《大型汽轮机设备及系统》03a.ppt

第三章第三章 蒸汽系统及设备蒸汽系统及设备 31 31 主蒸汽、再热蒸汽系统主蒸汽、再热蒸汽系统 一、主蒸汽系统一、主蒸汽系统 1. 组成：从锅炉过热器出口联箱至汽轮机主汽阀的主蒸汽管道、阀门、疏 水管等设备、部件组成。 2. 主蒸汽管道系统的型式：有单母管制、切换母管制和单元制系统。 3. 特点：主蒸汽管道流量大、参数高，对管子材料要求高：系统简单，工 作可靠，运行灵活，便于切换，便于维修、安装和扩建。 4. 单元制系统：系统简单、管道短、管道附件少，投资省、压力损失小、 散热少，便于集中控制。但灵活性差。 图能源p304 1 图能源p304 2 二、再热蒸汽系统再热蒸汽系统 组成：再热蒸汽包括冷段和热段。冷段是指从高压缸排汽至再热器进口 连箱入口的管道、阀门；热段是指从再热器出口至中联门前的管道、阀 门。 止回阀：在高压缸排汽管道上设置有止回阀； 疏水管道和疏水止回阀：在高压缸排汽管道的最低位置设置有疏水管道 和疏水止回阀； 对于用中压缸启动的机组：高压缸排汽止回阀另配一电动阀门（构成一 小旁路），用于倒暖高压缸。在高压旁路管道至再热蒸汽冷段设置小管 径(50)连通管，用以对高压排管暖管。 再热热段也设置暖管和疏水管道。 3 一、一、北仑港北仑港2 2号号600MW600MW机组机组主蒸汽、再热蒸汽、旁路系统主蒸汽、再热蒸汽、旁路系统 图31 p102 4 * * 北仑北仑2 2号机主蒸汽、再热蒸汽的参数号机主蒸汽、再热蒸汽的参数 参数 主蒸汽 再热冷段 蒸汽再热热段蒸 汽 流量(kg/s) 563 514 473.4 压力(设计/运行，MPa) 19.34/18.34 5.0/4.3 5.0/4.3 温度(设计/运行，C) 546/543 343/328.5 546/543 流速(m/s) 100 75 100 压降(Moa) 0.85 冷段+再热器+热段 0.3 5 二、二、北仑港北仑港1 1号号600MW600MW机组机组主蒸汽、再热蒸汽、旁路系统主蒸汽、再热蒸汽、旁路系统 图3-01 6 * * 北仑港北仑港1 1号机主蒸汽、再热蒸蒸汽的参数号机主蒸汽、再热蒸蒸汽的参数 参数 主蒸汽 高排汽 再热蒸汽 流量(kg/s) 555.6 512.6 477.6 压力(MPa) 17.39 3.89 3.15 温度(C) 537 323.6 537 7 32 32 旁路系统旁路系统 现代大型火电机组都装有旁路系统。旁路系统是指高参数蒸汽不通过 汽轮机的通流部分，而是经过与汽轮机并联的减温减压器，将降压减温后 的蒸汽送到低一级的蒸汽管道或是凝汽器去的连结管道系统。 （一） 旁路系统的主要作用 1）保护再热器 正常工作时，汽轮机高压缸的排汽通过再热器吸热，使再热器得到冷 却。但在点火点火、汽轮机冲转冲转前，或甩负荷 甩负荷等情况下，高压缸没有排汽进入 再热器，这时，由旁路系统送来经减温减压后的蒸汽通过(冷却)再热器； 8 单元机组启停和甩负荷时，锅炉蒸发量锅炉蒸发量和汽轮机所需蒸汽量不一致， 锅炉最低蒸发量为额定蒸发量的30%，而大型汽轮机的空载汽耗量空载汽耗量为额定值 的7%10%。因此，多余的蒸汽只好排入大气，不仅损失工质和热量，而且 造成热污染和噪音。设置旁路系统则可以达到回收工质和热量、降低噪音 保护环境的目的； 3）加快启动速度、改善启动条件 大型机组都采用滑参数启动方式，在启动过程中，需要不断地调整汽汽 温、汽压温、汽压和蒸汽量蒸汽量，以满足启动过程中不同阶段（暖管、冲转、暖机、升 速、带负荷）的需要。如果只靠调整锅炉燃烧方式或者蒸汽压力，是难以 满足要求的。采用旁路系统，就可以满足上述要求，达到加快启动速度、 改善启动条件的目的。 2）回收工质和热量、降低噪音 9 （二）常见的旁路系统（二）常见的旁路系统 1） 汽轮机级旁路(高压旁路) 新蒸汽绕过汽轮机高压 缸，经减温减压后直接进入再热器； 2） 汽轮机级旁路（低压旁路） 即再热器出来的蒸汽绕 过汽轮机中低压缸，经减温减压后直接进入凝汽器； 3）汽轮机级旁路（大旁路） 级旁路是蒸汽绕过整个汽轮 机经减温减压后直接进入凝汽器 。 旁路的串联使用 10 一级旁路和二级旁路串联 高压旁路和大旁路串联 11 三级旁路系统 大旁路系统 12 （四）旁路系统的容量：有30%、50%、60%、100%额定负荷 流量 （五）旁路系统的组成：旁路阀、旁路管道、暖管设施及控制 装置组成。 （六）旁路系统的使用 （略） 13 33 33 轴封蒸汽系统轴封蒸汽系统 一、功能：向汽轮机、小汽轮机的轴封和主汽阀、调节阀的阀杆汽封供密封汽 ，并将各漏汽合理导向或抽出。在汽轮机的高压端，防止蒸汽外漏，在低 压端，防止空气向缸内漏。 二、组成部分：密封装置、轴封蒸汽母管、轴封加热器及阀门、管路系统组成 。 三、轴封蒸汽的工作： 机组启动前，利用辅助蒸汽向轴封装置供汽，保证真空； 机组运行时，在高压段最外一汽室将汽气抽出；在低压段必需向b室（ 图13）送汽，而将a室的汽气抽出。 四、送汽温度要求： 冷态启动：压力：0.750.80MPa，温度：150260； 热态启动：压力：0.550.60MPa，温度：208375。 五、压力、温度调节装置：保证供汽压力、温度。运行时，由系统内自平衡。 六、轴封装置漏汽：分别送除氧器、低压加热器、轴封冷却器，回收工质热量 。 14 七、危急放汽阀：当紧急停机时，可防止高压缸漏汽通过轴封系统向低压缸 漏，造成机组超速。 八、轴封蒸汽系统汽源：邻机或辅助锅炉的辅助蒸汽，经压力、温度调节接 轴封蒸汽母管；另一路是主蒸汽经压力调节后送轴封蒸汽母管。 汽轮机轴封蒸汽系统（图310）介绍： 构成：密封装置、轴封冷却器、轴封封机、轴封压力调节器、压力调节 器、温度调节器，及阀门、管路系统组成。 轴封蒸汽系统工作： 启动、低负荷运行时，供汽汽源来自辅助蒸汽或再热冷段； 正常运行时，高压轴封漏汽抽出送出（见图310）。汽气混合物的 抽出，送轴封冷却器。 轴封蒸汽系统主要技术规范：p116 图310 15 图310 16 34 34 辅助蒸汽系统辅助蒸汽系统（略）（略） 功能： 本机启动时，引邻机蒸汽送本机的除氧器水箱预热、暖风器及燃油加热 、厂用热交换器、汽轮机轴封、抽气器燃油加热及雾化、水处理间。 本机运行时，送邻机各用户，互为邻机（同上）。 汽轮机辅助蒸汽系统示意图（图311）介绍 组成：辅助蒸汽母管、邻机蒸汽母管至本机辅助蒸汽母管的供汽管、本机 再热冷段至辅助蒸汽母管的主供汽管、本机再热冷段至辅助蒸汽母管的 小旁路、轴封蒸汽母管，以及安全阀、减温减压装置。 汽源：来自高压缸排汽（再热汽冷段）。启动时，来自邻机。 图311 17 35 35 回热抽汽系统及设备回热抽汽系统及设备 1，给水回热循环的采用 在朗肯循环中，造成热效 率低的主要原因是工质平均吸 热温度不高不高。为了提高蒸汽平 均吸热温度，除了提高蒸汽初 参数之外，另一种办法是改善 吸热过程。如右图所示，4-5- 1为蒸汽的吸热过程，而4-5为 其预热阶段，是整个吸热过程 中最低最低段。 图 朗肯循环的Ts图 18 如果把这一低温吸热段加以改进提高，则循环的平均吸热温度将 提高。改进的最好的办法是采用给水回热。 就是把汽轮机中作过功的 蒸汽，逐级抽出来加热给水，减少冷源损失，同时提高锅炉给水温度 （提高蒸汽平均吸热温度），则提高了循环热效率提高了循环热效率。 2, 实际回热循环 实际回热循环如右图，是 从汽轮机的不同的级逐级抽出 部分作过功的蒸汽，在加热器 中加热给水，提高锅炉进水温 度，减少蒸汽在低温吸热段的 吸热，这种循环称为给水回热 加热循环。 实际回热循环 19 回热加热器回热加热器 是一种表面式热交换器，在汽轮机中有 高压加热器高压加热器和和低压加热器低压加热器两种。 位于给水泵前的为低压加热器， 位于给水泵后的为高压加热器。 凝汽器凝汽器 是汽轮机的重要辅助设备。在汽轮机中作过功的乏 汽进入凝汽器内凝结成水，放出汽化潜热（冷源损失冷源损失），凝结凝结 水水经过凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器 ，最后进入锅炉重新吸热汽化成蒸汽。 20 采用给水回热加热循环，可以提高循环的热效率。同 时也增加了设备（加热器、管道、阀门、水泵等），使系统复 杂，投资增加。但有利是主要的： 1）回热抽汽可使汽轮机进汽量增加，而排汽量减少。对提高效 率、改善末级的设计都是有好处的； 2）由于热效率的提高，锅炉热负荷减少，可以减少锅炉的受热 面，节约部分金属材料； 3）由于凝汽量的减少，可以减少凝汽器的换热面，节约大量的 铜材。 3, 给水回热加热循环的优缺点优缺点 21 4 4，给水回热加热管道系统，给水回热加热管道系统 从汽轮机中间级抽出一部分蒸汽来加给水称为给水回热加热，相应 的蒸汽循环称为给水回热循环。这种给水加热方式可以提高循环热效率， 其原因可从两个方面理解： （1）减少了凝汽器中的冷源损失，提高了循环热效率。 （2）从给水加热过程上看，利用汽轮机抽汽对给水加热时，使换热温差减小 ，减小了加热过程的不可逆性，提高了循环热效率。 图 200MW汽轮机回热加热系统 22 火电厂采用抽汽加热给水可以节省大量的热量和燃料，减少锅炉换热面， 减少汽轮机末级叶片的高度。现代凝汽式汽轮机都具有回热抽汽，并装设 有专门的回热加热器。给水回热加热器给水回热加热器是电厂重要辅助设备之一。 加热器的分类 按加热器的布置不同，可分为立式和卧式两种。 按表面式加热器水侧承受的压力不同，又分为低压加热器和高压加热器 。位于凝结水泵凝结水泵和给水泵给水泵之间的加热器为低压加热器，位于给水泵和锅 炉之间的加热器为高压加热器。 另外，还有混合式加热器和表面式加热器之分。 给水回热加热器给水回热加热器电厂重要辅助设备之一电厂重要辅助设备之一 23 5、带蒸汽冷却段和疏水冷却段的加热器 现代大型汽轮机高、中缸抽汽都有一定过热度，因此，在加热器的蒸汽进 口处，设置有过热蒸汽冷却段（热段）；经加热器换热后的凝结水（疏水 ），其温度高于主凝结水，故设置疏水冷却段。 设置疏水冷却段，可提高经济性，叶可以提高系统的安全性（疏水汽化） 。 600MW汽轮机组的热力系统图（图21、2、3、4） 图21、2、3、4 24 北仑港1号600MW汽轮机组抽汽系统（图313） 从图313看到：在16段抽汽管道上，设有电动隔离阀和气动止回阀，靠 近抽汽口，避免机组跳闸时蒸汽倒回缸内而引起超速。在抽汽管道上设有疏 水管路。 25 北仑港2号600MW汽轮机组抽汽系统（图315） 26 高压加热器的结构(石洞口二电厂)（图317） 组成：主要由壳体、隔板、管束、管板等组成。分过热蒸汽冷却段，凝结区 和疏水冷却段。 27 低压加热器的结构（图318） 组成：主要由壳体、隔板、管束、管板等组成。 28 （1 1）给水除氧过程）给水除氧过程 当给水中含有过量空气（氧气）时，对热力设备和管 道系统的工作可靠性和寿命是有影响的。这是因为：造成金属的腐蚀，影 响传热效果，降低传热效率。为了保证电厂安全经济运行，必须不断地从 锅炉给水中清除掉生产过程中溶解于水的气体（氧），所以称为给水除氧 过程，其设备称除氧器除氧器。 （2 2）除氧器的任务）除氧器的任务 除去锅炉给水中溶解的氧气氧气和其它气体其它气体，防止热力设备和管道系统的腐 蚀和传热效果变坏，保证热力设备的安全经济运行。 6 6，给水除氧系统，给水除氧系统 29 电厂所采用的除氧方法是热力除氧热力除氧。热力除氧的原理是建立在亨利亨利 定定律律和道尔顿定律道尔顿定律基础上的。 亨利定律亨利定律指出：当液体和气体间处于平衡状态时，对应一定的温度，单位 体积水中溶解的气体量与水面上该气体的分压力成正比。这样，要将某种 气体从水中清除掉，则应将该气体在水面上的分压降为零。 道尔顿定律道尔顿定律指出：混合气体的全压力等于组成它各气体分压力之和和。 根据这一原理，在除氧器中，对水进行定压加热，其蒸发水量就会增加， 从而水面的水蒸汽的分压就会增加，其他气体分压就会减少。当水加热到 除氧器压力下的沸点时，水面的水蒸汽的分压就接近混合气体的全压力， 而其他气体分压就会减少到零。于是，溶解于水中的气体将在不平衡压差不平衡压差 的作用下从水中逸出，并从除氧器排气关中排走。 （3 3）热力除氧的原理）热力除氧的原理 30 有水膜式、淋水盘式和喷雾式除氧器。 按外形又分为立式和卧式两种除氧器。 根据除氧器压力大小又分为真空式、大气式和高压除氧器。 除氧器的工作压力除氧器的工作压力 对于中、低参数的机组，一般采用大气式除氧器大气式除氧器，其工作压力一般为 0.12Mpa，相应的饱和温度为104.25 。 对于高参数的机组，一般采用高压除氧器高压除氧器，其工作压力一般为 0.350.6Mpa，相应的饱和温度为158.08 。 除氧器由除氧头和除氧水箱组成，其原则性热力系统可参见图原则性热力系统可参见图11121112。 （4 4）除氧器的结构型式）除氧器的结构型式 31 石洞口2厂喷雾填料卧式除氧器（图320） 组成部件：除氧头、水箱、凝结水进水室、喷雾除氧