热力发电厂-第4章.

第4章热力发电厂全面性热力系统本章内容提要4.1概述4.2主蒸汽与再热蒸汽系统4.3中间再热机组的旁路系统4.4机组回热全面性热力系统4.5辅助蒸汽系统4.6锅炉的排污系统4.7发电厂全面性热力系统4.1概述•发电厂的热力系统：将热力设备，包括锅炉、汽轮机和有关附属设备，用管道及管道附件按照热功转换要求和安全生产要求连接起来的系统•原则性热力系统图只表示正常工况各种热力设备之间的连接关系，同类型、同参数的热力设备仅用一个符号表示，备用设备和管道附件一般不表示出来。•原则性热力系统图的主要组成包括：锅炉与汽轮机的连接、汽轮机与凝汽设备的连接、给水和凝结水的回热加热及其疏水回收系统、除氧器与给水泵的连接、补充水的连接方式、锅炉连续排污回收利用系统、对外供热系统等。•全面性热力系统：发电厂所有热力设备、汽水管道和附件，按照生产需要连接起来的系统4.2主蒸汽与再热蒸汽系统4.2.1主蒸汽系统和再热蒸汽系统主蒸汽系统包括从锅炉过热器出口联箱至汽轮机主汽阀入口的蒸汽管道、阀门及通往用新汽设备的蒸汽支管所组成的系统。再热蒸汽系统是指从汽轮机高压缸排汽经锅炉再热器至汽轮机中压联合汽阀的全部管道和分支管道。MMMMMMMMMM(c)(b)(a)1．主蒸汽系统的类型（1）单母管制系统（又称集中母管制系统）（2）切换母管制系统（3）单元制系统MMMMMMMMMM(c)(b)(a)2．单元制主蒸汽系统的种类DDMMMMDD（a）（b）（c）（d）双管式主蒸汽系统主蒸汽和热段再热汽为单管-双管系统、冷段再热汽为双管-单管-双管系统DDMMMMDD（a）（b）（c）（d）主蒸汽双管-单管-双管系统、再热汽双管系统主蒸汽双管、再热汽双管-单管-双管系统某电厂1000MW机组主、再热蒸汽及旁路系统图4.3中间再热机组的旁路系统•在某些情况下，不允许蒸汽进入汽轮机。例如，在锅炉启动初期，提供的蒸汽温度、过热度比较低，为了防止汽轮机发生水击事故，不允许蒸汽进入汽轮机；另外，运行中当汽轮机突然失去负荷时，为了防止汽轮机超速，也不允许蒸汽继续进入汽轮机。在这些情况下，如果将蒸汽排放到大气，不仅产生噪音，而且造成工质的损失。为了避免噪音和工质损失，对于单元机组，锅炉产生的蒸汽，可以通过旁路系统对工质进行回收。1．旁路装置的类型旁路装置通常分为三种类型：（1）高压旁路又称为Ⅰ级旁路，其作用是，将新蒸汽绕过汽轮机高压缸经过减温减压装置进入再热冷段管道；（2）低压旁路又称Ⅱ级旁路，其作用是，将再热后的蒸汽绕过汽轮机中、低压缸经过减温减压装置进入凝汽器；（3）整机旁路、大旁路或Ⅲ级旁路，其作用是，将新蒸汽绕过整个汽轮机，直接排入凝汽器。ⅡⅢⅠ(d)Ⅲ(c)(b)ⅠⅢⅡⅠ(a)2．实用旁路系统3．旁路系统的作用（1）在汽轮机冲转前，使主蒸汽和再热蒸汽压力、温度与汽轮机金属壁温相匹配，以满足汽轮机冷态、温态、热态和极热态启动的要求，缩短启动时间，减少汽轮机金属的疲劳损伤。（2）在启动和甩负荷时，能有效地冷却锅炉所有受热面，特别是保护布置在烟温较高区域的再热器，防止再热器干烧以致破坏。（3）机组启、停时或甩负荷时回收工质，降低对空排汽的噪声。（4）如果旁路容量选择得当，当发电机发生短时间故障时，旁路系统可快速投入，维持锅炉在低负荷下稳燃运行，实现机组带空负荷、带厂用电运行；或停机不停炉的运行方式，使锅炉独立运行。一旦事故消除，机组可迅速重新并网投入运行，恢复正常状态，大大缩短了重新启动时间，使机组能较好地适应电网调峰调频的需要，同时增加了电网供电的可靠性。（5）对配有通流能力为100%容量的高压旁路系统，既能在保证汽轮机寿命的前提下缩短启动时间，又能在汽机快速降负荷时取代过热器安全阀的作用。（6）设备和管道停运后会有一些杂质及颗粒物产生，当机组启动时，这些杂质及颗粒物随蒸汽带入汽轮机。采用旁路系统后，启动初期蒸汽可通过旁路绕过汽轮机进入凝汽器，防止固体颗粒对汽轮机调速汽门、进汽口、喷嘴及叶片的硬粒侵蚀。旁路系统举例4.4机组回热全面性热力系统4.4.1对机组回热全面性热力系统的要求1.回热系统正常运行工况要求（1）满足原则性回热系统的运行流程（2）加热器抽空气系统的设置（3）维持面式加热器汽侧具有一定的疏水水位的要求1）水封管2）浮子式疏水器3）疏水调节阀（4）凝结水泵、疏水泵入口设置抽空气管路（分别引至凝汽器和相应加热器的抽空气管路），不断抽出漏入泵内的空气以保证泵的正常工作。MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM11M12M2233M35M556M6677884M4444去省煤器汽轮机排汽MMAADCFBG回热全面性热力系统示意图轴封冷却器至凝汽器疏水扩容器至A凝汽器壳侧6号低压加热器充氮保护接口5号低压加热器充氮保护接口8B低压加热器7B低压加热器8A低压加热器7A低压加热器热水井A凝汽器B凝汽器盘南电厂600MW机组低加疏水与放气系统疏水调节阀及其控制系统汽液两相流自动调节水位器2.回热系统事故工况要求（1）泵的备用（2）加热器的水侧旁路（3）阀门正确合理设置1）逆止阀2）切断阀3）安全阀（4）加热器抽空气和低压加热器疏水备用管路的设置3.机组低负荷工况要求（1）给水泵和凝结水泵的再循环（2）除氧器低负荷汽源的切换1）原因：定压运行除氧器为维持特定压应考虑低负荷时切换高一级抽汽；滑压运行除氧器为保证自动大气排汽，低负荷时需改变运行方式为定压运行，需要切换汽源。2）设置对单元制机组：连接高压缸排汽、启动锅炉、临机来汽或老厂来汽，通过辅助蒸汽联箱（厂用蒸汽汽源）供机组或设备启动或低负荷用汽；（3）高压加热器至低压加热器的备用疏水管4.机组启动与停运的要求•1）在回热系统中，为满足回热系统投入和停运的需要，应设置一些必要的管路及阀门。如：①加热器和泵的汽、水出入口的切断阀门；②抽汽管上设置疏水的管路及阀门，以及时排除加热器在投入和停运过程中，或抽汽切换时积存于管内的凝结水流至汽轮机本体疏水扩容器，以免汽轮机进水；③低加设置检查放水管及阀门，以保证合格水进入除氧器；④高加启动排空气阀。高压加热器一般在机组带到一定负荷后才投入，其汽侧一般不设运行抽空气管，为排除启动前积存于汽侧和加热器间连接水管内的空气，设置了启动排空气阀直接排入大气；⑤加热器检查管及阀门（放水管）。加热器投入前，（尤其高压加热器）应检查水侧是否泄漏，为此在汽侧或疏水管上设有通地沟的检查管道及阀门，它们还兼作加热器停运后的放水之用。•2）机组启动过程中保证合格的除氧水进入省煤器的相应系统及管路。•3）机组启动加热汽源设置MMMMMMMMMMM4M4444MM4444M4MMMM疏水箱（a）（b）机组启动时除氧器循环加热系统4.4.2机组回热全面性热力系统的组成机组回热全面性热力系统主要由回热抽汽系统、给水系统、除氧系统、凝结水系统、加热器疏水与抽空气系统（高加与低加疏水与放气系统）、轴封汽系统、小汽轮机蒸汽及疏水系统、辅助蒸汽系统（包括启动循环加热系统）。凝汽器B凝汽器A除氧器器容扩污排续连至地沟定期排污扩容器辅汽来疏放水锅炉管道及阀门除氧器溢放水紧急放水锅炉锅炉定期排污省煤器放水主蒸汽减温水至再热器一、二级减温水至过热器至高旁减温水储存水箱凝结水三级减温至低旁二级减温至低旁闭式水箱回水开式冷却水冷却水开式排汽排汽排汽排汽排汽排汽排汽排汽再热蒸汽再热蒸汽主蒸汽装置精处理凝结水低压缸B低压缸A中压缸高压缸水凝结杂项辅汽母管邻机来启动锅炉来仅限#1机4.4.3除氧给水系统4.4.3.1除氧给水系统的作用及组成•除氧给水系统是从除氧器到锅炉省煤器进口之间的管道、阀门和附件之总称。•除氧给水系统作用是将主凝结水进行除氧，暂存在除氧器给水箱中，通过给水泵提高压力，经过高压加热器进一步加热后，输送到锅炉的省煤器入口，作为锅炉给水。此外，除氧给水系统还向锅炉再热器、过热器的一、二级减温器以及汽轮机高压旁路系统的减温器提供减温水，用以调节上述设备出口的温度。•对于大容量机组来说，除氧给水系统包括除氧系统和给水系统，主要由除氧器、给水下降管、给水泵、高压加热器以及管道、阀门等附件组成。4.4.3.2除氧给水系统的设计1．除氧系统的设计《火力发电厂设计技术规程》规定，中间再热机组的除氧器，应采用滑压运行方式。除氧器的总容量，应根据最大给水消耗量选择，每台机组宜配一台除氧器。中间再热凝汽式机组宜采用一级高压除氧器。高压和中间再热供热式机组，在保证给水含氧量合格的条件下，可采用一级高压除氧器。否则，补给水应采用凝汽器鼓泡除氧装置或另设低压除氧器。给水箱的贮水量容量，是指给水箱正常水位至水箱出水管顶部水位之间的贮水量。对于200MW及以下机组不小于10min的锅炉最大连续蒸发量时的给水消耗量；300MW及以上机组不小于5min的锅炉最大连续蒸发量时的给水消耗量。除氧器的启动汽源应来自启动锅炉或厂用辅助蒸汽系统。除氧器的备用汽源应取自正常运行抽汽的高一级乃至两级回热抽汽以供汽轮机低负荷工况时使用。同时应考虑到防止除氧器过压爆炸的措施。2．给水系统类型的选择给水系统类型的选择与机组的类型、容量和主蒸汽系统的类型有关。主要有单母管制系统、切换母管制系统和单元制系统三种。单母管制给水系统切换母管制给水系统单元制给水系统3．给水泵总容量的选择在每一给水系统中，给水泵出口的总容量（即最大给水消耗量，不包括备用给水泵），均应保证供给其所连接的系统的全部锅炉在最大连续蒸发量时所需的给水量，并留有一定的裕量，即对于汽包炉和直流炉，给水泵总容量应分别为锅炉最大连续蒸发量的110%和105%。对中间再热机组，给水泵入口的总流量，还应加上供再热蒸汽调温用的从泵的中间级抽出的流量，以及漏出和注入给水泵轴封的流量差。前置给水泵出口的总流量，应为给水泵入口的总流量及从前置泵与给水泵之间的抽出流量之和。对于母管制给水系统，当其最大一台给水泵停用时，其他给水泵应能满足整个系统的给水需要量。4．给水泵的扬程的确定给水泵的扬程应按下列各项之和计算：（1）从除氧器给水箱出口到省煤器进口介质流动总阻力（按锅炉最大连续蒸发量时的给水量计算），对于汽包炉应另加20%裕量，对于直流炉应另加10%裕量。（2）如果制造厂提供的锅炉本体总阻力已包括静压差，则应为省煤器进口与除氧器给水箱正常水位间的水柱静压差。对于制造厂提供的锅炉本体总阻力不包括包括静压差的情况，则对于汽包锅炉，锅炉正常水位与除氧器给水箱正常水位间的水柱静压差；对于直流锅炉，锅炉水冷壁炉水汽化始终点标高的平均值与除氧器给水箱正常水位的水柱静压差。（3）锅炉达到最大连续蒸发量时的省煤器入口给水压力。（4）除氧器额定工作压力（取负值）。在有前置泵时，前置泵与给水泵扬程之和应大于上列各项之总和。至于前置泵的扬程，除应计及前置泵出口至给水泵入口间的介质流动总阻力和静压差之外，还应满足汽轮机甩负荷瞬态工况时为保证给水泵入口不汽化所需的压头要求。5．给水泵的配置《火力发电厂设计技术规程》规定：300MW机组的运行给水泵，宜配置一台容量为最大给水量100%或两台容量各为最大给水量50%的汽动给水泵。当运行给水泵为一台100%容量的汽动给水泵时，宜设置一台容量为最大给水量50%的调速电动给水泵作为启动和备用给水泵；当运行给水泵为两台50%容量的汽动给水泵时，宜设置一台容量为最大给水量25%～35%的调速电动给水泵作为启动与备用给水泵，也可以采用定速电动给水泵并加设大压差节流阀。对300MW及以上容量机组，当汽轮机本体回热系统及发电机裕量适合于采用电动给水泵作为运行给水泵或采用空冷系统的机组或抽汽供热机组时，经技术经济比较后认为合理时，可设置三台容量各为最大给水量50%的调速电动给水泵。对600MW及以上机组的运行给水泵，宜配置两台容量各为最大给水量50%的汽动给水泵。宜设置一台容量为最大给水量25%～35%的调速电动给水泵作为启动和备用给水泵。6．前置泵与主给水泵的连接前置泵与主给水泵的连接方式主要有两种，即前置泵与主给水泵同轴串联连接