全面性熱力系統(tǒng)

/

/

/

發(fā)電廠全面性熱力系統(tǒng)/

//

內(nèi)容提要第一節(jié)主蒸汽管道系統(tǒng)第二節(jié)再熱式機組的旁路系統(tǒng)第三節(jié)回?zé)岢槠捌涫杷艿老到y(tǒng)第四節(jié)主凝結(jié)水管道系統(tǒng)和設(shè)備第五節(jié)除氧器的全面性熱力系統(tǒng)

第六節(jié)給水管道系統(tǒng)第七節(jié)發(fā)電廠的疏放水系統(tǒng)第八節(jié)發(fā)電廠的其它輔助熱力系統(tǒng)一、范圍鍋爐供給汽輪機蒸汽的管道，蒸汽管間的連通母管，通往用新汽設(shè)備的蒸汽支管等稱為主蒸汽管道系統(tǒng)。如果是再熱式機組，還有汽輪機高壓缸排汽口至再熱器入口的再熱冷段管道，再熱器出口至汽輪機中壓缸入口的再熱熱段管道。二、特點

輸送工質(zhì)流量大，參數(shù)高，用的金屬材料質(zhì)量高，對發(fā)電廠運行的安全性、可靠性、經(jīng)濟性影響大。第一節(jié)主蒸汽管道系統(tǒng)三、基本要求

系統(tǒng)簡單，工作安全可靠；運行調(diào)度靈活，能進(jìn)行各種切換，便于維修、安裝和擴建；投資費用少，運行費用低。

單元制主蒸汽管道系統(tǒng)是指一臺鍋爐配一臺汽輪機的管道系統(tǒng)(包括再熱蒸汽管道)，組成獨立單元，各單元間無橫向聯(lián)系，用汽設(shè)備的蒸汽支管由各單元主蒸汽管引出。1、單元制~（1）優(yōu)點：該系統(tǒng)具有簡單，管道短，閥門及附件少，相應(yīng)的管內(nèi)工質(zhì)壓力損失小，運行操作少，檢修工作量少，投資省，散熱損失小，便于實現(xiàn)集中控制，再加上采用優(yōu)質(zhì)合金鋼材，系統(tǒng)本身的事故可能性小，安全可靠性相對較高，如果發(fā)生事故只限于一個單元范圍內(nèi)等優(yōu)點。

（2）缺點：不具備調(diào)度靈活條件，負(fù)荷變動時對鍋爐燃燒調(diào)整要求高，單元系統(tǒng)內(nèi)任何一個主要設(shè)備或附件發(fā)生事故，都會導(dǎo)致整個單元系統(tǒng)停止運行，機爐必須同時進(jìn)行檢修等。

（3）使用范圍：根據(jù)DL5000-94《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定，對裝有高壓凝汽式機組的發(fā)電廠，可采用單元制系統(tǒng)。對裝有中間再熱凝汽式機組或中間再熱供熱式機組的發(fā)電廠，也應(yīng)采用單元制系統(tǒng)。

主蒸汽和再熱蒸汽管道壓損過大，會降低汽輪機的出力，降低機組的熱經(jīng)濟性。作自動主汽門全關(guān)試驗時，閥座前后壓差過大，使自動主汽門不能重新迅速開啟，導(dǎo)致再熱器安全門動作，降低機組出力，造成工質(zhì)和熱量損失。所以主蒸汽和再熱蒸汽管道壓損要在規(guī)定的范圍內(nèi)。

進(jìn)入汽輪機左右兩側(cè)高、中壓主汽門蒸汽溫度偏差超出允許值，汽缸等高溫部件出現(xiàn)受熱不均，引起汽缸扭曲變形，甚至摩擦軸封，造成高溫部分產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，威脅汽輪機安全運行。國際電工協(xié)會規(guī)定的最大允許溫度偏差：持久性的為15℃，瞬時性的為42℃。1、壓損和汽溫偏差的限定

（1）采用雙管(再熱機組雙管制主蒸汽管道系統(tǒng))

隨著機組容量不斷增大，蒸汽參數(shù)也越來越高，為了避免采用厚管壁大直徑的主蒸汽管和再熱蒸汽管，減少對價格昂貴進(jìn)口耐熱合金鋼的要求，還要降低管道壓損，我國目前主蒸汽管多采用雙管系統(tǒng)(如125MW、200MW機組)，再熱蒸汽管也采用雙管系統(tǒng)(如200MW機組)。有的機組在靠近主汽門兩側(cè)主蒸汽管之間加裝聯(lián)絡(luò)管(如200MW機組)，以減少兩側(cè)汽溫偏差，并保證一個自動主汽門作全關(guān)試驗時壓損在允許范圍內(nèi)。2、降低壓損和汽溫偏差措施能源動力雙管主蒸汽管道系統(tǒng)示意

主蒸汽和再熱蒸汽管采用單管或部分采用單管，在這段管中混溫好，保證供給左右兩側(cè)蒸汽溫度偏差最小。到自動主蒸汽門或中壓聯(lián)合汽門前又分叉為兩根，在一個自動主汽門作全關(guān)試驗時，壓損小。如國產(chǎn)300MW、600MW機組，如圖(b)(c)(d)所示。（2）采用單根蒸汽管系統(tǒng)

為使進(jìn)入汽輪機左右兩側(cè)蒸汽溫度偏差在規(guī)定范圍內(nèi)，進(jìn)入之前要充分混合，可采用兩進(jìn)兩出蒸汽管的四通混合聯(lián)箱，如意大利進(jìn)口的125MW機組。也可采用球形五通，進(jìn)汽管兩根，出汽管三根，其中一根管與旁路相連，汽溫偏差可控制在10℃以內(nèi)，如從意大利引進(jìn)的300MW機組。

（4）減少自動主汽門作關(guān)閉試驗時的壓損

當(dāng)機組帶負(fù)荷運行時，一個自動主汽門作全關(guān)試驗，此時通過正在工作的自動主汽門和管道的流量是正常的兩倍，壓損不大于8％，在此流量下從鍋爐至自動主汽門管道壓損不大于6％，這樣在帶負(fù)荷運行條件下，作其中一個自動主汽門全關(guān)試驗，兩側(cè)的總壓損在14％左右，仍小于設(shè)計為15％額定壓力值，自動主汽門可以重新迅速開啟。

（3）采用混溫裝置（5）采用最少的管制件

在保證運行安全可靠、經(jīng)濟的條件下，盡量減少管制件，以降低局部阻力損失。如主蒸汽管道上的流量測量孔板改用噴嘴或文丘里管。主蒸汽管上也可不裝關(guān)斷閥。一、旁路系統(tǒng)的組成第二節(jié)再熱式機組的旁路系統(tǒng)旁路系統(tǒng)是再熱機組啟、停、事故情況下的一種調(diào)節(jié)和保護(hù)系統(tǒng)。

1、保護(hù)再熱器

旁路作用動畫演示1

旁路作用動畫演示2

機組正常運行時，高壓缸的排汽通過再熱器將蒸汽再熱的同時冷卻了再熱器。但在鍋爐點火、汽輪機沖轉(zhuǎn)前、停機不停爐、電網(wǎng)事故、甩負(fù)荷時自動主汽門或調(diào)節(jié)汽門處于關(guān)閉狀態(tài)，這時汽輪機高壓缸沒有排汽，再熱器也就得不到冷卻，處于干燒狀態(tài)，一般的耐熱合金鋼是不允許的。有了高壓旁路新蒸汽就可經(jīng)減溫減壓裝置后通過再熱蒸汽冷段管道進(jìn)入再熱器，冷卻保護(hù)了再熱器，然后由低壓旁路經(jīng)減溫減壓裝置后排入凝汽器或由對空排汽閥排掉。二、旁路系統(tǒng)的作用

汽輪機啟動過程就是蒸汽向金屬傳遞熱量的復(fù)雜的熱交換過程。為保證安全可靠的啟動要求，必須嚴(yán)密監(jiān)視各部金屬溫度，做到高、中壓缸金屬溫度能均衡上升，嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)子和汽缸的相對膨脹(脹差)及軸承振動。

采用旁路系統(tǒng)后，通過改變新蒸汽流量，可以迅速地調(diào)整新汽溫度和再熱蒸汽溫度以滿足汽缸溫度的要求，改善啟動條件，縮短啟動時間，節(jié)省運行費用。采用旁路系統(tǒng)，在啟動過程中，通過調(diào)節(jié)作用，可使金屬溫度變化幅度小，減小了啟動過程對壽命的影響，壽命損耗小了，就延長了汽輪機壽命。

2、協(xié)調(diào)啟動參數(shù)和流量，縮短啟動時間，延長汽輪機壽命

當(dāng)汽輪發(fā)電機組或電網(wǎng)事故甩負(fù)荷，鍋爐從滿負(fù)荷一下子降到最低穩(wěn)定負(fù)荷需要一定時間。這時如果將多余的蒸汽排入大氣，不僅造成了工質(zhì)損失，還會產(chǎn)生很大的噪聲。裝設(shè)了整機旁路或高、低壓旁路系統(tǒng)，就可將多余的蒸汽回收到凝汽器，同時避免了噪聲。還可做到停機不停爐，或帶廠用電運行、汽輪機維持空轉(zhuǎn)，一旦事故消除，鍋爐可迅速重新投入運行，縮短了重新啟動時間。

3、回收工質(zhì)和熱量，降低噪聲4、減少安全門動作次數(shù)，延長使用壽命因故障汽輪發(fā)電機組甩負(fù)荷時，通過旁路系統(tǒng)的瞬間將多余的蒸汽回收到凝汽器，這樣就減少安全門起跳次數(shù)。減少安全門起跳次數(shù)就可延長其使用壽命。

1、兩級串聯(lián)旁路系統(tǒng)

（1）組成：兩級串聯(lián)旁路系統(tǒng)是由高壓旁路和低壓旁路組成，這種系統(tǒng)應(yīng)用廣泛。

（2）特點：高壓旁路容量為鍋爐額定蒸發(fā)量的30％～40％，通汽量相對加大，對機組快速啟動特別是熱態(tài)啟動更為有利。

三、旁路系統(tǒng)的型式（3）三用閥旁路系統(tǒng)也屬于兩級串聯(lián)旁路系統(tǒng)。高壓旁路閥具有啟動調(diào)節(jié)閥、減溫減壓旁路閥和安全閥的三種功能，故稱三用閥。三用閥以較小的結(jié)構(gòu)尺寸取代了電廠龐大的減溫減壓系統(tǒng)及其設(shè)備，便于布置和檢修。三用閥功能多，熱控和調(diào)節(jié)系統(tǒng)要求高。液壓控制耗功較大。由于是全容量旁路系統(tǒng)，管道尺寸大，設(shè)備費用高，維修工作量大。第三節(jié)回?zé)岢槠捌涫杷艿老到y(tǒng)一、回?zé)岢槠艿老到y(tǒng)N300MW機組的抽汽管道系統(tǒng)氣動逆止閥電動隔離閥不設(shè)逆止閥

1、組成：由疏水調(diào)節(jié)閥、截止閥、疏水冷卻器、疏水泵、真空閥及其管道等組成。二、回?zé)峒訜岢槠氖杷艿老到y(tǒng)

（1）正常運行時，高壓加熱器GJ3的疏水經(jīng)疏水調(diào)節(jié)閥疏水至GJ2，GJ2的疏水則經(jīng)疏水冷卻器，疏水調(diào)節(jié)閥疏水至GJ1，而GJ1的疏水又是經(jīng)疏水調(diào)節(jié)閥疏水至除氧器；低壓加熱器DJ4的疏水經(jīng)疏水調(diào)節(jié)閥自流至DJ3，DJ3的疏水則經(jīng)疏水調(diào)節(jié)閥自流至DJ2，DJ2的疏水則用疏水泵經(jīng)疏水調(diào)節(jié)閥打至其出口凝結(jié)水器道，DJ1其疏水也是用疏水泵經(jīng)疏水調(diào)節(jié)閥打入其出口凝結(jié)水管道。疏水冷卻器是從給水管道上分流部分給水來冷卻疏水，以削弱疏水排擠下級抽汽以提高回?zé)釤峤?jīng)濟性。（2）當(dāng)起動或設(shè)備發(fā)生故障(如疏水調(diào)節(jié)閥失靈)時，三個高壓加熱器都設(shè)有直排地溝疏水支管，將疏水直接排入地溝。2、流程

（3）當(dāng)機組低負(fù)荷時，因高壓加熱器疏水至除氧器自流壓差不夠，可由電控切換閥將疏水切換排至低壓加熱器DJ4。

（4）因DJ2匯集疏水量大，若繼續(xù)自流排至DJ1，疏水放熱可能替代八級抽汽，DJ1失去回?zé)峁ぷ鞯匚?。為此，低壓加熱器的疏水是用疏水?并列兩臺，互為備用)經(jīng)疏水調(diào)節(jié)閥打至其出口凝結(jié)水器道。

（5）因DJ1失去后級疏水放熱，加熱抽汽增多，疏水量大，為提高其回?zé)峤?jīng)濟性，其疏水也是用疏水泵經(jīng)疏水調(diào)節(jié)閥打入其出口凝結(jié)水管道。

（6）因為疏水泵工作條件惡劣，當(dāng)疏水泵故障不用時，DJ2和DJ1都設(shè)有經(jīng)疏水調(diào)節(jié)閥、真空閥至熱水井的備用疏水管道。各低壓加熱器起動時，也分別有經(jīng)截止閥和真空閥將疏水排至地溝的管道。當(dāng)?shù)蛪杭訜崞靼l(fā)生凝結(jié)水泄漏或疏水嚴(yán)重不暢、疏水水位猛漲時，DJ4、軸封蒸汽冷卻器、DJ2、DJ1還設(shè)有經(jīng)截止閥，真空閥等至熱水井的事故備用疏水管道。該疏水管道系統(tǒng)，在DJ1至DJ2間的疏水管道中，設(shè)有真空截止閥，是因為它們處于真空工作狀態(tài)，為防止空氣漏入系統(tǒng)，而采用的一種有密封裝置，并由凝結(jié)水作密封介質(zhì)的特殊截止閥。使用時應(yīng)注水密封，否則密封容易失效。第四節(jié)主凝結(jié)水管道系統(tǒng)和設(shè)備一、范圍：從凝汽器熱水井經(jīng)凝結(jié)水泵、射汽式抽氣器冷卻器、軸封蒸汽冷卻器及低壓加熱器到除氧器的全部管道系統(tǒng)稱之為主凝結(jié)水管道系統(tǒng)。二、組成：1、汽平衡管的作用：在凝結(jié)泵入口處接有與凝汽器相連的汽平衡管，其作用是維持凝結(jié)泵入口處真空與凝汽器內(nèi)真空一致。

2、水封真空閥的作用：每臺水泵的入口側(cè)應(yīng)裝設(shè)水封真空閥，以防止空氣漏入真空系統(tǒng)。

3、出口逆止閥的作用：防止備用凝結(jié)水泵倒轉(zhuǎn)。

4、凝結(jié)水再循環(huán)管的作用：在一號低壓加熱器前設(shè)有一根通向凝汽器的再循環(huán)管，其作用是在機組啟動或低負(fù)荷運行時，保持凝結(jié)水泵流量大于水泵的最小允許流量，維持一定的熱井水位以保證水泵入口不發(fā)生汽化，同時還應(yīng)保證軸封冷卻器和射汽式抽氣器冷卻器有足夠的冷卻用水。

5、加熱器的旁路：加熱器應(yīng)設(shè)置主凝結(jié)水的旁路，以免某臺加熱器發(fā)生故障停用時而中斷凝結(jié)水的輸送。每臺加熱器設(shè)一個旁路時稱為小旁路；兩個以上加熱器共設(shè)一個旁路時稱為大旁路。6、凝結(jié)水泵：在主凝結(jié)水系統(tǒng)中，一般設(shè)兩臺凝結(jié)水泵，一臺運行，一臺備用，運行泵故障時能自動切換。

7、支管道：凝結(jié)水泵出口的壓力水還要供給真空系統(tǒng)真空閥水封用水、水壓逆止閥控制水、低壓缸減溫水、再熱機組Ⅱ級旁路減溫水等。第五節(jié)除氧器的全面性熱力系統(tǒng)

一、母管制電廠除氧器的全面性熱力系統(tǒng)

中、小型電廠多為母管制電廠，除氧器采用定壓運行方式。與除氧器運行有關(guān)的汽、水管路，其中疏水箱疏水泵來水、化學(xué)補充水、排污擴容蒸汽管和給水箱出水、低壓給水母管等采用集中母管，其他如回?zé)岢槠堋⒏邏杭訜崞魇杷?、主凝結(jié)水和給水泵再循環(huán)管等都采用切換母管制，在必要時可切換成單獨運行。兩臺相鄰除氧器給水箱汽空間用汽平衡管、水側(cè)用水平衡管連接，管子具有足夠的直徑以保證水箱水位穩(wěn)定。圖中的抽汽母管可兼作低負(fù)荷切換及相互備用汽源。在鍋爐運行、汽輪機未啟動或停用時，可采用鍋爐的飽和蒸汽或新蒸汽經(jīng)減溫減壓后作備用汽源，它直接連在抽汽母管上。二、單元機組滑壓運行除氧器的全面性熱力系統(tǒng)

該除氧器的加熱汽源取自第四段抽汽，抽汽管上無壓力調(diào)節(jié)閥，除氧器滑壓運行范圍為0.147～0.865MPa。低負(fù)荷及啟動汽源為輔助蒸汽聯(lián)箱來蒸汽，其切換管上設(shè)壓力調(diào)節(jié)閥以維持啟動和低負(fù)荷時除氧器定壓運行。除氧器水箱內(nèi)設(shè)有再沸騰管，還設(shè)置啟動循環(huán)泵。除氧器排汽啟動時排大氣，啟動帶負(fù)荷后排至凝汽器，此外主凝結(jié)水、門桿和軸封漏汽、高壓加熱器疏水和連排擴容蒸汽接至除氧器，另外啟動時除氧器的水來自化學(xué)除鹽水，機組停運時除氧器的放水至定期排污擴容器。如遇機組甩負(fù)荷除氧器暫態(tài)過程，為防止給水泵汽蝕，在三臺給水泵進(jìn)口處設(shè)置注入“冷水”(即主凝結(jié)水)的管路，以加速給水泵入口水溫的下降。

300MW機組設(shè)置兩臺50％最大給水量的汽動調(diào)速泵經(jīng)常運行，一臺50％最大給水量的電動調(diào)速泵備用，備用泵兼鍋爐啟動時上水用，給水泵出口逆止閥上裝有給水泵再循環(huán)管，啟動和低負(fù)荷時將給水再循環(huán)至給水箱。為保證除氧器和給水箱工作安全，在除氧器和給水箱上方兩側(cè)各裝一只安全閥。第六節(jié)給水管道系統(tǒng)

一、范圍：給水管道系統(tǒng)是從除氧器給水箱下降管入口，經(jīng)給水泵、高壓加熱器到鍋爐省煤器前之間的全部管道、閥門和附件的總稱。二、特點及要求：給水管道輸送的工質(zhì)流量大，壓力高，對全廠的安全、經(jīng)濟運行影響很大。給水管道系統(tǒng)事故會使鍋爐給水中斷，造成緊急停爐或降負(fù)荷運行，甚至使鍋爐發(fā)生嚴(yán)重事故以致長期不能運行。因此，要求給水管道系統(tǒng)在發(fā)電廠任何運行方式和發(fā)生任何故障的情況下，都能保證不間斷的向鍋爐供水。

1、單元制給水管道系統(tǒng)

（1）特點：系統(tǒng)簡單、管路短、閥門少、投資省、方便機爐集中控制、便于管理維護(hù)。當(dāng)給水泵采用無節(jié)流損失的變速調(diào)節(jié)時，單元制給水管道系統(tǒng)的優(yōu)越性更為突出。但是，當(dāng)單元中主要設(shè)備故障時就可能被迫停止運行，運行靈活性差。

（2）使用范圍：對裝有高壓凝汽式機組、中間再熱凝汽式機組或中間再熱供熱式機組的發(fā)電廠，主蒸汽管道采用的是單元制系統(tǒng)，這時鍋爐給水母管就失去了作用，給水管道也當(dāng)然要采用單元制給水管道系統(tǒng)。三、發(fā)電廠常用的給水管道系統(tǒng)的形式國產(chǎn)300MW機組單元制給水管道系統(tǒng)及簡化了的鍋爐給水操作臺。（3）單元制給水管道系統(tǒng)的應(yīng)用組成：由兩臺汽動給水泵，一臺電動給水泵（啟動和備用），三臺高壓加熱器和管道、閥門、附件等組成。給水泵出口按水流方向裝有逆止閥和截止閥。在給水泵逆止閥出口處裝有再循環(huán)管。第七節(jié)發(fā)電廠的疏放水系統(tǒng)

用來收集和疏泄全廠疏水、溢水和放水的管路系統(tǒng)及設(shè)備，稱為發(fā)電廠的疏放水系統(tǒng)。一、疏放水來源及其疏水的重要性

1、疏水來源主要有：發(fā)電廠啟動時，冷態(tài)蒸汽管路的暖管疏水；蒸汽經(jīng)過較冷的管段、部件或在備用管段、閥門渦流區(qū)使蒸汽長期停留在某些管段內(nèi)的凝結(jié)水；蒸汽帶水；減溫減壓器噴水過量等。

2、溢放水來源主要有：鍋爐的溢放水、除氧器給水箱的溢放水、余汽冷卻器的凝結(jié)水、設(shè)備檢修時排出的合格凝結(jié)水等。

3、疏水的重要性：將蒸汽管道中的凝結(jié)水及時排掉是非常重要的，否則若蒸汽管道中聚集了凝結(jié)水，運行時，由于蒸汽和水的比體積不同、流速不同，這樣就會引起管道發(fā)生水沖擊，輕則使管道、設(shè)備發(fā)生振動，重則會使管道破裂，設(shè)備損壞。水一旦進(jìn)入汽輪機，還要損壞葉片造成嚴(yán)重事故，導(dǎo)致被迫停機。因此，為保證發(fā)電廠安全可靠的生產(chǎn)，必須及時地將聚集在蒸汽管道中的凝結(jié)水排泄掉。