N25-3.5435汽轮机通流部分热力计算

第一节25MW汽轮机热力计算

一、设计基本参数选择

1. 汽轮机类型

机组型号：N25-3.5/435。

机组形式：单压、单缸单轴凝器式汽轮机。

2. 基本参数

额定功率：P el=25MW；

新蒸汽压力P0=3.5MPa，新蒸汽温度t0=435℃；

凝汽器压力P c=5.1kPa；

汽轮机转速n=3000r/min。

3. 其他参数

给水泵出口压力P fp=6.3MPa；

凝结水泵出口压力P cp=1.2MPa；

机械效率ηm=0.99

发电机效率ηg=0.965

加热器效率ηh=0.98

4. 相对内效率的估计

根据已有同类机组相关运行数据选择汽轮机的相对内效率，ηri=83%

5. 损失的估算

主汽阀和调节汽阀节流压力损失：ΔP0=0.05P0=0.175Mpa。

排气阻力损失：ΔP c=0.04P c=0.000204MPa=0.204kPa。

二、汽轮机热力过程线的拟定

（1）在h-s图上，根据新蒸汽压力P0=3.5MPa和新蒸汽温度t0=435℃，可确定汽轮机进气状态点0（主汽阀前），并查得该点的比焓值h0=3303.61kJ/kg，比熵s0=6.9593kJ/kg（kg·℃），比体积v0= 0.0897758m3/kg。

（2）在h-s图上，根据初压P0=3.5MPa及主汽阀和调节汽阀节流压力损失ΔP0=0.175Mpa 可以确定调节级前压力p0’= P0-ΔP0=3.325MPa，然后根据p0’与h0的交点可以确定调节级级前状态点1，并查得该点的温度t’0=433.88℃，比熵s’0= 6.9820kJ/kg（kg·℃），比体积v’0= 0.0945239m3/kg。

（3）在h-s图上，根据凝汽器压力P c=0.0051MPa和排气阻力损失ΔP c=0.000204MPa，可以确定排气压力p c’=P c+ΔP c=0.005304MPa。

（4）在h-s图上，根据凝汽器压力P c=0.0051MPa和s0=6.9593kJ/kg（kg·℃）可以确定气缸理想出口状态点2t，并查得该点比焓值h ct=2124.02kJ/kg，温度t ct=33.23℃，比体积v ct=22.6694183 m3/kg，干度x ct=0.8194。由此可以的带汽轮机理想比焓降

1179.59kJ/kg，进而可以确定汽轮机实际比焓降η979.06kJ/kg，

再根据h0、和p c’可以确定实际出口状态点2，并查得该点的比焓值h c2=2324.55kJ/kg，温度t c2=33.92℃，比体积v c2=24.0549667 m3/kg，干度x c2=0.9016。

（5）若不考虑末级余速损失，直接到步骤（6），若考虑末级余速损失，则有第四章中Δh c2的计算方法得到kJ/kg，然后沿压力线p c’下移kJ/kg得3点，并查得该点比焓值h c3=kJ/kg，温度t c3=℃，比体积v c3= m3/kg，干度x c3=。用直线连接1、3两点，在中间4’点处沿压力线下移（12~15）kJ/kg得4点，光滑连接1、4、3点则由点0、1、3、2连接的线即为该机组再设计工况的近似热力过程线。

（6）用直线连接1、2两点，在中间3’点沿压力线下移20-25kJ/kg得3点，光滑连接1、3、2点，则由0、1、3、2连接的线即为该机组在设计工况下的近似热力过程线。

拟定的热力过程线如图7-1所示。

三、汽轮机进气量估计

设m=1.08，，设计功率P e=20000kW，则由式（4-3）得

四、抽气回热系统热平衡初步计算

1. 给水温度的选取

根据初压P0=3.5MPa，可以求得P0对应下的饱和水温t s0=242.56℃，则由第四章中确定给水温度的经验公式得t fw= t s0 x 0.72=174.64℃。

2. 回热抽气级数的选择

选择5段回热抽气，采用“二高二低一除氧”的形式，高压加热器采用内置式疏水冷却器；高压加热器疏水收集方式为逐级自流到除氧器，低压气疏水方式为逐级自流，5号低压加热器采用疏水泵，其加热器（包括除氧器）的编号从高压到低压依次排序，为1、2、……、5号。

3. 除氧器工作压力的选择

除氧器定压运行，工作压力选为P d=0.118Mpa。

4.回热系统图的拟定

一台汽轮机抽气回热系统的拟定主要取决于该机组的给水温度、抽气回热级数及除氧器工作压力等。根据25MW汽轮机这几方面数值的确定，可画出如图7-2所示的回热系统。

5. 各加热器汽水参数计算

已知：

高压加热器上端差θ1=5℃，θ2=5℃；下端差θj=0℃（j=1,2）。

低压加热器上端差θj=3℃（j=4,5）。

各段抽气压损ΔP j=8%P j（j=1、2、4、5）

由于除氧器定压运行，为了使其工作稳定，压损取17%。

给水温度t fw=161℃

凝汽器压力P c对应下的饱和水温，即凝结水温度t c=33.23℃

除氧器工作压力P d对应下的饱和水温，即除氧器水箱出口水温t d=104.3℃。

本次计算暂不考虑水泵与凝结水泵的温升。

根据等温升法取各级加热器进出口水温t fw、水比焓h wj；通过上端差求取各级加热器凝结段的饱和水温度t bj，饱和水比焓h bj，加热器汽侧工作压力P j’，抽气压力P j；通过下端差计算各级加热器的疏水温度t sj、疏水比焓（过冷水）h sj，最后再根据抽气压力与热力过程线的交点在h-s图上查取各段抽气温度t j（或干度x j）、抽气比焓值h j。

由等温升法可得高压加热器水侧升温为Δt1=（t fw-t d）/2=28.35℃

由等温升法可得低压加热器水侧升温为Δt2=（t d-t c）/2=23.69℃

则

t w1= t fw=161℃，t w2=132.65℃；t w3=t d=104.30℃；t w4=80.61℃；t w5=56.92℃。

（1）1号高压加热器。

根据给水温度，可以得到1号高压加热器出口水温t w1= t fw=161℃；

由给水泵出口压力P fp和t w1可得1号高压加热器出口水比焓h w1=683.23kJ/kg；

1号高压加热器凝结段的饱和水温度t b1=t w1+θ1=166℃；h b1=704.87kJ/kg；

1号高压加热器汽侧工作压力p1’=0.718364MPa；1段抽气压力P1=0.78083MPa；

1号高压加热器疏水温度；1号高压加热器疏水比焓h s1=704.87kJ/kg。

表7-1 25MW凝汽式汽轮机加热器汽水参数表