全面性热力系统

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发电厂全面性热力系统/

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内容提要第一节主蒸汽管道系统第二节再热式机组的旁路系统第三节回热抽汽及其疏水管道系统第四节主凝结水管道系统和设备第五节除氧器的全面性热力系统

第六节给水管道系统第七节发电厂的疏放水系统第八节发电厂的其它辅助热力系统一、范围锅炉供给汽轮机蒸汽的管道，蒸汽管间的连通母管，通往用新汽设备的蒸汽支管等称为主蒸汽管道系统。如果是再热式机组，还有汽轮机高压缸排汽口至再热器入口的再热冷段管道，再热器出口至汽轮机中压缸入口的再热热段管道。二、特点

输送工质流量大，参数高，用的金属材料质量高，对发电厂运行的安全性、可靠性、经济性影响大。第一节主蒸汽管道系统三、基本要求

系统简单，工作安全可靠；运行调度灵活，能进行各种切换，便于维修、安装和扩建；投资费用少，运行费用低。

单元制主蒸汽管道系统是指一台锅炉配一台汽轮机的管道系统(包括再热蒸汽管道)，组成独立单元，各单元间无横向联系，用汽设备的蒸汽支管由各单元主蒸汽管引出。1、单元制~（1）优点：该系统具有简单，管道短，阀门及附件少，相应的管内工质压力损失小，运行操作少，检修工作量少，投资省，散热损失小，便于实现集中控制，再加上采用优质合金钢材，系统本身的事故可能性小，安全可靠性相对较高，如果发生事故只限于一个单元范围内等优点。

（2）缺点：不具备调度灵活条件，负荷变动时对锅炉燃烧调整要求高，单元系统内任何一个主要设备或附件发生事故，都会导致整个单元系统停止运行，机炉必须同时进行检修等。

（3）使用范围：根据DL5000-94《火力发电厂设计技术规程》中规定，对装有高压凝汽式机组的发电厂，可采用单元制系统。对装有中间再热凝汽式机组或中间再热供热式机组的发电厂，也应采用单元制系统。

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。作自动主汽门全关试验时，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。

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。国际电工协会规定的最大允许温度偏差：持久性的为15℃，瞬时性的为42℃。1、压损和汽温偏差的限定

（1）采用双管(再热机组双管制主蒸汽管道系统)

随着机组容量不断增大，蒸汽参数也越来越高，为了避免采用厚管壁大直径的主蒸汽管和再热蒸汽管，减少对价格昂贵进口耐热合金钢的要求，还要降低管道压损，我国目前主蒸汽管多采用双管系统(如125MW、200MW机组)，再热蒸汽管也采用双管系统(如200MW机组)。有的机组在靠近主汽门两侧主蒸汽管之间加装联络管(如200MW机组)，以减少两侧汽温偏差，并保证一个自动主汽门作全关试验时压损在允许范围内。2、降低压损和汽温偏差措施能源动力双管主蒸汽管道系统示意

主蒸汽和再热蒸汽管采用单管或部分采用单管，在这段管中混温好，保证供给左右两侧蒸汽温度偏差最小。到自动主蒸汽门或中压联合汽门前又分叉为两根，在一个自动主汽门作全关试验时，压损小。如国产300MW、600MW机组，如图(b)(c)(d)所示。（2）采用单根蒸汽管系统

为使进入汽轮机左右两侧蒸汽温度偏差在规定范围内，进入之前要充分混合，可采用两进两出蒸汽管的四通混合联箱，如意大利进口的125MW机组。也可采用球形五通，进汽管两根，出汽管三根，其中一根管与旁路相连，汽温偏差可控制在10℃以内，如从意大利引进的300MW机组。

（4）减少自动主汽门作关闭试验时的压损

当机组带负荷运行时，一个自动主汽门作全关试验，此时通过正在工作的自动主汽门和管道的流量是正常的两倍，压损不大于8％，在此流量下从锅炉至自动主汽门管道压损不大于6％，这样在带负荷运行条件下，作其中一个自动主汽门全关试验，两侧的总压损在14％左右，仍小于设计为15％额定压力值，自动主汽门可以重新迅速开启。

（3）采用混温装置（5）采用最少的管制件

在保证运行安全可靠、经济的条件下，尽量减少管制件，以降低局部阻力损失。如主蒸汽管道上的流量测量孔板改用喷嘴或文丘里管。主蒸汽管上也可不装关断阀。一、旁路系统的组成第二节再热式机组的旁路系统旁路系统是再热机组启、停、事故情况下的一种调节和保护系统。

1、保护再热器

旁路作用动画演示1

旁路作用动画演示2

机组正常运行时，高压缸的排汽通过再热器将蒸汽再热的同时冷却了再热器。但在锅炉点火、汽轮机冲转前、停机不停炉、电网事故、甩负荷时自动主汽门或调节汽门处于关闭状态，这时汽轮机高压缸没有排汽，再热器也就得不到冷却，处于干烧状态，一般的耐热合金钢是不允许的。有了高压旁路新蒸汽就可经减温减压装置后通过再热蒸汽冷段管道进入再热器，冷却保护了再热器，然后由低压旁路经减温减压装置后排入凝汽器或由对空排汽阀排掉。二、旁路系统的作用

汽轮机启动过程就是蒸汽向金属传递热量的复杂的热交换过程。为保证安全可靠的启动要求，必须严密监视各部金属温度，做到高、中压缸金属温度能均衡上升，严格控制转子和汽缸的相对膨胀(胀差)及轴承振动。

采用旁路系统后，通过改变新蒸汽流量，可以迅速地调整新汽温度和再热蒸汽温度以满足汽缸温度的要求，改善启动条件，缩短启动时间，节省运行费用。采用旁路系统，在启动过程中，通过调节作用，可使金属温度变化幅度小，减小了启动过程对寿命的影响，寿命损耗小了，就延长了汽轮机寿命。

2、协调启动参数和流量，缩短启动时间，延长汽轮机寿命

当汽轮发电机组或电网事故甩负荷，锅炉从满负荷一下子降到最低稳定负荷需要一定时间。这时如果将多余的蒸汽排入大气，不仅造成了工质损失，还会产生很大的噪声。装设了整机旁路或高、低压旁路系统，就可将多余的蒸汽回收到凝汽器，同时避免了噪声。还可做到停机不停炉，或带厂用电运行、汽轮机维持空转，一旦事故消除，锅炉可迅速重新投入运行，缩短了重新启动时间。

3、回收工质和热量，降低噪声4、减少安全门动作次数，延长使用寿命因故障汽轮发电机组甩负荷时，通过旁路系统的瞬间将多余的蒸汽回收到凝汽器，这样就减少安全门起跳次数。减少安全门起跳次数就可延长其使用寿命。

1、两级串联旁路系统

（1）组成：两级串联旁路系统是由高压旁路和低压旁路组成，这种系统应用广泛。

（2）特点：高压旁路容量为锅炉额定蒸发量的30％～40％，通汽量相对加大，对机组快速启动特别是热态启动更为有利。

三、旁路系统的型式（3）三用阀旁路系统也属于两级串联旁路系统。高压旁路阀具有启动调节阀、减温减压旁路阀和安全阀的三种功能，故称三用阀。三用阀以较小的结构尺寸取代了电厂庞大的减温减压系统及其设备，便于布置和检修。三用阀功能多，热控和调节系统要求高。液压控制耗功较大。由于是全容量旁路系统，管道尺寸大，设备费用高，维修工作量大。第三节回热抽汽及其疏水管道系统一、回热抽汽管道系统N300MW机组的抽汽管道系统气动逆止阀电动隔离阀不设逆止阀

1、组成：由疏水调节阀、截止阀、疏水冷却器、疏水泵、真空阀及其管道等组成。二、回热加热抽汽的疏水管道系统

（1）正常运行时，高压加热器GJ3的疏水经疏水调节阀疏水至GJ2，GJ2的疏水则经疏水冷却器，疏水调节阀疏水至GJ1，而GJ1的疏水又是经疏水调节阀疏水至除氧器；低压加热器DJ4的疏水经疏水调节阀自流至DJ3，DJ3的疏水则经疏水调节阀自流至DJ2，DJ2的疏水则用疏水泵经疏水调节阀打至其出口凝结水器道，DJ1其疏水也是用疏水泵经疏水调节阀打入其出口凝结水管道。疏水冷却器是从给水管道上分流部分给水来冷却疏水，以削弱疏水排挤下级抽汽以提高回热热经济性。（2）当起动或设备发生故障(如疏水调节阀失灵)时，三个高压加热器都设有直排地沟疏水支管，将疏水直接排入地沟。2、流程

（3）当机组低负荷时，因高压加热器疏水至除氧器自流压差不够，可由电控切换阀将疏水切换排至低压加热器DJ4。

（4）因DJ2汇集疏水量大，若继续自流排至DJ1，疏水放热可能替代八级抽汽，DJ1失去回热工作地位。为此，低压加热器的疏水是用疏水泵(并列两台，互为备用)经疏水调节阀打至其出口凝结水器道。

（5）因DJ1失去后级疏水放热，加热抽汽增多，疏水量大，为提高其回热经济性，其疏水也是用疏水泵经疏水调节阀打入其出口凝结水管道。

（6）因为疏水泵工作条件恶劣，当疏水泵故障不用时，DJ2和DJ1都设有经疏水调节阀、真空阀至热水井的备用疏水管道。各低压加热器起动时，也分别有经截止阀和真空阀将疏水排至地沟的管道。当低压加热器发生凝结水泄漏或疏水严重不畅、疏水水位猛涨时，DJ4、轴封蒸汽冷却器、DJ2、DJ1还设有经截止阀，真空阀等至热水井的事故备用疏水管道。该疏水管道系统，在DJ1至DJ2间的疏水管道中，设有真空截止阀，是因为它们处于真空工作状态，为防止空气漏入系统，而采用的一种有密封装置，并由凝结水作密封介质的特殊截止阀。使用时应注水密封，否则密封容易失效。第四节主凝结水管道系统和设备一、范围：从凝汽器热水井经凝结水泵、射汽式抽气器冷却器、轴封蒸汽冷却器及低压加热器到除氧器的全部管道系统称之为主凝结水管道系统。二、组成：1、汽平衡管的作用：在凝结泵入口处接有与凝汽器相连的汽平衡管，其作用是维持凝结泵入口处真空与凝汽器内真空一致。

2、水封真空阀的作用：每台水泵的入口侧应装设水封真空阀，以防止空气漏入真空系统。

3、出口逆止阀的作用：防止备用凝结水泵倒转。

4、凝结水再循环管的作用：在一号低压加热器前设有一根通向凝汽器的再循环管，其作用是在机组启动或低负荷运行时，保持凝结水泵流量大于水泵的最小允许流量，维持一定的热井水位以保证水泵入口不发生汽化，同时还应保证轴封冷却器和射汽式抽气器冷却器有足够的冷却用水。

5、加热器的旁路：加热器应设置主凝结水的旁路，以免某台加热器发生故障停用时而中断凝结水的输送。每台加热器设一个旁路时称为小旁路；两个以上加热器共设一个旁路时称为大旁路。6、凝结水泵：在主凝结水系统中，一般设两台凝结水泵，一台运行，一台备用，运行泵故障时能自动切换。

7、支管道：凝结水泵出口的压力水还要供给真空系统真空阀水封用水、水压逆止阀控制水、低压缸减温水、再热机组Ⅱ级旁路减温水等。第五节除氧器的全面性热力系统

一、母管制电厂除氧器的全面性热力系统

中、小型电厂多为母管制电厂，除氧器采用定压运行方式。与除氧器运行有关的汽、水管路，其中疏水箱疏水泵来水、化学补充水、排污扩容蒸汽管和给水箱出水、低压给水母管等采用集中母管，其他如回热抽汽管、高压加热器疏水管、主凝结水和给水泵再循环管等都采用切换母管制，在必要时可切换成单独运行。两台相邻除氧器给水箱汽空间用汽平衡管、水侧用水平衡管连接，管子具有足够的直径以保证水箱水位稳定。图中的抽汽母管可兼作低负荷切换及相互备用汽源。在锅炉运行、汽轮机未启动或停用时，可采用锅炉的饱和蒸汽或新蒸汽经减温减压后作备用汽源，它直接连在抽汽母管上。二、单元机组滑压运行除氧器的全面性热力系统

该除氧器的加热汽源取自第四段抽汽，抽汽管上无压力调节阀，除氧器滑压运行范围为0.147～0.865MPa。低负荷及启动汽源为辅助蒸汽联箱来蒸汽，其切换管上设压力调节阀以维持启动和低负荷时除氧器定压运行。除氧器水箱内设有再沸腾管，还设置启动循环泵。除氧器排汽启动时排大气，启动带负荷后排至凝汽器，此外主凝结水、门杆和轴封漏汽、高压加热器疏水和连排扩容蒸汽接至除氧器，另外启动时除氧器的水来自化学除盐水，机组停运时除氧器的放水至定期排污扩容器。如遇机组甩负荷除氧器暂态过程，为防止给水泵汽蚀，在三台给水泵进口处设置注入“冷水”(即主凝结水)的管路，以加速给水泵入口水温的下降。

300MW机组设置两台50％最大给水量的汽动调速泵经常运行，一台50％最大给水量的电动调速泵备用，备用泵兼锅炉启动时上水用，给水泵出口逆止阀上装有给水泵再循环管，启动和低负荷时将给水再循环至给水箱。为保证除氧器和给水箱工作安全，在除氧器和给水箱上方两侧各装一只安全阀。第六节给水管道系统

一、范围：给水管道系统是从除氧器给水箱下降管入口，经给水泵、高压加热器到锅炉省煤器前之间的全部管道、阀门和附件的总称。二、特点及要求：给水管道输送的工质流量大，压力高，对全厂的安全、经济运行影响很大。给水管道系统事故会使锅炉给水中断，造成紧急停炉或降负荷运行，甚至使锅炉发生严重事故以致长期不能运行。因此，要求给水管道系统在发电厂任何运行方式和发生任何故障的情况下，都能保证不间断的向锅炉供水。

1、单元制给水管道系统

（1）特点：系统简单、管路短、阀门少、投资省、方便机炉集中控制、便于管理维护。当给水泵采用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为突出。但是，当单元中主要设备故障时就可能被迫停止运行，运行灵活性差。

（2）使用范围：对装有高压凝汽式机组、中间再热凝汽式机组或中间再热供热式机组的发电厂，主蒸汽管道采用的是单元制系统，这时锅炉给水母管就失去了作用，给水管道也当然要采用单元制给水管道系统。三、发电厂常用的给水管道系统的形式国产300MW机组单元制给水管道系统及简化了的锅炉给水操作台。（3）单元制给水管道系统的应用组成：由两台汽动给水泵，一台电动给水泵（启动和备用），三台高压加热器和管道、阀门、附件等组成。给水泵出口按水流方向装有逆止阀和截止阀。在给水泵逆止阀出口处装有再循环管。第七节发电厂的疏放水系统

用来收集和疏泄全厂疏水、溢水和放水的管路系统及设备，称为发电厂的疏放水系统。一、疏放水来源及其疏水的重要性

1、疏水来源主要有：发电厂启动时，冷态蒸汽管路的暖管疏水；蒸汽经过较冷的管段、部件或在备用管段、阀门涡流区使蒸汽长期停留在某些管段内的凝结水；蒸汽带水；减温减压器喷水过量等。

2、溢放水来源主要有：锅炉的溢放水、除氧器给水箱的溢放水、余汽冷却器的凝结水、设备检修时排出的合格凝结水等。

3、疏水的重要性：将蒸汽管道中的凝结水及时排掉是非常重要的，否则若蒸汽管道中聚集了凝结水，运行时，由于蒸汽和水的比体积不同、流速不同，这样就会引起管道发生水冲击，轻则使管道、设备发生振动，重则会使管道破裂，设备损坏。水一旦进入汽轮机，还要损坏叶片造成严重事故，导致被迫停机。因此，为保证发电厂安全可靠的生产，必须及时地将聚集在蒸汽管道中的凝结水排泄掉。