, , , , , , 绪论 超超临界的概念 火力发电厂的工质是水，在常规条件下水加热蒸发产生蒸汽，当蒸 汽压力达到时，汽化潜热等于零，该压力称为临界压力。水 在临界压力及超过临界压力时没有蒸发现象，即变成蒸汽，并且由水变 成蒸汽是连续的，以单相形式进行。蒸汽压力大于临界压力的范围称为 超临界区，小于临界压力的范围称为亚临界区。从水的物性来讲，只有 超临界和亚临界之分，超超临界是人为的种区分，也称为优化的或高 效的超临界参数。目前超超临界与超临界的划分界限尚无国际统的标 准，般人为蒸汽压力大于蒸汽温度高于摄氏度的称为超超 临界。 发展超超临界火电机组的战略意义 年月中国机械联合会根据对我国能源结构国家能源政策和 未来发电用能源供应状况的分析，在充分考虑水电天然气核电和新 能源资源的开发基础上，再考虑煤电的开发，经过分析测算，推荐的 全国发电能源需求预测方案见表。 可以看出，虽然煤电所占比重从年到年在逐年下降从 下降到，但煤电在电源结构中的主导地位没有改变。由于 超超临界机组与常规火电机组相比，超临界机组的可用率与亚临界机组 相当，效率比亚临界机组约提高。超超临界机组效率可比超临界机组 再提高约，若再提高其主汽压力到以上，效率还可再提高 约个百分点。因此它具有明显的高效节能和环保优势，已成为当今 世界发达国家竞相采用和发展的新技术。我国的能源装备政策是要发展 大容量高参数的火电机组，国家计委明确新建及以上容量燃煤机组原则上采用超临界或超超临界参数的火电机组。 表全国电源构成预测 超超临界火电机组国内外现状 美国是发展超临界机组最早的国家，世界上第台超临界机组 年在电厂投运，该机组由和公司设计制造。据统计， 到年为止，美国已投运的超临界机组有台，其中多数为超超临 界机组，平均每台机组容量为，而到年为止，美国在役的 台及以上火电机组均为超临界和超超临界机组，最大单机容量为 。年美国能源部提出了火电新技术发展的计 划，美国计划开发蒸汽参数为的大功率超超 临界火电机组，热效率将高于比蒸汽温度的超超临界机组热 效率提高，和其他污染物的排放约减少非常迫切的问题。根据国外超超 临界火电机组的技术统计，九十年代以来投产的超超临界机组的机组效 率高达，供电煤耗为，比同容量的常规超临界机组效率提高了，比亚临界机组效率高约。因此， 我国如能在今后十年内，使超超临界机组容量的比例提高至，可使 全国火电机组平均供电煤耗下降约，年可节约标煤约 亿吨标煤，折合排放约亿吨。 综上所述，大力发展超超临界火电机组已经是刻不容缓众望所归，这 也就是我毕业设计选题的意义所在。 论文的结构介绍 热力系统就是将热力设备按照热力循环的顺序用管道和附件连接 起来的个有机整体。通常回热加热系统只局限在汽轮机组范围内，而 发电厂热力系统则在回热加热系统基础上将范围扩大至全厂。因此，发 电厂热力系统实际上就是在回热加热系统基础上增加了些辅助热力系 统,如锅炉连续排污利用系统，补充水系统,对于热电厂还有对外供热系 统。 凝汽式发电厂的热力系统由锅炉本体汽水系统汽轮机本体热力系 统机炉间的连接管道系统和全厂公用汽水系统四部分组成。锅炉本体 汽水系统主要包括锅炉本体的汽水循环系统主蒸汽及再热蒸汽二 次蒸汽的减温水系统给水调节系统及锅炉排污系统和疏放水系统等。 汽轮机本体热力系统主要包括汽轮机的回热加热器不包括除氧器系 统凝气系统汽封系统本体疏放水系统。机炉间的连接系统主要包 括主蒸汽系统,低高温再热蒸汽系统和给水系统包括除氧器等。再热 式机组还有旁路系统。全厂公用汽水系统主要包括机炉特殊需要的用汽 启动用汽燃油加热采暖用汽生水和软化水加热系统烟气脱硫的 烟气蒸汽加热系统等新建电厂还有启动锅炉向公用蒸汽部分供汽的系 统。据此我将论文分为八章，依次是主设备的选择，电厂原则性热力 计算，辅助热力系统，主蒸汽再热蒸汽系统，旁路系统，给水系统，回 热抽汽系统，疏放水系统。 第章主设备选型 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。 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，但当容量增加到定的限度后， 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 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。 单机容量的进步增大还将受到汽轮机的限制。近年来，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以下，最大功率单轴汽轮机仍然是前苏联制造的 汽轮机，双轴最大功率汽轮机是美国西屋公司制造的。目前世界上 以上的机组，无论还是，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。 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，热效率值可提高约再 热蒸汽温度每提高，热效率可提高约。对于次中间再热的超临界参数以上的 机组，工质压力每提高，热效率大约可提高。 因此，在同比条件下均为次再热，主蒸汽压力从升至，机组热效率相 对只提高约，只有单纯将温度从提高至时效率提高值的 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 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。但对于主汽压力的 情况来说，采用与相同容量常规超临界机组 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 较高左右小幅度提高蒸汽压力取值多为左右的技术发展之路。此技术 路线问题单，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，即综合优点突出，此技术路线以日本为代表。另种技术发展是蒸汽压力和温度都 取值较高，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降至左右。 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 平台，依次跃升到及三个台阶。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 题目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 摘要 绪论 超超临界的概念 发展超超临界火电机组的战略意义 超超临界火电机组国内外现状 中国发展超超临界火电机组的必要性和迫切性 论文的结构介绍 第章主设备选型 发电厂类型和容量的确定 主要设备选择原则 汽轮机组 锅炉机组 主设备选择 第二章原则性热力计算 发电厂热力系统计算目的 热力系统计算方法与步骤 发电厂原则性热力系统的拟定 全厂原则性热力系统计算 原始数据热力计算过程 第三章辅助热力系统