火電廠輔助設(shè)備及熱力系統(tǒng)

《電廠熱力設(shè)備及運(yùn)行》本章主要內(nèi)容8-1汽輪機(jī)的主要輔助設(shè)備——凝汽設(shè)備一、凝汽設(shè)備的作用：最簡(jiǎn)單的凝汽設(shè)備示意圖建立并維持高度真空向鍋爐提供潔凈給水，構(gòu)成工質(zhì)的熱力循環(huán)先期除氧設(shè)備接受各種疏水及旁路排汽，回收熱量和工質(zhì)真空是怎樣形成的呢？8-1汽輪機(jī)的主要輔助設(shè)備——凝汽設(shè)備二、凝汽器的結(jié)構(gòu)類型：——廣泛采用外表式凝汽器外表式凝汽器的結(jié)構(gòu)及工作過程外表式凝汽器的分類根據(jù)冷卻介質(zhì)不同分——水冷、空冷根據(jù)冷卻水流程不同分——單流程、雙流程、多流程根據(jù)抽氣口位置不同分〔即凝汽器中汽流流動(dòng)形式不同〕8-1汽輪機(jī)的主要輔助設(shè)備——凝汽設(shè)備三、機(jī)組運(yùn)行時(shí)對(duì)凝汽設(shè)備的要求：傳熱性能要好

凝結(jié)水過冷度要小汽阻和水阻要小凝結(jié)水的溫度比凝汽器中蒸汽的飽和溫度〔ts〕要低，其溫差稱為凝結(jié)水的過冷度?！捎没?zé)崾侥鳒p小傳熱端差的具體措施：①選擇傳熱系數(shù)高的冷卻水管；②保證抽氣器正常工作；③定期清洗凝汽器冷卻水管，等8-1汽輪機(jī)的主要輔助設(shè)備——凝汽設(shè)備五、抽氣設(shè)備：作用：類型：——按工作原理分——①啟動(dòng)時(shí)，建立真空，加快啟動(dòng)速度；②正常運(yùn)行時(shí)，維持凝汽器的真空。多用于300～600MW的國(guó)產(chǎn)機(jī)組8-1汽輪機(jī)的主要輔助設(shè)備——凝汽設(shè)備六、多壓凝汽器：優(yōu)點(diǎn)：——降低熱耗，減小冷卻面積，減小冷卻水量雙壓凝汽器的工作過程：蒸汽和冷卻水溫度的沿程分布：8-2給水回?zé)峒訜峒跋到y(tǒng)一、回?zé)峒訜崞黝愋停喊磦鳠岱绞椒帧旌鲜健⑼獗硎绞裁唇谢責(zé)峒訜?？采用給水回?zé)嵊泻巫饔?？按布置方式分——立式、臥式按水側(cè)壓力的上下分——低加、高加300MW及以上容量的機(jī)組廣泛采用臥式加熱器8-2給水回?zé)峒訜峒跋到y(tǒng)二、外表式加熱器的疏水連接方式：為減少疏水逐級(jí)自流所造成的對(duì)低壓抽汽的“排擠〞，可裝設(shè)疏水冷卻裝置，分外置式和內(nèi)置式?？膳c疏水逐級(jí)自流綜合應(yīng)用三、蒸汽冷卻器**：設(shè)置目的：——利用抽汽的顯熱，提高對(duì)應(yīng)加熱器的出口水溫，傳熱溫差↓，經(jīng)濟(jì)性↑類型：國(guó)內(nèi)機(jī)組常將高加的傳熱面設(shè)置為三局部：①蒸汽冷卻段；②蒸汽凝結(jié)段；③疏水冷卻段。8-2給水回?zé)峒訜峒跋到y(tǒng)四、外表式加熱器的結(jié)構(gòu)：大型機(jī)組的末級(jí)和次末級(jí)低加常布置于凝汽器喉部高加：——臥式管板-U形管式〔加熱面分三段〕軸封加熱器〔又稱“軸封冷卻器〞〕：低加：——結(jié)構(gòu)與高加類似，只是所用材料次于高加〔加熱面一般分兩段〕作用：防止軸封及閥桿漏汽從汽機(jī)軸端逸至機(jī)房或漏入油系統(tǒng)中，同時(shí)利用漏汽加熱主凝結(jié)水，回收熱量和工質(zhì)。8-2給水回?zé)峒訜峒跋到y(tǒng)五、回?zé)峒訜崞鞯谋Ｗo(hù)裝置：〔一〕疏水裝置疏水調(diào)節(jié)閥：——高參數(shù)大容量機(jī)組上廣泛采用——將加熱器中的疏水及時(shí)可靠地排出，同時(shí)又不讓蒸汽隨同疏水一起排走，以維持加熱器的疏水水位及汽側(cè)壓力。常用于高加具有快速關(guān)斷性，保護(hù)性能好，運(yùn)行靈活，平安可靠，便于在集控室自動(dòng)控制，在300MW及600MW機(jī)組上普遍采用8-2給水回?zé)峒訜峒跋到y(tǒng)五、回?zé)峒訜崞鞯谋Ｗo(hù)裝置：設(shè)置目的及作用：〔二〕高壓加熱器的自動(dòng)旁路保護(hù)裝置類型：——當(dāng)高加故障時(shí)，迅速自動(dòng)切斷高加的進(jìn)水，同時(shí)給水經(jīng)旁路直接向鍋爐供水。高加解列對(duì)機(jī)、爐運(yùn)行有何影響？8-2給水回?zé)峒訜峒跋到y(tǒng)五、回?zé)峒訜崞鞯谋Ｗo(hù)裝置：裝設(shè)液動(dòng)或氣動(dòng)止回閥〔即抽汽逆止閥〕：〔三〕在回?zé)岢槠艿郎喜扇〉谋Ｗo(hù)措施設(shè)置電動(dòng)隔離閥：電動(dòng)隔離閥前或后、止回閥前后的抽汽管道低位點(diǎn)，均設(shè)有疏水閥：六、回?zé)峒訜崞鞯臒崃ο到y(tǒng)：——實(shí)例分析〔300MW機(jī)組〕8-3除氧設(shè)備及系統(tǒng)一、給水除氧的任務(wù)和方法：給水除氧的任務(wù)：給水中溶解氣體的主要來源：給水中溶解氣體的危害：①腐蝕熱力設(shè)備及管道，降低其工作可靠性及使用壽命〔主要是O2〕；②阻礙傳熱，降低熱力設(shè)備的熱經(jīng)濟(jì)性。除氧器作用：①除去水中的O2和其它不凝結(jié)氣體；②加熱給水；③聚集蒸汽和水流。8-3除氧設(shè)備及系統(tǒng)一、給水除氧的任務(wù)和方法：給水除氧的方法：化學(xué)除氧：熱力除氧方法：在定壓下將水加熱至沸騰，使水面上的水蒸汽分壓力幾乎等于全壓力，其它氣體的分壓力→0，這樣溶于水中的氣體就能從水面逸出而被除去。8-3除氧設(shè)備及系統(tǒng)二、除氧器的類型和結(jié)構(gòu)：除氧器的類型：——按工作壓力分可作為高參數(shù)大容量機(jī)組中一種輔助除氧的手段適用于中、低參數(shù)的發(fā)電廠工作壓力約為0.3～0.8MPa，廣泛用于高參數(shù)大容量機(jī)組采用高壓除氧器的優(yōu)點(diǎn)：①減少高加臺(tái)數(shù)，節(jié)省投資；②提高鍋爐運(yùn)行的平安可靠性；③除氧效果好；④可防止除氧器內(nèi)發(fā)生“自生沸騰〞現(xiàn)象。8-3除氧設(shè)備及系統(tǒng)二、除氧器的類型和結(jié)構(gòu)：典型的除氧器結(jié)構(gòu)：除氧效果較差，目前電廠較少采用。除氧器給水箱：——是凝結(jié)水泵與給水泵之間的緩沖容器。一般與臥式除氧器通過下水管和蒸汽平衡管相連300MW及以上容量機(jī)組廣泛采用三、給水泵：作用：——連續(xù)不斷地向鍋爐輸送給水，以維持鍋內(nèi)工質(zhì)平衡，穩(wěn)定汽包水位?！矙C(jī)械能→壓力能〕結(jié)構(gòu)型式：——采用多級(jí)、高壓、高轉(zhuǎn)速的離心泵驅(qū)動(dòng)方式：由于節(jié)省廠用電，經(jīng)濟(jì)性↑，被大容量機(jī)組廣泛采用8-3除氧設(shè)備及系統(tǒng)三、給水泵：給水流量調(diào)節(jié)：——變速調(diào)節(jié)防止汽蝕的措施：①除氧器高位布置；②采用低轉(zhuǎn)速前置水泵；③給水再循環(huán)〔最小流量再循環(huán)〕。四、除氧器的熱力系統(tǒng)分析：8-3除氧設(shè)備及系統(tǒng)熱力系統(tǒng)定義：熱力系統(tǒng)分類：——按繪制原那么分——由發(fā)電廠的各主、輔熱力設(shè)備通過管道連接起來所構(gòu)成的一個(gè)有機(jī)整體，說明工質(zhì)能量轉(zhuǎn)換和熱量利用的過程。表示所有熱力設(shè)備相互間的具體聯(lián)系情況，是設(shè)備安裝和運(yùn)行操作時(shí)的依據(jù)〔由假設(shè)干分系統(tǒng)組成〕表示發(fā)電廠各主要熱力設(shè)備之間實(shí)質(zhì)性的聯(lián)系和熱力系統(tǒng)的根本內(nèi)容，主要用于對(duì)電廠熱力循環(huán)進(jìn)行熱經(jīng)濟(jì)性的分析計(jì)算〔同類型、同參數(shù)的設(shè)備一般只畫一個(gè)，閥門附件不需畫出〕三大主機(jī)：——鍋爐〔B〕、汽輪機(jī)〔HP、IP、LP〕、發(fā)電機(jī)〔G〕一、原那么性熱力系統(tǒng)的組成：主蒸汽及再熱蒸汽系統(tǒng)：——管道連接、再熱器主凝結(jié)水系統(tǒng)：——凝汽器〔C〕、凝結(jié)水泵〔CP〕、除鹽裝置〔DE〕及升壓泵〔BP〕給水回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)：——回?zé)峒訜崞鳌睭1～H8〕、軸加〔SG〕、抽汽管道及疏水流向除氧給水系統(tǒng)：——除氧器〔HD〕、給水箱、給水泵〔FP〕、前置泵〔TP〕、小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)〔TD〕一、原那么性熱力系統(tǒng)的組成：補(bǔ)充水系統(tǒng)：——一般補(bǔ)入凝汽器〔化學(xué)除鹽水〕連續(xù)排污及熱量利用系統(tǒng)：——連排擴(kuò)容器〔CV〕，擴(kuò)容蒸汽去除氧器再熱機(jī)組的旁路系統(tǒng)：〔一般不需畫出〕循環(huán)冷卻水系統(tǒng)：輔助蒸汽系統(tǒng)：抽空氣系統(tǒng)：二、原那么性熱力系統(tǒng)的實(shí)例分析：除氧器與給水箱的組合300MW機(jī)組原那么性熱力系統(tǒng)600MW機(jī)組原那么性熱力系統(tǒng)全面性熱力系統(tǒng)分類：——按研究范圍分全廠全面性熱力系統(tǒng)和局部全面性熱力系統(tǒng)。本節(jié)將介紹的局部全面性熱力系統(tǒng)如下：主蒸汽與再熱蒸汽系統(tǒng)范圍：——機(jī)爐之間連接的新蒸汽管道，以及由新蒸汽送往各輔助設(shè)備的支管?！惨弧持髡羝到y(tǒng)特點(diǎn)：——主蒸汽管道輸送的工質(zhì)流量大、參數(shù)高，因此對(duì)發(fā)電廠運(yùn)行的平安性和經(jīng)濟(jì)性影響大。要求：——系統(tǒng)簡(jiǎn)單，工作平安、可靠，運(yùn)行調(diào)度靈活，便于檢修、擴(kuò)建，投資和運(yùn)行費(fèi)用最省。主蒸汽與再熱蒸汽系統(tǒng)主蒸汽管道系統(tǒng)的形式：〔一〕主蒸汽系統(tǒng)運(yùn)行靈活，但切換閥門多，管道長(zhǎng)，投資大，適用于中、小容量機(jī)組現(xiàn)代大容量電廠，幾乎都采用單元制系統(tǒng)。再熱機(jī)組的主蒸汽系統(tǒng)必須采用單元制采用單元制的優(yōu)、缺點(diǎn):

優(yōu)點(diǎn)：①管道最短，閥門附件少，投資??；②管道壓降和散熱損失少，熱經(jīng)濟(jì)性好；③便于機(jī)、爐、電的集中控制，運(yùn)行費(fèi)用少；④事故的可能性減少，事故范圍只限于一個(gè)單元。缺點(diǎn)：各單元機(jī)組間不能相互切換，運(yùn)行靈活性差。主蒸汽與再熱蒸汽系統(tǒng)單元制系統(tǒng)的管道形式：〔一〕主蒸汽系統(tǒng)單管系統(tǒng)的優(yōu)、缺點(diǎn)：①優(yōu)點(diǎn)：混溫效果好。②缺點(diǎn)：管徑大，管壁厚，載荷集中，管道支吊困難?！笥芯鶋夯鞙卮胧?。比較單管和雙管系統(tǒng)：雙管系統(tǒng)的優(yōu)、缺點(diǎn)：①優(yōu)點(diǎn)：可以防止用管壁厚、管徑大的管道及大口徑閥門，以節(jié)省投資；由于支吊重量不太集中，便于管道布置〔中間再熱機(jī)組廣泛采用〕。②缺點(diǎn)：系統(tǒng)左、右兩側(cè)存在溫度及壓力偏差〔需在汽輪機(jī)之前裝設(shè)中間聯(lián)絡(luò)管〕。600MW機(jī)組常采用主蒸汽與再熱蒸汽系統(tǒng)范圍：〔二〕再熱蒸汽系統(tǒng)形式：——單元制，國(guó)產(chǎn)機(jī)組上常采用雙管式或雙-單-雙系統(tǒng)。實(shí)例：——600MW機(jī)組主蒸汽及再熱蒸汽管道系統(tǒng)再熱機(jī)組的旁路系統(tǒng)設(shè)置目的：——為適應(yīng)再熱機(jī)組啟、停及事故工況下的特殊要求，以及再熱機(jī)組有較好的負(fù)荷適應(yīng)性，都設(shè)置一套旁路系統(tǒng)。旁路系統(tǒng)作用：①保護(hù)再熱器；②改善啟動(dòng)條件，加快啟動(dòng)速度；③回收工質(zhì)，消除噪聲。旁路系統(tǒng)形式：再熱機(jī)組廣泛采用主凝結(jié)水系統(tǒng)**范圍：凝汽器→凝結(jié)水泵

→低壓加熱器

→除氧器任務(wù)：特點(diǎn)：

①將汽輪機(jī)排汽凝結(jié)成的水，通過凝結(jié)水泵升壓后進(jìn)行回?zé)?，送至除氧器；②運(yùn)行中還提供有關(guān)設(shè)備的減溫水、密封水、冷卻水和控制水等，并且補(bǔ)充熱力循環(huán)中的汽水損失?！捎谀Y(jié)水用途多，管道復(fù)雜，設(shè)備布置層次多，故整個(gè)系統(tǒng)較為龐大。實(shí)例：——國(guó)產(chǎn)300MW及600MW機(jī)組的主凝結(jié)水系統(tǒng)給水系統(tǒng)范圍：除氧器給水箱→給水泵

→高壓加熱器

→給水操作臺(tái)→省煤器進(jìn)口特點(diǎn)：——給水系統(tǒng)輸送的工質(zhì)流量大、壓力高。給水系統(tǒng)事故會(huì)使鍋爐給水中斷，造成緊急停爐或降負(fù)荷運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)威脅鍋爐的平安甚至長(zhǎng)期不能運(yùn)行。因此對(duì)給水系統(tǒng)的要求是在發(fā)電廠任何運(yùn)行方式和發(fā)生任何事故的情況下，都能保證不間斷地向鍋爐供水。實(shí)例：——單元制給水系統(tǒng)形式：——主蒸汽采用單元制系統(tǒng)時(shí)，給水系統(tǒng)也需采用單元制。該系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單，管路短、閥門少、投資省，便于機(jī)爐集中控制和管理維護(hù)。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)任務(wù)：——為汽輪機(jī)排汽在凝汽器中的凝結(jié)提供冷卻水；此外，也提供汽輪機(jī)潤(rùn)滑油冷卻水，軸承冷卻水，以及發(fā)電機(jī)空氣、氫氣或水冷卻器的冷卻水，等等。類型：按供水方式分：——直流供水和循環(huán)供水冷卻水進(jìn)入廠房?jī)?nèi)，根據(jù)設(shè)備對(duì)冷卻水量、水質(zhì)和水溫的不同要求分：——開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)用循環(huán)冷卻水直接供給一些對(duì)水質(zhì)要求低而用水量大的設(shè)備，如凝汽器、潤(rùn)滑油冷卻器等。用潔凈的凝結(jié)水作為冷卻介質(zhì)，去冷卻那些用水量較小但對(duì)水質(zhì)要求較高的設(shè)備，如發(fā)電機(jī)水冷卻器、汽輪機(jī)抗燃油冷卻器等，這些冷卻水吸熱后，再通過開式冷卻水換熱，被冷卻后再作為冷卻水循環(huán)使用。外表式凝汽器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖蒸汽進(jìn)口凝結(jié)水出口冷卻水出口冷卻水進(jìn)口抽空氣口外表式凝汽器的結(jié)構(gòu)類型〔a〕汽流向心式；〔b〕汽流向側(cè)式；〔c〕多區(qū)域汽流向心式凝汽器中蒸汽和冷卻水溫度的沿程分布最正確真空確實(shí)定射汽式抽氣器示意圖A-工作噴嘴；B-混合室；C-擴(kuò)壓管水環(huán)式真空泵1-吸氣管2-泵殼3-空腔4-水環(huán)5-葉輪6-葉片7-排氣管雙壓式凝汽器示意圖雙壓凝汽器中蒸汽和冷卻水溫度的沿程分布回?zé)峒訜崞鞯男褪綑M管與豎管外的蒸汽膜狀冷凝高加與低加的區(qū)別外表式加熱器的疏水連接方式實(shí)際疏水連接系統(tǒng)蒸汽冷卻段疏水冷卻段蒸汽凝結(jié)段外表式加熱器〔高加〕的三段式結(jié)構(gòu)臥式管板—U形管式高壓加熱器1-給水進(jìn)口；2-給水出口；3-水室；4-管板；5-遮熱板；6-蒸汽進(jìn)口；7,11-防沖板；8-過熱蒸汽冷卻段；9-隔板；10-上級(jí)疏水進(jìn)口；12-U形管；13-拉桿和定距管；14-疏水冷卻段端板；15-疏水冷卻段進(jìn)口；16-疏水冷卻段；17-疏水出口臥式管板—U形管式低壓加熱器蒸汽進(jìn)口疏水出口給水進(jìn)口給水出口浮球式疏水器電動(dòng)疏水調(diào)節(jié)閥及其控制系統(tǒng)氣動(dòng)疏水調(diào)節(jié)閥及其氣壓控制系統(tǒng)水壓液動(dòng)式旁路保護(hù)系統(tǒng)〔高加〕電動(dòng)旁路保護(hù)系統(tǒng)〔高加〕300MW機(jī)組回?zé)岢槠到y(tǒng)300MW機(jī)組回?zé)峒訜崞魇杷胺艢庀到y(tǒng)凝汽器真空除氧裝置淋水盤式除氧器高壓噴霧填料式除氧器〔立式〕擋水板填料一次蒸汽進(jìn)汽管噴管排氣管疏水進(jìn)入管二次蒸汽進(jìn)汽室環(huán)形配水管人孔凝結(jié)水進(jìn)口噴霧淋水盤式除氧器〔臥式〕淋水盤箱出水口噴管淋水盤箱示意圖除氧器與給水箱的組合啟動(dòng)加熱裝置下水管汽平衡管出水