第六章發(fā)電廠的全面性熱力系統(tǒng)

第六章發(fā)電廠的全面性熱力系統(tǒng)第1頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月6-1發(fā)電廠的管道閥門重要性：發(fā)電廠的主、輔熱力設備是通過管道及其附件連接成整體的。管道工作的可靠性，尤其是在高溫高壓下工作的汽水管道，對電廠運行的安全性影響很大。隨著高參數(shù)大容量再熱機組的發(fā)展，現(xiàn)代大型火電廠管道總長可達數(shù)萬米，總重量可達幾百噸甚至上千噸。而且昂貴的高級耐熱合金鋼占有相當?shù)谋壤?，使管道費用在火電廠投資中的比重加大。管道壓損、泄漏和散熱等都不同程度地影響電廠運行的熱經(jīng)濟性。發(fā)電廠的管道：輸送蒸汽、水、燃料油和空氣等工質或載熱質包括管子、管件（異徑管、彎管及彎頭、三通、法蘭、封頭和堵頭、堵板和孔板等）、閥件及其遠距離操縱機構、測量裝置、管道吊支架、管道熱補償器、保溫材料等。第2頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月一、管道規(guī)范火力發(fā)電廠管道的種類很多，管內工作介質的參數(shù)差別很大，所需的材料也不同，進行管道設計時，要遵循和符合國家及有關部門頒布的標準、技術規(guī)范，其中用得最多的兩種：DL/T5366-2006《火力發(fā)電廠汽水管道應力計算技術規(guī)定》(簡稱“應力規(guī)定”)DL/T5054-1996《火力發(fā)電廠汽水管道設計技術規(guī)定》(簡稱“管道規(guī)定”)蒸汽管道：主蒸汽管道、再熱蒸汽管道、抽汽管道等。水管道：高壓給水管道、低壓給水管道、凝結水管道、加熱器疏水管道、鍋爐排污管道、補充水管道、給水再循環(huán)管道等等。

設計壓力：管道運行中內部介質最大工作壓力（表壓）。

設計溫度：管道運行中內部介質最高工作溫度。具體選取參見教材176-183頁相關內容。第3頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月二、管道附件、閥門1、管道附件——安裝在管道及設備上的連接、閉路和調節(jié)裝置的總稱，其中包括管件和閥門兩大部分?！艿栏郊闹睆?、壓力和幾何尺寸都已標準化，采用公稱直徑和公稱壓力表示?！茏雍透郊倪B接除需拆卸的以外，應采用焊接方法。2、閥門——管道上最重要的附件之一，閥門的種類較多，其選擇、使用是否合理，直接影響到運行的安全性和經(jīng)濟性?！愋?/p>

起關斷作用：如閘閥、截止閥、旋塞和球閥等。

起調節(jié)作用：如調節(jié)閥、節(jié)流閥、減壓閥和疏水閥等。

起保護作用：如安全閥、逆止閥和快速關斷閥等。各種閥門的選擇和使用參見教材183-185頁內容。第4頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月6-2主蒸汽系統(tǒng)一、組成主蒸汽系統(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、疏水裝置以及通往各用新汽設備的蒸汽支管所組成的系統(tǒng)。對裝有中間再熱式機組的發(fā)電廠，還包括再熱蒸汽管道：再熱冷段管道：從汽輪機高壓缸排汽至鍋爐再熱器進口聯(lián)箱；再熱熱段管道：從再熱器出口聯(lián)箱至汽輪機中壓缸進口閥門。二、特點主蒸汽系統(tǒng)具有輸送工質流量大、參數(shù)高、管道長且要求金屬材料質量高的特點。對發(fā)電廠運行的安全、可靠、經(jīng)濟性影響很大。第5頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月三、對主蒸汽系統(tǒng)的基本要求系統(tǒng)力求簡單，安全、可靠性好，運行調度靈活，運行費用低，便于維修、安裝和擴建。四、主蒸汽系統(tǒng)的選擇應根據(jù)發(fā)電廠的類型、機組的型式和參數(shù)，經(jīng)過綜合技術經(jīng)濟比較后確定；且應符合《火力發(fā)電廠設計技術規(guī)程》（DL5000-2000）的規(guī)定。第6頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月五、主蒸汽系統(tǒng)的型式1.單母管制系統(tǒng)（又稱集中母管制系統(tǒng)）特點：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處用汽。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。優(yōu)點：系統(tǒng)比較簡單，布置方便。不足：運行調度不夠靈活，缺乏機動性?；痣姀S常用的主蒸汽系統(tǒng)有三種型式：通常用于鍋爐與汽輪機臺數(shù)不匹配、而熱負荷又須確?？煽抗臒犭姀S以及單機容量為6MW以下的電廠。第7頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月2.切換母管制系統(tǒng)特點：每臺鍋爐與其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。母管管徑一般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)。優(yōu)點：可充分利用鍋爐富裕容量，切換運行，既有較高的運行靈活性，又有足夠的運行可靠性，同時可實現(xiàn)較優(yōu)的經(jīng)濟運行。不足之處：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。應用：適宜于裝有高壓供熱式機組的發(fā)電廠和中、小型發(fā)電廠采用。第8頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月

3.單元制系統(tǒng)特點：每臺鍋爐與相對應的汽輪機組成一個獨立單元；各單元之間無母管橫向聯(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。優(yōu)點：系統(tǒng)簡單、管道短、閥門少，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(xiàn)集中控制；工質壓力損失少，散熱小，熱經(jīng)濟性高；維護工作量少，費用低；無母管，便于布置，主廠房內土建費用少。缺點：單元之間不能切換。應用：有高壓凝汽式機組的發(fā)電廠；裝有中間再熱機組的發(fā)電廠；參數(shù)高、要求大口徑高級耐熱合金鋼的機組，且主蒸汽管道投資比例較大時。第9頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月管道系統(tǒng)應有混溫措施

汽輪機的主蒸汽、再熱蒸汽均為雙側進汽，——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(shù)也有四管及其混合管系統(tǒng)的。單管系統(tǒng)：—蒸汽通過一根管道輸送至設備的進口處?！羝髁看?、管道內徑也大；很少采用純粹單管系統(tǒng)的。雙管系統(tǒng)：—蒸汽通過兩根并列的管道輸送，每根管道通過的蒸汽量僅為原來的1/2?！杀苊獯笾睆降恼羝?，投資降低；但溫度偏差較大，需加中間聯(lián)絡管。混合管系統(tǒng)：—大多數(shù)情況采用。溫度偏差及其對策最大允許汽溫偏差持久性為15℃，瞬時性為42℃。第10頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月高壓主汽閥逆止閥中間聯(lián)絡管導汽管中壓聯(lián)合汽閥電動隔離閥第11頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月蒸汽壓損：——降低機組的熱經(jīng)濟性，多耗燃料。——與管徑及管路根數(shù)（優(yōu)化）、管道附件有直接關系?！獞M可能地減小管道局部阻力損失（減少閥門）。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?！傎M用等于材料投資費和運行費用之和?！钥傎M用最小的管徑為最經(jīng)濟管徑。實際管徑的確定：還需考慮多種影響。第12頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月6-3中間再熱機組的旁路系統(tǒng)一、旁路系統(tǒng)的類型及作用1.概念指高參數(shù)蒸汽在某些特定情況下，繞過汽輪機，經(jīng)過與汽輪機并列的減溫減壓裝置后，進入?yún)?shù)較低的蒸汽管道或設備的連接系統(tǒng)，以完成特定的任務。2.類型高壓旁路，又稱Ⅰ級旁路——新蒸汽繞過汽輪機高壓缸直接進入再熱冷段管道；低壓旁路，又稱Ⅱ級旁路——再過熱后的蒸汽繞過汽輪機中、低壓缸直接進入凝汽器；整機旁路，或Ⅲ級旁路、大旁路——新蒸汽繞過整個汽輪機而直接進入凝汽器。第13頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月3.旁路系統(tǒng)的作用（1）協(xié)調啟動參數(shù)和流量，縮短啟動時間，延長汽輪機壽命（2）保護再熱器（3）回收工質，降低噪音（4）防止鍋爐超壓

4.旁路系統(tǒng)的組成

減壓閥、減溫水調節(jié)閥和凝汽器頸部減溫減壓裝置第14頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月二、常見的旁路系統(tǒng)1.三級旁路系統(tǒng)高壓旁路低壓旁路整機旁路2.兩級旁路串聯(lián)系統(tǒng)3.兩級旁路并聯(lián)系統(tǒng)4.整機旁路系統(tǒng)第15頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月第16頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月三、兩級旁路串聯(lián)系統(tǒng)設計及運行

參見教材194-197頁內容。四、不設旁路系統(tǒng)的措施參見教材197-198頁內容。五、直流鍋爐的啟動旁路系統(tǒng)參見教材198-199頁內容。第17頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月第18頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月6-4給水系統(tǒng)一、給水系統(tǒng)型式及選擇給水系統(tǒng)：——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、閥門和附件的總稱?！攸c輸送的工質流量大、壓力高，對發(fā)電廠的安全、經(jīng)濟、靈活運行至關重要。——要求在發(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。第19頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月型式主要有三種：單母管制系統(tǒng)切換母管制系統(tǒng)單元制系統(tǒng)（擴大單元制）型式的選擇與機組的形式、容量和主蒸汽系統(tǒng)的型式有關。第20頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月切換母管特點：安全可靠性高，具有一定的靈活性；但系統(tǒng)復雜、耗鋼材、閥門較多、投資大。應用：高壓供熱式機組的發(fā)電廠采用。單母管分段備用給水泵切換閥門分段閥門第21頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月單母管分段特點：有足夠的可靠性高和運行的靈活性；投資大，鋼材、閥門耗量也相當大。切換閥門切換閥門第22頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)點：系統(tǒng)簡單，管路短、閥門少、投資省，便于機爐集中控制和管理維護。缺點：運行靈活性差應用：適應于中間再熱凝汽式機組或中間再熱供熱式機組的發(fā)電廠主蒸汽管道采用單元制系統(tǒng)，給水系統(tǒng)必須采用單元制。給水再循環(huán)管第23頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月二、給水流量調節(jié)及給水泵配置參見教材200-204頁內容。三、給水系統(tǒng)的全面熱力系統(tǒng)及其運行參見教材204-205頁內容。第24頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月6-5回熱全面性熱力系統(tǒng)及運行回熱系統(tǒng)正常運行的重要性機組回熱系統(tǒng)涉及面寬、影響大，是火電廠熱力系統(tǒng)的核心，也是最主要的系統(tǒng)之一，對鍋爐、汽輪機、給水泵的安全可靠運行以及火電廠熱經(jīng)濟性的影響很大。舉例說明高加事故：煤耗率增大、汽輪機進水、鍋爐過熱蒸汽超溫、機組出力受限；低加停用：熱經(jīng)濟性降低、汽輪機葉片的浸蝕加??；停用某加熱器：應降低負荷（保證不致于過負荷）等。第25頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月與原則性熱力系統(tǒng)的主要區(qū)別機組的回熱全面性熱力系統(tǒng)，是回熱設備實際運行熱力系統(tǒng)，是回熱原則性熱力系統(tǒng)的充實與擴展。主要區(qū)別：除正常工況流程外，還具備其它所有運行工況流程（起、停、事故及低負荷等），以及各運行工況之間過渡時的必要切換連接和措施；不僅體現(xiàn)正常工況運行的熱經(jīng)濟性，還對非正常工況的安全可靠運行及投資給予充分考慮。第26頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月回熱系統(tǒng)運行的安全可靠性回熱加熱器的汽側通過抽汽管道與汽機相連，水側通過凝結水泵、給水泵最終向鍋爐供水。主要表現(xiàn)在以下方面：防止汽水倒流入汽輪機(引起汽輪機水擊、浸蝕和超速)；保證鍋爐供水不中斷；保證給水泵、凝結水泵不汽蝕；保證除氧器的正常效果。第27頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月一、正常運行1加熱器抽空氣系統(tǒng)——用以排除蒸汽凝結過程中的不凝結氣體，保證設計的傳熱系數(shù)值。低壓加熱器抽空氣系統(tǒng)與凝汽器的真空維持系統(tǒng)相連；高壓加熱器抽空氣系統(tǒng)與除氧器相連，也有直接排入大氣的；——正常運行時采用逐級自流連接方式，空氣管路上設有節(jié)流孔板，以防止蒸汽大量流入下級。2疏水調節(jié)裝置——為維持表面式加熱器汽側具有一定的疏水水位，避免疏水帶汽造成過大的熱損失，以及自動調節(jié)回熱抽汽量。——疏水調節(jié)閥、浮子式疏水器（只用于低加）、U形管（用于真空下的加熱器）等。第28頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月3凝結水泵、疏水泵入口設置抽空氣管路——不斷抽出漏入泵內的空氣，保證泵的正常運行?！謩e引至凝汽器和相應加熱器的抽空氣管路。二、事故工況1泵的備用——為保證事故時向除氧器和鍋爐供水的絕對可靠，凝結水泵和給水泵必須設置備用泵。——凝結水泵、給水泵、疏水泵都是輸送飽和水的泵，易汽蝕，設置備用泵更為重要。有些機組疏水泵不設備用，而設疏水啟動和備用管路。第29頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月檢查管道及閥門安全閥液動逆止閥泵出口的逆止閥泵入口的抽空氣管路高加旁路第30頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月2加熱器的水側旁路——為保證加熱器事故時不中斷向鍋爐供水，以及能隨時切除加熱器進行維修。——高加一般為大旁路，旁路閥必須是自動的(有液動和電動兩種)?！图觿t每個或每兩個一組設旁路。3閥門設置(1)逆止閥：阻止汽水倒流保護熱力設備的閥門?！槠苌显O置快速動作的液動或氣動逆止閥，以防止汽水由加熱器倒流入汽輪機（一般發(fā)生在加熱器管束破裂、管子與管板或聯(lián)箱連接處泄漏、疏水調節(jié)閥運行不正常造成水位過高以及汽輪機突降負荷或甩負荷等情況）?！畹蛪旱募訜崞鞒槠苌弦话悴辉O逆止閥（在真空下運行）?！Y水泵、給水泵、疏水泵出口均設有逆止閥，以防止泵反轉（事故時或運行泵對備用泵造成水倒流時）。第31頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)切斷閥：——事故時為防止事故擴大和對設備能及時檢修設置?！诩訜崞鬟M汽口、進/出水口和旁路管上，在給水泵、凝結水泵和疏水泵出/入口處，有關空氣管、疏水管上應設置切斷閥門。(3)安全閥：——為在超壓時保護設備設置安全閥?！跗?、給水箱和高壓加熱器汽側都設有安全閥。

4加熱器抽空氣和低加疏水備用管路的設置——表面式加熱器抽空氣管路具有并聯(lián)的備用管路直接進入凝汽器，供本級加熱器事故時使用?！图邮鹿蕰r，相鄰上級疏水可經(jīng)由備用管路直接疏至凝汽器，或經(jīng)汽輪機本體疏水擴容器到凝汽器。——疏水泵事故或低負荷下，可由備用管路轉為逐級自流，或直接引至凝汽器。第32頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月三、低負荷1給水泵和凝結水泵的再循環(huán)——低負荷時為保證有足夠水量帶走泵運行中產生的熱量，使泵不致于汽蝕。——給水再循環(huán)：由水泵出口的逆止閥處接出，排至給水箱汽空間；再循環(huán)管上設有減壓的串聯(lián)節(jié)流孔板組，以保護給水箱不受水沖擊?！髂Y水再循環(huán)：在抽氣器冷卻器與軸封冷卻器后引出，為兼顧二者低負荷時冷卻的需要。2除氧器低負荷汽源的切換第34頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月3高加至低加的備用疏水管——除氧器必須高位放置及低負荷時進行汽源切換，那么在低負荷時，與定壓運行除氧器相鄰的高加和除氧器使用同一級抽汽汽源，其疏水無法自流到除氧器，為此設置至相鄰低加的備用疏水管及相應的閥門，以保證低負荷時高加正常疏水。

四、加熱器的運行監(jiān)督與保護——加熱器作為電廠的重要輔機，其正常運行與否，對電廠的安全、經(jīng)濟性影響很大?！P于加熱器啟動、停運、保護等內容

參見教材213-215頁相關內容。<自學>第35頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月加熱器運行中的監(jiān)督1、加熱器水位水位過高：淹沒部分換熱面積引起汽壓擺動或升高，水可能從抽汽管倒流入汽輪機造成水擊，使抽汽管、加熱器殼體產生振動。水位過低或無水位：蒸汽經(jīng)疏水管流進相鄰壓力較低一級的加熱器，排擠該低壓抽汽，熱經(jīng)濟性下降，并可能使該級加熱器汽側超壓、尾部管束受到?jīng)_蝕，同時加速對疏水管、閥門的沖刷和汽蝕。加熱器正常水位的維持是保證回熱的熱經(jīng)濟性和主輔設備安全運行的重要環(huán)節(jié)。第36頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月2、加熱器出口水溫應維持設計值；若低于設計值，將使高壓抽汽增加、低壓抽汽減少，回熱的熱經(jīng)濟性下降。出口水溫降低的主要原因：（1）端差增大。原因：加熱器受熱面結垢、汽側抽空氣不良，使傳熱系數(shù)減?。凰贿^高淹沒受熱面或水側旁路門漏水等引起的。（2）抽汽管壓降增大。原因：進汽閥或逆止閥開度不夠或卡澀等。（3）保護裝置失靈。措施：應定期進行抽氣逆止閥的嚴密性試驗、高加自動保護裝置的試驗。第37頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月單元機組除氧器的全面性熱力系統(tǒng)安全閥排氣管第38頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月第39頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月第40頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月第41頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月第42頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月6-6發(fā)電廠疏放水系統(tǒng)發(fā)電廠的疏水系統(tǒng)：用來疏泄和收集各類汽水管道疏水的管路及設備。由鍋爐、汽輪機本體疏水和蒸汽管道疏水兩部分組成。發(fā)電廠的放水系統(tǒng)：為回收鍋爐汽包和各類容器（如除氧水箱）的溢水，以及檢修設備時排放的合格水質的管路及設備。疏放水系統(tǒng)：不但影響到發(fā)電廠的熱經(jīng)濟性，也威脅到設備的安全和可靠運行。第43頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月蒸汽管道的疏水類型按管道投入運行的時間和運行工況可分為三種方式：（1）自由疏水（又稱放水）