全面性热力系统设计

1、毕业设计（1000MW超超临界火电厂全面性热力系统设计）热力系统学习一、发电厂全面性热力系统 1、发电厂全面性热力系统及组成 发电厂的全面性热力系统是以规定的符号表明全厂发电厂的全面性热力系统是以规定的符号表明全厂主辅热力设备，包括运行的和备用的，以及按照电能生产主辅热力设备，包括运行的和备用的，以及按照电能生产过程连接这些热力设备的汽水管道和附件整体系统图。过程连接这些热力设备的汽水管道和附件整体系统图。 组成：组成：主蒸汽系统；主蒸汽系统； 再热式机组的旁路系统；再热式机组的旁路系统； 给水回热加热系统；给水回热加热系统； 给水系统；给水系统； 全厂公用水系统；全厂公用水系统； 二二、主蒸

2、汽系统蒸汽系统 包括从锅炉过热器出口联箱至汽轮机进口主汽包括从锅炉过热器出口联箱至汽轮机进口主汽 阀的主蒸汽管道、阀门、疏水装置及通往用新汽阀的主蒸汽管道、阀门、疏水装置及通往用新汽 设备的蒸汽支管所组成的系统；对于装有中间再设备的蒸汽支管所组成的系统；对于装有中间再 热式机组的发电厂，还包括从汽轮机高压缸排气热式机组的发电厂，还包括从汽轮机高压缸排气 至锅炉再热器入口联箱的再热冷段管道、阀门及至锅炉再热器入口联箱的再热冷段管道、阀门及 从再热器出口联箱至汽轮机中压缸进口阀门的再从再热器出口联箱至汽轮机中压缸进口阀门的再 热热段管道、阀门。热热段管道、阀门。 主蒸汽系统的类型：主蒸汽系统的类型

3、：1、单母管制系统（集中母管制系统）、单母管制系统（集中母管制系统）发电厂所有锅炉的蒸汽先引至一根蒸汽母管集中后，再由该母管引至汽轮机和各用汽处。单母管上用两个串联的分段阀，作分段阀，作用用：减小事故范围；便于分段阀和母管本身检修而不影响其他部分正常运行。正常运行时，分段阀开启，单母管处于运行状态。此处分段阀用闸阀闸阀，因为闸阀只作关断用，正常运行时处于全开状态，停止运行时处于全关状态。通常用于通常用于锅炉和汽轮机台数不匹配，而热负荷又必须确保可靠供应的热电厂以及单机容量为6MW一下的电厂。？：汽轮机上面的两个并联的阀门的作用，左边的是什么阀？2、切换母管制系统、切换母管制系统特点特点：每台锅

4、炉与其相对应的汽轮机组成一个单元，正常时机炉成单元运行，各单元之间装有母管，每一单元与母管相连处装有三个切换阀门。切换阀门的作用切换阀门的作用：当某单元锅炉发生事故或检修时，可通过切换阀门由母管引来邻炉蒸汽。母管管径母管管径一般按通过一台锅炉的蒸发量来确定，通常处于热备用状态：若分配锅炉负荷，则应投入运行。适宜用于适宜用于：装有高压供热式机组的发电厂和中、小型发电厂。 3、单元制系统、单元制系统 特点：特点：每台锅炉与相对应的汽轮机组成一独立的单元，各单元间无母管横向联系，单元内各用汽设备的新蒸汽支管均引自机炉之间的主蒸汽管道。 适用于：适用于：参数高、要求大口径高级耐热合金钢的机组，且主蒸汽

5、管道系统投资占有较大比例时；装有高压凝汽式机组的发电厂；装有中间再热你跟其实机组或中间再热供热式机组的发电厂。 ？：高压缸后用液动截止阀的作用主蒸汽管道 国产机组发电厂中主蒸汽管道多采用双管国产机组发电厂中主蒸汽管道多采用双管系统，于是系统，于是在两管中出现汽温偏差和压损在两管中出现汽温偏差和压损问题问题，为提高热经济性，保证安全性，必，为提高热经济性，保证安全性，必须将汽温偏差和压损控制在允许范围内。须将汽温偏差和压损控制在允许范围内。压损和汽温偏差的限定压损和汽温偏差的限定 主蒸汽和再热蒸汽管道压损过大，会降低汽轮机的出主蒸汽和再热蒸汽管道压损过大，会降低汽轮机的出力，降低机组的热经济性。

6、作力，降低机组的热经济性。作自动主汽门全关试验自动主汽门全关试验时，阀时，阀座前后压差过大，使自动主汽门不能重新迅速开启，导致座前后压差过大，使自动主汽门不能重新迅速开启，导致再热器安全门动作，降低机组出力，造成工质和热量损失。再热器安全门动作，降低机组出力，造成工质和热量损失。所以主蒸汽和再热蒸汽管道压损要在规定的范围内。所以主蒸汽和再热蒸汽管道压损要在规定的范围内。 进入汽轮机左右两侧高、中压主汽门蒸汽温度偏差超进入汽轮机左右两侧高、中压主汽门蒸汽温度偏差超出允许值，汽缸等高温部件出现受热不均，引起汽缸扭曲出允许值，汽缸等高温部件出现受热不均，引起汽缸扭曲变形，甚至摩擦轴封，造成高温部分产

7、生较大的热应力，变形，甚至摩擦轴封，造成高温部分产生较大的热应力，威胁汽轮机安全运行。威胁汽轮机安全运行。二次蒸汽系统的温度偏差二次蒸汽系统的温度偏差 后果：过大的蒸汽偏差，当蒸汽进入汽轮机后，汽缸发生不均匀变形，产生热应力，发生振动，威胁汽轮机安全。 国际电工学会规定：温度偏差：持久性15C 瞬时性42C 减少汽温偏差单管或采用中间联络管，即混温措施。 减少压损减少管件（阀门、流量计等），增大管径。双管主蒸汽管道系统示意图双管主蒸汽管道系统示意图 (c) (a) (d) (b) 三、三、再热式机组的旁路系统再热式机组的旁路系统旁路系统旁路系统是再热机是再热机组启、停、组启、停、事故情况事故情

8、况下的一种下的一种调节和保调节和保护系统。护系统。旁路系统旁路系统的组成的组成 旁路系统的概念旁路系统的概念 旁路系统是指高蒸汽参数不进入汽轮机，而是经过与汽轮机并联的减压减温器，将降压减温后的蒸汽送入再热器或低参数的蒸汽管道或直接排至凝汽器的连接系统。 旁路系统的基本形式旁路系统的基本形式 I级旁路新汽绕过汽轮机高压缸迳至冷再热蒸汽管道的称为高压旁路； 级旁路再过热后的再热蒸汽绕过中、低压缸，直接引入凝汽器的称为低压旁路； 级旁路新汽绕过整个汽轮机而直接引至凝汽器的称为大旁。由级、级、级旁路，可组合或不同的旁路系统 (a) (b)(a) 三级旁路系统； (b) 两级旁路串联系统； 三级旁路系

9、统是由高压旁路、低压旁路和整三级旁路系统是由高压旁路、低压旁路和整机旁路机旁路(一级大旁路或称一级大旁路或称级旁路级旁路)组成组成 图8-13 常见的旁路系统型式 （c） (d)(c) 两级旁路并联系统；(d)单级整机旁路系统；两级并联旁路系统是由高压旁路和整机两级并联旁路系统是由高压旁路和整机旁路组成旁路组成锅炉来的新蒸汽，绕过汽轮机的高、中、锅炉来的新蒸汽，绕过汽轮机的高、中、低压缸，经一级大旁路减温减压后排入凝低压缸，经一级大旁路减温减压后排入凝汽器中汽器中 (e) (e)装有三用阀的两级旁路串联系统1高压旁路减温水压力调节阀；2高压旁路减温水温度调节阀；3低压旁路减温水气动调节阀；4再

10、热器安全阀高压旁路高压旁路阀具有启阀具有启动调节阀、动调节阀、减温减压减温减压旁路阀和旁路阀和安全阀的安全阀的三种功能，三种功能，故称三用故称三用阀。阀。 旁路系统的作用旁路系统的作用 保护再热器; 协调启动参数和流量，缩短启动时间，延长汽轮机寿命; 回收工质和热量、降低噪声; 防止锅炉超压，兼有锅炉安全阀的作用; 电网故障或机组甩负荷时，锅炉能维持热备用状态或带厂用电运行。直 流 锅 炉 的 旁 路 系 统图图8-14 600MW超临界压力机组启动旁路系统超临界压力机组启动旁路系统1-除氧器水箱除氧器水箱;2-给水泵给水泵;3-高压加热器高压加热器;4-给水调节阀给水调节阀;5-省煤器及水冷

11、省煤器及水冷壁壁;6-启动分离器启动分离器;7-过热器过热器;8-再热器再热器;9-高压旁路阀高压旁路阀(100%);10-再热器再热器安安全阀全阀;11-低压旁路阀低压旁路阀(65%);12-大气式扩容器大气式扩容器;13-疏水箱疏水箱;14-疏水泵疏水泵;15-凝汽器凝汽器;18-凝结水泵凝结水泵;17-低压低压加热器加热器与汽包炉不同：直流与汽包炉不同：直流锅炉旁路系统装有锅炉旁路系统装有启启动分离器动分离器，故又称为，故又称为直流锅炉的启动旁路直流锅炉的启动旁路系统。它的主要作用系统。它的主要作用仍为保护再热器，回仍为保护再热器，回收工质和热量，适应收工质和热量，适应机组滑参数启动的需

12、机组滑参数启动的需要。当机组负荷达到要。当机组负荷达到30%，即可切除启动，即可切除启动分离器，但应处于热分离器，但应处于热备用状态，以备甩负备用状态，以备甩负荷时用。荷时用。 旁路系统的全面性热力系统 32I 级旁路II 级旁路16图8-15大容量再热式机组两级串联旁路系统的全面性热力系统1高旁进汽调节阀；2高旁喷水调节阀；3高旁喷水隔离阀4低旁进汽调节阀；5低旁喷水调节阀；6低旁喷水隔离阀 四、给水回热加热系统四、给水回热加热系统 回热加热器的类型：混合式和表面式两种加热器的特点 混合式加热器：汽水直接接触传热，端差为零，能将水加热到加热蒸汽压力下所对应的饱和温度，热经济性较高，按布置方式

13、分为立式和卧式； 表面式加热器：有端差，热经济性较差，但系统简单、运行安全可靠等方面优于混合式；按布置方式分为立式和卧式。实际电厂采用的加热器类型实际电厂采用的加热器类型（b）图是带有两组）图是带有两组重力布置方式重力布置方式的混合式低压加热器的热力系统的混合式低压加热器的热力系统这种布置方式是将压力较低的混合式加热器放在相邻的压力较高的混合式加热器上这种布置方式是将压力较低的混合式加热器放在相邻的压力较高的混合式加热器上方，被加热后的凝结水依靠重力作用，自流入其下部压力较高的混合式加热器中，方，被加热后的凝结水依靠重力作用，自流入其下部压力较高的混合式加热器中，再利用水泵将凝结水送入下一组混

14、合式低压加热器组中；再利用水泵将凝结水送入下一组混合式低压加热器组中；优点优点是水泵数量少，系统是水泵数量少，系统简单。简单。表面式加热器不同疏水方式（a）疏水逐级自流）疏水逐级自流利用相邻表面式加热器汽侧压差，将压力较高的疏水自流到压力较低的加热器中，逐级自流直至与主水流汇合。（b）采用疏水泵）采用疏水泵由于表面式加热器汽侧压力远小于水侧压力，尤其是高加，疏水必须借助于疏水泵才能将疏水与水侧的主水流汇合，汇入的地点通常是该加热器的出口水流中。由于汇入地点的混合温差最小，因此混合产生的附加冷源热损失亦最小。疏水逐级自流加外置式疏水冷却器疏水逐级自流加外置式疏水冷却器高加水侧旁路保护装置高加水压

15、液动自动旁路装置高加水压液动自动旁路装置1.3.5截止阀；2过滤阀；4.快速启动阀；6.开阀电磁铁；7.关阀电磁铁；8启闭阀旁通阀；9.节流孔板；10.活塞缸；11.高压加热器入口联成阀；15.高加出口逆止阀蒸汽冷却器的类型带内置式蒸汽冷却段和疏水冷却段的面式加热器外置式蒸汽冷却器的连接方式五、给水系统五、给水系统 给水系统：从除氧器给水箱下降管入口到锅炉省给水系统：从除氧器给水箱下降管入口到锅炉省煤器进口之间的管道、阀门和附件之总称。包括煤器进口之间的管道、阀门和附件之总称。包括低压给水系统和高压给水系统，以给水泵为界，低压给水系统和高压给水系统，以给水泵为界，给水泵进口之前为低压系统，给水

16、泵出口之后为给水泵进口之前为低压系统，给水泵出口之后为高压系统。高压系统。 要求：任何工况都能保证不间断地向锅炉供水。要求：任何工况都能保证不间断地向锅炉供水。 类型的选择：与机组的类型、容量和主蒸汽系统类型的选择：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、切换母管制的类型有关，主要有单母管制系统、切换母管制系统、单元制系统。系统、单元制系统。单母管式系统单母管式系统有三根单母管：低压吸水母管、有三根单母管：低压吸水母管、压力母管、锅炉给水母管；前压力母管、锅炉给水母管；前两者采用单母管分段，后者采两者采用单母管分段，后者采用切换母管。用切换母管。备用给水泵布置在吸水母管和

17、备用给水泵布置在吸水母管和压力母管的两个分段阀之间。压力母管的两个分段阀之间。止回阀：当给水泵处于热备用止回阀：当给水泵处于热备用状态或停止运行时，防止压力状态或停止运行时，防止压力母管的压力水倒流入给水泵，母管的压力水倒流入给水泵，导致给水泵倒转而干扰了吸水导致给水泵倒转而干扰了吸水母管和除氧器的运行。母管和除氧器的运行。截止阀：当给水泵故障检修时，截止阀：当给水泵故障检修时，用以切断与压力母管的关系。用以切断与压力母管的关系。给水再循环母管：保证通过给给水再循环母管：保证通过给水泵有一最小不汽蚀流量。水泵有一最小不汽蚀流量。 切换母管式系统切换母管式系统 低压吸水母管采用单母管低压吸水母管

18、采用单母管分段，压力母管和锅炉给分段，压力母管和锅炉给水母管均采用切换母管。水母管均采用切换母管。 当汽轮机、锅炉和水泵的当汽轮机、锅炉和水泵的容量匹配时，可作单元运容量匹配时，可作单元运行，必要时可通过切换阀行，必要时可通过切换阀门交叉运行。门交叉运行。 切换母管制给水系统单元制系统单元制系统系统简单、管路短、阀门少、系统简单、管路短、阀门少、投资省、方便机炉集中控制、投资省、方便机炉集中控制、便于管理维护。当给水泵采用便于管理维护。当给水泵采用无节流损失的变速调节时，单无节流损失的变速调节时，单元制给水管道系统的优越性更元制给水管道系统的优越性更为突出。但是，当单元中主要为突出。但是，当单

19、元中主要设备故障时就可能被迫停止运设备故障时就可能被迫停止运行，运行灵活性差。行，运行灵活性差。适用于中间再热凝汽式机组或适用于中间再热凝汽式机组或中间再热供热式机组的发电厂。中间再热供热式机组的发电厂。若两台机组的给水系统组成一若两台机组的给水系统组成一个单元，则称扩大单元制给水个单元，则称扩大单元制给水系统，他无锅炉给水母管，低系统，他无锅炉给水母管，低压吸水母管为单母管，压力母压吸水母管为单母管，压力母管为切换母管。管为切换母管。高参数凝汽式发电厂，可采用高参数凝汽式发电厂，可采用单元制，扩大单元制或母管制单元制，扩大单元制或母管制给水系统。给水系统。HB给水泵的类型给水泵的类型 主给水

20、泵主给水泵1. 定速给水泵定速给水泵 定速给水泵是以泵出口的节流阀的开度来调节流量，增加了节流损失， 而且转速越高损失越大，节流阀易冲刷。 节流调节的设备简单，操作方便，易于维护。适于中、低比转数及容量不大的泵。 2. 调速给水泵调速给水泵 以改变水泵的转速n来调节流量的，与定速给水泵相比，减少了节流损失调节阀工作条件好，寿命长，并可低速启动。 设备较复杂，投资费高，维修量大。适用于大容量给水泵。 节约厂用电 简化锅炉给水操作台主要优点主要优点 易实现给水全程调节 能适应机组滑压运行和调峰需要 提高机组的安全可靠性前置泵的配置前置泵的配置 (a) (b) (c) 前置泵与主给水泵的连接方式前置

21、泵与主给水泵的连接方式(a) 同轴两次升压系统；同轴两次升压系统；(b) 同轴串联连接系统；同轴串联连接系统；(c)不同轴串联连接系统不同轴串联连接系统图图(a)、(b)属一类，即前置泵主给水泵同轴共用一台电动机经液力联轴节和增速器来带动；属一类，即前置泵主给水泵同轴共用一台电动机经液力联轴节和增速器来带动；图图(c)是另一类，即主给水泵、前置泵不同轴分别用小汽机和电动机带动。是另一类，即主给水泵、前置泵不同轴分别用小汽机和电动机带动。 给水泵的拖动方式给水泵的拖动方式 1. 电动泵和汽动泵的比较电动泵和汽动泵的比较 常用的给水泵驱动方式主要有常用的给水泵驱动方式主要有电动、汽电动、汽动动两种。中、小型汽轮机机组的给水泵，两种。中、小