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主蒸汽管道系统 主蒸汽管道系统的范围主蒸汽管道系统的特点主蒸汽管道系统的基本要求发电厂中常用的主蒸汽管道系统的形式主蒸汽管道系统设计中的几个问题 本节需要掌握以下几个知识点 一 主蒸汽管道系统的范围 锅炉供给汽轮机蒸汽的管道 蒸汽管间的连通母管 通往用新汽设备的蒸汽支管等称为主蒸汽管道系统 如果是再热式机组 还有汽轮机高压缸排汽口至再热器入口的再热冷段管道 再热器出口至汽轮机中压缸入口的再热热段管道也属于这个范围 输送工质流量大 参数高 用的金属材料质量高 对发电厂运行的安全性 可靠性 经济性影响大 二 主蒸汽管道系统的特点 系统简单 工作安全可靠 运行调度灵活 能进行各种切换 便于维修 安装和扩建 投资费用少 运行费用低 三 主蒸汽管道系统的基本要求 四 发电厂中常用的主蒸汽管道系统形式 1 单元制主蒸汽管道系统 单元制主蒸汽管道系统是指一台锅炉配一台汽轮机的管道系统 包括再热蒸汽管道 组成独立单元 各单元间无横向联系 用汽设备的蒸汽支管由各单元主蒸汽管引出 如图所示 1 优点 该系统具有简单 管道短 阀门及附件少 相应的管内工质压力损失小 运行操作少 检修工作量少 投资省 散热损失小 便于实现集中控制 再加上采用优质合金钢材 系统本身的事故可能性小 安全可靠性相对较高 如果发生事故只限于一个单元范围内等优点 2 缺点 不具备调度灵活条件 负荷变动时对锅炉燃烧调整要求高 单元系统内任何一个主要设备或附件发生事故 都会导致整个单元系统停止运行 机炉必须同时进行检修等 3 使用范围 根据DL5000 94 火力发电厂设计技术规程 中规定 对装有高压凝汽式机组的发电厂 可采用单元制系统 对装有中间再热凝汽式机组或中间再热供热式机组的发电厂 也应采用单元制系统 2 切换母管制主蒸汽管道系统 每台锅炉与它对应的汽轮机组成一个单元 正常时机炉组成单元运行 各单元间还装有切换母管 每个单元与母管连接处 另装一段联络管和三个切换阀 当需要时切换运行 这样的主蒸汽管道系统称为切换母管制系统 如图所示 在切换母管制系统中 减温减压设备等都与母管相连 母管通流量一般按照通过一台锅炉的供汽量进行设计 为便于母管本身的检修 电厂将来扩建不致于影响原有机组 设备的正常运行 机炉台数较多时 也可用两个串联的关断阀将母管分段 切换母管正常运行时处于热备用状态 1 优点 可切换运行 电厂机炉台数较多时可充分利用锅炉的富裕容量 具有较高的运行灵活性 有足够的运行可靠性 各锅炉间的负荷可进行最佳负荷分配 2 缺点 阀门多 管道长 系统复杂 管道本身事故可能性大 3 使用范围 根据DI5000 94中规定 对装有高压供热式机组的发电厂和中 小型发电厂 因参数不高 阀门管道投资相对较少 采用切换母管制系统 发电厂所有锅炉生产的蒸汽都送到集中母管中 再由集中母管把蒸汽引到各汽轮机和辅助用汽设备去的蒸汽管道系统 称为集中母管制主蒸汽管道系统 如图所示 3 集中母管制主蒸汽管道系统 1 分段阀的作用 单母管上装有分段阀 一般分为两个以上区段 分段阀采用两个串联的关断阀 其作用是当系统局部发生故障或局部检修时 用分段阀隔开 同时也便于分段阀本身检修 其它部分仍可正常运行 正常运行时分段阀是打开的 单母管处于运行状态 2 特点 系统比较简单 布置方便 但是与切换母管制相比 其运行调度不灵活 缺乏机动性 当母管分段检修或与母管相连的任意一阀门发生事故时 与该段母管相连的锅炉和汽轮机都要停止运行 3 使用范围 这种系统只有在锅炉和汽轮机的单位容量和台数不配合或装有备用锅炉已建成的热电厂中采用 以后建电厂不再采用 五 主蒸汽管道系统设计中的几个问题 根据DL5000 94中规定 对第一台新设计的汽轮机组 其主蒸汽 再热蒸汽等管道的管径及管路根数 应经优化计算确定 但因生产大口径无缝钢管困难 又要节约进口钢管资金 国产机组发电厂中主蒸汽管道多采用双管系统 于是在两管中出现汽温偏差和压损问题 为提高热经济性 保证安全性 必须将汽温偏差和压损控制在允许范围内 1 压损和汽温偏差的限定 主蒸汽和再热蒸汽管道压损过大 会降低汽轮机的出力 降低机组的热经济性 在作自动主汽门全关试验时 阀座前后压差过大 使自动主汽门不能重新迅速开启 导致再热器安全门动作 降低机组出力 造成工质和热量损失 所以主蒸汽和再热蒸汽管道压损要在规定的范围内 进入汽轮机左右两侧高 中压主汽门蒸汽温度偏差超出允许值 汽缸等高温部件出现受热不均 引起汽缸扭曲变形 甚至摩擦轴封 造成高温部分产生较大的热应力 威胁汽轮机安全运行 国际电工协会规定的最大允许温度偏差 持久性的为15 瞬时性的为42 2 降低压损和汽温偏差措施 1 采用双管 再热机组双管制主蒸汽管道系统 随着机组容量不断增大 蒸汽参数也越来越高 为了避免采用厚管壁大直径的主蒸汽管和再热蒸汽管 减少对价格昂贵进口耐热合金钢的要求 还要降低管道压损 我国目前主蒸汽管多采用双管系统 如125MW 200MW机组 再热蒸汽管也采用双管系统 如200MW机组 有的机组在靠近主汽门两侧主蒸汽管之间加装联络管 如200MW机组 以减少两侧汽温偏差 并保证一个自动主汽门作全关试验时压损在允许范围内 如图所示 2 采用单根蒸汽管系统 单管 双管系统 双管 单管 双管系统 双管主蒸汽 双管 单管 双管再热蒸汽系统 3 采用混温装置为使进入汽轮机左右两侧蒸汽温度偏差在规定范围内 进入之前要充分混合 可采用两进两出蒸汽管的四通混合联箱 如意大利进口的125MW机组 也可采用球形五通 进汽管两根 出汽管三根 其中一根管与旁路相连 汽温偏差可控制在10 以内 如从意大利引进的300MW机组 4 减少自动主汽门作关闭试验时的压损当机组带负荷运行时 一个自动主汽门作全关试验 此时通过正在工作的自动主汽门和管道的流量是正常的两倍 压损不大于8 在此流量下从锅炉至自动主汽门管道压损不大于6 这样在带负荷运行条件下 作其中一个自动主汽门全关试验 两侧的总压损在14 左右 仍小于设计为15 额定压力值 自动主汽门可