第六章发电厂的全面性热力系统

第六章发电厂的全面性热力系统第1页，课件共53页，创作于2023年2月6-1发电厂的管道阀门重要性：发电厂的主、辅热力设备是通过管道及其附件连接成整体的。管道工作的可靠性，尤其是在高温高压下工作的汽水管道，对电厂运行的安全性影响很大。随着高参数大容量再热机组的发展，现代大型火电厂管道总长可达数万米，总重量可达几百吨甚至上千吨。而且昂贵的高级耐热合金钢占有相当的比例，使管道费用在火电厂投资中的比重加大。管道压损、泄漏和散热等都不同程度地影响电厂运行的热经济性。发电厂的管道：输送蒸汽、水、燃料油和空气等工质或载热质包括管子、管件（异径管、弯管及弯头、三通、法兰、封头和堵头、堵板和孔板等）、阀件及其远距离操纵机构、测量装置、管道吊支架、管道热补偿器、保温材料等。第2页，课件共53页，创作于2023年2月一、管道规范火力发电厂管道的种类很多，管内工作介质的参数差别很大，所需的材料也不同，进行管道设计时，要遵循和符合国家及有关部门颁布的标准、技术规范，其中用得最多的两种：DL/T5366-2006《火力发电厂汽水管道应力计算技术规定》(简称“应力规定”)DL/T5054-1996《火力发电厂汽水管道设计技术规定》(简称“管道规定”)蒸汽管道：主蒸汽管道、再热蒸汽管道、抽汽管道等。水管道：高压给水管道、低压给水管道、凝结水管道、加热器疏水管道、锅炉排污管道、补充水管道、给水再循环管道等等。

设计压力：管道运行中内部介质最大工作压力（表压）。

设计温度：管道运行中内部介质最高工作温度。具体选取参见教材176-183页相关内容。第3页，课件共53页，创作于2023年2月二、管道附件、阀门1、管道附件——安装在管道及设备上的连接、闭路和调节装置的总称，其中包括管件和阀门两大部分。——管道附件的直径、压力和几何尺寸都已标准化，采用公称直径和公称压力表示。——管子和附件的连接除需拆卸的以外，应采用焊接方法。2、阀门——管道上最重要的附件之一，阀门的种类较多，其选择、使用是否合理，直接影响到运行的安全性和经济性。——类型

起关断作用：如闸阀、截止阀、旋塞和球阀等。

起调节作用：如调节阀、节流阀、减压阀和疏水阀等。

起保护作用：如安全阀、逆止阀和快速关断阀等。各种阀门的选择和使用参见教材183-185页内容。第4页，课件共53页，创作于2023年2月6-2主蒸汽系统一、组成主蒸汽系统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、疏水装置以及通往各用新汽设备的蒸汽支管所组成的系统。对装有中间再热式机组的发电厂，还包括再热蒸汽管道：再热冷段管道：从汽轮机高压缸排汽至锅炉再热器进口联箱；再热热段管道：从再热器出口联箱至汽轮机中压缸进口阀门。二、特点主蒸汽系统具有输送工质流量大、参数高、管道长且要求金属材料质量高的特点。对发电厂运行的安全、可靠、经济性影响很大。第5页，课件共53页，创作于2023年2月三、对主蒸汽系统的基本要求系统力求简单，安全、可靠性好，运行调度灵活，运行费用低，便于维修、安装和扩建。四、主蒸汽系统的选择应根据发电厂的类型、机组的型式和参数，经过综合技术经济比较后确定；且应符合《火力发电厂设计技术规程》（DL5000-2000）的规定。第6页，课件共53页，创作于2023年2月五、主蒸汽系统的型式1.单母管制系统（又称集中母管制系统）特点：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处用汽。单母管上用两个串联的分段阀，将母管分成两个以上区段。优点：系统比较简单，布置方便。不足：运行调度不够灵活，缺乏机动性。火电厂常用的主蒸汽系统有三种型式：通常用于锅炉与汽轮机台数不匹配、而热负荷又须确保可靠供应的热电厂以及单机容量为6MW以下的电厂。第7页，课件共53页，创作于2023年2月2.切换母管制系统特点：每台锅炉与其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。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。优点：可充分利用锅炉富裕容量，切换运行，既有较高的运行灵活性，又有足够的运行可靠性，同时可实现较优的经济运行。不足之处：系统较复杂，阀门多，发生事故的可能性较大；管道长，金属耗量大，投资高。应用：适宜于装有高压供热式机组的发电厂和中、小型发电厂采用。第8页，课件共53页，创作于2023年2月

3.单元制系统特点：每台锅炉与相对应的汽轮机组成一个独立单元；各单元之间无母管横向联系；单元内各用汽设备的新蒸汽支管均引自机炉之间的主汽管。优点：系统简单、管道短、阀门少，能节省大量高级耐热合金钢；事故仅限于本单元内，全厂安全可靠性高；控制系统按单元设计制造，运行操作少，易于实现集中控制；工质压力损失少，散热小，热经济性高；维护工作量少，费用低；无母管，便于布置，主厂房内土建费用少。缺点：单元之间不能切换。应用：有高压凝汽式机组的发电厂；装有中间再热机组的发电厂；参数高、要求大口径高级耐热合金钢的机组，且主蒸汽管道投资比例较大时。第9页，课件共53页，创作于2023年2月管道系统应有混温措施

汽轮机的主蒸汽、再热蒸汽均为双侧进汽，——再热机组的主蒸汽、再热蒸汽系统以单管、双管及混合管系统居多，少数也有四管及其混合管系统的。单管系统：—蒸汽通过一根管道输送至设备的进口处。—蒸汽流量大、管道内径也大；很少采用纯粹单管系统的。双管系统：—蒸汽通过两根并列的管道输送，每根管道通过的蒸汽量仅为原来的1/2。—可避免大直径的蒸汽管，投资降低；但温度偏差较大，需加中间联络管。混合管系统：—大多数情况采用。温度偏差及其对策最大允许汽温偏差持久性为15℃，瞬时性为42℃。第10页，课件共53页，创作于2023年2月高压主汽阀逆止阀中间联络管导汽管中压联合汽阀电动隔离阀第11页，课件共53页，创作于2023年2月蒸汽压损：——降低机组的热经济性，多耗燃料。——与管径及管路根数（优化）、管道附件有直接关系。——应尽可能地减小管道局部阻力损失（减少阀门）。管径优化计算：——包括管子壁厚计算、压降计算和费用计算三部分。——总费用等于材料投资费和运行费用之和。——以总费用最小的管径为最经济管径。实际管径的确定：还需考虑多种影响。第12页，课件共53页，创作于2023年2月6-3中间再热机组的旁路系统一、旁路系统的类型及作用1.概念指高参数蒸汽在某些特定情况下，绕过汽轮机，经过与汽轮机并列的减温减压装置后，进入参数较低的蒸汽管道或设备的连接系统，以完成特定的任务。2.类型高压旁路，又称Ⅰ级旁路——新蒸汽绕过汽轮机高压缸直接进入再热冷段管道；低压旁路，又称Ⅱ级旁路——再过热后的蒸汽绕过汽轮机中、低压缸直接进入凝汽器；整机旁路，或Ⅲ级旁路、大旁路——新蒸汽绕过整个汽轮机而直接进入凝汽器。第13页，课件共53页，创作于2023年2月3.旁路系统的作用（1）协调启动参数和流量，缩短启动时间，延长汽轮机寿命（2）保护再热器（3）回收工质，降低噪音（4）防止锅炉超压

4.旁路系统的组成

减压阀、减温水调节阀和凝汽器颈部减温减压装置第14页，课件共53页，创作于2023年2月二、常见的旁路系统1.三级旁路系统高压旁路低压旁路整机旁路2.两级旁路串联系统3.两级旁路并联系统4.整机旁路系统第15页，课件共53页，创作于2023年2月第16页，课件共53页，创作于2023年2月三、两级旁路串联系统设计及运行

参见教材194-197页内容。四、不设旁路系统的措施参见教材197-198页内容。五、直流锅炉的启动旁路系统参见教材198-199页内容。第17页，课件共53页，创作于2023年2月第18页，课件共53页，创作于2023年2月6-4给水系统一、给水系统型式及选择给水系统：——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、阀门和附件的总称。——特点输送的工质流量大、压力高，对发电厂的安全、经济、灵活运行至关重要。——要求在发电厂任何运行方式和发生任何事故的情况下，都能保证不间断地向锅炉供水。第19页，课件共53页，创作于2023年2月型式主要有三种：单母管制系统切换母管制系统单元制系统（扩大单元制）型式的选择与机组的形式、容量和主蒸汽系统的型式有关。第20页，课件共53页，创作于2023年2月切换母管特点：安全可靠性高，具有一定的灵活性；但系统复杂、耗钢材、阀门较多、投资大。应用：高压供热式机组的发电厂采用。单母管分段备用给水泵切换阀门分段阀门第21页，课件共53页，创作于2023年2月单母管分段特点：有足够的可靠性高和运行的灵活性；投资大，钢材、阀门耗量也相当大。切换阀门切换阀门第22页，课件共53页，创作于2023年2月优点：系统简单，管路短、阀门少、投资省，便于机炉集中控制和管理维护。缺点：运行灵活性差应用：适应于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单元制系统，给水系统必须采用单元制。给水再循环管第23页，课件共53页，创作于2023年2月二、给水流量调节及给水泵配置参见教材200-204页内容。三、给水系统的全面热力系统及其运行参见教材204-205页内容。第24页，课件共53页，创作于2023年2月6-5回热全面性热力系统及运行回热系统正常运行的重要性机组回热系统涉及面宽、影响大，是火电厂热力系统的核心，也是最主要的系统之一，对锅炉、汽轮机、给水泵的安全可靠运行以及火电厂热经济性的影响很大。举例说明高加事故：煤耗率增大、汽轮机进水、锅炉过热蒸汽超温、机组出力受限；低加停用：热经济性降低、汽轮机叶片的浸蚀加剧；停用某加热器：应降低负荷（保证不致于过负荷）等。第25页，课件共53页，创作于2023年2月与原则性热力系统的主要区别机组的回热全面性热力系统，是回热设备实际运行热力系统，是回热原则性热力系统的充实与扩展。主要区别：除正常工况流程外，还具备其它所有运行工况流程（起、停、事故及低负荷等），以及各运行工况之间过渡时的必要切换连接和措施；不仅体现正常工况运行的热经济性，还对非正常工况的安全可靠运行及投资给予充分考虑。第26页，课件共53页，创作于2023年2月回热系统运行的安全可靠性回热加热器的汽侧通过抽汽管道与汽机相连，水侧通过凝结水泵、给水泵最终向锅炉供水。主要表现在以下方面：防止汽水倒流入汽轮机(引起汽轮机水击、浸蚀和超速)；保证锅炉供水不中断；保证给水泵、凝结水泵不汽蚀；保证除氧器的正常效果。第27页，课件共53页，创作于2023年2月一、正常运行1加热器抽空气系统——用以排除蒸汽凝结过程中的不凝结气体，保证设计的传热系数值。低压加热器抽空气系统与凝汽器的真空维持系统相连；高压加热器抽空气系统与除氧器相连，也有直接排入大气的；——正常运行时采用逐级自流连接方式，空气管路上设有节流孔板，以防止蒸汽大量流入下级。2疏水调节装置——为维持表面式加热器汽侧具有一定的疏水水位，避免疏水带汽造成过大的热损失，以及自动调节回热抽汽量。——疏水调节阀、浮子式疏水器（只用于低加）、U形管（用于真空下的加热器）等。第28页，课件共53页，创作于2023年2月3凝结水泵、疏水泵入口设置抽空气管路——不断抽出漏入泵内的空气，保证泵的正常运行。——分别引至凝汽器和相应加热器的抽空气管路。二、事故工况1泵的备用——为保证事故时向除氧器和锅炉供水的绝对可靠，凝结水泵和给水泵必须设置备用泵。——凝结水泵、给水泵、疏水泵都是输送饱和水的泵，易汽蚀，设置备用泵更为重要。有些机组疏水泵不设备用，而设疏水启动和备用管路。第29页，课件共53页，创作于2023年2月检查管道及阀门安全阀液动逆止阀泵出口的逆止阀泵入口的抽空气管路高加旁路第30页，课件共53页，创作于2023年2月2加热器的水侧旁路——为保证加热器事故时不中断向锅炉供水，以及能随时切除加热器进行维修。——高加一般为大旁路，旁路阀必须是自动的(有液动和电动两种)。——低加则每个或每两个一组设旁路。3阀门设置(1)逆止阀：阻止汽水倒流保护热力设备的阀门。——抽汽管上设置快速动作的液动或气动逆止阀，以防止汽水由加热器倒流入汽轮机（一般发生在加热器管束破裂、管子与管板或联箱连接处泄漏、疏水调节阀运行不正常造成水位过高以及汽轮机突降负荷或甩负荷等情况）。——最低压的加热器抽汽管上一般不设逆止阀（在真空下运行）。——凝结水泵、给水泵、疏水泵出口均设有逆止阀，以防止泵反转（事故时或运行泵对备用泵造成水倒流时）。第31页，课件共53页，创作于2023年2月(2)切断阀：——事故时为防止事故扩大和对设备能及时检修设置。——在加热器进汽口、进/出水口和旁路管上，在给水泵、凝结水泵和疏水泵出/入口处，有关空气管、疏水管上应设置切断阀门。(3)安全阀：——为在超压时保护设备设置安全阀。——除氧器、给水箱和高压加热器汽侧都设有安全阀。

4加热器抽空气和低加疏水备用管路的设置——表面式加热器抽空气管路具有并联的备用管路直接进入凝汽器，供本级加热器事故时使用。——低加事故时，相邻上级疏水可经由备用管路直接疏至凝汽器，或经汽轮机本体疏水扩容器到凝汽器。——疏水泵事故或低负荷下，可由备用管路转为逐级自流，或直接引至凝汽器。第32页，课件共53页，创作于2023年2月第33页，课件共53页，创作于2023年2月三、低负荷1给水泵和凝结水泵的再循环——低负荷时为保证有足够水量带走泵运行中产生的热量，使泵不致于汽蚀。——给水再循环：由水泵出口的逆止阀处接出，排至给水箱汽空间；再循环管上设有减压的串联节流孔板组，以保护给水箱不受水冲击。——主凝结水再循环：在抽气器冷却器与轴封冷却器后引出，为兼顾二者低负荷时冷却的需要。2除氧器低负荷汽源的切换第34页，课件共53页，创作于2023年2月3高加至低加的备用疏水管——除氧器必须高位放置及低负荷时进行汽源切换，那么在低负荷时，与定压运行除氧器相邻的高加和除氧器使用同一级抽汽汽源，其疏水无法自流到除氧器，为此设置至相邻低加的备用疏水管及相应的阀门，以保证低负荷时高加正常疏水。

四、加热器的运行监督与保护——加热器作为电厂的重要辅机，其正常运行与否，对电厂的安全、经济性影响很大。——关于加热器启动、停运、保护等内容

参见教材213-215页相关内容。<自学>第35页，课件共53页，创作于2023年2月加热器运行中的监督1、加热器水位水位过高：淹没部分换热面积引起汽压摆动或升高，水可能从抽汽管倒流入汽轮机造成水击，使抽汽管、加热器壳体产生振动。水位过低或无水位：蒸汽经疏水管流进相邻压力较低一级的加热器，排挤该低压抽汽，热经济性下降，并可能使该级加热器汽侧超压、尾部管束受到冲蚀，同时加速对疏水管、阀门的冲刷和汽蚀。加热器正常水位的维持是保证回热的热经济性和主辅设备安全运行的重要环节。第36页，课件共53页，创作于2023年2月2、加热器出口水温应维持设计值；若低于设计值，将使高压抽汽增加、低压抽汽减少，回热的热经济性下降。出口水温降低的主要原因：（1）端差增大。原因：加热器受热面结垢、汽侧抽空气不良，使传热系数减小；水位过高淹没受热面或水侧旁路门漏水等引起的。（2）抽汽管压降增大。原因：进汽阀或逆止阀开度不够或卡涩等。（3）保护装置失灵。措施：应定期进行抽气逆止阀的严密性试验、高加自动保护装置的试验。第37页，课件共53页，创作于2023年2月单元机组除氧器的全面性热力系统安全阀排气管第38页，课件共53页，创作于2023年2月第39页，课件共53页，创作于2023年2月第40页，课件共53页，创作于2023年2月第41页，课件共53页，创作于2023年2月第42页，课件共53页，创作于2023年2月6-6发电厂疏放水系统发电厂的疏水系统：用来疏泄和收集各类汽水管道疏水的管路及设备。由锅炉、汽轮机本体疏水和蒸汽管道疏水两部分组成。发电厂的放水系统：为回收锅炉汽包和各类容器（如除氧水箱）的溢水，以及检修设备时排放的合格水质的管路及设备。疏放水系统：不但影响到发电厂的热经济性，也威胁到设备的安全和可靠运行。第43页，课件共53页，创作于2023年2月蒸汽管道的疏水类型按管道投入运行的时间和运行工况可分为三种方式：（1）自由疏水（又称放水）