3⨯206015
2921639⨯100%=409.9% p 0.0036⨯189000000
732.68=0.809 热化系数 α=905.99 β=
图2-4 CC12-4.9/0.98/0.17蒸汽膨胀h-s 图