【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????64參考文獻(xiàn) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????65文獻(xiàn) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????664 / 91 摘 要隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和電力負(fù)荷的迅速增長(zhǎng)，電網(wǎng)容量也隨之增長(zhǎng)，電力需求越來(lái)越大，發(fā)展電力產(chǎn)業(yè)已刻不容緩。本文以300MW鍋爐機(jī)組的熱力系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算為例，簡(jiǎn)述了大型電站煤粉鍋爐設(shè)計(jì)的步驟和方法，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，指出設(shè)計(jì)過(guò)程中的問(wèn)題和不足，以及對(duì)發(fā)展計(jì)算機(jī)技術(shù)在鍋爐設(shè)計(jì)中應(yīng)用的期望。ABSTRACTWith the rapid growth of the national economy and power load, power capacity and the demand for electricity also increase, the development of power industry has bee essential. In this paper, the calculation design for thermodynamic system and burner system of 300MW boiler, for example, describes the design steps and methods of the largescale coal power plant boiler, and results analysis, and the problems and deficiencies of the design process, as well as the expectations of the development of puter the application of technology in boiler design. 第一章 緒論 熱力系統(tǒng)簡(jiǎn)介發(fā)電廠的原則性熱力系統(tǒng)就是以規(guī)定的符號(hào)表明工質(zhì)在完成某種熱力循環(huán)時(shí)所必須流經(jīng)的各種熱力設(shè)備之間的系統(tǒng)圖。原則性熱力系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：（1）只表示工質(zhì)流過(guò)時(shí)狀態(tài)參數(shù)發(fā)生變化的各種必須的熱力設(shè)備，同類型同參數(shù)的設(shè)備再圖上只表示 1 個(gè)。（2）僅表明設(shè)備之間的主要聯(lián)系，備用設(shè)備、管路和附屬機(jī)構(gòu)都不畫(huà)出；（3）除額定工況時(shí)所必須的附件（如定壓運(yùn)行除氧器進(jìn)氣管上的調(diào)節(jié)閥）外，一般附件均不表示。 原則性熱力系統(tǒng)主要由下列各局部熱力系統(tǒng)組成: 鍋爐、汽輪機(jī)、主蒸汽及再5 / 91熱蒸汽管道和凝汽設(shè)備的鏈接系統(tǒng)，給水回?zé)嵯到y(tǒng)，除氧器系統(tǒng)，補(bǔ)充水系統(tǒng)，輔助設(shè)備系統(tǒng)及“ 廢熱” 回收系統(tǒng)。凝汽式發(fā)電廠內(nèi)若有多種單元機(jī)組，其原則性熱力系統(tǒng)即為多個(gè)單元的組合。對(duì)于熱電廠，無(wú)論是同種類型的供熱機(jī)組還是不同類型的供熱機(jī)組，全廠的對(duì)外供熱的管道和設(shè)備是連在一起的，原則性熱力系統(tǒng)較為復(fù)雜。 原則性熱力系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上表明了工質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換及熱能利用的過(guò)程，反映了發(fā)電廠熱功能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的技術(shù)完善程度和熱經(jīng)濟(jì)性。擬定合理的原則性熱力系統(tǒng)，是電廠設(shè)計(jì)和電廠節(jié)能工作的重要環(huán)節(jié)。 本設(shè)計(jì)熱力系統(tǒng)簡(jiǎn)介某電力發(fā)電廠一期工程包括二套 300MW 燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組及配套的輔機(jī)、附件。其中鍋爐為國(guó)外引進(jìn)的 1025t/h“W”火焰煤粉爐；汽輪機(jī)為國(guó)產(chǎn)亞臨界、一次中間再熱 300MW 凝式汽輪機(jī)。機(jī)組采用一爐一機(jī)的單元制配置。根據(jù)汽輪機(jī)制造廠推薦的機(jī)組的原則性熱力系統(tǒng)，考慮與鍋爐和全廠其它系統(tǒng)的配置要求，設(shè)計(jì)擬定了全廠的原則性熱力系統(tǒng)。該系統(tǒng)共有八級(jí)不調(diào)節(jié)抽汽。其中第一、二、三級(jí)抽汽分別供三臺(tái)高壓加熱器，第五、六、七、八級(jí)抽分別供四臺(tái)低壓加熱器，第四級(jí)抽汽作為 壓力除氧器的加熱汽源。八級(jí)回?zé)峒訜崞?(除除氧器外)均裝設(shè)了疏水拎卻器。 以充分利用本級(jí)疏水熱量來(lái)加熱本級(jí)主凝結(jié)水。三級(jí)高壓加熱器均安裝了內(nèi)置式蒸汽冷卻器，將三臺(tái)高壓加熱器上端差分別減小為 ℃、0℃、0℃。從而提高了系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性。汽輪機(jī)的主凝結(jié)水由凝結(jié)水泵送出，依次流過(guò)軸封加熱器、4 臺(tái)低壓加熱器，進(jìn)入除氧器。然后由汽動(dòng)給水泵升壓，經(jīng)三級(jí)高壓加熱器加熱，最終給水溫度達(dá)到℃，進(jìn)入鍋爐。三臺(tái)高壓加熱器的疏水逐級(jí)自流至除氧器；四臺(tái)低壓加熱器的疏水逐級(jí)自流至凝汽器。凝汽器為單軸雙缸排汽 反動(dòng)凝汽。汽輪機(jī)為亞臨界壓力、一次中間在熱、單軸雙缸雙排汽反動(dòng)凝汽式汽輪機(jī)。高中壓缸為雙層合缸反流結(jié)構(gòu)，即由高中壓外缸、高壓內(nèi)缸和中壓內(nèi)缸組成。低壓缸則是 3 層缸結(jié)構(gòu)，由鋼板焊接、對(duì)稱分流布置。本機(jī)組有 8 級(jí)非調(diào)整抽汽，在第1～3 級(jí)抽汽供 3 臺(tái)高壓加熱器,第 4 級(jí)抽汽供除氧器、鍋爐給水泵小汽輪機(jī)及輔助蒸6 / 91汽用汽,第 5～8 級(jí)抽汽供 4 臺(tái)低壓加熱器用汽。此外，中壓聯(lián)合汽門(mén)閥桿漏氣接入第 3 級(jí)抽汽管道上，鍋爐連續(xù)排污擴(kuò)容器的擴(kuò)容蒸汽和高壓軸封漏氣接入除氧器。除氧器為滑壓運(yùn)行，滑壓范圍是 ～ 。高低壓加熱器均設(shè)有內(nèi)置式疏水冷卻器，且高壓加熱器還沒(méi)有內(nèi)置式蒸汽冷器。加熱器疏水采用逐級(jí)自流方式，最后流入凝汽器熱井。凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)置有軸封加熱器 SG 和除鹽設(shè)備 DE。凝結(jié)水精處理裝置采用低壓系統(tǒng)，凝結(jié)水經(jīng)凝結(jié)水泵 CP、除鹽設(shè)備 DE 和凝升泵 BP，流經(jīng)軸封加熱器 SG、4 個(gè)低壓加熱器進(jìn)入除氧器。給水從給水箱經(jīng)前置泵 TP、主給水泵 FP 及 3 臺(tái)高壓加熱器進(jìn)入鍋爐。壓力最低的HH8 低壓加熱器位于凝汽器喉部化學(xué)補(bǔ)充水 從凝汽器補(bǔ)入。maD該機(jī)組在額定進(jìn)汽參數(shù)、額定排汽壓力、補(bǔ)水率為 0%、回?zé)嵯到y(tǒng)正常投運(yùn)的條件下，能發(fā)出額定功率 300MW，進(jìn)汽量為 ，熱耗率 7993KW/(KW h)當(dāng)閥?門(mén)全開(kāi)、超壓 5%（即 VWO+5%OP）工況下，機(jī)組最大進(jìn)汽量為 1025 t/h，最大功率為 326MW。熱力系統(tǒng)的汽水損失計(jì)有：全廠汽水損失 10354kg/h 鍋爐排污損失 1035kg/h (因排污率較小，未設(shè)計(jì)排污利用系統(tǒng)) 。高壓缸門(mén)桿漏氣 A 和 B 分別引人再熱冷段管道和軸封加熱器 SG，中壓缸門(mén)桿漏汽 K 引人 3 號(hào)高壓加熱器，高壓缸的軸封漏汽按壓力不同，分別進(jìn)人除氧器(LL)、均壓箱(MM) 和軸封加熱器 (NN.) 。中壓缸的軸封漏汽也按壓力不同，分別引進(jìn)均壓箱(P)和軸封加熱器 (R)。低壓缸的軸封用汽 S 來(lái)自均壓箱，軸封排汽 T 也引人軸封加熱器。從高壓缸的排汽管路抽出一股氣流 J，不經(jīng)再熱器而直接進(jìn)中壓缸，用于冷卻中壓缸轉(zhuǎn)子葉根。7 / 91第 2 章 基本熱力系統(tǒng)確定 鍋爐選型 鍋爐的簡(jiǎn)介鍋爐是火力發(fā)電廠的三大主機(jī)中最基本的能量轉(zhuǎn)換裝備。其作用是使燃料在爐內(nèi)燃燒放熱，并將鍋爐內(nèi)工質(zhì)由水加熱成具有足夠數(shù)量和一定品質(zhì)（氣溫和氣壓）的過(guò)熱蒸汽，供汽輪機(jī)使用。表征鍋爐設(shè)備基本特征的有：鍋爐容量、蒸汽參數(shù)、燃燒方式、汽水流動(dòng)方式和鍋爐整體布置等方面。主要是鍋爐容量和蒸汽參數(shù)。鍋爐容量：鍋爐的容量用蒸發(fā)量表示，一般是指鍋爐在額定蒸汽參數(shù)（壓力、溫度） 、額定給水溫度和使用設(shè)計(jì)燃料時(shí)，每小時(shí)的最大連續(xù)蒸發(fā)量。常用符號(hào) De表示，單位為 t/h(或 kg/s)。習(xí)慣上，電廠鍋爐容量也用與之配套的汽輪發(fā)電機(jī)組的電功率表示。蒸汽參數(shù)：鍋爐的蒸汽參數(shù)是指鍋爐出口處的蒸汽溫度和蒸汽壓力。蒸汽溫度常用符號(hào) t 表示，單位為℃或 K；蒸汽壓力常用符號(hào) p 表示，單位為 MPa。鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)所規(guī)定的蒸汽溫度和壓力稱為額定蒸汽溫度和額定蒸汽壓力。 電廠鍋爐特性表征鍋爐設(shè)備基本特征的有：鍋爐容量、蒸汽參數(shù)、燃燒方式、汽水流動(dòng)方式和鍋爐整體不知等方面。電廠鍋爐存在這樣幾個(gè)明顯特點(diǎn)：電廠鍋爐一般都是在蒸發(fā)量在 400t/h 以上、超高壓以上壓力的鍋爐，且大都進(jìn)行中間再熱，即鍋爐容量大、蒸汽參數(shù)高。大容量、高參數(shù)電廠鍋爐熱效率都很高，多穩(wěn)定在 90%以上。大型電廠鍋爐為實(shí)現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、大都設(shè)置一套高度可靠的自動(dòng)化控制裝置—自動(dòng)化程度高。 一般電廠鍋爐分類可以從不同角度出發(fā)對(duì)鍋爐進(jìn)行分類：按煙氣在鍋爐流動(dòng)的狀況分：水管鍋爐、8 / 91鍋殼鍋爐、水火管組合式鍋爐；按鍋筒放置的方式分：立式鍋爐、臥式鍋爐；按用途分：生活鍋爐、工業(yè)鍋爐、電站鍋爐、車船用鍋爐；按介質(zhì)分：蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、汽水兩用鍋爐、有機(jī)熱載體鍋爐；按安裝方式分：快裝鍋爐、組裝鍋爐、散裝鍋爐；按燃料分：燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t、余熱鍋爐、電加熱鍋爐、生物質(zhì)鍋爐；按水循環(huán)分：自然循環(huán)、強(qiáng)制循環(huán)、混合循環(huán)；按壓力分：常壓鍋爐、低壓鍋爐、中壓鍋爐、高壓鍋爐、超高壓鍋爐；按鍋爐數(shù)量分：?jiǎn)五佂插仩t、雙鍋筒鍋爐；按燃燒定在鍋爐內(nèi)部或外部分：內(nèi)燃式鍋爐、外燃式鍋爐；按工質(zhì)在蒸發(fā)系統(tǒng)的流動(dòng)方式可分為自然循環(huán)鍋爐、強(qiáng)制循環(huán)鍋爐、直流鍋爐等；按制造級(jí)別分類：A 級(jí)、B 級(jí)、C 級(jí)、 D 級(jí)、E 級(jí)（按制造鍋爐的壓力分） ；按出口蒸汽壓力分為：低壓鍋爐（P 〈）、中壓鍋爐（〈P〈）、高壓鍋爐（〈P=10MPa）、超高壓鍋爐（10〈P=）、亞臨界鍋爐（〈P=）、超臨界鍋爐（P=22MPa ）。 電廠鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)指標(biāo)=兩次檢修之間運(yùn)行小時(shí)數(shù)= 100%?事 故 停 用 小 時(shí) 數(shù)總 運(yùn) 行 小 時(shí) 數(shù) 事 故 停 運(yùn) 小 時(shí) 數(shù)= 100%運(yùn) 行 總 小 時(shí) 數(shù) +備 用 總 小 時(shí) 數(shù)統(tǒng) 計(jì) 期 間 總 小 時(shí) 數(shù)：鍋爐每小時(shí)的有效利用熱量（即水和蒸汽所吸收的熱量）占輸入鍋爐全部熱量的百分?jǐn)?shù)，常用符號(hào) η 表示，即 η= 100%鍋 爐 有 效 利 用 熱 量輸 入 鍋 爐 總 熱 量事故率和可用率按一適當(dāng)?shù)闹芷趤?lái)計(jì)算。我國(guó)通常以一年為一統(tǒng)計(jì)周期。連續(xù)運(yùn)行小時(shí)數(shù)越長(zhǎng)，事故率越低，可用率越高，鍋爐的安全可靠性就越高。 本設(shè)計(jì)鍋爐機(jī)組選用本工程鍋爐采用上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的 SG1025—，中間再熱、單爐膛 π 型總體布置的強(qiáng)制循環(huán)鍋爐。9 / 91表 1025t/h 控制循環(huán)鍋爐的主要設(shè)計(jì)參數(shù)名 稱 單位 鍋爐最大連續(xù)出 力 鍋爐額定出力 （100% ）蒸汽流量 t/h 1025 出口蒸汽壓力 MPa 出口蒸汽溫度 ℃ 541 541蒸汽流量 t/h 830 762蒸汽壓力出口/進(jìn)口Mpa 再熱蒸汽蒸汽溫度出口/進(jìn)口℃ 541/323 541/319給水溫度 ℃ 282 汽輪機(jī)型號(hào)確定 汽輪機(jī)原理汽輪機(jī)是以蒸汽為工質(zhì)的將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的旋轉(zhuǎn)式原動(dòng)機(jī)。汽輪機(jī)設(shè)備是火電廠的三大主要設(shè)備之一。在火力發(fā)電廠，鍋爐將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮?，汽輪機(jī)將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，發(fā)電機(jī)將轉(zhuǎn)軸的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?汽輪機(jī)分類級(jí)是汽輪機(jī)中最基本的作功單元，它是由噴管葉柵和與它相配合的動(dòng)葉柵組成的。蒸汽在汽輪機(jī)級(jí)中以不同方式進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，便形成不同的工作原理的汽輪機(jī)。10 / 91（1）沖動(dòng)式汽輪機(jī)：主要由沖動(dòng)級(jí)組成，蒸汽主要在噴管葉柵（或靜葉柵）中膨脹，在動(dòng)葉柵中只有少量膨脹。（2）反動(dòng)式汽輪機(jī)：主要由反動(dòng)級(jí)組成，蒸汽在噴管葉柵（或靜葉柵）和動(dòng)葉柵中都進(jìn)行膨脹，且膨脹程度大致相同。（1）凝汽式汽輪機(jī)：蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功以后，除小部分軸封漏氣外，全部進(jìn)入凝汽器凝結(jié)成水的汽輪機(jī)。實(shí)際上為了提高汽輪機(jī)的熱效率，減少汽輪機(jī)排汽缸的直徑尺寸，將做過(guò)功的蒸汽從汽輪機(jī)內(nèi)抽出來(lái)，送入回?zé)峒訜崞?，用以加熱鍋爐給水，這種不調(diào)整抽汽式汽輪機(jī)，也統(tǒng)稱為凝汽式汽輪機(jī)。（2）背壓式汽輪機(jī)：蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)部做功以后，以高于大氣壓力排除汽輪機(jī)，用于工業(yè)生產(chǎn)或民用采暖的汽輪機(jī)。（3）抽汽背壓式汽輪機(jī)：為了滿足不同用戶和生產(chǎn)過(guò)程的需要，從背壓式汽輪機(jī)內(nèi)部抽出部分壓力較高的蒸汽用于工業(yè)生產(chǎn)，其余蒸汽繼續(xù)做功后以較低的壓力排除，供工業(yè)生產(chǎn)和居民采暖的汽輪機(jī)。（4）抽汽凝汽式汽輪機(jī)：蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)部做過(guò)功以后，從中間某一級(jí)抽出來(lái)一部分，用于工業(yè)生產(chǎn)或民用采暖，其余排入凝汽器凝結(jié)成水的汽輪機(jī)，稱為一次抽汽式或單抽式汽輪機(jī)。從不同的級(jí)間抽出兩種不同壓力的蒸汽，分別供給不同的用戶或生產(chǎn)過(guò)程的汽輪機(jī)稱為雙抽式（二次抽汽式）汽輪機(jī)。（5）多壓式汽輪機(jī)：汽輪機(jī)進(jìn)汽不止一個(gè)參數(shù)，在汽輪機(jī)的某中間級(jí)前又引入其他來(lái)源的蒸汽，與原來(lái)的蒸汽混合共同膨脹做功。 （1）低壓汽輪機(jī)：主蒸汽壓力為 ～（2）中壓汽輪機(jī)：主蒸汽壓力為 ～（3）高壓汽輪機(jī)：主蒸汽壓力為 ～（4）超高壓汽輪機(jī)：主蒸汽壓力為 ～（5）亞臨界汽輪機(jī)：主蒸汽壓力為 ～（6）超臨界汽輪機(jī)：主蒸汽壓力大于 （7）超超臨界壓力汽輪機(jī)：主蒸汽壓力大于 32MPa11 / 91。 本設(shè)計(jì)選用汽輪機(jī)根據(jù)任務(wù)書(shū)要求可得到汽輪機(jī)相關(guān)參數(shù)汽輪機(jī)形式：蒸汽初參數(shù)： =, =537℃。 =, =℃。0p0t?0p?0t再熱蒸汽參數(shù)：冷段壓力 = =,冷段溫度 =℃，熱段壓力2inrh inrh=,熱段溫度 =537℃； =, =℃。