某300MW凝汽式汽輪機機組熱力系統(tǒng)設計

1、目 錄第1章 緒論11.1 熱力系統(tǒng)簡介11.2 本設計熱力系統(tǒng)簡介1第2章 基本熱力系統(tǒng)確定32.1 鍋爐選型32.2 汽輪機型號確定42.3 原則性熱力系統(tǒng)計算原始資料以及數據選取62.4 全面性熱力系統(tǒng)計算7第3章 主蒸汽系統(tǒng)確定153.1 主蒸汽系統(tǒng)的選擇153.2 主蒸汽系統(tǒng)設計時應注意的問題173.3 本設計主蒸汽系統(tǒng)選擇17第4章 給水系統(tǒng)確定194.1 給水系統(tǒng)概述194.2 給水泵的選型194.3 本設計選型22第5章 凝結系統(tǒng)確定235.1 凝結系統(tǒng)概述235.2 凝結水系統(tǒng)組成235.3 凝汽器結構與系統(tǒng)235.4 抽汽設備確定265.5 凝結水泵確定26第6章.回熱加熱

2、系統(tǒng)確定286.1 回熱加熱器型式286.2 本設計回熱加熱系統(tǒng)確定33第7章.旁路系統(tǒng)的確定357.1 旁路系統(tǒng)的型式及作用357.2 本設計采用的旁路系統(tǒng)38第8章.輔助熱力系統(tǒng)確定398.1 工質損失簡介398.2 補充水引入系統(tǒng)398.3 本設計補充水系統(tǒng)確定40第9章.軸封系統(tǒng)確定419.1 軸封系統(tǒng)簡介419.2 本設計軸封系統(tǒng)的確定41致 謝42參考文獻43外文翻譯原文44外文翻譯譯文49畢業(yè)設計任務書畢業(yè)設計進度表第1章 緒 論1.1熱力系統(tǒng)簡介發(fā)電廠的原則性熱力系統(tǒng)就是以規(guī)定的符號表明工質在完成某種熱力循環(huán)時所必須流經的各種熱力設備之間的系統(tǒng)圖。原則性熱力系統(tǒng)具有以下特點：（

3、1）只表示工質流過時狀態(tài)參數發(fā)生變化的各種必須的熱力設備，同類型同參數的設備再圖上只表示1個;（2）僅表明設備之間的主要聯(lián)系，備用設備、管路和附屬機構都不畫出；（3）除額定工況時所必須的附件（如定壓運行除氧器進氣管上的調節(jié)閥）外，一般附件均不表示。 原則性熱力系統(tǒng)主要由下列各局部熱力系統(tǒng)組成: 鍋爐、汽輪機、主蒸汽及再熱蒸汽管道和凝汽設備的鏈接系統(tǒng)，給水回熱系統(tǒng)，除氧器系統(tǒng)，補充水系統(tǒng)，輔助設備系統(tǒng)及“廢熱”回收系統(tǒng)。凝汽式發(fā)電廠內若有多種單元機組，其原則性熱力系統(tǒng)即為多個單元的組合。對于熱電廠，無論是同種類型的供熱機組還是不同類型的供熱機組，全廠的對外供熱的管道和設備是連在一起的，原則性熱力

4、系統(tǒng)較為復雜。 原則性熱力系統(tǒng)實質上表明了工質的能量轉換及熱能利用的過程，反映了發(fā)電廠熱功能量轉換過程的技術完善程度和熱經濟性。擬定合理的原則性熱力系統(tǒng)，是電廠設計和電廠節(jié)能工作的重要環(huán)節(jié)。1.2本設計熱力系統(tǒng)簡介某電力發(fā)電廠一期工程包括二套300MW燃煤汽輪發(fā)電機組及配套的輔機、附件。其中鍋爐為國外引進的1025t/h“W”火焰煤粉爐；汽輪機為國產亞臨界、一次中間再熱300MW凝式汽輪機。機組采用一爐一機的單元制配置。根據汽輪機制造廠推薦的機組的原則性熱力系統(tǒng)，考慮與鍋爐和全廠其它系統(tǒng)的配置要求，設計擬定了全廠的原則性熱力系統(tǒng)。該系統(tǒng)共有八級不調節(jié)抽汽。其中第一、二、三級抽汽分別供三臺高壓加

5、熱器，第五、六、七、八級抽分別供四臺低壓加熱器，第四級抽汽作為 0.803MPa壓力除氧器的加熱汽源。八級回熱加熱器 (除除氧器外)均裝設了疏水拎卻器。 以充分利用本級疏水熱量來加熱本級主凝結水。三級高壓加熱器均安裝了內置式蒸汽冷卻器，將三臺高壓加熱器上端差分別減小為- 1.67、0、0。從而提高了系統(tǒng)的熱經濟性。汽輪機的主凝結水由凝結水泵送出，依次流過軸封加熱器、4臺低壓加熱器，進入除氧器。然后由汽動給水泵升壓，經三級高壓加熱器加熱，最終給水溫度達到272.8，進入鍋爐。三臺高壓加熱器的疏水逐級自流至除氧器；四臺低壓加熱器的疏水逐級自流至凝汽器。凝汽器為單軸雙缸排汽 反動凝汽。汽輪機為亞臨界

6、壓力、一次中間在熱、單軸雙缸雙排汽反動凝汽式汽輪機。高中壓缸為雙層合缸反流結構，即由高中壓外缸、高壓內缸和中壓內缸組成。低壓缸則是3層缸結構，由鋼板焊接、對稱分流布置。本機組有8級非調整抽汽，在第13級抽汽供3臺高壓加熱器,第4級抽汽供除氧器、鍋爐給水泵小汽輪機及輔助蒸汽用汽,第58級抽汽供4臺低壓加熱器用汽。此外，中壓聯(lián)合汽門閥桿漏氣接入第3級抽汽管道上，鍋爐連續(xù)排污擴容器的擴容蒸汽和高壓軸封漏氣接入除氧器。除氧器為滑壓運行，滑壓范圍是0.1470.883MPa。高低壓加熱器均設有內置式疏水冷卻器，且高壓加熱器還沒有內置式蒸汽冷器。加熱器疏水采用逐級自流方式，最后流入凝汽器熱井。凝結水系統(tǒng)設

7、置有軸封加熱器SG和除鹽設備DE。凝結水精處理裝置采用低壓系統(tǒng)，凝結水經凝結水泵CP、除鹽設備DE和凝升泵BP，流經軸封加熱器SG、4個低壓加熱器進入除氧器。給水從給水箱經前置泵TP、主給水泵FP及3臺高壓加熱器進入鍋爐。壓力最低的H7、H8低壓加熱器位于凝汽器喉部化學補充水從凝汽器補入。該機組在額定進汽參數、額定排汽壓力、補水率為0%、回熱系統(tǒng)正常投運的條件下，能發(fā)出額定功率300MW，進汽量為1000t/h，熱耗率7993KW/(KWh)當閥門全開、超壓5%（即VWO+5%OP）工況下，機組最大進汽量為1025 t/h，最大功率為329MW。熱力系統(tǒng)的汽水損失計有：全廠汽水損失10354k

8、g/h鍋爐排污損失1035kg/h (因排污率較小，未設計排污利用系統(tǒng)) 。高壓缸門桿漏氣A 和 B分別引人再熱冷段管道和軸封加熱器SG，中壓缸門桿漏汽 K引人 3 號高壓加熱器，高壓缸的軸封漏汽按壓力不同，分別進人除氧器(L1、L)、均壓箱(M1、M)和軸封加熱器 (N1、N.)。中壓缸的軸封漏汽也按壓力不同，分別引進均壓箱(P)和軸封加熱器 (R)。低壓缸的軸封用汽S來自均壓箱，軸封排汽 T也引人軸封加熱器。從高壓缸的排汽管路抽出一股氣流J，不經再熱器而直接進中壓缸，用于冷卻中壓缸轉子葉根。第2章 基本熱力系統(tǒng)確定2.1鍋爐選型2.1.1鍋爐的簡介鍋爐是火力發(fā)電廠的三大主機中最基本的能量轉

9、換裝備。其作用是使燃料在爐內燃燒放熱，并將鍋爐內工質由水加熱成具有足夠數量和一定品質（氣溫和氣壓）的過熱蒸汽，供汽輪機使用。表征鍋爐設備基本特征的有：鍋爐容量、蒸汽參數、燃燒方式、汽水流動方式和鍋爐整體布置等方面。主要是鍋爐容量和蒸汽參數。鍋爐容量：鍋爐的容量用蒸發(fā)量表示，一般是指鍋爐在額定蒸汽參數（壓力、溫度）、額定給水溫度和使用設計燃料時，每小時的最大連續(xù)蒸發(fā)量。常用符號De表示，單位為t/h(或kg/s)。習慣上，電廠鍋爐容量也用與之配套的汽輪發(fā)電機組的電功率表示。蒸汽參數：鍋爐的蒸汽參數是指鍋爐出口處的蒸汽溫度和蒸汽壓力。蒸汽溫度常用符號t表示，單位為或K；蒸汽壓力常用符號p表示，單位

10、為MPa。鍋爐設計時所規(guī)定的蒸汽溫度和壓力稱為額定蒸汽溫度和額定蒸汽壓力。2.1.2電廠鍋爐特性 表征鍋爐設備基本特征的有：鍋爐容量、蒸汽參數、燃燒方式、汽水流動方式和鍋爐整體不知等方面。 電廠鍋爐存在這樣幾個明顯特點：電廠鍋爐一般都是在蒸發(fā)量在400t/h以上、超高壓以上壓力的鍋爐，且大都進行中間再熱，即鍋爐容量大、蒸汽參數高。大容量、高參數電廠鍋爐熱效率都很高，多穩(wěn)定在90%以上。大型電廠鍋爐為實現安全、經濟運行、大都設置一套高度可靠的自動化控制裝置自動化程度高。2.1.3一般電廠鍋爐分類可以從不同角度出發(fā)對鍋爐進行分類：按煙氣在鍋爐流動的狀況分：水管鍋爐、鍋殼鍋爐、水火管組合式鍋爐；按鍋

11、筒放置的方式分：立式鍋爐、臥式鍋爐；按用途分：生活鍋爐、工業(yè)鍋爐、電站鍋爐、車船用鍋爐；按介質分：蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、汽水兩用鍋爐、有機熱載體鍋爐；按安裝方式分：快裝鍋爐、組裝鍋爐、散裝鍋爐；按燃料分：燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐、余熱鍋爐、電加熱鍋爐、生物質鍋爐；按水循環(huán)分：自然循環(huán)、強制循環(huán)、混合循環(huán)；按壓力分：常壓鍋爐、低壓鍋爐、中壓鍋爐、高壓鍋爐、超高壓鍋爐；按鍋爐數量分：單鍋筒鍋爐、雙鍋筒鍋爐；按燃燒定在鍋爐內部或外部分：內燃式鍋爐、外燃式鍋爐；按工質在蒸發(fā)系統(tǒng)的流動方式可分為自然循環(huán)鍋爐、強制循環(huán)鍋爐、直流鍋爐等；按制造級別分類：A級、B級、C級、D級、E級（按制造鍋爐的壓力分）；

12、按出口蒸汽壓力分為：低壓鍋爐（P2.5MPa）、中壓鍋爐（22.5P4.0MPa）、高壓鍋爐（4.0P=10MPa）、超高壓鍋爐（10P=13.7MPa）、亞臨界鍋爐（13.7P=16.7MPa）、超臨界鍋爐（P=22MPa）。2.1.4電廠鍋爐的安全經濟指標1.連續(xù)運行小時數=兩次檢修之間運行小時數2.事故率=100%3.可用率=100%4.鍋爐效率：鍋爐每小時的有效利用熱量（即水和蒸汽所吸收的熱量）占輸入鍋爐全部熱量的百分數，常用符號表示，即=100%事故率和可用率按一適當的周期來計算。我國通常以一年為一統(tǒng)計周期。連續(xù)運行小時數越長，事故率越低，可用率越高，鍋爐的安全可靠性就越高。2.1.

13、5本設計鍋爐機組選用（1）汽輪機形式：陽邏發(fā)電廠優(yōu)化引進型N300-16.5/537/537（2）蒸汽初參數：=16.65MPa, =537; =0.31MPa, =1.4（3）再熱蒸汽參數：冷段壓力=3.61MPa,冷段溫度=316.4，熱段壓力=3.29Mpa（4）熱段溫度=537；=0.07MPa, =1.2（5）排汽壓力：=5.54kPa(0.00554MPa)（6）抽汽及軸封參數見表2.2.給水泵出口壓力=20.81MPa,凝結水泵出口壓力為1.78MPa.機械（7）效率、發(fā)電機效率分別取為=0.99、=0.985（8）汽動給水泵用汽數為0.0382.2汽輪機型號確定2.2.1汽輪機

14、原理汽輪機是以蒸汽為工質的將熱能轉變?yōu)闄C械能的旋轉式原動機。汽輪機設備是火電廠的三大主要設備之一。在火力發(fā)電廠，鍋爐將燃料的化學能轉變?yōu)檎羝臒崮埽啓C將蒸汽的熱能轉變?yōu)闄C械能，發(fā)電機將轉軸的機械能轉變?yōu)殡娔堋?.2.2汽輪機分類1.按工作原理分級是汽輪機中最基本的作功單元，它是由噴管葉柵和與它相配合的動葉柵組成的。蒸汽在汽輪機級中以不同方式進行能量轉換，便形成不同的工作原理的汽輪機。（1）沖動式汽輪機：主要由沖動級組成，蒸汽主要在噴管葉柵（或靜葉柵）中膨脹，在動葉柵中只有少量膨脹。（2）反動式汽輪機：主要由反動級組成，蒸汽在噴管葉柵（或靜葉柵）和動葉柵中都進行膨脹，且膨脹程度大致相同。2.

15、按熱力特性分（1）凝汽式汽輪機：蒸汽在汽輪機內膨脹做功以后，除小部分軸封漏氣外，全部進入凝汽器凝結成水的汽輪機。實際上為了提高汽輪機的熱效率，減少汽輪機排汽缸的直徑尺寸，將做過功的蒸汽從汽輪機內抽出來，送入回熱加熱器，用以加熱鍋爐給水，這種不調整抽汽式汽輪機，也統(tǒng)稱為凝汽式汽輪機。（2）背壓式汽輪機：蒸汽進入汽輪機內部做功以后，以高于大氣壓力排除汽輪機，用于工業(yè)生產或民用采暖的汽輪機。（3）抽汽背壓式汽輪機：為了滿足不同用戶和生產過程的需要，從背壓式汽輪機內部抽出部分壓力較高的蒸汽用于工業(yè)生產，其余蒸汽繼續(xù)做功后以較低的壓力排除，供工業(yè)生產和居民采暖的汽輪機。（4）抽汽凝汽式汽輪機：蒸汽進入汽

16、輪機內部做過功以后，從中間某一級抽出來一部分，用于工業(yè)生產或民用采暖，其余排入凝汽器凝結成水的汽輪機，稱為一次抽汽式或單抽式汽輪機。從不同的級間抽出兩種不同壓力的蒸汽，分別供給不同的用戶或生產過程的汽輪機稱為雙抽式（二次抽汽式）汽輪機。（5）多壓式汽輪機：汽輪機進汽不止一個參數，在汽輪機的某中間級前又引入其他來源的蒸汽，與原來的蒸汽混合共同膨脹做功。 3.按汽輪機的進汽壓力分（1）低壓汽輪機：主蒸汽壓力為1.21.5MPa（2）中壓汽輪機：主蒸汽壓力為2.04.0MPa（3）高壓汽輪機：主蒸汽壓力為6.010.0MPa（4）超高壓汽輪機：主蒸汽壓力為12.014.0MPa（5）亞臨界汽輪機：主

17、蒸汽壓力為16.018.0MPa（6）超臨界汽輪機：主蒸汽壓力大于22.17MPa（7）超超臨界壓力汽輪機：主蒸汽壓力大于32MPa。2.2.3本設計選用汽輪機根據任務書要求可得到汽輪機相關參數汽輪機形式：N300-16.65/537/537蒸汽初參數：=16.65MPa, =537; =0.31MPa, =1.4;再熱蒸汽參數：冷段壓力=3.61MPa,冷段溫度=316.4，熱段壓力=3.29MPa,熱段溫度=537；=0.07MPa, =1.2;排汽壓力：=5.54kPa(0.00554MPa);抽汽及軸封參數見表2.2.給水泵出口壓力=20.81MPa,凝結水泵出口壓力為1.78MPa.

18、機械效率、發(fā)電機效率分別取為=0.99、=0.985。汽動給水泵用汽數為0.038。本設計選用N300-16.65/537/537型號汽輪機。全機有兩個缸：高中壓部分采用高中壓合缸反流結構，對頭布置，為雙層缸；低壓缸分為流結構，進汽部分為三層，通流部分為雙層缸。高壓缸內有一級沖動級（調節(jié)級）和12級反動式壓力級，中壓缸內有9列反動式壓力級，低壓缸內分流布置著14列反動式壓力級.全機共有29個熱力級，36個結構級。新蒸汽從汽輪機下部由主蒸汽管道進入2個高壓主汽調節(jié)聯(lián)合閥，由6個調節(jié)氣閥經導汽管按一定的順序從高壓外缸的上半和下半分別進入高壓缸的6個噴管室，通過各自的噴管組流向順向布置的調節(jié)級，然后

19、返流經過高壓通流部分反向布置的12級反動級，經由高中壓外缸下半排出后進入再熱器。經過再熱的蒸汽從汽輪機前部由再熱主汽管進入2個中壓再熱調節(jié)聯(lián)合閥，再經過2根中壓導汽管將蒸汽從下部導入高中壓外缸的中壓缸，再經過中壓通流部分后，經過一根連通管進入低壓缸，蒸汽從中央流入，再從2個排汽口排入凝汽器。2.3原則性熱力系統(tǒng)計算原始資料以及常用數據選取2.3.1回熱加熱系統(tǒng)參數 (1)機組各級回熱抽汽參數見表2-4表2-3 N300-16.65/537/537型雙缸雙排汽機組回熱抽汽及軸封汽參數項目加熱器編號抽汽壓力抽汽溫度軸封汽量軸封汽比焓單位MPakJ/kg回熱抽汽點、軸封來汽點及軸封汽參數H15.95

20、4386.7H23.61316.4H31.63436.6H40.803337.4高壓汽門來0.0133361H50.341237.4H60.134145.0H70.073295.0H80.025664.97SG中壓缸來0.0133284C0.00554342.3.2整理原始資料（1）根據已知參數p、t在h-s圖上畫出汽輪機蒸汽膨脹過程線（見圖2-4），得到新汽焓、各級抽汽焓及排汽焓，以及再熱器蒸汽比焓升。也可以根據p、t、查水蒸汽表得出上述焓=3394.1kJ/kg,=3015.8kJ/kg,=3534.8kJ/kg,=3534.8-3015.8=519kJ/kg根據水蒸氣表查得各加熱器出口水

21、焓及有關疏水焓或，將機組回熱系統(tǒng)計算點參數列于表2-4 圖2-4亞臨界壓力300MW雙缸雙排汽凝氣式機組蒸汽膨脹過程線2.4全面性熱系統(tǒng)計算2.4.1回熱抽汽系數與凝氣系數的計算采用相對量方法進行計算。（1）1號高壓加熱器（H1）由H1的熱平衡時求 （-）=- =0.H1的疏水系數=0.（2）2號高壓加熱器（H2） (-)+(-)=- = =0.表2-4 N300-16.65/537/537型雙缸雙排汽機組回熱系統(tǒng)計算點參數 項目單位H1H2H3H4H5H6H7H8SGC加熱蒸汽抽汽壓力MPa5.9543.611.630.8030.3410.1340.07320.02560.0055抽汽壓損%

22、66666666加熱器汽側壓力MPa5.5973.391.530.7550.3210.1260.06880.02410.095抽汽焓kJ/kg3142.83015.83332.23134.42939.22763.52669.22517.6軸封汽焓kJ/kg33613284飽和水溫度271.1240.8199.3168.1135.9106.289.564.298.234.7飽和水焓kJ/kg1190.21040.8849710.7571.5445.3374.8268.5411.5145.5被加熱水加熱器端差-1.670002.782.782.782.780加熱器出口水溫272.8240.8199

23、.3168.1133.1103.486.761.4加熱器水側壓力MPa20.8120.8120.810.8031.781.781.781.781.78加熱器出口水焓kJ/kg1195.21043.7857.7710.7560.7434.7364.4258.5145.5疏水疏水冷卻器端差 888疏水冷卻器 出口水溫248.8207.3179.5疏水冷卻 器 疏水焓kJ/kg1079.5886761.3H2的疏水系數 再熱蒸汽系數 （3）3號高壓加熱器 （H3）先計算給水泵的焓升。設除氧器的水位高度為20m，則給水泵的進口壓力為= MPa，取給水的平均比容為=0.0011 /kg、給水泵效率=0.

24、83，則 =26.3（kJ/kg）由H3的熱平衡式得 = = =0. H3的疏水系數 （2）除氧器HD 第4段抽汽由除氧器加熱蒸汽和汽動給水泵用汽2部分組成，即 由除氧器的物質平衡可知除氧器的進水系數為 由于除氧器的進出口水量不等，時未知數。為避免在最終的熱平衡式中出現2各未知數，可先不考慮加熱器的效率，寫出除氧器的熱平衡式：吸熱量=放熱量，即 將的關系代入，整理成以進水焓為基準，并考慮的熱平衡式：吸熱量/=放熱量，可得 （5）5號低壓加熱器（H5） 直接由H5的熱平衡式可得 H5的疏水系數 （6）6號低壓加熱器（H6） 同理，有 （7）7號低壓加熱器（H7） （8）8號低壓加熱器（H8）與軸

25、封加熱（SG） 為了計算方便，將H8與SG作為一個整體考慮，采用2.39所示的熱平衡范圍來列出物質平衡和熱平衡式。由熱井的物質平衡式，可得根據吸熱量=放熱量寫出平衡式 將消去，并整理成以吸熱為基礎以進水焓為基準的熱平衡式，得 （9）凝汽系數的計算與物質平衡校核 由熱井的物質平衡計算 由汽輪機流通部分物質平衡來計算，以校核計算的準確性 =1-(0.+0.+0.+0.+0.+0.+0.+0.+0.013+0.0014)=0.2.4.2新汽量計算及校核根據抽汽做功不足多耗汽的公式來計算 (1) 計算 凝汽的比內功為 （2）計算 各級抽汽做功不足系數如下： 表2-5 、和的計算數據=0.=3142.8

26、=235.4=0.=0.62820.=68.=0.08237=3015.8=248.=0.=0.75.=0.=3332.2=134.=0.=0.36.=0.=3134.4=212.=0.=0.62.0.=2939.2=121.=0.=0.37.=0.=2763.5=58.=0.=0.19.=0.=2669.2=90.=0.=0.31.0.2517.664.=0.=0.23.=0.=2357.6=1409.548.64758=0.013=336143.6930.0.=11.=0.0014=32844.56760.0.=1.=0.22 3892917.于是，抽汽做功不足汽耗增加系數為 則汽輪機新汽

27、耗量為 （3） 功率校核 1kg新汽比內功(其中計算數據見表2-5) 據此，可的汽輪機發(fā)動機的功率為MW計算誤差誤差非常小，在工程允許范圍內，表示上述計算正確。各汽水流量絕對值計算2.4.3 各汽水流量絕對值計算 （1）由求出各處，見表2-5 （2）全廠物質平衡 汽輪機總耗汽量 鍋爐蒸發(fā)量 =926.669 鍋爐給水量（在最大工況下扣去過熱器減溫水） 鍋爐連續(xù)排污量 =9.2667 補充水量 =78.0027 2.4.4汽輪機熱經濟指標計算 1kg新汽的比熱耗 （kJ/kg） 汽輪機絕對內效率 汽輪發(fā)動機絕對電效率 汽輪發(fā)電機組熱耗率q 汽輪發(fā)電機組汽耗率 第3章 主蒸汽再熱蒸汽系統(tǒng)確定3.1

28、主蒸汽系統(tǒng)的選擇主蒸汽系統(tǒng)包括從鍋爐過熱器出口聯(lián)箱至汽輪機進口主汽閥的主蒸汽管道、閥門、疏水裝置及通往新汽設備的蒸汽支管所組成的系統(tǒng)。對于裝有中間再熱式機組的發(fā)電廠，還包括從汽輪機高壓缸排氣至鍋爐再熱器進口聯(lián)箱的再熱冷段管道、閥門及從再熱器出口聯(lián)箱至汽輪機中壓缸進口閥門的再熱熱段管道、閥門。發(fā)電廠主蒸汽系統(tǒng)具有輸送工質流量大、參數高、管道長且要求金屬材料質量高的特點，它對發(fā)電廠運行的安全、可靠、經濟性影響很大，所以對主蒸汽系統(tǒng)的基本要求就是系統(tǒng)力求簡單，安全、可靠性好，運行調度靈活，投資少，運行費用低，便于維修、安裝和擴建。3.1.1單母管制系統(tǒng)（又稱集中母管制系統(tǒng)）如圖3-1（a）所示，其特

29、點是發(fā)電廠所有鍋爐的蒸汽先引至一根蒸汽母管集中后，再由該母管引至汽輪機和各用汽處。3-1 火電廠主蒸汽系統(tǒng)單母管上用兩個串聯(lián)的分段閥，將母管分成兩個以上區(qū)段，它起著減小事故范圍的作用，同時也便于分段閥和母管本身檢修而不影響其他部分正常運行，提高了系統(tǒng)運行的可靠性。正常運行時，分段閥處于開啟狀態(tài)，單母管處于運行狀態(tài)。顯然，該分段閥應采用閘閥。 該系統(tǒng)的優(yōu)點是系統(tǒng)比較簡單，布置方便。但運行調度還不夠靈活，缺乏機動性。當任一鍋爐或與母管相連的任一閥門發(fā)生事故，或單母管分段檢修時，與該母管相連的設備都要停止運行。因此這種系統(tǒng)通常用于鍋爐和汽輪機臺數不匹配，而熱負荷又必須確保可靠供應的熱電廠以及單機容量

30、為6MW以下的電廠。3.1.2切換母管制如圖3-1（b）所示，其特點為每臺鍋爐與其相對應的汽輪機組成一個單元，正常時機爐成單元運行，各單元之間裝有母管，每一單元與母管相連處裝有三個切換閥門。它們的作用是當某單元鍋爐發(fā)生事故或檢修時，可以通過這三個切換閥門由母管引來鄰爐蒸汽，使該單元的汽輪機繼續(xù)運行，也不影響從母管引出的其他用汽設備。為了便于母管檢修或電廠擴建不致影響原有機組正常運行，機爐臺數較多時，也可以考慮用兩個串聯(lián)的關斷閥將母管分段。母管管徑一般是按通過一臺鍋爐的蒸發(fā)量來確定，通常處于熱備用狀態(tài)；若分配鍋爐負荷時，則應投入運行。該系統(tǒng)的優(yōu)點是可充分利用鍋爐的富余容量，切換運行，既有較高的運

31、行靈活性，又有足夠的運行可靠性，同時還可以實現較優(yōu)的經濟運行。該系統(tǒng)的不足之處在于系統(tǒng)較復雜，閥門多，發(fā)生事故的可能性較大；管道長，金屬耗量大，投資高。所以，該系統(tǒng)適宜裝有高壓供熱式機組的發(fā)電廠和中、小型發(fā)電廠采用。3.1.3單元制系統(tǒng)如圖3-1（c）所示，其特點是每臺鍋爐與相對應的汽輪機組成一個獨立單元，各單元間無母管橫向聯(lián)系，單元內各用汽設備的新蒸汽支管均引自機爐之間的主汽管。單元制系統(tǒng)的優(yōu)點是系統(tǒng)簡單、管道短、閥門少，故能節(jié)省大量高級耐熱合金鋼；事故僅限于本單元內，全廠安全可靠性高；控制系統(tǒng)按單元設計制造，運行操作少，易于實現集中控制；工質壓力損失少，散熱小，熱經濟性高；維護工作量少，費

32、用低；無母管，便于布置，主廠房土建費用少。其缺點是單元之間不能切換。單元內任一與主汽管相連的主要設備或附件發(fā)生事故，都將導致整個單元系統(tǒng)停止運行，缺乏靈活調度和負荷經濟分配的條件；負荷變動時對鍋爐燃燒的調整要求高；機爐必須同時檢修，相互制約。因此，對參數高、要求大口徑高級耐熱合金鋼管的機組，且主蒸汽管道系統(tǒng)投資占有較大比例時，應首先考慮采用單元制系統(tǒng)。如裝有高壓凝汽式機組的發(fā)電廠，可采用單元制系統(tǒng)；對裝有中間再熱凝汽式機組或中間再熱供熱式機組的發(fā)電廠，應采用單元制系統(tǒng)。3.2主蒸汽系統(tǒng)設計時應注意的問題3.2.1高、中壓主汽閥和高壓缸排汽逆止閥高參數大容量機組，尤其是再熱機組的蒸汽流量很大。汽

33、輪機自動主汽閥一般配置兩個，也有配置四個高壓主汽閥的，高壓調速汽閥一般都配置四個，再熱后的中壓自動主汽閥與相應的調速汽閥合并為中壓聯(lián)合汽閥，一般也配置兩個或四個。它們均靠汽輪機調速系統(tǒng)的高壓油控制其自動關閉；新蒸汽管道上配置一電動隔離閥作嚴密隔絕蒸汽用。高壓缸排氣管上為防止機組甩負荷時，再熱管道內的蒸汽倒流入汽輪機，通常設置有逆止閥。當汽輪機排氣逆止閥以及各回熱抽氣管道上的逆止閥也在氣動或液動機構作用下迅速關閉，從而保護汽輪機不至超速。3.2.2溫度偏差及其對策隨著機組容量增大，爐膛寬度加大，煙氣流量、溫度分布不均造成兩側汽溫偏差增大，這樣就要求管道系統(tǒng)應有混溫措施。國際電工協(xié)會規(guī)定，最大允許

34、汽溫偏差持久性為15，瞬時性為42。由于汽輪機的主蒸汽、再熱蒸汽均為雙側進汽，因此再熱機組的主蒸汽、再熱蒸汽系統(tǒng)以單管、雙管及混合管系統(tǒng)居多，少數也有四管及其混合管系統(tǒng)的。3.2.3主蒸汽及再熱蒸汽壓損及管徑優(yōu)化主蒸汽、再熱蒸汽壓損增大，將會降低機組的熱經濟性，多耗燃料。蒸汽壓損與管徑和管道附件有直接的關系。所以設計規(guī)程明確提出對第一臺新設計的汽輪機組，其主蒸汽、再熱蒸汽等管道的管徑及管路根數，應經優(yōu)化計算確定。管徑優(yōu)化計算包括管子壁厚計算、壓降計算和費用計算三部分。3.3本設計的主蒸汽系統(tǒng)選擇由于本設計采用一次中間再熱高參數凝汽式電廠，故選用單元制系統(tǒng)。機組主蒸汽及高、低溫在熱蒸汽系統(tǒng)采用單

35、管、雙管混合系統(tǒng)，管道從過熱器的出口聯(lián)箱的兩側引出，在機頭處匯集成一根管，到高壓缸前分成兩根支管分別進入高壓缸左右側主汽閥和調節(jié)閥，在汽輪機入口前設壓力平衡聯(lián)通管。熱再熱蒸汽管道從再熱器的出口聯(lián)箱的兩側引出，平行接到汽輪機前，分別接入中壓缸左右側再熱主汽閥，在汽輪機入口前設壓力平衡連通管。熱再熱蒸汽管道從再熱器的出口聯(lián)箱的兩側引出，平行接到汽輪機前，分別接入中壓缸左右再熱主汽閥調節(jié)閥，在汽輪機入口前設壓力平衡連通管。冷再熱蒸汽管道從高壓缸的兩個排氣口引出，在機頭處匯成一根總管，到鍋爐前再分成兩根支管分別接入再熱器進口聯(lián)箱。既減少由于鍋爐兩側熱偏差和管道布置差異所引起的蒸汽溫度和壓力偏差，有利于

36、機組的安全運行，同時還可以選擇合適的管道規(guī)格，節(jié)省管道投資。過熱器出口及再熱器進、出口管道上設有水壓試驗隔離裝置，鍋爐側管系可做隔離水壓試驗。主蒸汽、再熱蒸汽壓損增大，將會降低機組的熱經濟性，多耗燃料。蒸汽壓損與管徑和管道附件有直接的關系。為了減小蒸汽的流動阻力損失，在主汽閥前的主蒸汽管道上只設置了堵板閥，高壓缸排汽管道上為了防止機組甩負荷時，再熱管道內的蒸汽倒流入汽輪機，設置了氣動止回閥。當汽輪機甩負荷時，高、中壓自動主汽閥在高壓油作用下瞬間關閉（0.10.3s），高壓缸排氣止回閥以及各回熱抽汽官道上的逆止閥也在氣動機構作用下迅速關閉，從而保證汽輪機不至超速。系統(tǒng)內的各種汽閥（包括主汽閥、調

37、節(jié)閥、止回閥、疏水閥、安全閥）控制可靠、開啟靈活、關閉嚴密，是保證系統(tǒng)正常工作的最基本條件。第4章 給水系統(tǒng)確定4.1給水系統(tǒng)概述給水系統(tǒng)是從除氧器給水箱下降管入口到鍋爐省煤器進口之間的管道、閥門和附件之總稱。它包括了低壓給水系統(tǒng)和高壓給水系統(tǒng)，以給水泵為界，給水泵進口之前為低壓系統(tǒng)，給水泵出口之后為高壓系統(tǒng)。給水系統(tǒng)輸送的工質流量大、壓力高、對發(fā)電廠的安全、經濟、靈活運行至關重要。給水系統(tǒng)事故會使鍋爐給水中斷，造成緊急停爐或降負荷運行，嚴重時會威脅鍋爐的安全甚至長期不能運行。因此對給水系統(tǒng)的要求是在發(fā)電廠任何運行方式和發(fā)生任何事故的情況下，都能保證不間斷地向鍋爐供水。給水系統(tǒng)的主要功能是將除

38、氧器水箱中的主給水通過給水泵提高壓力，經過高壓加熱器進一步加熱之后，輸送到鍋爐的省煤器入口，作為鍋爐的給水。此外，給水系統(tǒng)還向鍋爐過熱器的減溫器、再熱器減溫器及汽輪機高壓旁路裝置的減溫器提供減溫水，用以調節(jié)上述設備出口蒸汽的溫度。給水系統(tǒng)的最初注水來自凝結水系統(tǒng)。4.2給水泵的選型4.2.1給水泵的分類電動泵組的驅動方式及配套形式為：前置泵由給水泵電動機的一端直接驅動。給水泵由給水泵電動機的另一端通過液力偶合器驅動。前置泵是通過迭片式撓性聯(lián)軸器與電機連接。其余為齒輪聯(lián)軸器傳遞。齒輪聯(lián)軸器有壓力油潤滑。每個聯(lián)軸器都封閉在可拆的保護罩內。4.2.2給水泵結構筒體：焊接在管路上，中心線位置支撐在鋼結

39、構的泵座上。簡體材料為錳鋼鑄件。筒內所有受高速水流沖擊的區(qū)域都鍍以不銹鋼奧氏體鍍層以防止沖蝕。泵內組件：可以整體從泵筒體抽出，這種設計由英國高級給水泵發(fā)展而來，利用備用芯包使得維修時間大為減少。芯包內包括所有的易損部件，并且有互換性。內泵殼選用耐腐蝕抗沖蝕的13鉻鋼，相鄰內泵殼間的接口為止口套接式并嵌有“0”型圈。轉動部件：剛性轉子有極高的機械可靠性，泵軸為馬氏體不銹合金鋼鍛件，徑向軸承檔鍍以鉻層以防止咬軸。水力部件：泵中所用的葉輪和導葉為13鉻不銹鋼精密澆鑄件。流道用陶瓷模芯法澆鑄，由此獲得極好的表面光潔度和強度，高精度的葉型和高重復性。中間抽頭：第二級上有一中間抽頭，由兩個密封圈在芯包與簡

40、體間密封，并在前二級泵殼外形成一周向空間，在次級內泵殼上有圈徑向孔，使得次級壓力水進入周向空間，在筒體上有一抽頭口，使次級抽頭水從周向空間輸向中間抽頭接頭。平衡裝置；泵的水力平衡裝置為平衡鼓裝置，平衡鼓裝在末級葉輪后面，平衡鼓為不銹鋼鍛件材料。軸承：泵軸是由一對普通圓柱型徑向滑動軸承所支承，軸承為鎢金襯套強制油潤滑型，潤滑油來自主潤滑油系統(tǒng)。自位瓦塊式推力軸承：自位瓦塊式推力軸承對兩個方向的推力載荷是有相同的承受容量的，適用于兩個旋轉方向。推力軸承安裝在一軸向中分的軸承腔內，而軸承室本身也是軸向中分的。軸端密封：泵裝有固定襯套注射密封水，卸荷型迷宮密封，保證泵在運行時密封水不進入泵內而泵內水不

41、泄漏出來。4.2.3給水泵的出口壓力給水泵的出口壓力主要取決于鍋爐汽包的工作壓力，此外給水泵的出水還必須克服以下阻力：給水管道以及閥門的阻力，各級高壓加熱器的阻力，給水調整門的阻力，省煤器的阻力，鍋爐進水口和給水泵出水口間的靜給水高度。根據經驗估算，給水泵出口壓力最小為鍋爐最高壓力的1.25倍。4.2.4給水泵的揚程給水泵的揚程應為下列各項之和：1. 從除氧器給水箱出口到省煤器進口介質流動總阻力（按鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量時的給水量計算）。汽包爐應另加20%欲量；直流爐應加10%欲量。2. 汽包爐：鍋爐汽包正常水位與除氧器給水箱正常水位間的水柱靜壓差。直流爐：鍋爐水冷壁鍋爐水汽化始、終點標高的平均值

42、與除氧器給水箱正常水位間的水柱靜壓差。如制造廠提供的鍋爐本體總阻力已包括靜壓差，則應為省煤器進口與除氧器給水箱正常水位間的水柱靜壓差。3. 鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量時，省煤器入口的給水壓力。4. 除氧器額定工作壓力（取負值）。再有前置給水泵時，前置泵和給水泵揚程之和應大于上列各項的總和。同時前置給水泵的揚程除應計及前置泵出口至給水泵入口間的介質流動總阻力和靜壓差以外，還應滿足汽輪機甩負荷瞬態(tài)工況時為保證給水泵入口不汽化所需的壓頭要求。4.2.5給水泵流量在每一給水系統(tǒng)中，給水泵出口的總流量（即最大給水消耗量，不包括備用給水泵），均應保證供給其所連接的系統(tǒng)的全部鍋爐在最大連續(xù)蒸發(fā)量時所需的給水量。同時

43、考慮給水泵的老化、鍋爐連續(xù)排污量、汽包水位調節(jié)的需要、鍋爐本體吹灰及汽水損失、不明泄量等因素，還應留有一定欲量。對汽包爐其給水量就應為鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量的110%；對直流爐因沒有連續(xù)排污，也無汽包水位調節(jié)等要求，所以其給水量取鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量的105%。對中間再熱機組，給水泵入口的總流量，還應加上供再熱蒸汽調溫用的從泵的中間級抽出的流量，以及漏出的注入給水泵軸封的流量差。前置給水泵出口的總流量，應為給水泵入口的總流量與前置泵和給水泵之間的抽出流量之和。4.2.6給水泵中間抽頭現代大功率機組為了提高經濟效果，減少輔助水泵往往從給水泵的中間級抽取一部分水量作為鍋爐的減溫水（一般為再熱器減溫水），

44、這就是給水泵的中間抽頭。4.2.7前置泵和液力偶合器4.2.7.1前置泵結構 該泵為水平、單級軸向分開式。具有一支撐在近中心線的殼體以允許軸向和徑向自由膨脹，從而保持對中性。殼體：殼體為高質量的碳鋼鑄件。是雙蝸殼型，水平中分線分開，進出口水管在殼體下半部結構，這樣可避免在檢修時拆開聯(lián)接管道。殼體上蓋上設有排氣閥。葉輪：葉輪是雙吸式，不銹鋼鑄件，加工精確并經過動平衡。雙吸式結構可保證葉輪的軸向推力基本平衡。在自由端上裝有一雙向推力軸承。軸：為不銹鋼鍛件，用來傳遞扭矩。葉輪密封環(huán)：減少泄漏量，安裝在殼體腔內。由防轉定位銷定位。 軸承：泵裝有滾動軸承，軸承裝在牢固的連接在泵殼端部支撐法蘭的軸承托架上

45、，軸承為稀油潤滑，裝有冷卻水室及溫度測點。軸封：泵裝有機械密封，該機械密封為平衡型，由有彈簧支撐的動環(huán)和水冷卻的靜環(huán)所組成。分開的填料箱設有一水冷卻套，從而使機械密封旋轉部分周圍的溫度較低。聯(lián)軸器：泵與電機之間的迭片式聯(lián)軸器是撓性與扭性剛性兼有的金屬迭片式結構。前置泵為主泵提供適當的壓頭以滿足主泵在不同運行工況下對凈吸入壓頭的需要，并留有一定裕度。前置泵在最小流量工況和系統(tǒng)降負荷工況下運行時不會被汽蝕。前置泵的主要部件使用抗汽蝕材料制成，同時在結構上考慮了熱膨脹的影響。4.2.7.2液力偶合器液力偶合器主要由泵輪、渦輪和旋轉內套組成，定速電機通過升速齒輪與泵輪軸相聯(lián)，而水泵軸通過聯(lián)軸節(jié)與渦輪軸

46、相聯(lián)，下面介紹液力聯(lián)軸器的工作原理。液力偶合器用來對高速的工業(yè)機器進行無級調速控制，偶合器的主體部分與增速齒輪合并在同一個箱體中，箱體的下部作為油箱。偶合器與電機以及給水泵之間的動力傳遞由聯(lián)軸器完成，輸入轉速由一對增速齒輪增速后傳到泵輪軸，泵輪與渦輪之間由工作油傳遞扭矩。原動機的轉矩使工作油在泵輪中加速，然后工作油在渦輪中減速并對渦輪產生一等量的轉矩。工作油在泵渦輪間循環(huán)是靠兩輪間滑差所產生的壓差來實現，這就要求渦輪的轉速要低于泵輪。因此，要傳遞動力，泵輪與渦輪之間必須存在滑差。選用偶合器時，應保證在滿載全充液的情況下有一低的滿載滑差。輸出轉速可通過調節(jié)泵渦輪間工作腔內的工作油充液量來調節(jié)，而

47、工作腔的充液量由勺管的位置所決定。由于滑差造成的功率損耗將使工作油溫度升高，為了消除這些熱量，必須冷卻工作油。液力偶合器的主要功能是可以改變輸出軸的轉速，從而達到改變輸出功率的目的。電動給水泵主泵通過液力傳動裝置的液力偶合器與電動機連接。液力傳動裝置主要包括傳動齒輪、液力偶合器及其執(zhí)行機構（滑閥、油動機、執(zhí)行器等）、調節(jié)閥、殼體以及工作油泵、潤滑油泵、電動輔助油泵和冷油器等部件。4.2.7前置泵與主給水泵的連接前置泵與主給水泵的連接方式主要由兩種：當為電動調速泵時多采用前置泵與主給水泵同軸串聯(lián)連接方式，即前置泵主給水共用一臺電動機經液力偶合器。通常是低速電動機直接與前置泵連接;通過液力偶合器傳

48、遞轉矩與改變轉速使主給水泵改變流量與出口壓力。4.3本設計選型本設計給水泵系統(tǒng)按最大運行流量即鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量（BMCR）工況時對應的給水量進行。系統(tǒng)設置2臺容量為最大給水量50%的汽動給水泵作經常運行，1臺容量為25%的電動調速給水泵作備用泵。每臺氣動給水泵配有1臺電動前置泵，電動調速給水泵與前置泵用同一電動機通過液力偶合器拖動，在一臺給水泵出現故障時，其余兩臺給水泵還能繼續(xù)工作。每套泵都配有一前置泵進口濾網、給水泵進口濾網、給水泵出口逆止門和最小流量再循環(huán)系統(tǒng)。最小流量再循環(huán)系統(tǒng)包括一個再循環(huán)閥、兩個再循環(huán)截止閥及差壓開關和再循環(huán)減壓裝置。差壓開關的信號來自前置泵和給水泵管道上的汛量孔板

49、或給水泵出口流量噴嘴。第5章 凝結水系統(tǒng)確定5.1凝結水系統(tǒng)概述凝結水系統(tǒng)的主要功能是將井中的凝結水由凝結水泵送出，經除鹽裝置、汽封加熱器、低壓加熱器輸送到除氧器，期間還對凝結水進行加熱、除氧、化學水處理和除雜質。此外，凝結水系統(tǒng)還向各有關用戶提供水源，如給水泵的密封水、減溫器的減溫水、各有關系統(tǒng)的補給水以及汽輪機低壓缸噴水等。5.2凝結水系統(tǒng)組成凝結水系統(tǒng)主要包括凝汽器、凝結水泵、凝結水補充水水箱、凝結水精處理裝置、汽封加熱器、低壓加熱器以及連接上述各設備所需要的管道、閥門等。本設計的凝結水系統(tǒng)由凝汽設備、凝補水系統(tǒng)、汽封加熱器、疏水冷卻器和低壓加熱器等組成。凝結水系統(tǒng)主要包括：1. 凝汽器

50、2. 凝結水泵2臺100%容量的凝結水泵，一臺運行，一臺備用3. 凝結水精處理裝置100%容量一臺和100%容量的電動旁路4. 汽封加熱器5. 疏水冷卻器6. 低壓加熱器7. 凝結水補充水泵、凝結水收集水箱、水環(huán)式真空泵及冷卻器以及連接上述設備所需要的管道、閥門5.3凝汽器結構與系統(tǒng)5.3.1凝氣設備概述凝氣式汽輪機時現代火力發(fā)電廠和核電站中廣泛蠶蛹的典型汽輪機，凝氣設備則是凝汽器汽輪機組的一個重要組成部分。凝氣設備工作性能的好壞直接影響著整個機組的熱經濟性和安全性。5.3.1.1工作原理凝汽器正常工作時，冷卻水由低壓側的兩個進水室進入，經過凝汽器低壓側殼體內冷卻水管，流入低壓側另外兩個水室，

51、經循環(huán)水連通管水平轉向后進入高壓側靠的兩個水室，再通過凝汽器高壓側殼體內冷卻水管流至高壓側兩個出水室并排出凝汽器，蒸汽由汽輪機排汽口進入凝汽器，然后均勻地分布到冷卻水管全長上，經過管束中央通道及兩側通道使蒸汽能夠全面地進入主管束區(qū)，與冷卻水進行熱交換后被凝結；部分蒸汽由中間通道和兩側通道進入熱井對凝結水進行回熱。LP側殼體凝結水經LP側殼體部分蒸汽回熱后被引入凝結水回熱管系，通過淋水盤與HP側殼體中凝結水匯合，同時被HP側殼體中部分蒸汽回熱，以減小凝結水過冷度。被回熱的凝結水匯集于熱井內，由凝結水泵抽出，升壓后輸入主凝結水系統(tǒng)。HP側殼體與LP側殼體剩余的汽氣混合物經空冷區(qū)再次進行熱交換后，少量未凝結的蒸汽和空氣混合物經抽氣口由抽真空設備抽出。 5.3.1.2凝氣設備主要任務凝氣設備的主要任務包括以下兩方面：一方面是在汽輪機排汽口建立并維持高度真空;另一方面是將汽輪機的排汽凝結成潔凈的凝結水作為鍋爐的給水循環(huán)使用。5.3.1.3凝氣設備組成及作用凝氣設備主要有凝汽器（冷凝器）、冷卻水泵（循環(huán)水泵）、水環(huán)式正空泵、凝結水泵組成。凝汽器（冷凝器）的作用是利用低溫冷卻水，將汽輪機的排汽凝結成水，為汽輪機排汽口建立與維持一定的真空度、對凝結水除氧、蓄水。冷卻水泵（循環(huán)水泵）的作用是為凝汽器提