1000mw超临界机组主设备选型及全面性热力系统初步设计说明.docx
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1、题目1000MW超超临界机组主设备选型 及全面性热力系统初步设计 目 录目 录1摘要3ABSTRACT4绪论60.1 超超临界的概念60.2 发展超超临界火电机组的战略意义60.3 超超临界火电机组国内外现状70.4 中国发展超超临界火电机组的必要性和迫切性80.5 论文的结构介绍9第一章 主设备选型101.1发电厂类型和容量的确定101.2主要设备选择原则111.2.1汽轮机组121.2.2锅炉机组131.3 主设备选择13第二章 原则性热力计算152.1发电厂热力系统计算目的152.2热力系统计算方法与步骤152.3发电厂原则性热力系统的拟定172.4全厂原则性热力系统计算172.4.1原
2、始数据172.4.2热力计算过程21第三章 辅助热力系统293.1 补充水系统293.1.1工质损失293.1.2补充水引入系统293.2 轴封蒸汽系统313.3辅助蒸汽系统32第四章 主蒸汽再热蒸汽系统344.1 主蒸汽系统的类型与选择344.1.1主蒸汽管道系统的特点和形式344.1.2主蒸汽系统形式的比较和应用344.1.3 主蒸汽再热蒸汽系统的设计364.2主蒸汽系统的设计注意的问题374.2.1温度偏差及对策374.2.2主蒸汽管道阀门的选定384.2.3管道设计参数的确定394.2.4管径和壁厚的计算40第五章 旁路系统435.1旁路系统的概念及其类型435.2旁路系统的作用445
3、.3 旁路系统及其管道阀门的拟定445.4 旁路系统的容量455.5直流锅炉启动旁路系统465.5.1直流锅炉与汽包锅炉的启动区别465.5.2直流锅炉启动特点475.5.3启动系统495.5.4启动旁路系统的选择51第六章 给水系统526.1 给水系统型类型的选择526.1.1给水系统的类型536.1.2给水系统的选择536.2 给水泵的配置546.2.1给水泵的选择546.2.2给水泵的连接方式55第七章 回热抽汽系统567.1回热加热器的型式567.1.1混合加热器577.1.2表面式加热器577.2本设计回热加热系统确定607.3加热疏水系统的确定617.4主凝结水系统及其管道阀门的确
4、定617.5 除氧系统的确定627.5.1给水除氧627.5.2除氧器的类型和选择确定647.6 回热抽汽隔离阀与止回阀657.7回热蒸汽管道的初步设计667.7.1设计要求667.7.2 设计参数667.7.3管径的计算67第八章 疏放水系统698.1疏放水系统的组成698.2发电厂的疏水系统69结束语72致 谢73参考文献74附录75外文原文75外文译文82毕业设计任务书86开题报告88摘要论证1000MW发电厂原则性热力系统的新方案,新型锅炉、汽轮机等主设备的选型,通过发电厂原则性热力系统计算确定在阀门全开工况下各部分汽水流量及其参数、发电量、供热量及全厂性的热经济指标,由此可衡量热力设
5、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。 ABSTRACT Chinas coal resources in the country, how to improve the efficiency of coal-fired generating units to reduce harmful gas emissions become very pressing issue on the front of the decision-making and scientific research departments. According to the technical sta
6、tistics, the ultra-supercritical unit efficiency of the unit put into operation since the 1990s up to 43% -48%, supply coal consumption 260g/kw.h-290 g / kw.h than with the capacity of conventional supercritical unit efficiency improved by 4% -5%, the Shakespeare supercritical units and high efficie
7、ncy of about 8% -10%. Therefore, great efforts to develop ultra-supercritical thermal power units is an urgent need to be welcomed by Chinas major energy development strategy.From the principle of thermodynamic system of the demonstration power plant of a comprehensive thermal systems new programs,
8、new boilers, turbines and other equipment selection, design of power plants using non-standard design, and the principle power plant thermal system to calculate the main purpose is todetermine the various parts of soft drinks flow and its parameters generating capacity at different load conditions f
9、or heat and thermal economic indicators of the whole plant, thus measurable improvement of thermal equipment, reasonable thermodynamic system, safety of operation andthe economy of the whole plant, the optimization of the thermal system is reasonably practicable measures.Key words Ultra-supercritica
10、l;units Thermal system; Parameter Efficiency; Equipment; 绪论0.1 超超临界的概念0.2 发展超超临界火电机组的战略意义0.3 超超临界火电机组国内外现状0.4 中国发展超超临界火电机组的必要性和迫切性0.5 论文的结构介绍 第一章 主设备选型 1.1发电厂类型和容量的确定发电厂的设计,必须按国家规定的基本建设程序进行。发电厂设计的程序为:初步可行性研究、可行性研究、初步设计、施工图设计。在初步可行性研究报告中就应明确发电厂的类型和容量,通常是根据建厂地区电力系统现有容量、发展规划、负荷增长速度和电网结构并对燃料来源、交通、水源及环保等
11、进行技术经济比较和鸡精效益分析后确定的。若该地区只有电负荷,可建凝汽式电厂;当有供热需要,且供热距离与技术经济条件合理时,发电厂应优先考虑热电联产。新建或扩建的发电厂应以煤为主要燃料。燃料低热值煤(低质原煤、洗中煤、褐煤等)的凝汽式发电厂宜建在燃料产地附近;有条件时,应建矿口发电厂。在天然气供应有保证的地区可考虑新建、扩建或改建燃气蒸汽联合循环电厂,以提高发电厂的经济型,改善电网结构和满足环境保护的要求。影响机组容量选择的因素有: 电网(单机容量电网容量的10%); 汽轮机背压; 汽轮机末级排汽面积(叶片高度); 汽轮发电机组(单轴)转子长度;发电机组的大容量化,即单轴串联布置或双轴并列布置。
12、一般而言单机容量增大,单位容量的造价降低,也可提高效率,但根据国外多年分析研究得出,提高单机容量固然可以提高效率,但当容量增加到一定的限度(1000MW)后,再增加单机容量对提高热效率不明显。国外已投运的超超临界机组单机容量大部分在700MW1 000MW之间。就锅炉而言,单机容量继续增大,受热面的布置更为复杂,后部烟道必须是双通道,还必须增加主蒸汽管壁厚或增加主蒸汽管道的数目。单机容量的进一步增大还将受到汽轮机的限制。近30年来,汽轮机单机容量增长缓慢,世界上现役的单轴汽轮机大部分为900MW以下,最大功率单轴汽轮机仍然是前苏联制造的1 200MW汽轮机,双轴最大功率汽轮机是美国西屋公司制造
13、的(60Hz)1390MW。目前世界上900MW以上的机组,无论50Hz还是60Hz,都是以双轴布置占多数。但是随着近年来参数的不断提高,更长末叶片的开发以及叶片和转子材料的改进,单轴布置越来越成为新的发展趋势。机组蒸汽参数和机组容量的选择应该从现有国内制造业基础及技术可行性考虑,从效率、单位千瓦投资、占地、建设周期、我国经济和电力工业发展的需要进行综合考虑,选择符合我国国情的大型化超超临界机组方案。1.2主要设备选择原则机组的蒸汽参数是决定机组热效率,提高热经济性的重要因素。提高蒸汽参数(蒸汽的初始压力和温度)、采用再热系统、增加再热次数,都是提高机组效率的有效方法。根据工程热力学原理,工质
14、参数提高必然使得机组的热效率提高,这主要是改善热力循环系统所致。从研究成果可知,主蒸汽温度每提高10 ,热效率值可提高约0.28%;再热蒸汽温度每提高10 ,热效率可提高约0.18%。对于一次中间再热的超临界参数以上的机组,工质压力每提高1MPa,热效率大约可提高0.2%。因此,在同比条件下(均为一次再热),主蒸汽压力从25MPa升至31MPa,机组热效率相对只提高约1%,只有单纯将温度从566 /566 提高至600 /600 时效率提高值的一半。部分专家的分析意见认为,我国目前超超临界机组的主汽压力应取在世界先进水平2831MPa的下限,这主要是考虑到提高设备的可靠性。根据早期超超临界机组
15、的运行情况看,机组事故的产生多是由于高压段参数所引起。另一个考虑就是降低设备的造价。主汽参数的选择对造价影响非常大,特别是在锅炉受热面和汽轮机高压缸。但对于主汽压力25MPa的情况来说,采用25MPa/600 /600 与相同容量常规超临界24.2MPa/566 /566 机组相比,除部分材料及图纸需要更改外,大部分图纸可以通用,技术继承性较好。从近年来国际上超超临界机组参数发展看,主流是走大幅度提高蒸汽温度(取值相对较高600 左右)、小幅度提高蒸汽压力(取值多为25MPa左右)的技术发展之路。此技术路线问题单一,技术继承性好,在材料成熟前提下可靠性较高、投资增加少、热效率增加明显,即综合优
16、点突出,此技术路线以日本为代表。另一种技术发展是蒸汽压力和温度都取值较高(2830MPa,600 左右)、从而获得更高的效率,主要以丹麦的技术发展为代表。近年德国也将蒸汽压力从28MPa降至25MPa左右。超超临界今后发展重点仍偏重在材料研发与温度提高上。将目前已经达到的600610 平台,依次跃升到650660 、700710 及750760 三个台阶。与此同时,在技术已经成熟及不断降低制造成本、提高自动化水平前提下,也会继续尝试升压之路,把初压最终提高到35Mpa以上并采用两次再热,使汽轮机效率达到最高境界。应该看到,世界上先进的超临界和超超临界电站的发展经验表明,机组效率的提高来源于许多
17、方面的因素,如:较低的锅炉排烟温度,高效率的主、辅机设备,煤的良好燃烧,较高的给水温度,较低的凝汽器压力,较低的系统压损,蒸汽再热级数,等等。据国外研究报告估计,仅由于提高蒸汽参数而提高的效率最多为效率总提高量的一半左右。因此,发展超超临界机组的工作不仅仅是简单地提高蒸汽参数就可以实现,还必须同时注重其他相关技术的开发和研究工作。1.2.1汽轮机组对汽轮机组的选择,是指容量、参数和台数的选择。(1)汽轮机容量 发电厂的机组容量应根据系统规划容量、负荷增长速一台机组发生事故时,电网安全和供电质量(电压和频率)才能得到一定的保证,以便迅速启动事故度和电网结构等因素进行选择。最大机组容量不宜超过系统
18、总容量的10%。这样,当最大备用机组,保证安全供电。对于负荷增长较快的形成中的电力系统,应选用效率高的600、1000MW机组。(2)汽轮机参数 我国电网容量超过1000MW的大电网已越来越多,因此符合采用高效率大容量中间再热式汽轮机组的条件。近年建设的大型凝汽式火电厂汽轮机组大多为6001000MW,其参数为超临界压力和超超临界压力。截至2008年9月底,全国已有10台百万千瓦超超临界压力机组投运。 (3)汽轮机台数 火电厂最终的汽轮发电机组台数不宜过多,一般以46台、机组容量等级以不超过两种为好。且同容量机、炉宜采用同一制造厂的同一类型或改进类型,其配套设备的类型也宜一致。这样可使主厂房投
19、资少,布置紧凑、整齐,备品配件通用率高,占用流动资金少,便于运行管理。 对兼有热力负荷的地区,经济技术比较证明合理时,应采用供热式机组。供热式机组的类型、容量及台数,应根据近期热负荷和规划热负荷的大小和特性,按照以热定电的原则,通过比较选定,同样宜优先选用高参数、大容量的抽汽式供热机组。对于有稳定可靠的热负荷,可考虑选择背压式机组或抽汽背压式机组。至于热电厂中机组的台数,为了确保热用户在任何时候都能获得所需要的热负荷,最终规模控制在四机五炉。当热电厂是分期建设时,第一期工程如安装一台汽轮机,必须有备用锅炉,所以配一机二炉为好。当汽轮机或锅炉发生故障时,也不会影响热用户。1.2.2锅炉机组(1)
20、锅炉参数大容量机组锅炉过热器出口额定蒸汽压力通常选取汽轮机额定进气压力的105%,过热器出口额定蒸汽温度选取比汽轮机额定进气温度高3C。冷段再热蒸汽管道、再热器、热段再热蒸汽管道额定工况下的压力降宜分别取汽轮机额定工况下高压缸汽压力的1.5%2.0%,5%,3.5%3.0%。再热器出口额定蒸汽温度比汽轮机中亚缸额定进汽温度高3 C为宜,主要是为减少主蒸汽和再热蒸汽的压降和散热损失,提高循环热效率。(2)锅炉类型 大型火电厂锅炉几乎都采用煤粉炉,其效率高,可达90%93%。容量不受限制,目前与1000MW机组配套的锅炉蒸发量已达3000t/h以上。因此锅炉类型的选择还要考虑水循环方式。 水循环方
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