发电厂的热力系统.pdf

第第4章 发电厂的热力系统章 发电厂的热力系统 张燕平张燕平 Email zyp2817 Tel 87542817 进入目录进入目录 核电站 新能源电站与常规电站的 对比 核电站 新能源电站与常规电站的 对比 电站组成 电站组成 核电站 核岛 常规岛核电站 核岛 常规岛 新能源电站 太阳能集热场 蒸汽生产及发电系统新能源电站 太阳能集热场 蒸汽生产及发电系统 燃煤电站 锅炉岛 汽机岛燃煤电站 锅炉岛 汽机岛 汽轮机及回热系统汽轮机及回热系统 工作原理相同工作原理相同 循环 朗肯循环循环 朗肯循环 区别区别 核电站 设置汽水分离装置 采用蒸汽再热核电站 设置汽水分离装置 采用蒸汽再热 新能源电站新能源电站 考虑蓄热考虑蓄热 燃煤电站 烟气再热燃煤电站 烟气再热 岭澳核电站外景岭澳核电站外景 塔式太阳能热电站塔式太阳能热电站 槽式太阳能热电站槽式太阳能热电站 燃煤电站燃煤电站 燃煤电站示意 锅炉系统锅炉系统 汽轮发电机系统汽轮发电机系统 太阳能聚光集热系统汽轮发电机系统太阳能聚光集热系统汽轮发电机系统 太阳能电站示意 核电站示意图核电站示意图 核蒸汽供应系统核蒸汽供应系统 汽轮发电机系统汽轮发电机系统 火力发电厂循环核电站循环火力发电厂循环核电站循环 循环对比循环对比 凝汽器 凝汽器低加 低加 高加高加 凝汽器 凝汽器低加 低加 高加高加 蒸汽的汽水分离再热循环蒸汽的汽水分离再热循环 本章主要内容本章主要内容 热力系统及主设备选择热力系统及主设备选择 辅助热力系统辅助热力系统 发电厂原则性热力系统举例发电厂原则性热力系统举例 发电厂原则性热力系统计算发电厂原则性热力系统计算 管道 阀门和管道技术计算管道 阀门和管道技术计算 局部系统分析局部系统分析 主蒸汽管道系统 再热式机组的旁路系统 给水系统 全厂公用汽水系统 发电厂全面性热力系统 第1节热力系统及主设备选择第1节热力系统及主设备选择 发电厂的热力系统发电厂的热力系统 将发电厂热力部分的主 辅设备按照热力 循环的顺序用管道和附件连接起来的有机 整体 将发电厂热力部分的主 辅设备按照热力 循环的顺序用管道和附件连接起来的有机 整体 用规定的符号表示设备之间的连接关系 则构 成热力系统图 用规定的符号表示设备之间的连接关系 则构 成热力系统图 发电厂热力系统图发电厂热力系统图的两种基本型式的两种基本型式 发电厂原则性热力系统图发电厂原则性热力系统图 发电厂全面性热力系统图发电厂全面性热力系统图 reli01 1 发电厂原则性热力系统图1 发电厂原则性热力系统图 实质实质 用来表明工质的能量转换及其热量利用的过 程 用来表明工质的能量转换及其热量利用的过 程 简洁 清晰简洁 清晰 反映了发电厂能量转换过程的技术完善程度 和发电厂热经济性的好坏 反映了发电厂能量转换过程的技术完善程度 和发电厂热经济性的好坏 作用 作用 计算和确定各设备 管道的汽水流量计算和确定各设备 管道的汽水流量 发电 厂的热经济指标 发电 厂的热经济指标等 又称计算热力系统 等 又称计算热力系统 对设计或运行的发电厂进行热经济性评价 对设计或运行的发电厂进行热经济性评价 某火电机组原则性热力系统图某火电机组原则性热力系统图 美国美国SEGS系列电站原则性热力系统系列电站原则性热力系统 10Mpa 371 2 发电厂全面性热力系统图2 发电厂全面性热力系统图 定义 定义 以规定的符号表明全厂主辅热力设备 包括运行 的和备用的 以及按照电能生产过程连接这些热 力设备的汽水管道和附件的整体系统图 以规定的符号表明全厂主辅热力设备 包括运行 的和备用的 以及按照电能生产过程连接这些热 力设备的汽水管道和附件的整体系统图 应用 应用 电厂设计规划 施工 电厂运行操作 电厂设计规划 施工 电厂运行操作 特点 特点 考虑能量转换及连续生产 设备停运及检修 各 种负荷工况 设备按实际数量绘制 考虑能量转换及连续生产 设备停运及检修 各 种负荷工况 设备按实际数量绘制 示例 全面性热力系统分解 全面性热力系统分解 主蒸汽 再热蒸汽系统主蒸汽 再热蒸汽系统 旁路系统旁路系统 回热系统 回热系统 给水系统给水系统 除氧器系统除氧器系统 主凝结水系统主凝结水系统 补充水系统 补充水系统 连续排污及热量利用系统 连续排污及热量利用系统 供热系统供热系统 锅炉启动系统锅炉启动系统 3 发电厂的型式和容量确定3 发电厂的型式和容量确定 依据 依据 电力系统现有容量 发展规划 负荷增长速度 和电网结构 电力系统现有容量 发展规划 负荷增长速度 和电网结构 燃料来源 交通 水源及环保燃料来源 交通 水源及环保 型式型式 凝汽式电厂凝汽式电厂 热电厂热电厂 燃煤燃煤 燃气燃气 核电站核电站 太阳能电站太阳能电站 坑口坑口 负荷中心负荷中心 4 主要设备选择4 主要设备选择 1 机组出力 1 机组出力 西屋 西屋 WH 公司 公司 500MW机组为例机组为例 铭牌出力 pc 11 8 铭牌出力 pc 11 8 500MW 最大保证出力 pc 4 9 最大保证出力 pc 4 9 525MW VWO工况出力工况出力548 6MW VWO 5 OP工况出力工况出力573 3MW 邹县电厂邹县电厂1000MW机组参数机组参数 岭澳核电站汽轮机参数岭澳核电站汽轮机参数 汽轮机组 汽轮机组 汽轮机容量汽轮机容量 根据系统规划容量 电网结构选择 根据系统规划容量 电网结构选择 一般不超过电网总容量的一般不超过电网总容量的10 汽轮机参数汽轮机参数 亚临界 超临界 超超临界亚临界 超临界 超超临界 汽轮机台数汽轮机台数 台 台 容量等级不超过两种为宜容量等级不超过两种为宜 讨论 单机容量的发展 讨论 单机容量的发展 3 锅炉机组 锅炉机组 锅炉参数锅炉参数 过热器出口蒸汽压力取过热器出口蒸汽压力取105 p0 过热器出口蒸汽温度取过热器出口蒸汽温度取t0 3 锅炉类型锅炉类型 煤粉炉广泛采用煤粉炉广泛采用 水循环方式水循环方式 自然循环 强制循环 直流炉自然循环 强制循环 直流炉 锅炉容量与台数锅炉容量与台数 一机配一炉一机配一炉 蒸发量与汽轮机匹配蒸发量与汽轮机匹配 热电厂热电厂可配置一机二炉 保证供热可配置一机二炉 保证供热 水循环方式确定的原则 水循环方式确定的原则 第2节辅助热力系统第2节辅助热力系统 补充水引入系统补充水引入系统 废热及工质的回收利用废热及工质的回收利用 锅炉 蒸汽发生器 连续排污利用系统锅炉 蒸汽发生器 连续排污利用系统 轴封蒸汽回收及利用系统轴封蒸汽回收及利用系统 辅助蒸汽系统辅助蒸汽系统 一 补充水引入系统一 补充水引入系统 作用 作用 补充电厂生产过程中的工质损失 补充电厂生产过程中的工质损失 工作损失工作损失 正常性工质损失正常性工质损失 锅炉排污锅炉排污 轴封用汽轴封用汽 除氧器排汽 除氧器排汽 锅炉吹灰 锅炉吹灰 管道及设备疏放水管道及设备疏放水 非正常性工质损失非正常性工质损失 管道泄漏 阀门泄漏管道泄漏 阀门泄漏 制取补充水方式制取补充水方式 采用阴阳离子交换树脂制取的化学除盐水采用阴阳离子交换树脂制取的化学除盐水 汇入回热系统地点汇入回热系统地点 便于流量调节便于流量调节 除氧器或凝汽器除氧器或凝汽器 补充水应除氧 加热和便于进行水量调节补充水应除氧 加热和便于进行水量调节 三种不同汇入地点分析三种不同汇入地点分析 1 高参数热电厂 高参数热电厂 补充水专用补充水专用 大气式除氧器大气式除氧器 特点 除氧要求高 特点 除氧要求高 补水量较大 补水量较大 设置补水专用大气式除氧器 设置补水专用大气式除氧器 2 中 低参数热电厂 中 低参数热电厂 特点 水量调节简单 3 高参数凝汽式电厂 高参数凝汽式电厂 特点 特点 热经济性高热经济性高 为什么补水进入凝汽器比进入除氧器的经济性好 补充水量的确定 补充水量的确定 依据 电厂工质损失情况依据 电厂工质损失情况 内部汽水损失 内部汽水损失 锅炉排污 管道设备泄露 锅炉吹灰等 锅炉排污 管道设备泄露 锅炉吹灰等 外部汽水损失外部汽水损失 对外供热量及返回水情况对外供热量及返回水情况 内部损失的取值范围内部损失的取值范围 排污 1 5 排污 1 5 其他 3 其他 0 BS 0 发电厂回收废热总能节约燃料发电厂回收废热总能节约燃料 2 为提高节煤的实际效果 应选用最佳 的扩容器压力 为提高节煤的实际效果 应选用最佳 的扩容器压力 3 实际系统应通过技术经济比较确定 实际系统应通过技术经济比较确定 二 轴封蒸汽回收及利用系统 二 轴封蒸汽回收及利用系统 汽轮机轴封蒸汽系统包括 汽轮机轴封蒸汽系统包括 主汽门和调节汽门的阀杆漏汽主汽门和调节汽门的阀杆漏汽 再热机组中压联合汽门的阀杆漏汽再热机组中压联合汽门的阀杆漏汽 各缸的前后轴封漏汽和轴封用汽等 各缸的前后轴封漏汽和轴封用汽等 数量 数量 2 D 2 D 0 0 工质的能位视引出点不同有差异工质的能位视引出点不同有差异 在引入地点能位与工质接近在引入地点能位与工质接近 示例示例 660MW汽轮机的轴封系统汽轮机的轴封系统 1 高压缸主汽门 调节汽门阀杆的高压段 汽封的漏汽系统 高压缸主汽门 调节汽门阀杆的高压段 汽封的漏汽系统 2 中压缸主汽门 再热主汽门 和调节汽 门阀杆汽封的漏汽系统 中压缸主汽门 再热主汽门 和调节汽 门阀杆汽封的漏汽系统 3 汽轮机各缸的轴封漏汽系统 汽轮机各缸的轴封漏汽系统 4 轴封其他汽源的蒸汽系统 轴封其他汽源的蒸汽系统 凝结水 中缸主汽门 调节汽门 高缸主汽门 调节汽门 轴封汽 减温器 减压至7 低加 至凝汽器 辅汽 主汽 来自凝结水 减温水 轴封加热器 至至5 低加抽汽低加抽汽 三 辅助蒸汽系统三 辅助蒸汽系统 用途 用途 对除氧器给水箱预热 对除氧器给水箱预热 加热锅炉尾部暖风器 加热锅炉尾部暖风器 厂用热交换器 厂用热交换器 汽轮机轴封 汽轮机轴封 真空系统抽气器 真空系统抽气器 燃油加热及雾化 燃油加热及雾化 水处理室等水处理室等 辅助蒸汽用汽原则 辅助蒸汽用汽原则 尽可能用参数低的回热抽汽 增大回 热做功比 尽可能用参数低的回热抽汽 增大回 热做功比Xr 提高电厂的热经济性 提高电厂的热经济性 当汽轮机启动和回热抽汽参数不能满 足要求时 要有备用汽源 当汽轮机启动和回热抽汽参数不能满 足要求时 要有备用汽源 疏水一般应回收疏水一般应回收 去热交换器 高压缸高压缸 M M M M M M 去轴封蒸汽 邻机辅助蒸汽母管来 凝结水来 去除氧器 暖风器等 凝结水来 启动抽气器 前置抽气器 660MW机组 电加热器 启动时用 旁路旁路 机组启动时用机组启动时用 作业 1 辅助蒸汽系统的作用是什么 第三节发电厂原则性热力系统举例第三节发电厂原则性热力系统举例 一 亚临界参数火电机组一 亚临界参数火电机组 1 阳逻发电厂优化引进型1 阳逻发电厂优化引进型300MW机组的发电 厂原则性热力系统 机组的发电 厂原则性热力系统 2 哈尔滨第三电厂的2 哈尔滨第三电厂的N600 16 67 537 537型机 组的原则性热力系统 型机 组的原则性热力系统 1 阳逻发电厂优化引进型300MW机组1 阳逻发电厂优化引进型300MW机组 300MW 918t h 7993kJ kW h 2 哈尔滨第三电厂的N600 16 67 537 537型机组2 哈尔滨第三电厂的N600 16 67 537 537型机组 600MW 7829kJ kW h 除氧器滑压运行 7 8加热器共一壳体 布 置在凝汽器喉部 二 超 超 临界参数火电机组二 超 超 临界参数火电机组 华北盘山电厂一期工程由前苏联制造华北盘山电厂一期工程由前苏联制造 500MW超临界燃煤机组超临界燃煤机组 石洞口二厂石洞口二厂600MW超临界机组超临界机组 美国艾迪斯通电厂美国艾迪斯通电厂325MW燃煤超超临界 两次中间再热机组 燃煤超超临界 两次中间再热机组 引进1000 W超超临界机组引进1000 W超超临界机组 1 盘山电厂引进超临界K 500 240 4型机组1 盘山电厂引进超临界K 500 240 4型机组 8级抽汽 q 7842kJ kWh 2 引进的N600 25 4 541 569超临界机组2 引进的N600 25 4 541 569超临界机组 7648kJ kWh 8级抽汽 3 美国超超临界325MW两次中间再热凝汽机组3 美国超超临界325MW两次中间再热凝汽机组 8级抽汽 级抽汽 5 1 2 两次再热 双轴 低压省煤器 两次再热 双轴 低压省煤器ECL 暖风器 暖风器WAH 实际运行实际运行 31Mpa 610 4 引进国产1000 W超超临界机组4 引进国产1000 W超超临界机组 高 压 缸 2排汽中压缸 4排汽低压缸 Drh h rh D l Dma Dsg1 Dsg2 hsg2 Dlt D0 h0 Drh h rh D 0 Db hb Dde Dfw hw1 hdw1Ddr2 hdw2 Ddr3 hdw 3 hw2 hw3 hw4 hw5hw6hw7hw8 hwc Ddr5 hdw 5 Ddr6 h 6 Ddr7 h 7 Ddr8 h 8 Dc hc DsgH H1H2H3 HD H5H6H7H8 SG DC D1h1D2 h2 D3 h3 D4 h4 D5 h5 D6 h6D7 h7D8 h8 hsg1 h c Dlt Ddrdc 过热减温水 省煤器出口 再热减温水 给泵中间抽头 双列高加机组热耗率 7355 新汽参数新汽参数 25Mpa 600 三 供热火电机组热电厂原则性热力系统三 供热火电机组热电厂原则性热力系统 前苏联超临界压力单采暖抽汽机组前苏联超临界压力单采暖抽汽机组 T 250 300 23 54 2型供热式汽轮机型供热式汽轮机 950t h直流炉直流炉 锅炉出口蒸汽 锅炉出口蒸汽 25 8MPa 545 545 给水温度给水温度260 锅炉效率 锅炉效率 93 3 燃煤 燃煤 超临界压力单采暖抽汽T 250 300 23 54 2热电厂超临界压力单采暖抽汽T 250 300 23 54 2热电厂 四 核电机组原则性热力系统四 核电机组原则性热力系统 大亚湾984MW 核电机组原则性热力系统 俄罗斯1000MW核电机组 AP1000核电机组 大亚湾大亚湾984MW 核电机组原则性热力系统核电机组原则性热力系统 6 54Mpa 283 俄罗斯俄罗斯1000MW 核电机组核电机组 五 火电厂单机容量最大机组五 火电厂单机容量最大机组 单轴单轴1200MW凝汽式机组凝汽式机组 前苏联科斯特罗马电厂前苏联科斯特罗马电厂 双轴双轴1300WM凝汽式机组凝汽式机组 美国坎伯兰 加绞和阿莫斯等电厂美国坎伯兰 加绞和阿莫斯等电厂 法国某核电站法国某核电站1580MW机组MW机组 东汽开机生产我国最大容量核电 机组 1700MW 东汽开机生产我国最大容量核电 机组 1700MW 岭澳核电站二期岭澳核电站二期 单轴1200MW凝汽式机组单轴1200MW凝汽式机组 双轴1300MW凝汽式机组双轴1300MW凝汽式机组 700度超超临界机组热力系统度超超临界机组热力系统 第四节发电厂原则性热力系统计算第四节发电厂原则性热力系统计算 一 计算目的一 计算目的 确定在不同负荷工况下全厂的经济性确定在不同负荷工况下全厂的经济性 为发电厂设计 运行和检修等提供数据为发电厂设计 运行和检修等提供数据 二 计算的原始资料二 计算的原始资料 全厂原则性热力系统图全厂原则性热力系统图 给定的电厂工况给定的电厂工况 汽轮机 锅炉及热力系统的主要技术数据汽轮机 锅炉及热力系统的主要技术数据 辅助热力设备的汽水流量和效率等资料辅助热力设备的汽水流量和效率等资料 三 计算的基本公式和步骤三 计算的基本公式和步骤 基本公式基本公式 回热系统是全厂热力系统的基础回热系统是全厂热力系统的基础 热平衡式 物质平衡式和汽轮机的功率方程式 热平衡式 物质平衡式和汽轮机的功率方程式 计算步骤计算步骤 1 整理原始资料 整理原始资料 2 全厂的物质平衡计算全厂的物质平衡计算 3 回热系统计算 回热系统计算 4 汽轮机汽耗汽轮机汽耗D0 热耗 热耗Q0及功率核算 及功率核算 5 锅炉热负荷锅炉热负荷Qb和管道效率的计算 和管道效率的计算 5 全厂热经济指标计算全厂热经济指标计算 四 全厂计算与汽轮机四 全厂计算与汽轮机 回热回热 计算区别计算区别 1 计算范围和结果不同 计算范围和结果不同 包括锅炉 管道 汽轮机的全厂范围包括锅炉 管道 汽轮机的全厂范围 2 计算内容不同 计算内容不同 增加了全厂物质平衡 热平衡 辅助热力系 统计算 增加了全厂物质平衡 热平衡 辅助热力系 统计算 考虑有关小汽水流量考虑有关小汽水流量 五 计算举例 五 计算举例 660MW凝汽式机组凝汽式机组 Dde Dma Drh Dde Dfw 已知 已知 最大工况Pe 714MW时的有关参数 1 汽轮机型式和参数 汽轮机型式和参数 2 锅炉型式和参数 锅炉型式和参数 3 计算中采用的其他数据 计算中采用的其他数据 轴封汽量 给泵耗功轴封汽量 给泵耗功 锅炉连续排污量D锅炉连续排污量Dbl bl 0 01Db 0 01Db 全厂汽水损失全厂汽水损失Dl 0 01Db 至锅炉过热器减温水量至锅炉过热器减温水量Dd 20 39t h 4 其他有关数据4 其他有关数据 求 该工况下全厂热经济性指标求 该工况下全厂热经济性指标 最终计算目标 最终计算目标 3600 e q 机组电效率机组电效率 全厂热效率全厂热效率 cpbpe 发电标准煤耗率发电标准煤耗率 0 123 kg kW h s cp b 0 e Q q P 机组热耗率机组热耗率kJ kWh 机组热耗机组热耗Q0的计算的计算 Dde Dma D 0 Drh Dde Dfw 000 4 f pu rhrhfmaw mafwfwdew QD hD qD hD hD hD h Df D0 Db D fw 热耗热耗Q0的计算的计算 00 0 4 f pu rhrhfma wmafwfwde w QDhD qD hD hD hD h 关键关键 确定以下汽水流量 确定以下汽水流量 0 f rhmafw DDDDD 定功率计算求解思路 定功率计算求解思路 发电功率发电功率Pe 相关热力参数 小汽水流量 相关热力参数 小汽水流量 各汽水流量各汽水流量 各热经济性指标各热经济性指标 绝对量计算与相对量计算绝对量计算与相对量计算 相对量计算相对量计算 以汽轮机进汽量为以汽轮机进汽量为1kg为标准为标准 计算其 它各汽水流量的相对量 计算其 它各汽水流量的相对量 如如 回热抽汽系 数 回热抽汽系 数 绝对量计算绝对量计算 以汽轮机进汽量为以汽轮机进汽量为D0kg为标准为标准 计算其 它各汽水流量与 计算其 它各汽水流量与D0之间的关系之间的关系 但归根结底都是要算出各汽水参数的绝对量但归根结底都是要算出各汽水参数的绝对量 解 解 1 整理原始数据1 整理原始数据 2 全厂物质平衡计算2 全厂物质平衡计算 汽轮机总耗汽量汽轮机总耗汽量D 0 D 0 D0 锅炉蒸发量锅炉蒸发量Db Db D 0 Dl D0 0 01Db Db 1 0101D0 锅炉给水量锅炉给水量Dfw 扣去过热器减温水量 扣去过热器减温水量Dd dblbfw DDDD 3 0 1092 330202 1 D Db Dl D 0 D0 Dde Drh Dbl Dfw Dde dblbfw DDDD 2 全厂物质平衡计算 续 2 全厂物质平衡计算 续 锅炉连续排污量锅炉连续排污量Dbl Dbl 0 01Db 0 0101D0 扩容蒸汽量扩容蒸汽量Df 0 004886 0DD hh hh D bl ff ffbl f 未回收的排污水量未回收的排污水量 0 005215 0DDDD fblbl 补充水量补充水量Dma 0 015316 0DDDD bllma 3 回热抽汽量和凝汽流量计算3 回热抽汽量和凝汽流量计算 1 D1计算计算 21111wwfwh d w hhDhhD 3 01 10999018544 0049985 0 DD 2 D2计算计算 详详 32211222wwfwh d w d w d w hhDhhDhhD 图 3 02 10445179 1072309 0 DD 3 0 1210 10413802 10877706 0 D DDDDDD s H sgrh 3 D3计算 略 计算 略 4 D4计算计算 详详 除氧器出口水量除氧器出口水量 Dfw 0 0202 1DDDD defwfw 545533544wwfwhwffw d wdrw hhDhhDhhDhhD 图 3 04 10295918 0049202 0 DD 3 0434 10108928 3795753 0 DDDDDD fdrfwc 总图总图 5 计算 5 计算D5 D6 D7 D8 注意注意 D5 D6需联立求解需联立求解 Dc4 Dc6 D5 D6 6 由热井物质平衡求 6 由热井物质平衡求Dc 3 0 4386 10009296 2634663 0 D DDDDDD masgsgdrcc 图 Dc Dma Dsg4 Dsg3 Ddr8 Dc6 7 汽轮机物质平衡校核 7 汽轮机物质平衡校核 3 0 4 1 8 1 0 10009296 2634665 0 D DDDD sgjjc 误差很小 符合工程要求误差很小 符合工程要求 4 汽轮机汽耗计算及功率校核4 汽轮机汽耗计算及功率校核 汽轮机内功率汽轮机内功率 hkJ PPPW gmei 2607692400 3600 汽轮机汽耗 D汽轮机汽耗 D0 0 2100 08 t h 2100 08 t h 3 0 4 1 8 1 00 1009 556636 1244 D hDhDhDqDhDW sgjsgjccjjrhrhi 计算各项汽水流量计算各项汽水流量