發(fā)電廠全面熱力系統(tǒng)

熱力發(fā)電廠主講教師

孟召軍副教授mzj5000電廠全面熱力系統(tǒng)OverallHeatFlowDiagramofPowerPlant第一節(jié)發(fā)電廠全面性熱力系統(tǒng)的概念

ConceptofOverallHeatFlowDiagramofPowerPlant

熱力系統(tǒng)按用途分為：原則性熱力系統(tǒng)圖：只涉及電廠的能量轉(zhuǎn)換及熱量利用的過程。全面性熱力系統(tǒng)圖：明確的反映了電廠的各種工況及事故、檢修時的運(yùn)行方式，是按設(shè)備的實(shí)際數(shù)量來繪制的，并標(biāo)明一切必須的連接管及附件。發(fā)電廠全面性熱力系統(tǒng)由下列局部系統(tǒng)組成：

主蒸汽和再熱蒸汽系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)、回?zé)嵯到y(tǒng)、除氧給水系統(tǒng)、主凝結(jié)水系統(tǒng)、補(bǔ)充水系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、廠內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)、鍋爐啟動系統(tǒng)。熱力發(fā)電廠發(fā)電廠熱力系統(tǒng)全面性熱力系統(tǒng)的用途

1、全面性熱力系統(tǒng)標(biāo)明一切必需的連接管路和管路上的一切附件，因而反映了全廠熱力設(shè)備的配置情況和各種運(yùn)行工況的切換方式，是發(fā)電廠運(yùn)行操作的依據(jù)。

2、發(fā)電廠全面性熱力系統(tǒng)簡單或復(fù)雜，對設(shè)計(jì)而言，直接影響到投資的多少和鋼材的耗用量；對施工而言，直接影響到施工工作量的大小和施工期限的長短；對運(yùn)行而言，直接影響到運(yùn)行調(diào)度的靈活性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，工質(zhì)損失的多少和散熱損失的大?。粚z修而言，直接影響到各種切換的可能性及備用設(shè)備投入的可能性。

3、在發(fā)電廠設(shè)計(jì)時，可以根據(jù)擬定的全面性熱力系統(tǒng)圖，編制全廠汽水設(shè)備總表，計(jì)算管子的直徑和壁厚，提出管制件的定貨清單。主蒸汽與再熱蒸汽系統(tǒng)1、范圍

鍋爐供給汽輪機(jī)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(jī)組，還有汽輪機(jī)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(jī)中壓缸入口的再熱熱段管道。2、特點(diǎn)

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(yùn)行的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性影響大。3、基本要求

系統(tǒng)簡單，工作安全可靠；運(yùn)行調(diào)度靈活，能進(jìn)行各種切換，便于維修、安裝和擴(kuò)建；投資費(fèi)用少，運(yùn)行費(fèi)用低。主蒸汽系統(tǒng)的型式單母管制系統(tǒng)（集中母管制系統(tǒng)）切換母管制系統(tǒng)單元制系統(tǒng)~

單元制主蒸汽管道系統(tǒng)是指一臺鍋爐配一臺汽輪機(jī)的管道系統(tǒng)(包括再熱蒸汽管道)，組成獨(dú)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(diǎn)：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(yùn)行操作少，檢修工作量少，投資省，散熱損失小，便于實(shí)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(diǎn)。

（2）缺點(diǎn)：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(yùn)行，機(jī)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(jì)技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定，對裝有高壓凝汽式機(jī)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(jī)組或中間再熱供熱式機(jī)組的發(fā)電廠，也應(yīng)采用單元制系統(tǒng)。1、單元制

每臺鍋爐與它對應(yīng)的汽輪機(jī)組成一個單元，正常時機(jī)爐組成單元運(yùn)行，各單元間還裝有切換母管，每個單元與母管連接處，另裝一段聯(lián)絡(luò)管和三個切換閥，當(dāng)需要時切換運(yùn)行，這樣的主蒸汽管道系統(tǒng)稱為切換母管制系統(tǒng)。2、切換母管制主蒸汽管道系統(tǒng)

（1）優(yōu)點(diǎn)：可切換運(yùn)行，電廠機(jī)爐臺數(shù)較多時可充分利用鍋爐的富裕容量，具有較高的運(yùn)行靈活性，有足夠的運(yùn)行可靠性，各鍋爐間的負(fù)荷可進(jìn)行最佳負(fù)荷分配。

（2）缺點(diǎn)：閥門多、管道長、系統(tǒng)復(fù)雜，管道本身事故可能性大。

（3）使用范圍：根據(jù)DI5000-94中規(guī)定，對裝有高壓供熱式機(jī)組的發(fā)電廠和中、小型發(fā)電廠，因參數(shù)不高、閥門管道投資相對較少，采用切換母管制系統(tǒng)。

2、切換母管制主蒸汽管道系統(tǒng)

發(fā)電廠所有鍋爐生產(chǎn)的蒸汽都送到集中母管中，再由集中母管把蒸汽引到各汽輪機(jī)和輔助用汽設(shè)備去的蒸汽管道系統(tǒng)，稱為集中母管制主蒸汽管道系統(tǒng)。3、集中母管制主蒸汽管道系統(tǒng)（1）分段閥的作用：單母管上裝有分段閥，一般分為兩個以上區(qū)段。分段閥采用兩個串聯(lián)的關(guān)斷閥，其作用是當(dāng)系統(tǒng)局部發(fā)生故障或局部檢修時，用分段閥隔開，同時也便于分段閥本身檢修，其它部分仍可正常運(yùn)行。正常運(yùn)行時分段閥是打開的，單母管處于運(yùn)行狀態(tài)。

（2）特點(diǎn)：系統(tǒng)比較簡單，布置方便。但是與切換母管制相比，其運(yùn)行調(diào)度不靈活，缺乏機(jī)動性。當(dāng)母管分段檢修或與母管相連的任意一閥門發(fā)生事故時，與該段母管相連的鍋爐和汽輪機(jī)都要停止運(yùn)行。

（3）使用范圍：這種系統(tǒng)只有在鍋爐和汽輪機(jī)的單位容量和臺數(shù)不配合或裝有備用鍋爐已建成的熱電廠中采用，以后建電廠不再采用。3、集中母管制主蒸汽管道系統(tǒng)

根據(jù)DL5000—2000中規(guī)定，對第一臺新設(shè)計(jì)的汽輪機(jī)組，其主蒸汽、再熱蒸汽等管道的管徑及管路根數(shù)，應(yīng)經(jīng)優(yōu)化計(jì)算確定。但因生產(chǎn)大口徑無縫鋼管困難，又要節(jié)約進(jìn)口鋼管資金，國產(chǎn)機(jī)組發(fā)電廠中主蒸汽管道多采用雙管系統(tǒng)，于是在兩管中出現(xiàn)汽溫偏差和壓損問題，為提高熱經(jīng)濟(jì)性，保證安全性，必須將汽溫偏差和壓損控制在允許范圍內(nèi)。

主蒸汽管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的問題

主蒸汽和再熱蒸汽管道壓損過大，會降低汽輪機(jī)的出力，降低機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。作自動主汽門全關(guān)試驗(yàn)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(jī)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(jī)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(jī)安全運(yùn)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(jī)組雙管制主蒸汽管道系統(tǒng))

隨著機(jī)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(jià)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(jī)組)，再熱蒸汽管也采用雙管系統(tǒng)(如200MW機(jī)組)。有的機(jī)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(jī)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(yàn)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)示意圖

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(yàn)時，壓損小。如國產(chǎn)300MW、600MW機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)組。

（4）減少自動主汽門作關(guān)閉試驗(yàn)時的壓損

當(dāng)機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行時，一個自動主汽門作全關(guān)試驗(yàn)，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(yùn)行條件下，作其中一個自動主汽門全關(guān)試驗(yàn)，兩側(cè)的總壓損在14％左右，仍小于設(shè)計(jì)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(yùn)行安全可靠、經(jīng)濟(jì)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。2、降低壓損和汽溫偏差措施一、旁路系統(tǒng)的組成再熱式機(jī)組的旁路系統(tǒng)旁路系統(tǒng)是再熱機(jī)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

機(jī)組正常運(yùn)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(diǎn)火、汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前、停機(jī)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(jī)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(jī)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(yùn)行費(fèi)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(jī)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(jī)壽命

當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)不停爐，或帶廠用電運(yùn)行、汽輪機(jī)維持空轉(zhuǎn)，一旦事故消除，鍋爐可迅速重新投入運(yùn)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(jī)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(diǎn)：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(jī)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(fèi)用高，維修工作量大。2、兩級并聯(lián)旁路系統(tǒng)兩級并聯(lián)旁路系統(tǒng)是由高壓旁路和整機(jī)旁路組成。高壓旁路設(shè)計(jì)容量為鍋爐額定蒸發(fā)量的10％，其目的是保護(hù)再熱器，機(jī)組啟動時暖管，熱態(tài)啟動時利用再熱器熱段上的向空排汽閥對外排汽以提高二次汽溫。整機(jī)旁路設(shè)計(jì)容量為鍋爐額定蒸發(fā)量的20％，其目的是將各種運(yùn)行工況多余蒸汽排入凝汽器，鍋爐超壓時可減少安全閥動作或不動作。3、三級旁路系統(tǒng)

（1）組成：三級旁路系統(tǒng)是由高壓旁路、低壓旁路和整機(jī)旁路(一級大旁路或稱Ⅲ級旁路)組成。（2）特點(diǎn)：該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是能適應(yīng)各種工況的調(diào)節(jié)，運(yùn)行靈活性高，突降負(fù)荷或甩負(fù)荷時，能將大量的蒸汽迅速排往凝汽器，以免鍋爐超壓，安全門動作。缺點(diǎn)是設(shè)備多，系統(tǒng)復(fù)雜，金屬耗量大，布置困難，操作運(yùn)行較復(fù)雜。此系統(tǒng)在引進(jìn)前蘇聯(lián)200MW機(jī)組上采用。

（1）組成：鍋爐來的新蒸汽，繞過汽輪機(jī)的高、中、低壓缸，經(jīng)一級大旁路減溫減壓后排入凝汽器中。4、一級大(整機(jī))旁路系統(tǒng)（2）特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡單，金屬耗量少，管道附件少，投資省，便于布置，方便操作。缺點(diǎn)是當(dāng)機(jī)組啟動或甩負(fù)荷時，再熱器內(nèi)沒有蒸汽通過，得不到冷卻，處于干燒狀態(tài)。為保證安全，措施是再熱器材料用奧氏體耐高溫合金鋼，布置在較低的煙溫區(qū)，裝置煙溫調(diào)節(jié)保護(hù)，這樣允許再熱器短時間干燒。三回?zé)岢槠捌涫杷艿老到y(tǒng)一、回?zé)岢槠艿老到y(tǒng)國產(chǎn)N200MW機(jī)組的回?zé)岢槠艿老到y(tǒng)液動逆止閥切換閥電動截止閥不設(shè)置逆止閥和截止閥上海改進(jìn)型N300MW機(jī)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(yùn)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(jì)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、流程二、回?zé)峒訜岢槠氖杷艿老到y(tǒng)

（3）當(dāng)機(jī)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(jì)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。

2、流程（6）因?yàn)槭杷霉ぷ鳁l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?yàn)樗鼈兲幱谡婵展ぷ鳡顟B(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。2、流程四主凝結(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(jī)組啟動或低負(fù)荷運(yùn)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(yùn)行，一臺備用，運(yùn)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(jī)組Ⅱ級旁路減溫水等。五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)

第二節(jié)管道與閥門的基本知識

ElementaryKnowledgeofpipeand

valve一、管道規(guī)范：有關(guān)管道的設(shè)計(jì)參數(shù)。1、蒸汽管道的設(shè)計(jì)壓力是指管道運(yùn)行時介質(zhì)的最大工作壓力。（1）主蒸汽管道的設(shè)計(jì)壓力取用鍋爐過熱器出口的額定工作壓力。引進(jìn)國產(chǎn)300MW、600MW機(jī)組及部分進(jìn)口機(jī)組，允許超壓5％運(yùn)行，故管道設(shè)計(jì)壓力還應(yīng)加上5％的超壓值。（2）再熱蒸汽管道的設(shè)計(jì)壓力取用汽輪機(jī)最大計(jì)算出力（調(diào)閥全開，valvewideopen，簡稱VWO）下熱平衡中高壓缸排汽壓力的1.15倍。（3）汽輪機(jī)非調(diào)節(jié)抽汽，調(diào)節(jié)抽汽管道，背壓機(jī)排汽管道和減壓裝置后蒸汽的設(shè)計(jì)壓力。

2、主給水管道的設(shè)計(jì)壓力（1）對于非調(diào)速電動給水泵的管道a、從前置泵至主給水泵的管道，設(shè)計(jì)壓力取前置泵的特性曲線最高點(diǎn)對應(yīng)的壓力與該泵進(jìn)水側(cè)壓力之和。b、從給水泵出口至鍋爐省煤器進(jìn)口管道，設(shè)計(jì)壓力取給水泵的特性曲線最高點(diǎn)對應(yīng)的壓力與該泵進(jìn)水側(cè)壓力之和。（2）對于調(diào)速電動給水泵的管道a、從給水泵出口至泵出口關(guān)閉閥的管道，設(shè)計(jì)壓力取給水泵在額定轉(zhuǎn)速下的特性曲線最高點(diǎn)對應(yīng)的壓力與該泵進(jìn)水側(cè)壓力之和。b、從給水泵出口關(guān)閉閥至鍋爐省煤器進(jìn)口管道，設(shè)計(jì)壓力取給水泵在額定轉(zhuǎn)速下及設(shè)計(jì)流量下泵出口壓力的1.1倍與該泵進(jìn)水側(cè)壓力之和。3、管道的設(shè)計(jì)溫度指管道運(yùn)行時介質(zhì)的最高工作溫度。（1）主蒸汽、高溫再熱蒸汽管道的設(shè)計(jì)溫度分別取鍋爐額定蒸發(fā)量時過熱器、再熱器出口的額定工作溫度加上鍋爐正常運(yùn)行是允許的溫度偏差值（一般5度）。（2）低溫再熱蒸汽管道的設(shè)計(jì)溫度取汽輪機(jī)最大計(jì)算出力下熱平衡中高壓缸排汽參數(shù)為基準(zhǔn)，等熵求取管道在設(shè)計(jì)壓力下的相應(yīng)溫度，僅適用于高中壓缸同時啟動的汽輪機(jī)組。3、公稱壓力

指管道、管道附件在某基準(zhǔn)溫度下允許的最大壓力。它表示不同管材，在不同溫度時管道允許的工作壓力，都折算為某一固定溫度等級下承受等級標(biāo)準(zhǔn)。4、公稱直徑

在允許的介質(zhì)流速和壓降損失下，管道中流過的工作介質(zhì)數(shù)量由管道內(nèi)徑來決定。

在國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了管道內(nèi)徑等級，作為管道的基本運(yùn)算直徑，也就是名義的計(jì)算內(nèi)徑，稱為公稱直徑。二、管道附件與閥門1、閥門類型按用途分：（1）關(guān)斷閥門：截止閥、閘閥、球閥、旋閥（2）調(diào)節(jié)閥門：截流閥、減壓閥、水位或壓力調(diào)節(jié)閥、疏水閥。（3）保護(hù)閥門：逆止閥、快速關(guān)斷閥、安全閥。按驅(qū)動方式分：手動閥、電動閥、液動閥、氣動閥。2、常用閥門（1）關(guān)斷用閥門：用于切斷或接通管道與設(shè)備之間的介質(zhì)通路。在電廠中用得最多的是截止閥和閘閥。在較小的管徑通道中，要求有較好的關(guān)斷密封性時(疏水閥、放泄閥)，多選用截止閥。在蒸汽管道和大直徑給水管道中，由于阻力一般要求較小，應(yīng)選用閘閥。截止閥優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、密封性好，開啟高度小，制造維修方便。缺點(diǎn)：流動阻力大，啟閉扭矩大，啟閉時間長。應(yīng)用：在管子管徑較小，且要求有較好的嚴(yán)密性時，多采用。閘閥優(yōu)點(diǎn)：流動阻力小，開啟、關(guān)閉省力，介質(zhì)可以兩個方向流動，外殼長度方向尺寸小，對溫度、壓力及直徑的使用范圍較寬。缺點(diǎn)：閘閥的制造與密封復(fù)雜，高度方向尺寸較大，密封面易磨損，檢修工作量大。截止閥和閘閥只作關(guān)斷作用，不作調(diào)節(jié)閥用，但在調(diào)節(jié)幅度小且不經(jīng)常調(diào)節(jié)時，且設(shè)計(jì)壓力較小的水管或汽管上可做調(diào)節(jié)閥用。球閥、旋塞閥、旋啟閥、蝶閥、隔膜閥（2）調(diào)節(jié)閥門用于調(diào)節(jié)工作介質(zhì)的流量和壓力，包括調(diào)節(jié)閥、疏水閥、節(jié)流閥、減壓閥等。調(diào)節(jié)閥不宜作關(guān)斷使用，調(diào)節(jié)閥前后應(yīng)裝設(shè)關(guān)斷用閥門，以防止介質(zhì)泄露，開啟時，先開啟關(guān)斷閥在開啟調(diào)節(jié)閥。減壓閥：降低工作介質(zhì)的壓力，并自動地將降低后的壓力維持在一定范圍內(nèi)。（3）保護(hù)閥用于保護(hù)設(shè)備或管路安全運(yùn)行。止回閥、安全閥、快速關(guān)斷閥。

止回閥：防止管道內(nèi)介質(zhì)倒流，裝在水泵出口，進(jìn)除氧器的水管和抽汽管道處。安全閥：當(dāng)介質(zhì)壓力超過規(guī)定值時，安全閥能自動開啟排放介質(zhì)，壓力降低到規(guī)定值后自動關(guān)閉，以防止超壓爆破，用于鍋爐汽包、壓力容器及管道上?？焖訇P(guān)斷閥：用來瞬間關(guān)閉或接通管內(nèi)介質(zhì)的閥門。3、管道的補(bǔ)償方法(補(bǔ)充內(nèi)容）(1)熱補(bǔ)償指管道在熱脹冷縮時，允許有一定程度的自由彈性變形來吸收熱伸長，以補(bǔ)償熱應(yīng)力，將熱應(yīng)力減小至允許范圍內(nèi)

常用的熱補(bǔ)償方法：自然補(bǔ)償（自補(bǔ)償）

補(bǔ)償器補(bǔ)償器：(2)冷補(bǔ)償（冷緊）

冷補(bǔ)償：管道在冷態(tài)時，預(yù)先加以相反的冷緊應(yīng)力，使管道在運(yùn)行初期熱脹時．減小熱應(yīng)力。

第三節(jié)主蒸汽系統(tǒng)MainSteamSystem主蒸汽系統(tǒng)：從鍋爐過熱器出口至汽輪機(jī)進(jìn)口的主蒸汽管道和通往各用蒸汽的支管，對中間再熱式機(jī)組，還包括冷再熱管道和熱再熱管道。一、主蒸汽系統(tǒng)的型式及其應(yīng)用1、型式單母管制主蒸汽管道系統(tǒng)切換母管制主蒸汽管道系統(tǒng)單元制主蒸汽管道系統(tǒng)（1）單母管制主蒸汽管道系統(tǒng)

鍋爐生產(chǎn)的蒸汽都送到集中母管中，再由集中母管把蒸汽引到各汽輪機(jī)和輔助用汽設(shè)備的蒸汽管道系統(tǒng)。

（2）切換母管制主蒸汽管道系統(tǒng)正常時機(jī)爐組成單元運(yùn)行，各單元間裝有切換母管，當(dāng)需要時切換運(yùn)行。（3）單元制主蒸汽管道系統(tǒng)1—2臺鍋爐配一臺汽輪機(jī)的管道系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)簡單管內(nèi)工質(zhì)壓力損失小散熱損失小

便于集中控制

發(fā)生事故只限于本單元缺點(diǎn)：運(yùn)行靈活性差

二、主蒸汽、再熱蒸汽系統(tǒng)的溫差、壓損及其管徑優(yōu)化1、高中壓缸主汽門和高壓缸排汽逆止門再熱機(jī)組一般配置：兩個自動主汽門（高壓主汽門）四個高壓調(diào)速汽門兩個中壓聯(lián)合汽門（中壓主汽門）電動隔離門或電動主汽門2、主蒸汽和再熱蒸汽的混溫措施

雙管制主蒸汽系統(tǒng)單管—雙管式系統(tǒng)雙管—單管—雙管式系統(tǒng)雙管制主蒸汽系統(tǒng)過熱器單管—雙管式系統(tǒng)：過熱器雙管—單管—雙管式系統(tǒng)過熱器再熱蒸汽系統(tǒng)再熱器再熱器至凝汽器至再熱器再熱器過熱器3、一、二次蒸汽系統(tǒng)的壓損及其管徑優(yōu)化

在管道上不設(shè)置測量噴嘴、電動主汽門、逆止閥門等，可降低系統(tǒng)的壓損，提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。再熱蒸汽管道的壓損對經(jīng)濟(jì)性的影響要大于主蒸汽管道的壓損對經(jīng)濟(jì)性的影響。三、主蒸汽、再熱蒸汽系統(tǒng)的全面熱力系統(tǒng)及其運(yùn)行1、用新汽支管的引出（1）汽輪機(jī)加熱裝置汽輪機(jī)夾層加熱裝置法蘭螺栓蒸汽加熱裝置汽源：從電動主汽門前的主汽管上引出。疏水：引至汽輪機(jī)本體疏水?dāng)U容器。

（2）輔助蒸汽用汽汽源：汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前就要投運(yùn)輔助蒸汽，從電動主汽門前引出。作用：對汽封系統(tǒng)暖管鍋爐啟動時需要加熱蒸汽加熱燃油用汽機(jī)組啟停、甩負(fù)荷時，向除氧器供汽（3）小汽輪機(jī)用高壓新蒸汽小汽輪機(jī)汽源為雙起源自動內(nèi)切換正常運(yùn)行時用主機(jī)的回?zé)岢槠?，另一汽源為高壓汽源即新蒸汽。?）引至高壓旁路系統(tǒng)2、汽輪機(jī)本體的疏水系統(tǒng)（1）疏水的來源暖管、暖機(jī)時，蒸汽滯留在某管段死壓不流時，凝結(jié)為水。

停機(jī)后殘存在汽缸和管道中的蒸汽凝結(jié)為水。

汽缸或管道中聚集的水（由于蒸汽帶水或減溫減壓器噴水過多）（2）汽輪機(jī)本體疏水系統(tǒng)為回收疏水的工質(zhì)及其熱量，設(shè)高、低壓疏水?dāng)U容器各一臺。

壓力較高的疏水進(jìn)入高壓疏水?dāng)U容器壓力較低的疏水進(jìn)入低壓疏水?dāng)U容器擴(kuò)容的蒸汽引入到凝汽器喉部；

疏水引入到凝汽器熱井中。（3）疏水點(diǎn)的設(shè)置汽輪機(jī)的高、中壓缸主汽門前后，各調(diào)速汽門前后，汽缸及各個抽汽管逆止門前后，高壓缸排汽逆止門前后，高中壓缸外缸的疏水，高、中壓缸導(dǎo)汽管，以及高、中壓主汽管道的最低點(diǎn)。3、防止汽輪機(jī)進(jìn)水

進(jìn)水的來源：

汽輪機(jī)進(jìn)水事故，多為冷再熱蒸汽管道有積水造成：啟動、停機(jī)期間形成的凝結(jié)水與冷再熱蒸汽相連的加熱器內(nèi)管破壞時再熱器事故噴水系統(tǒng)故障高壓旁路減溫水控制系統(tǒng)失靈4、防高壓缸過熱

增加高壓缸流量

反向汽流冷卻5、一、二次汽管道上的閥門及附件6、主蒸汽系統(tǒng)運(yùn)行第四節(jié)旁路系統(tǒng)BypassSystem大容量再熱式機(jī)組在機(jī)組啟停、事故處理和適應(yīng)特殊運(yùn)行方式時，為解決流量匹配的問題，均設(shè)有旁路系統(tǒng)。一、旁路系統(tǒng)的類型及其作用1類型：高壓旁路（I級旁路)、低壓旁路（II級旁路）、大旁路（整機(jī)旁路、III級旁路）

再熱機(jī)組旁路系統(tǒng)的作用：

保護(hù)再熱器。協(xié)調(diào)啟動參數(shù)和流量，加快啟動速度，延長汽輪機(jī)壽命?；厥展べ|(zhì)和熱量、消除噪聲。防止鍋爐超壓，兼有鍋爐安全閥的作用。故障或甩負(fù)荷時，鍋爐能維持熱備用狀態(tài)或帶廠用電運(yùn)行。旁路系統(tǒng)的型式三級旁路系統(tǒng)：兩級旁路串聯(lián)系統(tǒng)：閥門少，系統(tǒng)簡單，功能齊全，被廣泛地應(yīng)用于再熱機(jī)組上。兩級旁路并聯(lián)系統(tǒng)：單級（整機(jī)）旁路系統(tǒng)：三用閥旁路系統(tǒng)（兩級旁路串聯(lián)）：高壓旁路三用閥的功能：啟動功能減溫減壓功能安全閥功能

至凝汽器至再熱器再熱器過熱器第五節(jié)給水系統(tǒng)及給水泵配置FeedWaterSystemandConfigurationofFeedPump給水系統(tǒng)指除氧器給水箱經(jīng)前置泵、給水泵、高壓加熱器到鍋爐省煤器前的全部給水管道，還包括再循環(huán)管等附屬管道、閥門和附件的總稱，包括高壓和低壓給水管道。特點(diǎn)：工質(zhì)流量大，壓力大。一、給水系統(tǒng)的類型及其作用1單母管制系統(tǒng)組成：吸水母管——單母管分段，位于給水泵入口側(cè)。壓力母管——單母管分段，位于給水泵出口側(cè)。鍋爐給水母管——切換母管，位于給水泵出口側(cè)。特點(diǎn)：安全可靠性高，閥門較多，系統(tǒng)復(fù)雜，耗鋼材投資大。應(yīng)用：適用于中、低壓機(jī)組的小容量發(fā)電廠，高壓供熱式機(jī)組的發(fā)電廠。給水再循環(huán)管：防止泵在啟動或低負(fù)荷時入口發(fā)生汽蝕，保證通過泵的最低流量。冷供管：保證高壓加熱器故障切除或鍋爐啟動給水的需要。單孔節(jié)流孔板備用泵這點(diǎn)不連接2切換母管制系統(tǒng)組成：吸水母管——單母管分段，位于給水泵入口側(cè)。壓力母管——切換母管，位于給水泵出口側(cè)。鍋爐給水母管——切換母管，位于給水泵出口側(cè)。

以后不再采用。3單元制系統(tǒng)特點(diǎn)：系統(tǒng)簡單，投資高。

應(yīng)用：中間再熱凝汽式機(jī)組

中間再熱供熱式機(jī)組4擴(kuò)大單元制系統(tǒng)兩臺汽輪機(jī)時給水泵組成一個單元。

沒有鍋爐給水母管，吸水母管為單母管，壓力母管為切換母管。二、給水泵1、定速給水泵和變速給水泵定速給水泵：以泵出口的節(jié)流閥開度來調(diào)節(jié)流量的。特點(diǎn)：有節(jié)流損失，節(jié)流閥易沖刷。

設(shè)備簡單，操作方便，易于維護(hù)，適用于中、低比轉(zhuǎn)數(shù)及容量不大的泵。變速給水泵：節(jié)約廠用電。

簡化鍋爐給水操作臺。

易實(shí)現(xiàn)給水全程調(diào)節(jié)。

能適用機(jī)組滑壓運(yùn)行和調(diào)峰需要。

提高機(jī)組的安全可靠性。