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1、超临界机组热力系统第1页，本讲稿共22页热热力系力系统统概述概述 定定义义：锅锅炉、汽炉、汽轮轮机与有关的机与有关的辅辅助助设备设备用管道和附件按照用管道和附件按照生生产产要求要求连连接起来的系接起来的系统统。1.1.机、炉容量的配置机、炉容量的配置uu机、炉容量根据系机、炉容量根据系统规统规划容量、划容量、负负荷增荷增长长速度和速度和电电网网结结构构等因素等因素选择选择。uu选选用效率高的用效率高的300MW300MW、600MW600MW机机组组uu电电厂机厂机组总组总台数不超台数不超过过六台，机六台，机组组容量不超容量不超过过两种两种为为宜。宜。uu根据根据电电力力负负荷的需要，采用荷的
2、需要，采用单单元制，不元制，不设备设备用用锅锅炉。炉。第2页，本讲稿共22页uu汽汽轮轮机机组铭组铭牌出力（牌出力（turbine rated capacity,turbine name-turbine rated capacity,turbine name-plate ratingplate rating）汽）汽轮轮机在机在额额定定进进汽和再汽和再热热参数工况下，排汽参数工况下，排汽压压力力为为11.8kPa11.8kPa，补补水率水率为为3 3时时汽汽轮轮机机组组的保的保证证出力。出力。uu汽汽轮轮机机组组保保证证最大出力最大出力tuibine maximum continous tuib
3、ine maximum continous rating,TMCR,rating,TMCR,是指汽是指汽轮轮机在通机在通过铭过铭牌出力所保牌出力所保证证的的进进汽量、汽量、额额定定主蒸汽和再主蒸汽和再热热蒸汽参数工况下，并在正常的排汽蒸汽参数工况下，并在正常的排汽压压力下力下4.9Kpa4.9Kpa，补补水率水率为为0 0时时，汽，汽轮发电轮发电机达到的出力。机达到的出力。uu汽汽轮轮机在机在调节调节汽汽门门全开全开时时valve wide open,VWOvalve wide open,VWO最大最大计计算出力是指算出力是指汽汽轮轮机机调节调节汽汽门门全开全开时时通通过计过计算最大算最大进进
4、汽量和汽量和额额定的主蒸汽定的主蒸汽再再热热蒸汽参数工况下，并在正常的排汽蒸汽参数工况下，并在正常的排汽压压力下力下4.9Kpa4.9Kpa，补补水水率率为为0 0时时，汽，汽轮发电轮发电机达到的出力。机达到的出力。第3页，本讲稿共22页uu美国美国设计设计的大容量火的大容量火电电机机组组（核（核电电机机组组除外）都要求汽除外）都要求汽轮轮机机组应组应具有在具有在调节调节汽汽门门全开和所有回全开和所有回热热加加热热器全部投运的条件器全部投运的条件下，可超下，可超压压5 5，5 5overpressure,5%OPoverpressure,5%OP连续连续运行的能力，以适运行的能力，以适应调应调
5、峰的需要。此运行方式下，又可增加峰的需要。此运行方式下，又可增加5%5%的通流能力，出力也的通流能力，出力也比比vwovwo工况下再增加工况下再增加4.54.5。第4页，本讲稿共22页2 N10002 N100025.0-600/60025.0-600/600型汽轮机原则性热力系统型汽轮机原则性热力系统uu超超临界、冲动式、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、超超临界、冲动式、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、双背压、凝汽式汽轮机。配用双背压、凝汽式汽轮机。配用DG300/26.15DG300/26.15型变压直流、单型变压直流、单炉膛、一次再热、平衡通风、前后墙对冲燃烧、运转层以上露炉膛、一次再热
6、、平衡通风、前后墙对冲燃烧、运转层以上露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构型锅炉。型锅炉。第5页，本讲稿共22页uu机组有机组有8 8段不可调整抽汽，高压缸两段抽汽，分别作为段不可调整抽汽，高压缸两段抽汽，分别作为1.21.2号高加的号高加的加热蒸汽，中压缸两段抽汽，作为加热蒸汽，中压缸两段抽汽，作为3 3号高加和除氧器的加热蒸号高加和除氧器的加热蒸汽，低压缸有四段抽汽，分别作为汽，低压缸有四段抽汽，分别作为5-85-8号低加加热抽汽。回热系号低加加热抽汽。回热系统为统为“三高四低一除氧三高四低一除氧”。三台高加均设有内置式过热蒸汽冷却。三台高加均设有
7、内置式过热蒸汽冷却段和疏水冷却段，均为双列布置，四台低加均设有内置式疏水冷却段。段和疏水冷却段，均为双列布置，四台低加均设有内置式疏水冷却段。高加疏水采用逐级自流，最后流入除氧器，低加疏水采用疏水自流，高加疏水采用逐级自流，最后流入除氧器，低加疏水采用疏水自流，最后流入凝汽器。给水系统装有两台最后流入凝汽器。给水系统装有两台5050容量的汽动调速给水泵，容量的汽动调速给水泵，驱动小汽机为凝汽式，汽源来源于三段抽汽。系统设置一台轴驱动小汽机为凝汽式，汽源来源于三段抽汽。系统设置一台轴封加热器及两台轴封风机（其中一台备用），轴封加热器的疏封加热器及两台轴封风机（其中一台备用），轴封加热器的疏水自流
8、入凝汽器。额定工况下该机组热耗率为水自流入凝汽器。额定工况下该机组热耗率为7355kj/kg7355kj/kg。第6页，本讲稿共22页主蒸汽管道系统主蒸汽管道系统1 1 主蒸汽管道系统概述主蒸汽管道系统概述 从锅炉过热器出口联箱至汽轮机自动主汽门之间的管道和附件以从锅炉过热器出口联箱至汽轮机自动主汽门之间的管道和附件以及通往用新蒸汽设备的蒸汽支管所组成的系统，称为主蒸汽管及通往用新蒸汽设备的蒸汽支管所组成的系统，称为主蒸汽管道系统。对于再热机组，还包括从汽轮机高压缸排汽至锅炉再道系统。对于再热机组，还包括从汽轮机高压缸排汽至锅炉再热汽进口联箱的再热冷段管道及附件和从再热器出口联箱至汽热汽进口联
9、箱的再热冷段管道及附件和从再热器出口联箱至汽轮机中压缸进口阀门的再热热段管道及其附件。轮机中压缸进口阀门的再热热段管道及其附件。第7页，本讲稿共22页2 2 典型典型1000MW1000MW机机组组的主蒸汽系的主蒸汽系统统和再和再热热蒸汽系蒸汽系统统 主蒸汽管道和再主蒸汽管道和再热热热热段管道均采用双管系段管道均采用双管系统统。在。在锅锅炉炉过热过热器出器出口口联联箱两箱两侧侧各有一根主蒸汽引出管，到主汽各有一根主蒸汽引出管，到主汽门门前每一根蒸汽管前每一根蒸汽管道再分成两根管道，道再分成两根管道，经过经过四个自四个自动动主汽主汽门门和和调调速汽速汽门进门进入汽入汽轮轮机左右两机左右两侧侧，在
10、，在锅锅炉炉过热过热器出口器出口联联箱两箱两侧侧的主蒸汽管道上，各的主蒸汽管道上，各连连接一路放气管（启接一路放气管（启动动放气用）、一个放气用）、一个弹弹簧式安全簧式安全阀阀和一个和一个电电磁式安全磁式安全阀阀，靠近主汽，靠近主汽门门前两前两侧侧主蒸汽管道上，装主蒸汽管道上，装设设疏水管和疏水管和暖管用的疏汽管道。在暖管用的疏汽管道。在锅锅炉再炉再热热器出口器出口联联箱两箱两侧侧各引出一根再各引出一根再热热热热段管道，分段管道，分别别引入引入对对称布置的两个中称布置的两个中压联压联合汽合汽门门，从两，从两侧侧进进入汽入汽轮轮机中机中压压缸。在主蒸汽管道和再缸。在主蒸汽管道和再热热热热段管道上
11、均段管道上均设设置了置了中中间联络间联络管，以减少汽管，以减少汽轮轮机高、中机高、中压压缸两缸两侧侧主蒸汽和再主蒸汽和再热热蒸汽蒸汽的温度偏差。的温度偏差。第8页，本讲稿共22页uu再热冷段管道采用了双管单管双管系统，高压缸排汽经过两再热冷段管道采用了双管单管双管系统，高压缸排汽经过两根排汽管排出，然后汇集到一根管道引到锅炉再热器，在进入再根排汽管排出，然后汇集到一根管道引到锅炉再热器，在进入再热器前又分成两根管道，分别从两侧进入再热器进口联箱。热器前又分成两根管道，分别从两侧进入再热器进口联箱。第9页，本讲稿共22页uu该系统高压缸排汽管道上不设逆止门，原因是机组采用一级旁该系统高压缸排汽管
12、道上不设逆止门，原因是机组采用一级旁路系统，如果采用两级旁路系统，在机组甩负荷时，高压旁路路系统，如果采用两级旁路系统，在机组甩负荷时，高压旁路阀将被打开，主蒸汽经过高压旁路流到再热冷段管道，为了防阀将被打开，主蒸汽经过高压旁路流到再热冷段管道，为了防止主蒸汽倒灌入高压缸，高压缸排汽管上必须设置逆止门，如止主蒸汽倒灌入高压缸，高压缸排汽管上必须设置逆止门，如果采用一级旁路系统，则没有必要设置高排逆止门。取消高排果采用一级旁路系统，则没有必要设置高排逆止门。取消高排逆止门后，在机组启动和低负荷运行时，可以防止高排逆止门逆止门后，在机组启动和低负荷运行时，可以防止高排逆止门频繁开关而产生的损伤；取
13、消高排逆止门后，通风管道设置在频繁开关而产生的损伤；取消高排逆止门后，通风管道设置在高压导汽管路上，在机组甩负荷时，冷段再热汽通过通风管道高压导汽管路上，在机组甩负荷时，冷段再热汽通过通风管道引到高压缸，防止高压部分超温；取消高排逆止门后，机组启引到高压缸，防止高压部分超温；取消高排逆止门后，机组启动时，为减少预暖过程中辅助蒸汽的消耗，主汽导管二次疏水动时，为减少预暖过程中辅助蒸汽的消耗，主汽导管二次疏水阀门、高压缸二次疏水阀、中联阀疏水门上阀座疏水阀、中压阀门、高压缸二次疏水阀、中联阀疏水门上阀座疏水阀、中压缸冷却蒸汽关断阀进口二次疏水阀、中压缸冷却蒸汽关断阀出缸冷却蒸汽关断阀进口二次疏水阀
14、、中压缸冷却蒸汽关断阀出口二次疏水阀等必须处于部分开启状态。口二次疏水阀等必须处于部分开启状态。第10页，本讲稿共22页3 3 主蒸汽管道系主蒸汽管道系统统的运行的运行 高温高高温高压压蒸汽管道及其附件运行中容易蒸汽管道及其附件运行中容易产产生裂生裂纹纹而而损损坏。坏。原因有两个：一是高温蠕原因有两个：一是高温蠕胀胀，即管道及其附件，即管道及其附件经过长经过长期高期高温高温高压压运行逐运行逐渐产渐产生裂生裂纹纹，最后，最后导导致破裂。二是机致破裂。二是机组组启停启停时时管道及其附件中工管道及其附件中工质质温度的改温度的改变变，使管道承受温差，使管道承受温差热应热应力，在交力，在交变应变应力的作
15、用下，材料力的作用下，材料产产生疲生疲劳劳形成裂形成裂纹纹，最后，最后导导致破裂。致破裂。第11页，本讲稿共22页1 1）机组启动时）机组启动时uu冷态启动时，机炉和蒸汽管道的金属温度比较低，锅炉点冷态启动时，机炉和蒸汽管道的金属温度比较低，锅炉点火后，应开启主蒸汽管道上的所有暖管疏水阀进行暖管。火后，应开启主蒸汽管道上的所有暖管疏水阀进行暖管。在暖管过程中要监视管道内外壁温差不能太大，采用调节在暖管过程中要监视管道内外壁温差不能太大，采用调节疏水阀开度的方法控制管壁温升率在规定范围内，避免管疏水阀开度的方法控制管壁温升率在规定范围内，避免管道因为热胀不均而引起裂纹。当锅炉汽压上升，烟气温度道
16、因为热胀不均而引起裂纹。当锅炉汽压上升，烟气温度增加到再热器需要通汽冷却时，应该投入旁路系统运行。增加到再热器需要通汽冷却时，应该投入旁路系统运行。旁路系统投运后，应开启再热热段管道上全部低位点的疏旁路系统投运后，应开启再热热段管道上全部低位点的疏水阀，进行暖管，此时同样要控制再热蒸汽管道系统的管水阀，进行暖管，此时同样要控制再热蒸汽管道系统的管壁温升率在允许范围内。壁温升率在允许范围内。第12页，本讲稿共22页uu机机组组温温态热态态热态启启动时动时，汽，汽轮轮机本体内部的金属温度机本体内部的金属温度较较高，而汽高，而汽轮轮机冲机冲转转的条件要求主蒸汽、再的条件要求主蒸汽、再热热蒸汽温度蒸汽
17、温度应该应该高于高、中高于高、中压压内下缸壁温内下缸壁温约约5050度。因此度。因此锅锅炉升温升炉升温升压压速度比速度比较较快，快，这时应该这时应该尽快投入旁路系尽快投入旁路系统统，提高主蒸汽再，提高主蒸汽再热热蒸汽温度，以蒸汽温度，以满满足汽足汽轮轮机机对对蒸汽参数的要求。蒸汽参数的要求。由于停机由于停机时时主蒸汽再主蒸汽再热热蒸汽管道冷却速度比汽蒸汽管道冷却速度比汽轮轮机冷却快，管道机冷却快，管道温度低一些，所以温度低一些，所以热态热态启启动动暖管暖管时时，也要注意控制管道温升率。，也要注意控制管道温升率。第13页，本讲稿共22页2 2）机）机组组正常运行正常运行时时 此此时时旁路系旁路系
18、统应该处统应该处于于热备热备用状用状态态，以便需要，以便需要时时及及时时投运。主投运。主蒸汽系蒸汽系统统按照机按照机组负组负荷，提高参数符合要求的蒸汽，根据汽荷，提高参数符合要求的蒸汽，根据汽轮轮机机负负荷的荷的变变化，由高化，由高压压缸的缸的调节调节汽汽门门控制控制进进汽量、中汽量、中压压缸的缸的调调节节汽汽门门全开，不全开，不调节进调节进汽量。中汽量。中压压缸缸进进汽量随高汽量随高压压缸排汽量而缸排汽量而定。定。第14页，本讲稿共22页3 3）故障甩）故障甩负负荷荷uu汽汽轮轮机机带带厂用厂用电电或空或空载载运行、停机不停炉的情况下，运行、停机不停炉的情况下，锅锅炉炉维维持最低持最低稳稳定
19、燃定燃烧负烧负荷运行，一般只荷运行，一般只维维持持0.5-10.5-1小小时时，故障排除后，立即，故障排除后，立即向汽向汽轮轮机供汽。机供汽。应应尽快投入旁路系尽快投入旁路系统统，排放多余蒸汽，排放多余蒸汽，协协调调机炉运行，同机炉运行，同时时可以避免可以避免锅锅炉安全炉安全阀动阀动作。作。uu在在锅锅炉故障停机停炉的情况下，投入旁路系炉故障停机停炉的情况下，投入旁路系统统，排放多余蒸汽，回，排放多余蒸汽，回收工收工质质，也可避免，也可避免锅锅炉安全炉安全阀动阀动作或减少作或减少动动作安全作安全阀阀个数。个数。第15页，本讲稿共22页4)4)停机停机 不不论论采用滑参数停机方式采用滑参数停机方
20、式还还是正常停机方式，是正常停机方式，为为了使汽了使汽轮轮机温差、机温差、胀胀差不超限，差不超限，应严应严格控制主蒸汽、再格控制主蒸汽、再热热蒸汽的温蒸汽的温降率在允降率在允许许范范围围内。采用滑参数停机内。采用滑参数停机时时，还应该还应该注意主蒸注意主蒸汽要有不小于汽要有不小于5050度的度的过热过热度。机度。机组组停运停运时时，通，通过锅过锅炉蒸炉蒸发发量大量大于汽于汽轮轮机汽耗量，投入旁路系机汽耗量，投入旁路系统统，将多余蒸汽排入凝汽器，可，将多余蒸汽排入凝汽器，可以以协调协调机炉停用，回收工机炉停用，回收工质质。如果。如果长时间长时间停用，停用，应应放尽管道中放尽管道中的的积积水，并水
21、，并进进行防腐保行防腐保护护。第16页，本讲稿共22页机组旁路系统机组旁路系统1 1 旁路系旁路系统统及其作用及其作用 旁路系旁路系统统主要是主要是协调锅协调锅炉和汽机用汽量炉和汽机用汽量间间的不平衡，在机的不平衡，在机组组启启动动期期间间，对过热对过热器和再器和再热热器器进进行行预热预热，加快启，加快启动动速度。速度。在机在机组组甩甩负负荷荷时时，将剩余蒸汽通，将剩余蒸汽通过过旁路系旁路系统统，使，使锅锅炉炉过过渡渡工况运行工况运行稳稳定。定。2 2 旁路系旁路系统统的形式的形式uu一一级级旁路或高旁路或高压压旁路：新蒸汽旁路：新蒸汽绕过绕过汽汽轮轮机高机高压压缸缸进进入再入再热热冷段。冷段
22、。uu二二级级旁路或低旁路或低压压旁路：通旁路：通过过与汽与汽轮轮机中、低机中、低压压缸并缸并联联的管道，再的管道，再热热后的蒸汽后的蒸汽绕过绕过中、低中、低压压缸缸进进入凝汽器入凝汽器uu整机大旁路：新蒸汽整机大旁路：新蒸汽绕过绕过整个汽整个汽轮轮机机进进入凝汽器。入凝汽器。uu三三级级旁路：两旁路：两级级串串联联旁路和大旁路旁路和大旁路uu三用三用阀阀旁路：高低旁路：高低压压旁路串旁路串联联，高旁容量，高旁容量100100，低，低压压旁路旁路60607070。高。高压压旁路旁路阀阀有启有启动调节阀动调节阀、减、减压阀压阀和安全和安全阀阀的作用。的作用。第17页，本讲稿共22页3 1000M
23、W3 1000MW机机组组旁路系旁路系统统的的设设置置uu大旁路：大旁路：优优点系点系统简单统简单、投、投资资少，便于操作。缺点是再少，便于操作。缺点是再热热系系统统启启动动受限制。三受限制。三级级旁路系旁路系统统复复杂杂，钢钢材耗量大，材耗量大，现现在已在已经经基本不用。基本不用。uu两两级级串串联联旁路：可以保旁路：可以保护护再再热热器，得到普遍器，得到普遍应应用。用。uu三用三用阀对热阀对热控和控和调节调节系系统统要求高，液要求高，液压压控制控制难难度大，功耗高，度大，功耗高，投投资贵资贵。设计设计上上违违反国家有关反国家有关规规程程规规定。定。uu基本基本负负荷用荷用简单简单旁路，旁路
24、，调调峰机峰机组组尤其是两班制机尤其是两班制机组组，每天需要，每天需要热态热态启启动动，选选用启停用启停损损失小，便于失小，便于调节调节的两的两级级串串联联旁路系旁路系统统。第18页，本讲稿共22页回热抽气系统回热抽气系统uu回热抽汽管道一侧是汽轮机，一侧是具有一定水位的加热器回热抽汽管道一侧是汽轮机，一侧是具有一定水位的加热器和除氧器。汽轮机负荷突然降低和甩负荷时，可能使蒸汽和和除氧器。汽轮机负荷突然降低和甩负荷时，可能使蒸汽和水倒流入汽轮机，引起汽轮机超速和水击。水倒流入汽轮机，引起汽轮机超速和水击。uu措施：装设液动或气动止回阀。措施：装设液动或气动止回阀。第19页，本讲稿共22页主凝结
25、水系统主凝结水系统uu主凝结水系统的组成和作用主凝结水系统的组成和作用 把凝结水从凝汽器热井送到除氧器。同时提供有关设备的减把凝结水从凝汽器热井送到除氧器。同时提供有关设备的减温水、密封水、冷却水和控制水。还补充热力循环过程中温水、密封水、冷却水和控制水。还补充热力循环过程中的汽水损失。的汽水损失。uu主凝结水系统一般由凝结水泵、轴封加热器低加等主要主凝结水系统一般由凝结水泵、轴封加热器低加等主要设备和管道组成。凝泵后一般有除盐装置。国产机组由设备和管道组成。凝泵后一般有除盐装置。国产机组由于除盐装置耐压条件的限制，凝结水采用二级升压，因于除盐装置耐压条件的限制，凝结水采用二级升压，因此除盐装
26、置后一般还装设凝结水升压泵。此除盐装置后一般还装设凝结水升压泵。uu低加有主凝结水旁路，设置凝结水最小流量再循环，各低加有主凝结水旁路，设置凝结水最小流量再循环，各种减温水及杂项用水管道接在凝泵出口或除盐装置后，种减温水及杂项用水管道接在凝泵出口或除盐装置后，凝汽器热井底部，最后一台低加出口管道、除氧器水箱凝汽器热井底部，最后一台低加出口管道、除氧器水箱底部有接地沟的支管。底部有接地沟的支管。uu化学补充水通过补充水条件阀进入凝汽器。化学补充水通过补充水条件阀进入凝汽器。第20页，本讲稿共22页给水除氧系统给水除氧系统uu主主给给水除氧器系水除氧器系统统是指除氧器与是指除氧器与锅锅炉省煤器之炉
27、省煤器之间间的的设备设备、管路、管路及附件等。及附件等。uu主要作用是将除氧器水箱中的主凝主要作用是将除氧器水箱中的主凝结结水通水通过给过给水水泵泵提高提高压压力，力，经过经过高加后，送到省煤器。高加后，送到省煤器。uu给给水系水系统还统还提供提供锅锅炉再炉再热热器减温水、器减温水、过热过热器减温水以及汽器减温水以及汽轮轮机高机高压压旁路装置的减温水。旁路装置的减温水。uu给给水中的氧气会腐水中的氧气会腐蚀热蚀热力力设备设备和管道，水中二氧化碳会和管道，水中二氧化碳会加速氧的腐加速氧的腐蚀蚀。所有不凝。所有不凝结结气体在气体在换热设备换热设备中均会使中均会使热热阻增加，阻增加，传热传热效果效果
28、恶恶化。化。uu单单元制元制给给水系水系统统管道短，管道短，阀门阀门少，阻力小，可靠性高，便于集中少，阻力小，可靠性高，便于集中控制。控制。uu给给水系水系统统一般配两台一般配两台5050容量的汽容量的汽动给动给水水泵泵，一台，一台3030容量的容量的电动给电动给水水泵泵。第21页，本讲稿共22页发电厂疏水系统发电厂疏水系统uu蒸汽管道疏水蒸汽管道疏水uu汽轮机本体疏水汽轮机本体疏水uu正常运行高加疏水采用逐级自流的方式，正常运行高加疏水采用逐级自流的方式，1 1号高加疏水到号高加疏水到2 2号、号、3 3号，进入除氧器。号，进入除氧器。uu在进入下一级加热器时疏水会迅速降压汽化，所以疏水调在进入下一级加热器时疏水会迅速降压汽化，所以疏水调节阀门后管径会放大一级，减小流动阻力。节阀门后管径会放大一级，减小流动阻力。第22页，本讲稿共22页