热力系统讲义(热力系统)

发电厂热力系统1、主蒸汽与再热蒸汽系统2、再热机组旁路系统3、回热抽汽系统4、抽真空系统5、主凝结水系统6、除氧给水系统7、汽轮机的轴封蒸汽系统8、汽轮机本体疏水系统热力系统概述热力系统：根据发电厂热力循环的特征，以安全和经济为原则，将汽轮机本体与锅炉本体由管道、阀门及其辅助设备连接起来的汽水系统。按照应用目的和编制方法不同，分为原则性热力系统和全面性热力系统。热力系统图：用特定的符号、线条等将热力系统绘制成的图形。根据作用不同分为：原则性热力系统和全面性热力系统原则性热力系统

原则性热力系统：表明热力循环中工质能量转化及热量利用的过程，反映了火力发电厂热功转换过程中的技术完善程度和热经济性。由于原则性热力系统只表示工质流过时状态参数发生变化的各种热力设备，一般同类型、同参数的设备只表示一个，仅表明设备之间的主要联系，备用设备、管道及附件一般不表示。

原则性热力系统的作用：用来计算和确定各设备、管道的汽水流量，发电厂的热经济指标。

原则性热力系统的组成：锅炉、汽轮机、主蒸汽及再热蒸汽管道和凝汽设备的连接系统；给水回热加热系统；除氧器和给水箱系统；补充水系统；连续排污及热量利用系统；轴封漏汽的回收利用系统。发电厂全面性热力系统

发电厂全面性热力系统是全厂性的所有热力设备及其汽水管道的总系统，能明确地反映电厂的各种工况及事故、检修时的运行方式。它是按设备的实际数量来绘制，并标明一切必须的连接管路及其附件。发电厂全面性热力系统由下列各局部系统组成：

主蒸汽和再热蒸汽系统、汽轮机旁路系统、回热抽汽系统。除氧给水系统、主凝结水系统、加热器疏放水系统、辅助蒸汽系统、凝汽器抽真空系统、冷却水系统等。热力系统的类型原则性热力系统表明热力循环的特征、工质的能量转换及其热量利用程度和技术完善程度。全面性热力系统明确反映电厂的各种工况及事故、检修时的运行方式第一节主蒸汽与再热蒸汽系统1、主蒸汽系统主蒸汽系统形式：集中母管制切换母管制单元制扩大单元制单元制主蒸汽系统应用：双管制和单管制2、再热蒸汽系统第二节再热机组的旁路系统旁路系统的作用汽轮机旁路的类型

高压旁路（Ⅰ级）新汽→冷再热蒸汽管道低压旁路（Ⅱ级）再过热后蒸汽→冷凝器大旁路（Ⅲ级）新汽→冷凝器

旁路系统的作用

(1)保护再热器（2）协调启动参数和流量，缩短启动时间，延长汽轮机寿命（3）回收工质和热量、降低噪声。（4）防止锅炉超压，兼有锅炉安全阀的作用。（5）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。2、旁路系统的容量：定义：指旁路系统的通流能力，是在机组的设计压力下，旁路系统能够通过的蒸汽流量与锅炉额定蒸发量比值的百分数。3、旁路系统的形式1．三级旁路系统2．两级旁路串联系统3．两级旁路并联系统4．单级（整机）旁路系统5．三用阀两级旁路系统

具有启动阀、锅炉安全（溢流）阀和减温减压阀三种功能

（1）两级串联旁路系统（2）一级大旁路系统（3）两级并联旁路系统（4）三级旁路系统（5）三用阀旁路系统高压旁路三用阀作用：（1）启动调节功能在启动过程中，为协调锅炉产汽量与汽轮机用汽量的供求矛盾，保护再热器，并使蒸汽参数与汽轮机的冲转要求相匹配，从锅炉点火开始，高压旁路始终呈调节状态，以维持汽轮机的正常启动压力和启动流量。随着汽轮机冲转后用汽量的增加，高压旁路逐渐关小，直至锅炉产汽量与汽轮机用汽量相平衡时，高压旁路关闭。由于阀门的通流能力大，锅炉启动时可以采用较大的燃烧率，将多余的蒸汽通过旁路排人凝汽器，使过热器内保持适当的压力，以适应各种启动工况，并可缩短机组的启动时间。（2）截止功能当汽轮机用汽量与锅炉产汽量相平衡以后，高压旁路作为截止阀将主蒸汽系统与再热蒸汽系统隔离，使整个蒸汽系统处于正常运行状态。为保证机组在正常运行时高压旁路保持热备用状态，在高压旁路阀后接有预热管，作为高压旁路阀后的管道暖管用，以避免要求高压旁路立即投人时，其阀后管道产生过大的热冲击。（3）安全阀功能在事故工况下，如当汽轮机甩负荷，主蒸汽压力上升很快时，高压旁路能在1～3s内打开，加之通流能力为100％，完全可以替代过热器出口安全阀起溢流作用，以保证锅炉各受热面免遭超压的危险。引进型300MW机组旁路系统：4、旁路系统实例国产300MW机组两级串联旁路系统5、主、再热蒸汽及旁路系统的运行引起高温高压蒸汽管道原因：（1）高温蠕变；（2）交变温差热应力产生疲劳对运行的总体要求：

在管道运行过程中必须采用适当的方式，限制管道内的温度及温度变化速度，以满足机组在启、停、正常运行和事故工况下运行的要求，确保机组安全经济运行。具体要求：

机组启动正常运行故障甩负荷停机

第三节回热抽汽系统1、回热抽汽作用

（1）提高电厂热经济性；（2）提供给水泵小汽轮机的正常工作汽源，和各种用途的辅助蒸汽。2、回热抽汽系统举例4、防止汽轮机进水、进汽所采取的措施

（1）装设液动或气动止回阀。当电网或汽轮机发生故障，自动主汽门关闭时，连锁快速关闭止回阀，切断抽汽管路。对于现代大容量机组，由于除氧器的汽化能量较大，在与除氧器连接的抽汽管道上均增设一个止回阀，以加强保护。（2）设置电动隔离阀。当任何一台加热器因管系破裂或疏水不畅，水位升高到事故警戒水位时，通过水位信号自动关闭相应抽汽管道的电动隔离阀，与此同时，该抽汽管道上的止回阀也自动关闭。（3）在每一根与回热抽汽管道相连的外部蒸汽管道（如小汽轮机正常汽源管道，辅助蒸汽汽源管道）上，均设置电动隔离阀和止回阀，严防蒸汽倒流。（4）安装在汽轮机抽汽口侧的电动隔离阀或止回阀，应尽量靠近汽轮机，以减少汽轮机甩负荷时阀前抽汽管道内贮存的蒸汽能量，有利于防止汽轮机超速。（5）电动隔离阀前或后、止回阀前后的抽汽管道低位点，均设有疏水阀。当任何一个电动隔离阀关闭时，连锁打开相应的疏水阀，将抽汽管内可能积聚的凝结水疏至扩容器，防止汽轮机进水。在机组启动时，疏水阀开启，将抽汽管道暖管的凝结水及时疏放出去。当机组低负荷时，利用疏水阀保持抽汽管道处于热备用状态，以便随时恢复供汽。5、回热加热器的疏水系统作用：

（1）回收加热器内抽汽的凝结水，即疏水；（2）保持加热器中水位在正常范围内，防止汽轮机进水。疏水系统举例：6、回热加热器的放气系统作用：

减小回热加热器的传热热阻，增强传热效果，防止气体对热力设备的腐蚀。放气系统举例：第四节抽真空系统1、抽真空系统作用（1）在机组启动初期建立凝汽器真空；（2）在机组正常运行中保持凝汽器真空，确保机组安全经济运行。2、抽真空系统分类（1）抽气器抽真空系统

特点：系统简单、工作可靠（2）真空泵抽真空系统

优点：运行经济；汽水损失较小；泵组运行自动化程度高；噪声小，结构紧凑。3、抽气器抽真空系统射水抽气器结构及工作原理：射水抽气器——大容量机组射汽抽气器——小容量机组

由射水泵来的压力水，通过喷嘴将压力能转变成动能，以一定的速度从喷嘴喷出，在混合室中形成高度真空。凝汽器中的气汽混合物被吸人混合室与工作水混合，一起进人扩压管，在扩压管中将动能转变成压力能，在略高于大气压的情况下随水流排出。在混合室与凝汽器连通的接口处装有自动止回阀，当射水泵发生故障时，防止水和空气倒流人凝汽器。射水抽气器抽真空系统射水抽气器工作特性定义：在一定工作水压力下，抽气压力pc（混合室入口压力）与抽气量Dg之间的关系。两点结论：（1）相同抽气量和工作水压力的情况下，工作水温度升高，抽气器混合室压力也升高（应监视工作水温度变化）；（2）在抽气量和工作水温度不变的条件下，随工作水压力的升高，抽吸能力提高，凝汽器真空提高。但过高会引起混合室压力升高，每个抽气器都有一个最佳的工作水压。3、真空泵抽真空系统真空泵及真空泵组真空泵的运行特性定义：在一定的条件下，抽气容积流量、泵轴功率、等温效率与抽气压力的变化关系。运行条件：大气压力0.1MPa；气温20℃；空气相对湿度70％；工作水温度15℃几点结论：（1）水环式泵的抽气量随着抽气压力的降低而减小，当汽轮机在高真空运行时，由于真空区域扩大，系统漏气量增加，这时抽气容积流量下降很快，出现了水环式真空泵的过负荷现象，这对现代大功率汽轮机显然不能满足运行要求。因此，一般采用两台真空泵的并列运行或在真空泵上并接一个喷射器的方式解决水环式真空泵的过负荷问题。（2）当抽吸压力变化时，真空泵所消耗的功率P没有明显改变，所以水环式真空泵比较经济。（3）效率曲线有一高效区，水环式真空泵应尽可能地在此区域内工作。

（4）工作水温度高于15℃时，水环式真空泵的抽吸能力降低。随着工作水温度的升高，同样的抽气压力，抽气量不断减小，且只有在抽气压力较大的情况下，才具有抽吸能力。因此，运行中注意保持冷却器的正常运行。抽真空系统（1）抽空气系统（2）真空破坏系统

真空破坏阀空气过滤器水封系统第五节主凝结水系统1、主凝结水系统作用（1）将凝结水从凝汽器热井送到除氧器；（2）在输送过程中对凝结水进行除盐净化、加热和必要的控制调节；（3）在运行过程中提供有关设备的减温水、密封水、冷却水和控制水等；（4）补充热力循环过程中的汽水损失。2、主凝结水系统组成凝结水泵；轴封加热器；低压加热器；及其连接管道共同特点：（1）设两台容量为100％的凝结水泵或凝结水升压泵；（2）低压加热器设置主凝结水旁路；（3）设置凝结水最小流量再循环；（4）各种减温水及杂项用水管道，接在凝结水泵出口或除盐装置后；（5）在凝汽器热井底部、最后一台（沿凝结水流向）低压加热器出口凝结水管道上、除氧器水箱底部都接有排地沟的支管，以便投运前和冲洗时，将不合格凝结水排入地沟。凝结水泵再循环管的作用在调试和启动凝结水泵时，维持热井水位，防止水泵汽蚀逐台投运覆盖过滤器时，控制凝结水流量，以保护覆盖过滤器清洗凝汽器和凝结水泵时，通过再循环管进行循环清洗“凝三通”管的作用单独调试凝结水升压泵机组短暂停运时，维持除盐装置的流量，避免覆盖过滤器脱膜机组启动和低负荷运行时，恒定除盐装置中的凝结水量，以免覆盖过滤器进、出口压力大幅度变化补充水到凝升泵入口的作用凝结水升压泵进口流量减小时，可立即向凝升泵供水凝结水升压泵按装或检修后单独调试时供水可较快地向锅炉上水或给水箱充水凝结水系统启动时，可由补充水箱向相应的管道进行充水放气凝结水最小流量再循环的作用

当运行中流量凝结水升压泵和轴封冷却器所要求的最小流量时，自动开启该管路，以维持最小流量3、主凝结水系统举例国产200MW机组凝结水系统国产300MW机组主凝结水系统引进型300MW机组主凝结水系统主凝结水系统的运行启动1.启动前的准备（1）补水箱充水到正常水位（2）凝结水系统、给水箱冲洗，凝结水系统充水放气，凝汽器、除氧器补水（3）凝结水泵再循环电动阀开启、最小流量再循环、除氧器水位、凝汽器热井水位等自动控制装置处于可运行状态2.凝结水泵及凝结水升压泵启动（1）由补水泵向凝结水泵、凝结水升压泵供密封水（2）开启凝结水泵（3）开启凝结水升压泵3.低加启动（1）机组运行中的启动（2）随机启动第六节除氧给水系统1、除氧器管道系统

加热蒸汽管道需除氧水管道给水箱连接的管道除氧循环泵2、给水系统的形式低压给水系统：单母管分段制、切换母管制高压给水系统1)切换母管制、集中母管制、扩大单元制（超高压以下常用）2)单元制（现代发电厂）

共同特点：止回阀、截止阀再循环管给水自动旁路冷供管单元制给水系统特点：（1）给水泵及其前置泵管道；（2）暖泵管道；

（3）给水泵最小流量再循环；（4）高压加热器水管路；（5）锅炉给水量控制；（6）减温水支管。

正暖：水箱—前置泵—给水泵入口—泵体—泵出口—凝结水回水箱

反暖：运行泵前置泵出口—备用泵出口端两侧底部—泵体—给水泵入口—前置泵—给水箱3、单元制给水系统4、除氧给水系统的运行除氧器启动（1）向除氧器上水至正常水位（2）开启除氧循环泵（3）开启除氧器排气阀、辅汽到处氧器调节阀，投入压力自动控制，对除氧器加热（4）当凝结水合格后，开启凝结水调整阀，向除氧器供水（5）带负荷后，抽器压力略大于辅汽压力时，抽汽进汽阀打开，给水系统启动

1.启动前的准备（1）注水排空（2）暖泵（上下壳温差小于10℃时，结束暖泵）（3）启动润滑油系统，投密封水系统（4）打开入口阀、关闭出口阀、开再循环阀

2.启动（1）电泵启动（2）汽泵启动（3）高加启动高加启动的步骤预热注水查漏通水向加热器送汽疏水关闭抽汽管路疏水阀启动排气切换为连续排气第七节汽轮机的轴封蒸汽系统1、轴封蒸汽系统的作用

在各种工况下，提供合乎要求的轴封和阀杆密封用汽，具体作用概括：（1）防止汽缸内蒸汽和阀杆漏汽向外泄漏，污染汽轮机机房环境和轴承润滑油油质；（2）防止机组正常运行期间，高温蒸汽通过汽轮机大轴，使其受热从而引起轴承超温；（3）防止空气漏入汽缸的真空部分；（4）回收汽封和阀杆漏汽，减少工质和能量损失。2、轴封蒸汽系统的分类（1）外来汽源供汽轴封蒸汽系统（2）自密封供汽轴封蒸汽系统外来汽源供汽的轴封蒸汽系统：轴封蒸汽系统本体轴封阀杆漏汽抽汽止回阀阀杆漏汽中压缸轴封高压缸轴封低压缸轴封自密封供汽式轴封蒸汽系统：特点：高、中压缸轴封和低压缸轴封通过母管连接起来，在机组正常运行时，可实现二者之间的自身平衡蒸汽密封。3、轴封蒸汽系统的运行（1）启动确认轴封蒸汽系统已具备投运的条件。开启汽源供汽阀门，对轴封蒸汽系统中有关供汽设备和管道进行暖管和疏水，以防止凝结水进人轴封蒸汽系统。汽轮机冷态启动时，凝汽器开始抽真空之前或同时向轴封供汽。但在热态启动时，必须先投轴封蒸汽系统再抽真空，以使机组热应力减至最小并缩短启动时间、投人轴封蒸汽系统的顺序为：先启动轴封冷却器的射水抽气器或抽气风机，并调节射水抽气器的排气阀或抽气风机的蝶阀，使漏汽腔室压力保持在0.095MPa的微真空状态。投人轴封供汽，开启疏水阀一段时间后关闭，通过自动调节装置保持供汽压力在规定的范围内。冷态启动时，高、中、低压缸的轴封供汽温度为

160～170℃。热态启动时，高、中压缸的供汽温度必须与汽轮机转子表面的温度相适应，一般要求供汽温度不得高于轴封区域金属温度110℃，低压缸和小汽轮机的轴封蒸汽温度控制在120～170℃范围内。对于自密封轴封蒸汽系统，注意各汽源的切换，当负荷达到一定值时，实现自密封供汽，检查轴封母管溢流阀打开。（2）正常运行在机组正常运行时，调整并保持供汽压力，温度稳定在正常值，维持漏汽腔室处于微负压状态。在机组各种运行工况下，保证轴封蒸汽系统的正常工作。（3）停机汽轮机解列打闸停机后，轴封蒸汽系统仍需继续供汽，以防止冷空气漏人汽轮机内部，过快地局部降低金属温度而引起热应力。根据停机过程的具体情况，当凝汽器真空为零时，可停止向汽轮机轴封供汽。此时依次关闭供汽装置进汽阀，停运减温器，停止轴封冷却器的射水抽气器或抽气风机，打开轴封蒸汽系统各疏水阀。第八节汽轮机本体疏水系统1、本体疏水系统的作用

及时地将汽缸和管道内的积水疏放出去，同时回收凝结水，减少汽水损失，保证机组的安全经济运行。2、本体疏水系统的组成

主蒸汽管道的疏水，再热蒸汽冷、热段管道的疏水，高、低压旁路管道疏水，抽汽管道疏水，高、中压缸主汽门和调节汽阀的疏水，高、中压缸缸体疏水，汽轮机轴封疏水等的疏水管道、阀门和疏水扩容器等。3、疏水分类启动疏水经常疏水自由疏水或放水中、小容量机组经常疏水较多；现代大容量机组启动疏水量大4、本体疏水系统的布置要求疏水点的设置

疏水点一般设在容易积聚凝结水的部位及有可能使蒸汽带水的地方，如蒸汽管道的低位点，汽缸的下部，阀门前、后可能积水处，喷水减温器之后，备用汽源管道死端等。这些部位设置疏水点，能够将疏水全部疏出，保证机组安全。疏水装置及控制主要装置：疏水装置包括手动截止阀、电动调节阀、气动调节阀以及节流孔板、节流栓和疏水罐等。控制方式：节流孔板组件疏水方式（高压调节汽阀导汽管）疏水罐疏水方式（再热冷段）节流栓疏水方式（处于热备用状态的管道，如高压旁路）疏水管道布置

疏水管道的布置以及疏水管道和疏水阀内径的确定，应考虑在各种不同的运行方式下都能排出最大疏水量，且在任何情况下管道和阀门内径均不应小于20mm，以免被污物阻塞。疏水管道的布置原则如下。

1）疏水管道都应有顺气流方向向终端的坡度

2）每根疏水管道应单独引至本体疏水扩容器

3）扩容器上装有几根进水联箱，其内横截面积要足够大

4）工作压力相近（同一压力等级）的疏水管才能接到同一进水联箱，并按压力从高到低的顺序排列

5）自动疏水阀不允许另设隔离阀与之串联，以免误操作使疏水系统失效

6）疏水一般按压力的高低排入与之压力相对应的汽轮机本体疏水扩容器5、本体疏水系统举例6、汽轮机本体疏水系统的运行1）在汽轮机启动和向轴封供汽之前各疏水阀必须打开。

2）在机组升负荷过程中，只有当金属温度和锅炉运行条件表明不可能形成积水进人汽轮机时，疏水阀才能关闭。

3）在机组正常运行中，需要经常疏水处，如处于热备用及喷水减温器后等蒸汽管道的疏水点，疏水阀要始终开启。

4）机组在降负荷过程中，当负荷降到20％MCR时，疏水阀都必须开启。

5）紧急停机时，所有的疏水阀都应自动开启。

6）停机后到汽轮机冷态这段时间，汽轮机疏水阀及其他主要疏水阀也须保持开启，以释放汽轮机内部压力、余汽和凝结水，防止汽轮机超速，减轻停机后的金属腐蚀，同时防止机组再次启动时，造成水击事故。第九节小汽轮机热力系统1、小汽轮机汽源及切换方式高压蒸汽外切换缺点：（1）当主汽轮机负荷降至额定负荷的10％左右时，主汽轮机高压缸排汽进一步降低，致使小汽轮机所产生的功率不能继续驱动给水泵，机组不能继续运行（2）在切换工况下，小汽轮机工质突然从低压蒸汽变为高压蒸汽，会对小汽轮机产生较大的冲击，同时阀门A产生了节流损失。新蒸汽内切换优点：（1）汽源切换过程中，汽轮机调节系统工作比较稳定，热冲击较小，高压蒸汽在汽阀中的节流损失也较小，改善了低负荷的热经济性。（2）保证在主汽轮机很低的工况下，甚至主汽轮机停运时，仍有汽源供给小汽轮机以驱动给水泵，且不增加电厂额外投资。2、小汽轮机热力系统蒸汽管道系统轴封蒸汽系统疏水系统第十节辅助蒸汽系统1、辅助蒸汽系统作用与容量作用：单元制机组的发电厂均设有辅助蒸汽系统。辅助蒸汽系统的作用是保证机组在各种运行工况下，为各用汽项目提供参数、数量符合要求的蒸汽。容量：辅助蒸汽系统容量按一台机组启动与另一台机组正常运行用汽量确定，一般说来，对于两台并列运行的机组，可共用一套辅助蒸汽系统，互相供应辅助蒸汽。辅助蒸汽的参数，是根据各电厂对辅助蒸汽用汽要求而定的。2、辅助蒸汽系统的组成组成：供汽汽源、用汽支管、辅助蒸汽联箱、减压减温装置、疏水装置及其连接管道阀门供汽汽源（1）启动锅炉或老厂供汽（2）再热冷段供汽（3）汽轮机抽汽供汽（300MW机组）；锅炉汽包（600MW机组）辅助蒸汽作用（1）向除氧器供汽（启动、低负荷或停机过程中、甩负荷、停机情况下）（2）小汽轮机的调试用汽（3）主汽轮机和小汽轮机的轴封用汽（4）采暖用汽和锅炉暖风器用汽（5）其他用汽减压、减温和超压保护装置（1）减压、减温装置（安装于接入辅助蒸汽联箱的供汽管道上）（2）安全阀（安装于辅助联箱上）

疏水处理方式（1）两台专用疏水箱—凝汽器热井（水质不合格排主厂房外废水处理系统，并报警）（2）疏水扩容器—专用疏水箱——除氧器（不合格入排水系统）（600MW机组）3、辅助蒸汽系统的运行

机组正常运行时，辅助蒸汽系统由汽轮机抽汽供汽，300MW机组用第四级抽汽，600MW机组用冷再热蒸汽伯高压缸排汽入此时，辅助蒸汽系统供给除由汽轮机抽汽供汽外的其他用汽。

启动正常运行机组甩负荷

首先投入启动锅炉或老厂来汽，向辅助蒸汽系统供汽，并根据用汽需要，加大启动锅炉的负荷。当再热冷段蒸汽压力达到要求时，改由再热冷段蒸汽供汽，逐步减少启动锅炉的供汽量。当抽汽压力满足各用汽设备的要求时，切换至由抽汽汽源供汽。

机组甩负荷时，可由高压旁路后的蒸汽供汽，当旁路不能投人时，由相邻机组正常辅助蒸汽汽源供汽。600MW机组可由锅炉汽包汽源供汽。第十一节工业冷却水系统作用转动机械因轴承摩擦而产生大量热量电动机、变压器存在铁损、铜损产生热量一些设备因高温流体流过而吸热为此，需要进行冷却，由工业冷却水系统完成类型：根据设备对冷却水的水温、水质的不同要求开式冷却水系统闭式冷却水系统工业冷却水系统组成及要求（