发电厂的热力系统

1第四章发电厂的热力系统2§4-1热力系统及主设备选择原则热力系统——将热力设备按照热力循环的顺序用管道和附件连接起来的一个有机整体热力系统图——根据发电厂热力循环的特征，将热力部分的主、辅设备及其管道附件按功能有序连接成一个整体的线路图发电厂热力系统的两种基本型式：——发电厂原则性热力系统——发电厂全面性热力系统3（1）发电厂原则性热力系统——以规定的符号表示工质按某种热力循环顺序流经的各种热力设备之间联系的线路图目的：表明能量转换与利用的基本过程，反映发电厂能量转换过程的技术完善程度和热经济性特点：简捷、清晰，无相同或备用设备应用：决定系统组成、发电厂的热经济性4N300-16.7/538/538型机组的发电厂原则性热力系统5（2）发电厂全面性热力系统——发电厂组成的实际热力系统特点：全面应用：决定影响到投资、施工、运行可靠性和经济性组成：主蒸汽和再热蒸汽系统、旁路系统、给水系统、回热加热（回热抽汽及疏水）系统、除氧系统、主凝结水系统、补充水系统、锅炉排污系统、供热系统、厂内循环水系统、锅炉启动系统等67（一）、发电厂型式和容量确定2、初步可行性研究中，明确发电厂的型式和容量•只有电负荷：建凝汽式电厂•有供热需要：建热电联产；•燃煤：建在燃料产地附近或矿口发电厂；•有天然气：燃气——蒸汽联合循环电厂1、发电厂设计程序：初步可行性研究、可行性研究、初步设计、施工图设计8（二）、主要设备选择原则大容量机组出力等常用术语的定义：铭牌出力——汽轮机在额定进汽和再热参数工况下，排汽压力为11.8kpa，补水率为3%时，汽轮发电机组的保证出力汽轮发电机组保证最大连续出力（TMCR）汽轮机在通过铭牌出力所保证的进汽量、额定主蒸汽和再热蒸汽工况下，在正常的排汽压力（4.9kpa）下，补水率为0%时，机组能保证达到的出力汽轮发电机组调节汽门全开时最大计算出力（VWO）汽轮机调节汽门全开时通过计算最大进汽量和额定的主蒸汽、再热蒸汽参数工况下，并在正常排汽压力（4.9kpa）和补水率0%条件下计算所能达到的出力其他：汽轮发电机组在调节汽门全开和所有给水加热器全部投运之下，超压5%连续运行的能力，以适应调峰的需要91、汽轮机组（1）汽轮机容量•最大机组容量不宜超过系统总容量的10%；•大容量电力系统，选用高效率的300MW、600MW机组（2）汽轮机参数•采用高效率大容量中间再热式汽轮机组；•大型凝汽式火电厂汽轮机组采用亚临界和超临界：300MW、600MW、800MW、1000MW（3）汽轮机台数•汽轮发电机组台数4～6台，机组容量等级不超过两种；•同容量机、炉采用同一制造厂的同一型式102、锅炉（1）锅炉参数•锅炉过热器出口额定蒸汽压力：汽轮机额定进汽压力的105％•过热器出口额定蒸汽温度：汽轮机额定进汽温度高3℃•冷段再热蒸汽管道、再热器、热段再热蒸汽管道额定工况的压力降：分别取汽轮机额定工况下高压缸排汽压力的1.5％～2.0％，5％，3.5％～3.0％•再热器出口额定蒸汽温度：比汽轮机中压缸额定进汽温度高3℃（2）锅炉型式•采用煤粉炉；90％～93％•水循环方式：自然循环、强制循环、直流（3）锅炉容量与台数•凝汽式发电厂一般一机配一炉；•联产发电厂，保证锅炉最小稳定燃烧的负荷11§4-2发电厂的辅助热力系统1、工质损失及补充水系统（1）工质损失•↑热损失，↓热经济性；•↑水处理设备的投资和运行费用；•↓水品质下降，↑汽包锅炉排污量，造成过热器结垢、汽轮机通流部分积盐，出力↓，推力↑内部损失——发电厂内部热力设备及系统造成的工质损失正常性工质损失和非正常性工质损失外部损失——发电厂对外供热设备及系统造成的工质损失12（2）补充水引入系统•补充水计算：•补充水制取方式：中参数及以下：软化水（钙、镁）高参数：除盐水（钙、镁、硅酸盐）亚临界以上：除钙、镁、硅酸盐、钠盐、腐蚀产物、SiO2、铁•除氧：一级除氧、二级除氧•补充水引入回热系统的地点及水量调节：汇入点选择混合温差小的地方水量调节地点：凝汽器（大、中型凝汽机组）给水除氧器（小型机组）bllolmaDDDD内部汽水损失外部汽水损失汽包锅炉连续排污水损失量13化学补充水引入回热系统（a）高参数热电厂补充水引入系统；（b）中、低参数热电厂补充水的引入；（c）高参数凝汽式电厂补充水的引入142、工质回收及废热利用系统（一）汽包锅炉连续排污利用系统——控制汽包内炉水水质在允许范围内•根据“规程”的规定，汽包锅炉的正常排污率不得低于锅炉最大连续蒸发量的0.3％，但也不宜超过锅炉额定蒸发量Db的下列数值：（1）以化学除盐水为补给水的凝汽式发电厂为1％（2）以化学除盐水或蒸馏水为补给水的热电厂为2％（3）以化学软化水为补给水的热电厂为5％15锅炉连续排污利用系统工作原理：•高压的排污水通过压力较低的连续排污扩容器扩容蒸发，产生品质较好的扩容蒸汽，回收部分工质和热量；•扩容器内尚未蒸发的、含盐浓度更高的排污水，通过表面式排污水冷却器再回收部分热量16（a）单级扩容系统；（b）两级扩容系统锅炉连续排污利用系统排污扩容器排污水冷却器17扩容器的物质平衡：扩容器的热平衡：排污水冷却器的热平衡：排污扩容器的工质回收率：分析：排污扩容器的工质回收率的大小取决于锅炉汽包压力、扩容器压力fblfffblblhDhDhDblfblDDD)()(...mawcmawmalcblwfblhhDhhDffffblblffhhhhDD扩容器压力下饱和水比焓排污水比焓扩容器压力下饱和蒸汽比焓18锅炉连续排污利用系统的热经济性分析：无排污利用系统时，排污水热损失：有排污利用系统时，排污水热损失为：可利用的排污热量,引入回热系统：凝汽器增加的附加冷源损失：发电厂净获得的热量：)(.mawblblblhhDQ)(..mawcblwblblhhDQblblblQQQ)(cccchhDQcblnQQQ)1(00.cddwdccblhhhhhhhhQ019结论：•回收热量大于附加冷源损失，回收废热节约燃料；•尽量选取最佳扩容器压力；•利用外部热源可以节约燃料，如发电机冷却水热源；•实际工质回收和废热利用系统，应考虑投资、运行费用和热经济性，通过技术经济性比较来确定20（二）轴封蒸汽回收及利用系统1、不同机组的轴封结构和轴封系统不同，但轴封蒸汽利用于回热系统是一致的。2、汽轮机轴封蒸汽系统包括：•主汽门和调节汽门的阀杆漏汽•再热式机组中压联合汽门的阀杆漏汽•高、中、低压缸的前后轴封漏汽和轴封用汽3、轴封蒸汽占汽轮机总耗量的2％左右4、在引入地点的选择上应使该点能位与工质最接近，既回收工质，又利用热量，轴封利用系统中各级轴封蒸汽，工质基本可全部回收21凝结水中缸主汽门、调节汽门高缸主汽门、调节汽门辅汽主汽轴封汽减温器来自凝结水减温水减压至7#低加至凝汽器轴封加热器至5#低加抽汽22（三）辅助蒸汽系统启动阶段：将正运行的相邻机组的蒸汽引入本机组的蒸汽用户（若是首台机组启动则由启动锅炉供汽）正常运行：提供自身辅助蒸汽用户的需要，同时也可向需要蒸汽的相邻机组提供合格蒸汽辅助蒸汽用汽原则：•尽可能用参数低的回热抽汽•汽轮机启动和回热抽汽参数不能满足要求时，要有备用汽源•疏水一般应回收2324§4-3发电厂原则性热力系统举例（一）亚临界参数机组发电厂原则性热力系统25N300-16.7/538/538型机组的发电厂原则性热力系统26N600-16.47/537/537型机组的发电厂原则性热力系统27N600-17.75/540/540型机组发电厂原则性热力系统28引进的超临界K-500-240-4型机组发电厂原则性热力系统二、超临界参数机组发电厂原则性热力系统29引进的N600-25.4/541/569超临界机组发电厂原则性热力系统30超超临界325MW两次中间再热凝汽机组的发电厂原则性热力系统31国产CC200–12.75/535/535型双抽汽凝汽式机组热电厂原则性热力系统三、供热机组热电厂原则性热力系统32超临界压力单采暖抽汽T-250/300-23.54-2热电厂原则性热力系统33四、单轴1200MW凝汽式机组发电厂原则性热力系统34双轴凝汽式机组（1300WM）的发电厂原则性热力系统蒸汽发生器E产生的蒸馏水做补充水35§4-4发电厂原则性热力系统的计算一、计算目的确定在不同负荷工况下各部分汽水流量及其参数、发电量、供电量及全厂性的热经济指标，由此可衡量热力设备的完善性，热力系统的合理性，运行的安全性和全厂的经济性二、计算的原始资料1）发电厂原则性热力系统图2）给定的电厂计算工况3）汽轮机、锅炉及热力系统的主要技术数据4）给定工况下辅助热力系统的有关数据36二、基本计算公式和步骤1、基本公式：热平衡式、物质平衡式和汽轮机功率方程2、全厂热力系统计算与机组回热系统计算的不同之处主要有1)计算范围和结果不同2）计算内容上不同3）计算步骤也不完全一样（1）整理原始资料（2）先计算锅炉连续排污利用系统，再进行回热系统的计算（3）热经济指标的计算37§4-5发电厂的管道阀门发电厂的管道包括：管子、管件（异径管、弯管及弯头、三通、法兰、封头和堵头、堵板和孔板）、阀件及其远距离操纵机构、测试装置、管道支吊架、管道热补偿装置、保温材料等一、管道规范《火力发电厂汽水管道应力计算技术规定》简称《应力规定》《火力发电厂汽水管道设计技术规定》简称《管道规定》38（一）设计压力指管道运行中内部介质最大工作压力。对于水管道，考虑水柱静压的影响1、蒸汽管道的设计压力（1）主蒸汽管道：取用锅炉过热器出口的额定工作压力或锅炉最大连续蒸发量下的工作压力。当锅炉和汽轮机允许超压5％，应加上5％的超压值（2）再热蒸汽管道的设计压力：低温再热管道：取用汽轮机最大计算出力工况,高压缸排汽压力的1.15倍高温再热蒸汽：可减至再热器出口安全阀动作的最低整定压力（3）汽轮机非调整抽汽管道的设计压力：取用汽轮机最大计算出力工况下该抽汽压力的1.1倍，且不小于0.1Mpa392、水管道设计压力（1）高压给水管道非调速:取用前置泵或主给水泵特性曲线最高点对应的压力与该泵进水侧压力之和调速：取用泵在额定转速及设计流量下泵提升压力的1.1倍进水侧压力之和（2）低压给水管道：定压除氧系统：取用除氧器额定压力与最高水位时水柱静压之和滑压除氧系统：取用汽轮机最大计算出力工况下除氧器加热抽汽压力的1.1倍和除氧器最高水位时水柱静压之和40(二)设计温度设计温度是指管道运行中内部介质的最高工作温度1、蒸汽管道的设计温度（1）主蒸汽管道：取用锅炉过热器出口蒸汽额定工作温度加上锅炉正常运行时允许的温度差值，通常取5℃（2）再热蒸汽管道：高温再热蒸汽管道：锅炉再热器出口蒸汽额定温度加上锅炉正常运行时允许的温度偏差值，通常取5℃（3）汽轮机抽汽管道非调整抽汽管道：汽轮机最大出力工况下抽汽参数，等熵求取管道在设计压力下的相应温度调整抽汽管道：抽汽的最高工作温度412、水管道的设计温度（1）高压给水管道：高压加热器后高压给水的最高工作温度（2）低压给水管道：定压除氧系统：除氧器额定压力对应的饱和温度滑压除氧系统：汽轮机最大计算出力工况下1.1倍除氧器加热抽汽压力对应的饱和温度42（三）管道的公称压力和公称通径1、公称压力PN在国家标准中，用公称压力PN表示不同管材，在不同温度时管道允许的工作压力[P]，都折算为某一固定温度等级下承压等级标准，即管道公称压力指管道、管道附件在某基准温度下允许的最大工作压力根据GB1048，管子和管件的允许工作压力与公称压力PN可按下式换算。[p]=PNMPa(8-1)式中[p]—允许的公称压力，MPa；[]t—钢材在设计温度下的许用应力，MPa；[]s—公称压力对应的基准压力，系指钢材在指定的某一温度下的许用应力，MPa表4-8为20号钢的公称压力表st]/[][432、公称通径DN•在国家标准中规定了管道及附件的内径等级，就是公称通径，用符号DN表