电厂600MW火力发电机组初步设计论文说明

. . . . 毕业设计说明书（论文）系 部： 能源与动力工程学院 专 业： 热能与动力工程 题 目： 某电厂600MW火力发电机组 初步设计（烟煤） 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作与取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得与其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了意。作 者 签 名：日 期：指导教师签名： 日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部容。作者签名： 日 期：学位论文原创性声明本人重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 与格 不与格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 与格 不与格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 与格 不与格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 与格 不与格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 与格 不与格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规？ 优 良 中 与格 不与格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订与附件）？ 优 良 中 与格 不与格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 与格 不与格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 与格 不与格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 与格 不与格建议成绩：优 良 中 与格 不与格（在所选等级前的画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日61 / 72评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规？ 优 良 中 与格 不与格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订与附件）？ 优 良 中 与格 不与格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 与格 不与格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 与格 不与格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 与格 不与格建议成绩：优 良 中 与格 不与格（在所选等级前的画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）与教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 与格 不与格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 与格 不与格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 与格 不与格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规？ 优 良 中 与格 不与格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订与附件）？ 优 良 中 与格 不与格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 与格 不与格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 与格 不与格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 与格 不与格评定成绩：优 良 中 与格 不与格（在所选等级前的画“”）教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日毕业设计说明书（论文）中文摘要本文主要介绍了某电厂600MW超临界火电机组的初步设计方案，包括上汽东芝型600MW汽轮机系统、上锅600MW锅炉系统的初步设计，以与汽机原则性热力系统和主要辅助设备的设计选择。首先，根据设备结构和特点拟定了原则性热力系统图，然后在汽轮机VWO工况下计算出了各部分的汽水流量与功率等。接着，参考相关资料进行锅炉设备选型，对锅炉汽水系统进行设计和说明，并且进行了制粉、燃烧系统的设计计算与相关辅助设备的选型；最后，设计了主再热蒸汽系统、旁路系统、抽汽系统、凝结水系统和给水系统，并根据系统的工作要求，对相关辅助设备进行了选择。关键词 600MW 超临界机组 VWO 热力系统毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleA preliminary Design of a 600MW Thermal Power Plant （Fushun bituminous Coal） in Xinjiang AbstractThe thesis mainly introduce the preliminary plan of 600 MW supercritical thermal power unit of a power plant in Xinjiang province, containing preliminary design of turbine system of STP-Toshiba and SECs boiler system, designing options for the turbine heat system and the major auxiliary equipment. At first, principle heat system diagram is drawn up based on the structure and characteristics of equipment. Second, under the condition of turbine VWO, various parts of flow and power are calculated. Third comes to the selection of boiler equipment. And under the guidance of related material, boiler steam and water systems design and instructions are carried out along with pulverization of coal, the design calculation of combustion system as well as selection of corresponding auxiliary equipment. At last, design the main steam system and reheat steam system, bypass system, steam extraction system, condensate system and feed-water system. In addition, the corresponding auxiliary equipment is selected in accordance with the requirement of system.Keywords600MW supercritical unit VWO Thermodynamic system 目录前言1第一章中国电力工业发展21.1 中国电力工业概况21.2 中国电力工业发展2第二章汽轮发电机组设备概述42.1 汽轮发电机组设备概述42.2 原则性热力系统的拟定4第三章 VWO工况下各部分汽水流量的确定63.1 汽水参数的整理说明63.1.1 基本汽水参数整理63.1.2 热力过程线的拟定过程73.1.3 机组回热系统参数整理83.2 原则性热力系统计算、汽水流量的确定、经济指标计算93.2.1 原则性热力系统的计算93.2.2 经济性指标和各部分汽水流量汇总14第四章锅炉辅助计算与设备选型184.1 锅炉设备与其特点184.1.1 锅炉型式和参数184.1.2 炉体结构选择184.1.3 循环方式选择194.2 锅炉辅助计算204.2.1 煤质特性204.2.2 漏风系数和过量空气系数整理204.2.3 锅炉燃烧计算214.2.4 锅炉热平衡与燃料消耗量计算234.3 锅炉受热面拟定244.3.1 过热器和再热器244.3.2 省煤器和空气预热器264.4 煤粉制备系统计算与选型284.4.1 磨煤机与制粉系统选择284.4.2 制粉系统热平衡计算324.4.3 给煤机选型354.4.4 原煤仓选型354.5 风机选型与计算364.5.1 一次风机选型374.5.2 送风机选型384.5.3 引风机选型394.5.4 其它风机选型404.6 燃烧设备选型414.6.1 燃烧器选型414.6.2 点火装置选型424.6.3 炉膛设计434.6.4 燃烧器喷口截面积计算43第五章汽轮机热力系统的优化设计455.1 主再热蒸汽与旁路系统设计455.1.1 主蒸汽、再热蒸汽系统455.1.2 旁路系统465.2 抽汽系统475.3 凝结水系统495.3.1 凝结水系统概述495.3.2 凝结水泵选型505.4 给水系统515.4.1 给水系统概述515.4.2 给水泵选型525.4.3 给水泵驱动方式545.4.4 除氧水箱选型54第六章结论55参考文献56致58前 言近年来，在党中央、国务院的正确领导下，我国电力工业发展迅速，电力供应能力显著增强。但是，中国电力工业的发展同样面临资源和环境两个瓶颈，电力工业结构不合理的矛盾仍十分突出，特别是能耗高、污染重的小火电机组比重过高，从而造成我国电力行业能源消耗和主要污染物排放总量较大。纵观世界上的先进国家，已经普遍采用大容量和超临界的机组，这不仅能有效提高发电机组的经济型，也能为建设低消耗、低污染的节约型社会做出贡献。国家的“十二五”规划指出：要优化能源结构，从严重依赖煤炭资源向绿色、多元、低碳化多种能源形式转变；从生态环境保护滞后于能源发展向生态环境保护和能源协调发展转变。并且我国政府还做出承诺：“到2020年GDP二氧化碳排放比2005年下降40%45%”。这就更要求电力行业做到高效和环保。因此，在当前的节能减排形势下，必须大力推进电力工业节能减排工作，其核心就是要坚持上大压小，在科学有序安排高效清洁大机组建设的同时，下更大决心，用更大力气，加快关停小火电机组。所以本次毕业设计旨在对扩建600MW燃煤机组进行研究，以提高机组运行经济性，降低发电成本和对环境的污染，为节能减排贡献出一份微薄之力。在设计中我们学会了发电厂主要设备的确定、原则性热力系统的计算、汽机（热力系统）辅助设备的选择、锅炉辅助设备的选择和计算、全面性热力系统的拟定等多个容，使我们在设计中得到了许多专业方面上的知识。毕业设计是我们四年以来的学习过程的系统总结。通过毕业设计把所学的理论知识和课程实践有机的结合起来，加以巩固和应用，进一步提高工程设计能力和科研能力，为以后的工作打下坚实的基础。由于我们学习的知识有限，没有真正的接触过发电厂的现场的生产实际，设计中难免存在很多缺点和不妥之处，恳请评审组老师给予批评指正。第一章 中国电力工业发展1.1 中国电力工业概况中国电力工业始于1882年。新中国成立前，电力工业发展缓慢，1949年发电装机容量和发电量仅为185万千瓦和43亿千瓦时，分别居世界第21位和第25位。新中国成立后，电力工业得到快速发展，1978年发电装机容量达到5712万千瓦，发电量达到2566亿千瓦时，分别跃居世界第8位和第7位。1978年改革开放到2000年，我国发电装机和发电量先后超越法国、英国、加拿大、德国、俄罗斯和日本，居世界第2位。1987年发电装机突破1亿千瓦，1995年超过了2亿千瓦，2000年达到了3亿千瓦。进入新世纪，电力工业进入历史上的高速发展阶段，2004年全国发电装机突破4亿千瓦，2005年超过了5亿千瓦。改革开放之前，我国发电设备只能生产125MW和200MW等级与以下的机组。随着电力工业的技术装备水平不断提高，我国成批量生产的300MW和600MW机组已成为国的主力机型，1000MW超临界机组也已经投产发电。与此同时，我国还稳步推进电力体制改革。2002年底，国家电力监管委员会、两大电网公司、五大发电集团公司和四个辅业公司的相继成立，标志着我国电力体制改革取得了决定性成绩。实现了“厂网分开”和“政企分开”，电力工业竞争有序的局面已经形成。2002年6月以来电力增长保持较高水平。从2002年6月至今，在这几年的时间里，全国的平均电力增长始终保持在两位数的快速增长，高于GDP增长速度。2004年底，全国发电装机4.42亿千瓦，比上年增长5100万千瓦，2005年发电装机突破5亿千瓦。2005年全国发电量24747亿千瓦时，同比增长12.3%。进入21世纪后，我国电力仍将以较高的速度和更大的规模发展，电源和电网建设的任务仍很重。同时，电力的发展还要合乎可持续发展战略，并受到环境的严重制约；还将接受全球围电力体制改革和技术创新能力的挑战，使之在技术上、管理上适应电力市场化体制和竞争需要；将迎接全球和地区经济一体化挑战，使电网互联围不断扩大。1.2 中国电力工业发展为了更好的发展电力工业，我国要加强超临界和超超临界机组的建设。我国一次能源结构具有以煤为主的显著特征，由此决定了我国电力结构以燃煤发电为主的特点。2008年我国原煤产量27.2亿吨，其中火电耗煤13.4亿吨，占煤炭产量的近50。从今后发展来看，在以煤为主的一次能源结构不发生大的变化下，在电力结构中火电仍将在相当长的时期占据主导地位。提高发电效率、降低污染、节约资源是我国火电机组的发展方向。超临界火电机组具有煤耗低、污染排放物少的节能减排效益，是提高我国火电机组技术水平，实现火电机组技术优化升级有效而现实的措施，也是我国火力发电机组发展的必然趋势。在“十五”期间，我国首台600MW超临界机组示工程投入运行，1000MW超超临界机组的研究和开发也在积极进行。同时，国家出台了一系列鼓励建设大型超（超）临界机组的相关配套政策，大型超（超）临界机组在我国呈现出快速发展的趋势。在“十一五”期间开始，我国大型超（超）临界机组即呈现出快速发展的趋势，600MW机组基本上都采用了超（超）临界参数，1000MW机组全部采用了超超临界参数。截至2009年6月，我国已投产超（超）临界机组23台，其中100MW机组13台，600MW机组10台，超（超）临界机组容量占火电装机容量的18%以上。目前，还有一大批超（超）临界机组已经被国家核准正在建设或筹备建设中。总之，我国超（超）临界机组占煤电装机容量的比重正在逐渐增大，促进了我国火电机组技术水平的迅速提高，也促进了我国电力工业的发展。第二章 汽轮发电机组设备概述2.1 汽轮发电机组设备概述本工程的汽轮机选用汽轮机生产的上汽东芝型600MW超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、凝汽式汽轮机（型号：N600-24.2/566/566）。汽轮机主要参数如表2-1所示：表2-1 汽轮机主要参数参数数值单位高压主汽阀前主蒸汽额定压力24.2MPa高压主汽阀前主蒸汽额定温度566主蒸汽流量2045.398t/h再热蒸汽进口压力4.741MPa再热蒸汽进口温度319.4中压主汽阀前再热蒸汽压力4.267MPa中压主汽阀前再热蒸汽额定温度566再热蒸汽进汽量1719.035t/h额定排汽压力4.4/5.4kPa热耗率8102.47kJ/（kWh）给水温度280.1转速3000r/min回热加热级数7级（3高加+3低加+1除氧器）2.2 原则性热力系统的拟定发电厂原则性热力系统拟定主要目的就是要确定在不同负荷工况下各部分汽水流量与其参数、发电量、供热量与全厂性的热经济性指标。由此可衡量热力设备的完善性，热力系统的合理性，运行的安全性和全厂的经济性。回热抽汽加热系统是指从正在运转的汽轮机某些中间级抽出部分蒸汽来加热锅炉的给水系统。经过回热加热可以提高锅炉给水温度，减少冷源损失，提高循环热效率。为了提高加热效果，在加热器的蒸汽进口处，设置过热蒸汽冷却段。同时经过加热器换热之后的疏水，比进入加热器的主凝结水温度高，则设置疏水冷却段，这样可以充分利用抽汽的能量，尽量减小加热器端差，有利于提高整个回热系统的效率。原则性热力系统是根据机炉制造厂提供的本体汽水系统来拟定的，由于是空冷机组，回热加热级数七级，各加热器形式除一台高压除氧器为混合式，其余均为表面式加热器，在这种情况下，拟定原则性热力系统。发电厂原则性热力系统是以规定的符号表明工质在完成某种热力循环时所必须流经的各种热力设备之间的联系线路图，原则性热力系统只表示工质流过时的状态，参数起了变化的各种热力设备，它仅表明设备之间的主要联系，原则性热力系统实际表明了工质的能量转换与热能利用的过程，它反映了发电厂能量转换过程技术完善程度和热经济性1。拟定如下：（1）机组有七级不调整抽汽，回热系统为“三高、三低、一除氧”，除一台除氧器为混合式加热器外，其余均为表面式加热器。主凝结水和给水在各加热器中的加热温度按温升分配的。（2）1#、2#、3#高压加热器和5#低压加热器，由于抽汽过热度很大，设有过热蒸汽冷却段。一方面提高三台高加水温；另一方面减少1#高加温差，使不可逆损失减少，以提高机组的热经济性。5段抽汽（5#低加）经再热后的蒸汽过热度很大，所以加装过热蒸汽冷却段。过热蒸汽冷却段可以充分利用蒸汽过热热量，提高加热器出口给水温度，同时可靠性高。正常运行时，各高低压加热器的疏水均采用逐级自流疏水方式，即从较高压力的加热器排到较低压力的加热器，最后流入凝汽器热井。这样降低了热经济性，但如果采用疏水泵的型式，会使系统复杂。同时，疏水温度高对水泵的运行也不利，会使安全性降低。（3）除氧器（4#段抽汽）采用滑压运行，这不仅提高了机组设计工况下运行的经济性，还显著提高机组低负荷时的热经济性，简化热力系统，降低投资，使汽机的抽汽点分配更合理，提高了机组的热效率，为了解决在变工况下除氧器效果和给水泵不汽蚀，主给水泵装有前置泵。原则性热力系统图见附图。第三章 VWO工况下各部分汽水流量的确定3.1 汽水参数的整理说明3.1.1 基本汽水参数整理本次设计机组原则性热力系统的基本汽水参数整理如下（VWO工况）：（1） 主汽门前蒸汽压力，主汽温，主蒸汽焓； （2） 再热主汽门前蒸汽压力，再热汽温，再热蒸汽焓；（3） 排气压力，排汽温度，排汽焓；（4） 加热器效率，机械效率，锅炉效率，管道效率，发电机效率；（5） 小汽机蒸汽流量，进汽焓，排汽焓；（6） 给水泵中给水焓升；凝结水泵焓升，凝结水泵出口压力；（7）汽轮发电机组出力：；（8）中压缸冷却汽进汽，高压缸漏至中压缸排汽口蒸汽，高压缸外缸缸间漏气；（9）轴封冷却器的进气由三股蒸汽组成，它们的蒸汽量和蒸汽焓分别为：，；，；（10）轴封蒸汽调节器的进气由两股蒸汽组成，它们的蒸汽量和蒸汽焓分别为：，；，；（11）轴封蒸汽调节器到凝汽器热井的蒸汽流量和蒸汽焓分别为：，；（12）轴封供汽的蒸汽量和蒸汽焓分别为：，。3.1.2 热力过程线的拟定过程（1）由已知的蒸汽参数、与背压在焓熵图上可查出机组的理想焓降。（2）工质在经过进汽机构时产生进汽节流损失。节流引起的损失与节流前后气流的压降对应。当调节阀全开（主汽阀也当然全开）时，取新汽压力的35。为了使所设计机组的效率不低于设计效率，通常取的最大值，即取。据选定的，并按照节流前后焓值不变的道理，可在焓熵图上找到汽轮机第一级前的状态点0。（3）根据所给数据高压缸的排汽压力与通过再热以后中压缸的进汽压力可以确定2和2，并在焓熵图上连接2和0。（4）根据所给高压缸漏至中压缸的蒸汽压力可以确定4和4，并连接2和4。（4）排汽压力和湿度的值可以确定排汽压力点c，在焓熵图上连接4和c。（5）在焓熵图上通过各抽汽点的压力，确定汽轮机的抽汽点，可以得出各点的焓值，并可以通过热力过程线绘制汽水参数表。 本次设计机组蒸汽膨胀过程线图3-1所示：图3-1 机组蒸汽膨胀过程线3.1.3 机组回热系统参数整理机组回热系统参数整理如表3-1所示：表3-1 机组回热系统计算点参数数据来源已知已知已知pj=pj（1-pj）已知（查表）由pj查由pj查已知tdj-j已知由pw、tj查已知td=tj+1+由pj、td查C0.0162455.655.34231.59231.6H70.04879.814.50.0458259179.18331.452.576.67531.724322.31H60.1213127.74.50.112729.9103.78435.032.5101.281.724425.6981.87344.52H50.4294251.14.50.41012965.77144.52608.542.5142.021.724598.665.6106.43448.34H4（HD）1.086360.54.51.03713179.2181.47769.630181.471.0371769.63H32.162458.64.52.06173374.5213.99915.990213.9930.269926.645.6192.4818.57H24.741319.44.54.5282993.5257.791123.830257.7930.271124.575.6219.59942.40H16.454359.84.56.16363062.2277.311222.81-1.5278.8130.2681223.885.6263.391151.59单位MPa%MPakJ/kgkJ/kgMPakJ/kgkJ/kg项目抽汽压力pj抽汽温度/干度tj抽汽压损pj加热器汽侧压力pj抽汽焓hjpj饱和水温度tdjpj饱和水焓hj加热器端差j加热器出口水温tj加热器水侧压力pw加热器出口水焓hwj疏水冷却器端差疏水冷却器出口水温td疏水冷却器后疏水焓hwjd3.2 原则性热力系统计算、汽水流量的确定、经济指标计算3.2.1 原则性热力系统的计算汽轮机的总汽耗量为，给水量2。（1）1号高压加热器H1计算（见图3-2）：图3-2 高加H1计算用图由H1（图3-2）的热平衡式求： （3-1） 所以H1的疏水系数：（3-2）第一级抽汽：（3-3）（2）2号高压加热器H2计算（见图3-3）图3-3 高加H2计算用图由H2（图3-3）的热平衡式求：（3-4）所以H2的疏水系数（3-5）所以第二级抽汽： （3-6）（3）3号高压加热器H3计算（见图3-4） 图3-4 高加H3计算用图由H3（图3-4）的热平衡式求： （3-7）所以H3的疏水系数 （3-8）所以第三级抽汽： （3-9）（4）除氧器HD计算（见图3-5）图3-5 除氧器HD计算用图第四段抽汽由除氧器加热蒸汽和汽动给水泵用汽两部分组成，即 （3-10）由除氧器的物质平衡可知除氧器的进水系数为：（3-11）因为除氧器的进出口水量不等，是未知数。为避免在最终的热平衡式中出现两个未知数，可先不考虑加热器的效率，写出除氧器的热平衡式：吸热量=放热量，即 （3-12）将的关系代入，整理成以进水焓为基准，并考虑的热平衡式：吸热量/=放热量，可得 （3-13）代入数据得：因此除氧器的进水系数所以除氧器的进水量为： （3-14）第四级抽汽： （3-15）（5）5号低压加热器计算（见图3-6）图3-6 低加H5计算用图由H5（图3-6）的热平衡式可得： （3-16）所以H5的疏水系数 （3-17）第五级抽汽： （3-18）（6）6号低压加热器H6计算（见图3-7）图3-7 低加H6计算用图由H6（3-7）的热平衡式可得： （3-19）所以H6的疏水系数： （3-20）所以第六级抽汽： （3-21）（7）低压加热器H7、轴封冷却器SG、凝汽器热井构成一整体的热平衡计算（见图3-8）图3-8 低加H7、轴封冷却器SG和凝汽器热井计算用图 （3-32）代入数据得： （3-23）(8) 凝汽器热井物质平衡计算 （3-24）得： （3-25）由汽轮机物质平衡校核： （3-26）代入数据得： （3-27）和误差很小，符合工程要求（9）再热蒸汽流量计算 （3-28）代入数据得： （3-29）（10）锅炉蒸发量计算 （3-30）（11）计算结果汇总各部分汽水流量与焓汇总如表3-2所示：表3-2 各部分汽水流量与焓汇总D（kg/h）h（kJ/kg）D0h0=3396Drh=0.8554 D0-30548.5qrh=599D1=0.0526 D0h1=3062.2D2=0.0921 D0h2=2993.5D3=0.0396 D0h3=3374.5D4=0.0512 D0+103400h4=3179.2D5=0.0531 D0h5=2965.77D6=0.0312 D0h6=2729.9D7=0.0251 D0-745.696h7=2591Dc=0.6552 D0-104758.744hc=2455.6Db=1.0101D0hb=3402.8=0.3447 D0+102654.3043.2.2经济性指标和各部分汽水流量汇总（1）计算汽轮机功率 （3-31）代入数据得：（3-32）（2）由功率方程式求 （3-33）由（3-32）和（3-33）得：（3）求各级抽汽量将数据代入各处汽水相对值，汽轮机汽耗：；第一级抽汽：；第二级抽汽：；第三级抽汽：；第四级抽汽：；第五级抽汽：；第六级抽汽：；第七级抽汽：；汽轮机排汽：；再热蒸汽：锅炉蒸发量：（4）各级功率计算第一级功率： （3-34）；第二级功率：； （3-35）第三级功率： （3-36）第四级功率： （3-37）第五级功率： （3-38）第六级功率： （3-39）第七级功率： （3-40）排汽功率： （3-41）轴封蒸汽功率： （3-42） （3-43） （3-44）（5） 功率校核 （3-45）代入数据得：所以， （3-46）代入数据得：,所以校核符合要求。整理各项汽水流量、抽汽与排汽功率如表3-3所示：表3-3 各项汽水流量、抽汽与排汽功率各级抽汽量Di（t/h）各级功率Wi（kJ/h）总汽耗D02045.4总功率W2494607955.1672第一级抽汽D1107.516第一级功率W135888867.77第二级抽汽D2188.298第二级功率W273779745.25第三级抽汽D380.909第三级功率W350212140.75第四级抽汽D4208.181第四级功率W4169854959.81第五级抽汽D5108.538第五级功率W5111580806.69第六级抽汽D663.737第六级功率W680557297.27第七级抽汽D750.594第七级功率W770972971.35汽轮机排汽Dc1235.385排汽功率WC1900270710.25再热蒸汽量Drh1719.036轴封蒸汽功率WM+N519828.75锅炉蒸发量Db2066.058轴封蒸汽功率WP+R970627.276（6）热经济性指标计算3-4：机组热耗、热耗率、绝对电效率 （3-47） （3-48） （3-49）锅炉热负荷和管道效率根据锅炉蒸汽参数查得过热器出口焓 （3-50） （3-51）全厂热经济指标全厂热效率 （3-52）全厂热耗率 （3-53）发电标准煤耗率 （3-54）第四章 锅炉辅助计算与设备选型4.1 锅炉设备与其特点4.1.1 锅炉型式和参数锅炉为锅炉厂生产的超临界参数变压运行直流炉，单炉膛、一次中间再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构型锅炉、露天布置燃煤锅炉（型号：SG2066.058/25-571/571-M）。锅炉（VWO工况）主要参数如表4-1所示：表4-1 锅炉主要参数参数数值单位最续蒸发量2066.058t/h过热蒸汽出口压力25MPa过热蒸汽出口温度571再热蒸汽流量1719.035t/h再热蒸汽进口压力4.741MPa再热蒸汽出口压力4.367MPa再热蒸汽进口温度319.4再热蒸汽出口温度571省煤器进口给水温度280.1锅炉效率93%空预器型式三分仓回转式预热器省煤器型式非沸腾式省煤器4.1.2 炉体结构选择对于大型锅炉机组来说，炉体结构型式是十分重要的，因为好的炉体结构应具有如下特点5：（1）炉膛容积应足够大，使燃料能充分燃烧。炉膛应有足够的受热表面积，尽量吸收燃烧物的辐射热，使进人尾部烟道的烟气得到足够的冷却。（2）炉膛出口烟温和烟气流量要保持均匀和适当水平，防止尾部受热面受热不均而产生温度偏差。（3）合理布置尾部受热面，选择合理的烟气流速，防止尾部受热面对流管束产生堵灰磨损等问题。目前大中型锅炉的布置方案主要有：型布置，型布置和塔型布置。经过分析，本次设计决定选用型结构，因为它是目前大中型锅炉中最广泛采用的一种布置方式。它由垂直柱体炉膛、水平烟道和下行对流烟道三部分组成，并且具有如下的优点：锅炉和厂房的高度都很低，转动机械和笨重设备，如送吸风机、除尘器和烟囱等均可作低位布置（建筑在地面上），因此，减轻了厂房和锅炉构架的负载。在水平烟道中，可以采用支吊方式比较简单的悬吊式受热面。在下行对流竖井中，受热面易于布置成逆流传热方式。这种布置方案也便于尾部受热面的检修。4.1.3 循环方式选择因为本次设计的机组为超临界参数，所以推荐采用复合循环锅炉，即给直流炉的水冷壁附加一个可控制系统，在启动与低负荷情况下，再循环泵投入运行，增加循环流量，使水冷壁中的工质总流量大大增加，当负荷大于某一值时，水冷壁中阻力等于再循环泵的压头，再循环管路中无流量，这时按直流方式运行。目前复合循环锅炉在超临界和超超临界机组中得到了广泛应用。与纯直流锅炉相比，其优点主要有6：（1）水冷壁的重量流速可按循环泵切除时的负荷选取，因而可选用较低值以减小流动阻力；（2）由于有再循环泵，因而启动流量低，启动系统的容量可按循环泵的工作起始点考虑，相应地可减少投资和启动热损失，同时锅炉的最低极限负荷可降到10%左右；（3）由于工质的相对流量变化小，因而温度的变化小，相应地减小了温度应力，有利于在低负荷下运行；（4）由于水冷壁的重量流速可由循环泵的容量保证，因而可避免采用过小的管径；（5）它可在锅炉出力很低时启动汽轮机，因此，可不需要保护再热器的旁路系统，从而简化了系统结构。4.2 锅炉辅助计算4.2.1 煤质特性煤质特性如表4-2所示：表4-2 煤质特性烟煤项目单位校核煤种工业分析收到基低位发热值kJ/kg22415收到基全水份%13收到基灰份%14.79收到基挥发份%46空气干燥基水份%3.5元素分析收到基碳%56.9收到基氢%4.4收到基氧%9.1收到基氮%1.23收到基硫%0.58灰变形温度1190灰软化温度1500灰熔化温度4.2.2 漏风系数和过量空气系数整理漏风系数和过量空气系数如表4-3所示：表4-3 漏风系数和过量空气系数额定负荷时漏风系数出口过量空气系数炉膛0.051.2前屏过热器01.2后屏过热器01.2高温再热器0.021.22高温过热器0.021.24低温再热器0.021.26低温过热器省煤器0.021.28空预器0.151.434.2.3 锅炉燃烧计算（1）理论空气量7 （4-1）（2）理论氮容积 （4-2）（3）容积 （4-3）（4）理论干烟气容积 （4-4）（5）理论水蒸气容积（） （4-5）（6）飞灰份额查表得：（7）理论烟气量 （4-6）（8）理论烟气焓 （4-7）式中 、-理论烟气中各成分在温度120时的焓值，可分别按式（4-8）（4-9）（4-10）计算。 （4-8） （4-9） （4-10）（9）实际烟气焓 （4-11）式中 -理论空气量的焓，可按式（4-12）计算；-锅炉出口过量空气系数；-飞灰焓，可按式（4-14）计算。 （4-12）式中 -标准状态下干空气连同携带的水蒸气在温度时的焓，可按式（4-13）计算。 （4-13） （4-14）式中 -1kg灰在120时的焓，可按式（4-15）计算。 （4-15）4.2.4 锅炉热平衡与燃料消耗量计算锅炉热平衡与燃料消耗量如表4-4所示：表4-4 锅炉热平衡与燃料消耗量计算序号名称符号单位公式结果1锅炉输入热量224152排烟温度先估后校1203排烟焓1579.574冷空气温度取用205理论冷空气焓169.3286化学未完全燃烧损失取用07机械未完全燃烧损失取用18排烟处过量空气系数空预器出口过量空气系数1.439排烟损失5.90710散热损失取用0.511灰渣损失012锅炉总损失7.40713锅炉热效率92.59314保热系数0.994615过热蒸汽焓高温过热器出口参数，339616给水温度给定280.117给水焓省煤器入口参数，1229.918锅炉实际负荷2.0610619锅炉有效利用热4.4310920实际燃料消耗量2.1310521计算燃料消耗量2.111054.3 锅炉受热面拟定4.3.1 过热器和再热器过热器和再热器是锅炉用于提高蒸汽温度的部件，其目的是提高蒸汽的焓值，以提高电厂热力循环效率。过热器的作用是将饱和蒸汽加热成具有一定温度的过热蒸汽。再热器的作用是将汽轮机高压缸的排汽加热到与过热蒸汽温度相等的再热温度，然后再送到中压缸与低压缸膨胀做功。（1）过热器和再热器的分类按照传热方式的不同，过热器和再热器可以分为对流、辐射和半辐射（也称为屏式受热面）三种型式。大型电站锅炉的过热器和再热器的系统比较复杂，通常采用将辐射、半辐射和对流式三种受热面串联组合在一起，但对流受热面一般占主要部分。对流式过热器（再热器）布置在锅炉的水平烟道或尾部竖井中，主要吸收烟气的对流放热量。对流式过热器（再热器）由进、出口联箱与许多并列布置的蛇形管束组成。辐射式过热器（再热器）是指布置在炉膛中以吸收炉膛辐射热为主的过热器，有屏式和墙式两种。由于炉膛热负荷很高，这种过热器（再热器）容易超温。尤其在启动和低负荷运行时，问题更为突出。半辐射式过热器（再热器）既吸收烟气的对流传热量又吸收炉高温火焰的辐射热量，一般布置在炉膛出口附近，出于热负荷高，可减少受热面的金属耗量，并可有效地降低炉膛出口烟温，防止密集对流受热面的结渣。另一方面，因半辐射式受热面各管圈的结构和受热条件的差别较大，使其热偏差增大，为了保证受热面的安全运行，通常亦作为中低温级受热面，并且采用较高的质量流速使其管壁能够得到足够的冷却。（2）过热器和再热器的调温方式过热器调温方式过热器调温采用喷水减温法。喷水减温的原理是将减温水直接喷入过热蒸汽中，使其雾化、吸热蒸发，达到降低蒸汽温度的目的。其优点是：结构简单；调节灵敏，易于自动化，减温器出口的汽温延迟时间仅510s；调温幅度可达100 以上；压力损失小，一般不超过50 kPa。因此，现在大型电站锅炉过热蒸汽温度的调节都采用喷水减温的方法。对于多级布置的过热器系统，为保证每级过热器都不超温和减少热偏差的积累，每两级过热器之间要采用一级喷水减温。本次设计采用三级喷水减温。再热器调温方式再热器调温方式采用烟气挡板调节法或摆动燃烧器调节法。对于再热蒸汽，喷水使再热蒸汽的流量增加，会使汽轮机中低压缸的做功能力增大，排挤高压蒸汽的做功，降低电站的循环效率。所以，在再热蒸汽温度的调节中，喷水减温只是作为烟气侧调温的辅助手段和事故喷水之用。烟气挡板调节法或摆动燃烧器调节法的调温特点比较：烟气挡板调节法将尾部竖井烟道分隔成两个平行的烟道，在一个烟道布置低温再热器，另烟道布置低温过热器，在烟井下部的省煤器出口烟温较低处装有烟气调节档板，当再热汽温变化时，调节挡板开度以改变通过再热器的烟气量，从而改变再热器的吸热量，达到调节再热汽温的目的。烟气挡板设备简单，操作方便，已在许多大型电站锅炉上应用。但在运行中也出现一些问题，如挡板开启不灵活、出现锈死现象；再热器侧和过热器侧挡板开度较难匹配、挡板的最佳工作点不易控制；烟气流量调节围受挡板开度在30%70