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1、600MW超临界反动式一次中间再热、凝汽式汽轮机设计说明书（低压缸）一、引言（一）、汽轮机简介 汽轮机是以蒸汽为的旋转式热能动力机械，与其他原动机相比，它具有单机功率大、效率、运行平稳和使用寿命长等优点。汽轮机的主要用途是作为发电用的原动机。在使用化石燃料的现代常规火力发电厂、核电站及地热发电站中，都采用汽轮机为动力的汽轮发电机组。汽轮机的排汽或中间抽汽还可用来满足生产和生活上的供热需要。在生产过程中有余能、余热的工厂企业中，还可以应用各种类不同品位的热能得以合理有效地利用。由于汽轮机能设计为变速运行，所以还可用它直接驱动各种从动机械，如泵、风机、高炉风机、压气机和船舶的螺旋桨等。因此，汽轮机
2、在国民经济中起着极其重要的作用。（二）、600MW汽轮机课程设计的意义电力生产量是衡量一个国家经济发展水平的重要标志之一。电力工业为国民经济各个领域和部门提供电能，它的发展直接影响着国民经济的发展速度，因此，必须超前发展。装机容量从1949年占世界第25位，到如今的世界前列。电力事业发展的宏伟目标，要求汽轮机在容量和效率方面都要上一个新的台阶，在今后的一段时间内，我国火电的主力机组将是300MW600MW亚临界机组，同时要发展超临界机组。（三）、汽轮机课程设计要求：1）汽轮机为基本负荷兼调峰运行2）汽轮机型式：反动、一次中间再热、凝汽式（四）、设计原则根据以上设计要求，按给定的设计条件，选取有
3、关参数，确定汽轮机通流部分尺寸，力求获得较高的汽轮机效率。汽轮机总体设计原则为在保证机组安全可靠的前提下，尽可能提高汽轮机的效率，降低能耗，提高机组经济性，即保证安全经济性。承担基本负荷兼调峰的汽轮机，其运行工况稳定，年利用率高。二、热力设计（一）设计参数的确定根据设计任务中给定的已知参数，汽轮机热力设计基本参数的选取如下：1、 蒸汽参数 汽轮机进汽额定压力P0 : 24.2MPa 汽轮机额定温度T0: 566 汽轮机排气压力Pc: 0.015MPa2、 汽轮机的转速根据课程设计任务书，本次设计汽轮机转速为3000rpm。3、 给水温度与回热级数给水回热的经济性主要取决于给水的最终温度和回热级
4、数，给水温度越高、回热级数越多，循环热效率也越高。当加热级数一定时，给水温度有一最佳值，加热级数越多，最佳给水温度越高。给水温度为275左右。共8级回热，3个高温加热器、1个除氧器、4个低温加热器。4、 再热压力、温度对于中间再热机组，再热温度是指蒸汽经中间再热器后汽轮机中压缸阀门前的温度。为充分利用材料潜力，一般都把再热温度取成与新汽温度相等或稍高一些。本例中取中间再热蒸汽额定温度 =566。在的条件下，最有利的中间再热压力约是新汽压力的16%26%。再热压力损失为再热前压力的（812）%,本设计取10中间再热蒸汽压力Pr=P0*18%=4.356MPa再热压力损失=0.4356MpaPr=
5、Pr*90%=3.807MPa5、 汽轮机的额定功率与经济功率由于本设计中的汽轮机是高参数、大容量适用于担负基本负荷的机组，故汽轮机经常在额定功率和接近额定功率下运行，因此，可选择确定汽轮机额定功率与汽轮机的经济功率相等，即：P=600MW。表1 汽轮机机组热力设计基本参数的选取项目选取参数机组型号N60024.2/566/566机组型式超临界一次中间再热多级反动式汽轮机新汽压力24.2Mpa新汽温度566排汽压力0.015Mpa额定功率600MW额定转速3000rpm给水温度275回热级数8级回热，3个高温加热器、1个除氧器、4个低温加热器再热压力3.807Mpa再热压力损失 0.4356M
6、pa再热温度566（二）回热系统的拟定及相关参数的选择确定1、回热系统的拟定1) 高、低压加热器个数的确定给水回热的经济性主要取决于给水的最终温度和回热级数，给水温度越高、回热级数越多，循环热效率也越高。当加热级数一定时，给水温度有一最佳值，加热级数越多，最佳给水温度越高。当给水温度一定时，随着回热级数Z的增加，附加冷源热损失将减小，汽轮机内效率相应增高。以做功能力法分析，有限级数的回热加热，在回热加热器中必引起有温差的换热，从而产生回热过程的及相应的附加冷源热损失。但随着级数Z的增加，减小，不利于影响减弱。工程上级数Z增加，汽轮机抽汽口与回热加热器增加会使投资增加，从技术经济角度考虑经济性提
7、高与投资增加间的合理性，本设计选取：回热系统有8级非调整抽汽，分别供给3台高压加热器、1 台除氧器和4台低压加热器。2）关键点参数的确定:凝汽器出口压力和温度较大容量汽轮机的排汽管都设计为具有一定的扩压能力，使排汽的余速动能最大限度地转化为压力能，用以补偿蒸汽在其中的压力损失。良好情况下，可使排汽压力与凝汽器出口压力接近相等。由于本机组为600MW机组，蒸汽流量大，所以本机组的排汽设计为四排汽。凝汽器设计为双壳体，双背压、单流程，可在机组最大出力工况下长期进行。由凝汽器出口压力查饱和蒸汽热力性质表可得：当=0.015MPa时，=53.97。 给水温度的确定给水温度与进入汽轮机的参数和高压加热器
8、的个数有关，由设计任务书的要求，汽轮机进汽压力为24.2MPa，参考同类型机组得：给水温度为275。除氧器出口工作压力和温度的确定由于本机组设计为中间再热机组，一般采用高压式除氧器，设计工况下，对该汽轮机取为1.01MPa，由此查饱和水和饱和水蒸汽热力性质表，可求得： tcy=180.32。3）加热器各级焓升分配 理论计算指出，给水在各加热器之间的焓增按等焓升分配原则，可得到最佳的经济效益。但计算表时，当在10%20%的范围内偏离等焓分配原则时，对循环执效率的影响很小，对具有中间再热的回热系统，为减小再热使抽汽焓值升高的影响，应对给水的等焓分配原则做适当的修正，即由再热器冷段供汽的那个加热器的
9、给水焓升约是前一级加热器给水焓升的1.51.8倍，这样不致因再热使蒸汽焓值提高而导致抽汽量下降，其余各级加热器仍按等焓升原则。通过理论计算和参考其他同类型机组，确定加热器各级焓升如所示：表2 各加热器各级焓升分配编 号 GJ1 GJ2 GJ3 CY DJ5 DJ6 DJ7DJ8焓升（KJ/kg）149.21140.88135.29116.37111.76110.36109.496.3 2. 汽轮机进汽量的初步估算、各回热抽汽量的初步确定1) 对一般的凝汽式汽轮机，其进汽量可按下式估算： （T/h） 式中：m考虑回热抽汽使进汽量增大的系数，它与回热级数、给水温度、功率有关，结合一设计机组的相关参
10、数，取m=1.42；考虑轴封漏汽、门杆漏汽所需的新汽量，一般2%D，这里取为1%D；全机理想焓降（kJ/kg）由H-S图上查得各个点的参数，可得（3395.5-2919.05）kJ/kg+（3598.57-3175.3）kJ/kg +（3213.394-2387.66）kJ/kg1725.454kJ/kg汽轮机相对内效率，根据相关指标取为: =90%机械效率，参照国内同类型机组，可取为：=99%发电机效率，参照国内同类型机组，取：=99%解得：2078.60T/ h2) 漏汽量的确定:漏汽包括门杆漏汽和轴封漏汽 门杆漏汽估计为总进汽量的2%； 轴封漏汽有两种情况：一种为最后一片轴封孔口处流速未
11、达到临界速度；另一种为出口处以及达到临界速度。可根据相应状态对应的公式计算处漏汽量；总得漏汽量估计为总进汽量得3%；抽汽量用抽汽系数i表示,根据回热系统中的抽汽流量可得各个段得抽汽系数各级抽气份额的确定：根据热平衡的计算：由每段抽出来的蒸汽量放出的热量与给水给过加热器所吸收的热量相等列出热平衡方程，可求得各级相应的抽汽量,并参考同类型机组确定以上汽轮机抽汽参数见表3；汽轮机抽气回热系统图见附图1：表3 汽轮机额定工况抽汽参数回热系统热力计算GJ1温度/C焓值（ kJ/kg）压力Mpa流量(t/h)出口饱和水2751210.75.946261182078.6进口饱和水2451061.493.65
12、0911782078.6进口抽气351.373052.95.8160.6318138出口(饱和水)257.461122.1160.6318138抽气点（几级后）抽气压力Mpa加热器压力Mpa抽气压损Mpa抽气流量t/h85.98890565.80.1889056160.6318138GJ2温度/C焓值（ kJ/kg）压力Mpa流量(t/h)出口饱和水2451061.493.650911782078.6进口饱和水215920.612.105547472078.6进口抽气306.392976.224.1129.9319482出口（饱和水）219.84943.4290.5637619进口疏水257.
13、461122.1160.6318138抽气点（几级后）抽气压力Mpa加热器压力Mpa抽气压损Mpa抽气流量t/h104.234.10.13129.9319482GJ3温度/C焓值（ kJ/kg）压力Mpa流量(t/h)出口饱和水215920.612.105547472078.6进口饱和水185785.321.123266932078.6进口抽气478.083418.822.0893.42144699出口（饱和水）191.29813.3383.9852089进口疏水219.84943.4290.5637619抽气点（几级后）抽气压力Mpa加热器压力Mpa抽气压损Mpa抽气流量t/h132.148
14、594922.080.0685949293.42144699CY温度/C焓值（ kJ/kg）压力Mpa流量(t/h)出口饱和水181.6770.251.042078.6进口饱和水155653.880.543421551624.026374进口抽气376.353213.391.0470.58841731进口疏水191.29813.3383.9852089抽气点（几级后）抽气压力Mpa加热器压力Mpa抽气压损Mpa抽气流量t/h161.061.040.0270.58841731DJ5温度/C焓值（ kJ/kg）压力Mpa流量(t/h)出口饱和水155653.880.543421551624.026374进口饱和水129542.120.262274111624.026374进口抽气268.673003.420.38270.82917891出口（饱和水）105.16440.9
