全面性熱力系統(tǒng)

/

/

/

發(fā)電廠全面性熱力系統(tǒng)/

//

內容提要第一節(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)回熱抽汽及其疏水管道系統(tǒng)第四節(jié)主凝結水管道系統(tǒng)和設備第五節(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

輸送工質流量大，參數高，用的金屬材料質量高，對發(fā)電廠運行的安全性、可靠性、經濟性影響大。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；運行調度靈活，能進行各種切換，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，各單元間無橫向聯系，用汽設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，相應的管內工質壓力損失小，運行操作少，檢修工作量少，投資省，散熱損失小，便于實現集中控制，再加上采用優(yōu)質合金鋼材，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等優(yōu)點。

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

（3）使用范圍：根據DL5000-94《火力發(fā)電廠設計技術規(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，降低機組的熱經濟性。作自動主汽門全關試驗時，閥座前后壓差過大，使自動主汽門不能重新迅速開啟，導致再熱器安全門動作，降低機組出力，造成工質和熱量損失。所以主蒸汽和再熱蒸汽管道壓損要在規(guī)定的范圍內。

進入汽輪機左右兩側高、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，造成高溫部分產生較大的熱應力，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主蒸汽管之間加裝聯絡管(如200MW機組)，以減少兩側汽溫偏差，并保證一個自動主汽門作全關試驗時壓損在允許范圍內。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，保證供給左右兩側蒸汽溫度偏差最小。到自動主蒸汽門或中壓聯合汽門前又分叉為兩根，在一個自動主汽門作全關試驗時，壓損小。如國產300MW、600MW機組，如圖(b)(c)(d)所示。（2）采用單根蒸汽管系統(tǒng)

為使進入汽輪機左右兩側蒸汽溫度偏差在規(guī)定范圍內，進入之前要充分混合，可采用兩進兩出蒸汽管的四通混合聯箱，如意大利進口的125MW機組。也可采用球形五通，進汽管兩根，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，如從意大利引進的300MW機組。

（4）減少自動主汽門作關閉試驗時的壓損

當機組帶負荷運行時，一個自動主汽門作全關試驗，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％，這樣在帶負荷運行條件下，作其中一個自動主汽門全關試驗，兩側的總壓損在14％左右，仍小于設計為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節(jié)和保護系統(tǒng)。

1、保護再熱器

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、汽輪機沖轉前、停機不停爐、電網事故、甩負荷時自動主汽門或調節(jié)汽門處于關閉狀態(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減溫減壓裝置后通過再熱蒸汽冷段管道進入再熱器，冷卻保護了再熱器，然后由低壓旁路經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雜的熱交換過程。為保證安全可靠的啟動要求，必須嚴密監(jiān)視各部金屬溫度，做到高、中壓缸金屬溫度能均衡上升，嚴格控制轉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)調啟動參數和流量，縮短啟動時間，延長汽輪機壽命

當汽輪發(fā)電機組或電網事故甩負荷，鍋爐從滿負荷一下子降到最低穩(wěn)定負荷需要一定時間。這時如果將多余的蒸汽排入大氣，不僅造成了工質損失，還會產生很大的噪聲。裝設了整機旁路或高、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，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、回收工質和熱量，降低噪聲4、減少安全門動作次數，延長使用壽命因故障汽輪發(fā)電機組甩負荷時，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。減少安全門起跳次數就可延長其使用壽命。

1、兩級串聯旁路系統(tǒng)

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

（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)也屬于兩級串聯旁路系統(tǒng)。高壓旁路閥具有啟動調節(jié)閥、減溫減壓旁路閥和安全閥的三種功能，故稱三用閥。三用閥以較小的結構尺寸取代了電廠龐大的減溫減壓系統(tǒng)及其設備，便于布置和檢修。三用閥功能多，熱控和調節(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，設備費用高，維修工作量大。第三節(jié)回熱抽汽及其疏水管道系統(tǒng)一、回熱抽汽管道系統(tǒng)N300MW機組的抽汽管道系統(tǒng)氣動逆止閥電動隔離閥不設逆止閥

1、組成：由疏水調節(jié)閥、截止閥、疏水冷卻器、疏水泵、真空閥及其管道等組成。二、回熱加熱抽汽的疏水管道系統(tǒng)

（1）正常運行時，高壓加熱器GJ3的疏水經疏水調節(jié)閥疏水至GJ2，GJ2的疏水則經疏水冷卻器，疏水調節(jié)閥疏水至GJ1，而GJ1的疏水又是經疏水調節(jié)閥疏水至除氧器；低壓加熱器DJ4的疏水經疏水調節(jié)閥自流至DJ3，DJ3的疏水則經疏水調節(jié)閥自流至DJ2，DJ2的疏水則用疏水泵經疏水調節(jié)閥打至其出口凝結水器道，DJ1其疏水也是用疏水泵經疏水調節(jié)閥打入其出口凝結水管道。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熱熱經濟性。（2）當起動或設備發(fā)生故障(如疏水調節(jié)閥失靈)時，三個高壓加熱器都設有直排地溝疏水支管，將疏水直接排入地溝。2、流程

（3）當機組低負荷時，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失去回熱工作地位。為此，低壓加熱器的疏水是用疏水泵(并列兩臺，互為備用)經疏水調節(jié)閥打至其出口凝結水器道。

（5）因DJ1失去后級疏水放熱，加熱抽汽增多，疏水量大，為提高其回熱經濟性，其疏水也是用疏水泵經疏水調節(jié)閥打入其出口凝結水管道。

（6）因為疏水泵工作條件惡劣，當疏水泵故障不用時，DJ2和DJ1都設有經疏水調節(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，也分別有經截止閥和真空閥將疏水排至地溝的管道。當低壓加熱器發(fā)生凝結水泄漏或疏水嚴重不暢、疏水水位猛漲時，DJ4、軸封蒸汽冷卻器、DJ2、DJ1還設有經截止閥，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，并由凝結水作密封介質的特殊截止閥。使用時應注水密封，否則密封容易失效。第四節(jié)主凝結水管道系統(tǒng)和設備一、范圍：從凝汽器熱水井經凝結水泵、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)稱之為主凝結水管道系統(tǒng)。二、組成：1、汽平衡管的作用：在凝結泵入口處接有與凝汽器相連的汽平衡管，其作用是維持凝結泵入口處真空與凝汽器內真空一致。

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

3、出口逆止閥的作用：防止備用凝結水泵倒轉。

4、凝結水再循環(huán)管的作用：在一號低壓加熱器前設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荷運行時，保持凝結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：加熱器應設置主凝結水的旁路，以免某臺加熱器發(fā)生故障停用時而中斷凝結水的輸送。每臺加熱器設一個旁路時稱為小旁路；兩個以上加熱器共設一個旁路時稱為大旁路。6、凝結水泵：在主凝結水系統(tǒng)中，一般設兩臺凝結水泵，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。與除氧器運行有關的汽、水管路，其中疏水箱疏水泵來水、化學補充水、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，其他如回熱抽汽管、高壓加熱器疏水管、主凝結水和給水泵再循環(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，抽汽管上無壓力調節(jié)閥，除氧器滑壓運行范圍為0.147～0.865MPa。低負荷及啟動汽源為輔助蒸汽聯箱來蒸汽，其切換管上設壓力調節(jié)閥以維持啟動和低負荷時除氧器定壓運行。除氧器水箱內設有再沸騰管，還設置啟動循環(huán)泵。除氧器排汽啟動時排大氣，啟動帶負荷后排至凝汽器，此外主凝結水、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。如遇機組甩負荷除氧器暫態(tài)過程，為防止給水泵汽蝕，在三臺給水泵進口處設置注入“冷水”(即主凝結水)的管路，以加速給水泵入口水溫的下降。

300MW機組設置兩臺50％最大給水量的汽動調速泵經常運行，一臺50％最大給水量的電動調速泵備用，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流量大，壓力高，對全廠的安全、經濟運行影響很大。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荷運行，甚至使鍋爐發(fā)生嚴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。當給水泵采用無節(jié)流損失的變速調節(jié)時，單元制給水管道系統(tǒng)的優(yōu)越性更為突出。但是，當單元中主要設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的凝結水；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、余汽冷卻器的凝結水、設備檢修時排出的合格凝結水等。

3、疏水的重要性：將蒸汽管道中的凝結水及時排掉是非常重要的，否則若蒸汽管道中聚集了凝結水，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、設備發(fā)生振動，重則會使管道破裂，設備損壞。水一旦進入汽輪機，還要損壞葉片造成嚴重事故，導致被迫停機。因此，為保證發(fā)電廠安全可靠的生產，必須及時地將聚集在蒸汽管道中的凝結水排泄掉。