火电厂辅助设备及热力系统

第八章火力发电厂辅助设备及系统 电厂热力设备及运行 本章主要内容 凝汽设备及系统给水回热加热设备及系统除氧设备及系统主蒸汽及再热蒸汽系统蒸汽旁路系统主凝结水系统火电厂的原则性热力系统火电厂的全面性热力系统 8 1汽轮机的主要辅助设备 凝汽设备 一 凝汽设备的作用 最简单的凝汽设备示意图 建立并维持高度真空向锅炉提供洁净给水 构成工质的热力循环先期除氧设备接受各种疏水及旁路排汽 回收热量和工质 真空是怎样形成的呢 8 1汽轮机的主要辅助设备 凝汽设备 二 凝汽器的结构类型 广泛采用表面式凝汽器 表面式凝汽器的结构及工作过程 表面式凝汽器的分类 根据冷却介质不同分 水冷 空冷 根据冷却水流程不同分 单流程 双流程 多流程 根据抽气口位置不同分 即凝汽器中汽流流动形式不同 8 1汽轮机的主要辅助设备 凝汽设备 三 机组运行时对凝汽设备的要求 传热性能要好 凝结水过冷度要小 汽阻和水阻要小 凝结水的温度比凝汽器中蒸汽的饱和温度 ts 要低 其温差称为凝结水的过冷度 采用回热式凝汽器 减小传热端差的具体措施 选择传热系数高的冷却水管 保证抽气器正常工作 定期清洗凝汽器冷却水管 等 8 1汽轮机的主要辅助设备 凝汽设备 四 凝汽器的最佳真空 凝汽器压力pc 即真空pv 的确定 凝汽器的最佳真空 真空是否越高越好 存在最佳真空 使汽轮机输出功率与循环水泵耗功率之差 PT PP 达最大时所对应的真空值 提高真空的常用手段 增大冷却水量qw 使 t 8 1汽轮机的主要辅助设备 凝汽设备 四 凝汽器的最佳真空 凝汽器内空气的影响 凝汽器的运行监视项目 凝汽器中空气的来源 空气的危害 凝汽器真空 汽轮机排汽温度 凝结水温度 冷却水进 出口温度 循环水泵耗电量 凝结水水质等 主要由凝汽设备在真空状态下运行时从不严密处漏入 定期作真空严密性检查 8 1汽轮机的主要辅助设备 凝汽设备 五 抽气设备 作用 类型 按工作原理分 启动时 建立真空 加快启动速度 正常运行时 维持凝汽器的真空 多用于300 600MW的国产机组 8 1汽轮机的主要辅助设备 凝汽设备 六 多压凝汽器 优点 降低热耗 减小冷却面积 减小冷却水量 双压凝汽器的工作过程 蒸汽和冷却水温度的沿程分布 8 2给水回热加热及系统 一 回热加热器类型 按传热方式分 混合式 表面式 什么叫回热加热 采用给水回热有何作用 按布置方式分 立式 卧式 按水侧压力的高低分 低加 高加 现代火电厂的给水回热加热系统中 只有除氧器采用了混合式加热器 300MW及以上容量的机组广泛采用卧式加热器 8 2给水回热加热及系统 二 表面式加热器的疏水连接方式 为减少疏水逐级自流所造成的对低压抽汽的 排挤 可装设疏水冷却装置 分外置式和内置式 可与疏水逐级自流综合应用 三 蒸汽冷却器 设置目的 利用抽汽的显热 提高对应加热器的出口水温 传热温差 经济性 类型 国内机组常将高加的传热面设置为三部分 蒸汽冷却段 蒸汽凝结段 疏水冷却段 8 2给水回热加热及系统 四 表面式加热器的结构 大型机组的末级和次末级低加常布置于凝汽器喉部 高加 卧式管板 U形管式 加热面分三段 轴封加热器 又称 轴封冷却器 低加 结构与高加类似 只是所用材料次于高加 加热面一般分两段 作用 防止轴封及阀杆漏汽从汽机轴端逸至机房或漏入油系统中 同时利用漏汽加热主凝结水 回收热量和工质 8 2给水回热加热及系统 五 回热加热器的保护装置 一 疏水装置 疏水调节阀 高参数大容量机组上广泛采用 将加热器中的疏水及时可靠地排出 同时又不让蒸汽随同疏水一起排走 以维持加热器的疏水水位及汽侧压力 常用于高加 具有快速关断性 保护性能好 运行灵活 安全可靠 便于在集控室自动控制 在300MW及600MW机组上普遍采用 8 2给水回热加热及系统 五 回热加热器的保护装置 设置目的及作用 二 高压加热器的自动旁路保护装置 类型 当高加故障时 迅速自动切断高加的进水 同时给水经旁路直接向锅炉供水 高加解列对机 炉运行有何影响 8 2给水回热加热及系统 五 回热加热器的保护装置 装设液动或气动止回阀 即抽汽逆止阀 三 在回热抽汽管道上采取的保护措施 设置电动隔离阀 电动隔离阀前或后 止回阀前后的抽汽管道低位点 均设有疏水阀 六 回热加热器的热力系统 实例分析 300MW机组 8 3除氧设备及系统 一 给水除氧的任务和方法 给水除氧的任务 给水中溶解气体的主要来源 给水中溶解气体的危害 腐蚀热力设备及管道 降低其工作可靠性及使用寿命 主要是O2 阻碍传热 降低热力设备的热经济性 除氧器作用 除去水中的O2和其它不凝结气体 加热给水 汇集蒸汽和水流 8 3除氧设备及系统 一 给水除氧的任务和方法 给水除氧的方法 化学除氧 热力除氧 火电厂广泛采用 利用化学药剂 如联胺N2H4 除氧 一般用在要求彻底除氧的亚临界及以上参数的电厂 作为一种辅助除氧手段 热力除氧方法 在定压下将水加热至沸腾 使水面上的水蒸汽分压力几乎等于全压力 其它气体的分压力 0 这样溶于水中的气体就能从水面逸出而被除去 8 3除氧设备及系统 二 除氧器的类型和结构 除氧器的类型 按工作压力分 可作为高参数大容量机组中一种辅助除氧的手段 适用于中 低参数的发电厂 工作压力约为0 3 0 8MPa 广泛用于高参数大容量机组 采用高压除氧器的优点 减少高加台数 节省投资 提高锅炉运行的安全可靠性 除氧效果好 可防止除氧器内发生 自生沸腾 现象 8 3除氧设备及系统 二 除氧器的类型和结构 典型的除氧器结构 除氧效果较差 目前电厂较少采用 除氧器给水箱 是凝结水泵与给水泵之间的缓冲容器 一般与卧式除氧器通过下水管和蒸汽平衡管相连 300MW及以上容量机组广泛采用 三 给水泵 作用 连续不断地向锅炉输送给水 以维持锅内工质平衡 稳定汽包水位 机械能 压力能 结构型式 采用多级 高压 高转速的离心泵 驱动方式 由于节省厂用电 经济性 被大容量机组广泛采用 8 3除氧设备及系统 三 给水泵 给水流量调节 变速调节 防止汽蚀的措施 除氧器高位布置 采用低转速前置水泵 给水再循环 最小流量再循环 四 除氧器的热力系统分析 8 3除氧设备及系统 8 4火电厂的原则性热力系统 热力系统定义 热力系统分类 按绘制原则分 由发电厂的各主 辅热力设备通过管道连接起来所构成的一个有机整体 表明工质能量转换和热量利用的过程 表示所有热力设备相互间的具体联系情况 是设备安装和运行操作时的依据 由若干分系统组成 表示发电厂各主要热力设备之间实质性的联系和热力系统的基本内容 主要用于对电厂热力循环进行热经济性的分析计算 同类型 同参数的设备一般只画一个 阀门附件不需画出 8 4火电厂的原则性热力系统 三大主机 锅炉 B 汽轮机 HP IP LP 发电机 G 一 原则性热力系统的组成 主蒸汽及再热蒸汽系统 管道连接 再热器 主凝结水系统 凝汽器 C 凝结水泵 CP 除盐装置 DE 及升压泵 BP 给水回热加热系统 回热加热器 H1 H8 轴加 SG 抽汽管道及疏水流向 除氧给水系统 除氧器 HD 给水箱 给水泵 FP 前置泵 TP 小汽轮机驱动 TD 8 4火电厂的原则性热力系统 一 原则性热力系统的组成 补充水系统 一般补入凝汽器 化学除盐水 连续排污及热量利用系统 连排扩容器 CV 扩容蒸汽去除氧器 再热机组的旁路系统 一般不需画出 循环冷却水系统 辅助蒸汽系统 抽空气系统 二 原则性热力系统的实例分析 除氧器与给水箱的组合 300MW机组原则性热力系统 600MW机组原则性热力系统 8 5火电厂的全面性热力系统 全面性热力系统分类 按研究范围分全厂全面性热力系统和局部全面性热力系统 本节将介绍的局部全面性热力系统如下 主蒸汽与再热蒸汽系统 范围 机炉之间连接的新蒸汽管道 以及由新蒸汽送往各辅助设备的支管 一 主蒸汽系统 特点 主蒸汽管道输送的工质流量大 参数高 因此对发电厂运行的安全性和经济性影响大 要求 系统简单 工作安全 可靠 运行调度灵活 便于检修 扩建 投资和运行费用最省 主蒸汽与再热蒸汽系统 主蒸汽管道系统的形式 一 主蒸汽系统 运行灵活 但切换阀门多 管道长 投资大 适用于中 小容量机组 现代大容量电厂 几乎都采用单元制系统 再热机组的主蒸汽系统必须采用单元制 主蒸汽与再热蒸汽系统 单元制系统的管道形式 一 主蒸汽系统 单管系统的优 缺点 优点 混温效果好 缺点 管径大 管壁厚 载荷集中 管道支吊困难 要求有均压混温措施 比较单管和双管系统 双管系统的优 缺点 优点 可以避免用管壁厚 管径大的管道及大口径阀门 以节省投资 由于支吊重量不太集中 便于管道布置 中间再热机组广泛采用 缺点 系统左 右两侧存在温度及压力偏差 需在汽轮机之前装设中间联络管 600MW机组常采用 主蒸汽与再热蒸汽系统 范围 二 再热蒸汽系统 形式 单元制 国产机组上常采用双管式或双 单 双系统 实例 600MW机组主蒸汽及再热蒸汽管道系统 再热机组的旁路系统 设置目的 为适应再热机组启 停及事故工况下的特殊要求 以及再热机组有较好的负荷适应性 都设置一套旁路系统 旁路系统作用 保护再热器 改善启动条件 加快启动速度 回收工质 消除噪声 旁路系统形式 再热机组广泛采用 主凝结水系统 范围 凝汽器 凝结水泵 低压加热器 除氧器 任务 特点 将汽轮机排汽凝结成的水 通过凝结水泵升压后进行回热 送至除氧器 运行中还提供有关设备的减温水 密封水 冷却水和控制水等 并且补充热力循环中的汽水损失 由于凝结水用途多 管道复杂 设备布置层次多 故整个系统较为庞大 实例 国产300MW及600MW机组的主凝结水系统 给水系统 范围 除氧器给水箱 给水泵 高压加热器 给水操作台 省煤器进口 特点 给水系统输送的工质流量大 压力高 给水系统事故会使锅炉给水中断 造成紧急停炉或降负荷运行 严重时会威胁锅炉的安全甚至长期不能运行 因此对给水系统的要求是在发电厂任何运行方式和发生任何事故的情况下 都能保证不间断地向锅炉供水 实例 单元制给水系统 形式 主蒸汽采用单元制系统时 给水系统也需采用单元制 该系统优点是系统简单 管路短 阀门少 投资省 便于机炉集中控制和管理维护 循环冷却水系统 任务 为汽轮机排汽在凝汽器中的凝结提供冷却水 此外 也提供汽轮机润滑油冷却水 轴承冷却水 以及发电机空气 氢气或水冷却器的冷却水 等等 类型 按供水方式分 直流供水和循环供水 冷却水进入厂房内 根据设备对冷却水量 水质和水温的不同要求分 开式系统和闭式系统 用循环冷却水直接供给一些对水质要求低而用水量大的设备 如凝汽器 润滑油冷却器等 用洁净的凝结水作为冷却介质 去冷却那些用水量较小但对水质要求较高的设备 如发电机水冷却器 汽轮机抗燃油冷却器等 这些冷却水吸热后 再通过开式冷却水换热 被冷却后再作为冷却水循环使用 表面式凝汽器结构简图 表面式凝汽器的结构类型 a 汽流向心式 b 汽流向侧式 c 多区域汽流向心式 凝汽器中蒸汽和冷却水温度的沿程分布 最佳真空的确定 射汽式抽气器示意图 A 工作喷嘴 B 混合室 C 扩压管 水环式真空泵 1 吸气管2 泵壳3 空腔4 水环5 叶轮6 叶片7 排气管 双压式凝汽器示意图 双压凝汽器中蒸汽和冷却水温度的沿程分布 回热加热器的型式 横管与竖管外的蒸汽膜状冷凝 高加与低加的区别 表面式加热器的疏水连接方式 实际疏水连接系统 蒸汽冷却段 疏水冷却段 蒸汽凝结段 表面式加热器 高加 的三段式结构 卧式管板 U形管式高压加热器 1 给水进口 2 给水出口 3 水室 4 管板 5 遮热板 6 蒸汽进口 7 11 防冲板 8 过热蒸汽冷却段 9 隔板 10 上级疏水进口 12 U形管 13 拉杆和定距管 14 疏水冷却段端板 15 疏水冷却段进口 16 疏水冷却段 17 疏水出口 卧式管板 U形管式低压加热器 蒸汽进口 疏水出口 给水进口 给水出口 浮球式疏水器 电动疏水调节阀及其控制系统 气动疏水调节阀及其气压控制系统 水压液动式旁路保护系统 高加 电动旁路保护系统 高加 300MW机组回热抽汽系统 300MW机组回热加热器疏水及放气系统 凝汽器真空除氧装置 淋水盘式除氧器 高压喷雾填料式除氧器 立式 挡水板 填料 一次蒸汽进汽管 喷管 排气管 疏水进入管 二次蒸汽进汽室 环形配水管 人孔 凝结水进口 喷雾淋水盘式除氧器 卧式 淋水盘箱 出水口 喷管 淋水盘箱示意图 除氧器与给水箱的组合 启动加热装置 下水管 汽平衡管 出水口 溢流管 放水口 除氧器的热