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1、第九章第九章 凝气式发电厂的生产系凝气式发电厂的生产系统及热经济性统及热经济性12/7/20221主要内容主要内容u1 1 发电厂的热力系统发电厂的热力系统u2 2 发电厂供水系统发电厂供水系统u3 3 发电厂热经济性评价发电厂热经济性评价12/7/202221 1 发电厂的热力系统发电厂的热力系统1.1 1.1 热力系统及主要设备选择原则热力系统及主要设备选择原则u热力系统定义热力系统定义：将热力设备按照热力循环的顺序将热力设备按照热力循环的顺序用管道和附件连接起来的一个有机整体。用管道和附件连接起来的一个有机整体。u组成：组成：由锅炉本体汽水系统、汽轮机本体热力由锅炉本体汽水系统、汽轮机本
2、体热力系统、机炉间的连接管道系统和全厂公用汽水系统、机炉间的连接管道系统和全厂公用汽水系统系统四部分四部分组成。组成。12/7/20223u可分为可分为原则性热力系统原则性热力系统和和全面性热力全面性热力系统系统1 1）发电厂热力系统发电厂热力系统12/7/20224发电厂原则性热力系统发电厂原则性热力系统u表明能量转换与利用的基本过程，反映发电厂表明能量转换与利用的基本过程，反映发电厂动力循环中工质的基本流程、能量转换与利用动力循环中工质的基本流程、能量转换与利用过程的完善程度。过程的完善程度。u可以通过发电厂原则性热力系统计算出发电厂可以通过发电厂原则性热力系统计算出发电厂热经济指标。有时
3、又将发电厂原则性热力系统热经济指标。有时又将发电厂原则性热力系统称为计算热力系统。称为计算热力系统。12/7/20225N600N60017.75/540/54017.75/540/540型机型机组发电厂原则性热力系统组发电厂原则性热力系统 12/7/20226发电厂全面性热力系统发电厂全面性热力系统u发电厂的全面性热力系统是在原则性热力系统发电厂的全面性热力系统是在原则性热力系统的基础上充分考虑到发电厂生产所必须的连续的基础上充分考虑到发电厂生产所必须的连续性、安全性、可靠性和灵活性后所组成的实际性、安全性、可靠性和灵活性后所组成的实际热力系统。热力系统。u发电厂中所有的热力设备、管道及附件
4、都应该发电厂中所有的热力设备、管道及附件都应该在发电厂全面性热力系统图上反映出来。这是在发电厂全面性热力系统图上反映出来。这是与原则性热力系统在画法上的根本区别。与原则性热力系统在画法上的根本区别。12/7/20227u发电厂全面性热力系统一般由下列局部系统组成：发电厂全面性热力系统一般由下列局部系统组成：主蒸汽和再热蒸汽系统、旁路系统、回热加热主蒸汽和再热蒸汽系统、旁路系统、回热加热(回回热抽汽及疏水热抽汽及疏水)系统、给水系统、除氧系统、主凝系统、给水系统、除氧系统、主凝结水系统、补充水系统、锅炉排污系统、供热系结水系统、补充水系统、锅炉排污系统、供热系统、厂内循环水系统和锅炉启动系统等。
5、统、厂内循环水系统和锅炉启动系统等。12/7/20228发电厂的全面性热力系统的作用发电厂的全面性热力系统的作用u对电厂对电厂设计设计而言，会影响到投资和各种钢材的耗量；而言，会影响到投资和各种钢材的耗量；u对对施工施工而言，会影响施工工作量和施工周期；而言，会影响施工工作量和施工周期；u对对运行运行而言，会影响到热力系统运行调度的灵活性、可靠而言，会影响到热力系统运行调度的灵活性、可靠性和经济性；性和经济性；u对对检修检修而言，会影响到各种切换的可能性及备用设备投入而言，会影响到各种切换的可能性及备用设备投入的可能性。的可能性。12/7/20229N60016.67/537/5371型机组的
6、发电厂全面性热力系统 12/7/2022101.2 1.2 发电厂的回热加热系统发电厂的回热加热系统u1.1.作用：作用：利用从汽轮机某些中间级后抽出的蒸汽来利用从汽轮机某些中间级后抽出的蒸汽来加热凝汽器的凝结水和锅炉给水，其目的是提高加热凝汽器的凝结水和锅炉给水，其目的是提高锅炉的给水温度，从而提高机组的热经济性。锅炉的给水温度，从而提高机组的热经济性。u2.2.组成组成：高压加热器、除氧器、低压加热器、汽封高压加热器、除氧器、低压加热器、汽封加热器、汽封抽汽器、疏水调整门、疏水器、高加热器、汽封抽汽器、疏水调整门、疏水器、高加入口联成门和出口逆止门及有关设备和管道。加入口联成门和出口逆止门
7、及有关设备和管道。12/7/202211u按介质压力：高压和低压加热器按介质压力：高压和低压加热器u按汽水介质传热方式分：混合式和表按汽水介质传热方式分：混合式和表面式面式u按布置方式分：立式和卧式按布置方式分：立式和卧式回热加热器的类型回热加热器的类型12/7/202212u低压加热器是汽轮机回热加热系统中处于凝结水泵至除氧器之间的加热器。有表面式和混合式两种。较常用的是表面式管壳式结构，被加热的水在管内流动，加热蒸汽在管外流动。其结构简单，部件采用普通材料。1低压加热器12/7/20221312/7/202214u高压加热器是位于给水泵至锅炉之间承受高的给水压力和温度的加热器。高压加热器是
8、热力系统中的主要辅机，因其承受的压力高，如发生泄露而不能正常运行时，不仅影响全厂热效率，还要降低整套机组的输出功率。2 2、高压加热器12/7/20221512/7/202216除氧器作用：除去锅炉给水中的除氧器作用：除去锅炉给水中的氧气和其他不凝结气体，防止热氧气和其他不凝结气体，防止热力设备腐蚀和传热恶化，保证热力设备腐蚀和传热恶化，保证热力设备的安全经济运行。是给水力设备的安全经济运行。是给水回热系统中的一个回热系统中的一个混合式加热器混合式加热器，高压加热器的疏水、化学部水剂高压加热器的疏水、化学部水剂全厂各处水质合格的高压疏水、全厂各处水质合格的高压疏水、排汽等均可汇入除氧器加以利用
9、，排汽等均可汇入除氧器加以利用，减少发电厂的汽水损失。减少发电厂的汽水损失。除氧塔纵向结构图除氧塔纵向结构图3 3、除氧器、除氧器12/7/20221712/7/202218除氧塔纵向结构图除氧塔纵向结构图卧式除氧头与给水箱组合图卧式除氧头与给水箱组合图12/7/2022191.3 1.3 发电厂原则性热力系统举例发电厂原则性热力系统举例12/7/202220亚临界参数机组发电厂亚临界参数机组发电厂原则性热力系统原则性热力系统 12/7/202221N300N30016.7/538/53816.7/538/538型机组的发电厂型机组的发电厂原则性热力系统原则性热力系统优化引进型优化引进型12/
10、7/202222N600-16.47/537/537N600-16.47/537/537型机组的型机组的发电厂原则性热力系统发电厂原则性热力系统 12/7/202223N600N60017.75/540/54017.75/540/540型机组型机组发电厂原则性热力系统发电厂原则性热力系统 法国阿尔斯通大西洋公司法国阿尔斯通大西洋公司（ALSTHOM-ATLANTIQUE）制造的）制造的600MW汽轮发电机组汽轮发电机组12/7/202224超临界参数机组发电厂超临界参数机组发电厂原则性热力系统原则性热力系统 12/7/202225俄罗斯超临界俄罗斯超临界K K5005002402404 4型型
11、机组发电厂原则性热力系统机组发电厂原则性热力系统 12/7/202226引进的引进的N600N60025.4/541/56625.4/541/566超临界压力超临界压力机组发电厂原则性热力系统机组发电厂原则性热力系统 12/7/202227美国超超临界压力美国超超临界压力325325兆瓦两次中间再热兆瓦两次中间再热凝汽机组的发电厂原则性热力系统凝汽机组的发电厂原则性热力系统 美国美国艾迪艾迪斯通斯通电厂电厂 12/7/202228供热机组热电厂供热机组热电厂原则性热力系统原则性热力系统 12/7/202229国产国产CC200CC20012.7512.75535535535535型双抽型双抽汽
12、凝汽式机组热电厂原则性热力系统汽凝汽式机组热电厂原则性热力系统 12/7/202230超临界压力单采暖抽汽超临界压力单采暖抽汽T T250/300250/30023.5423.542 2热电厂原则性热力系统热电厂原则性热力系统前苏联前苏联 12/7/202231火电厂单机容量最大机组的火电厂单机容量最大机组的发电厂原则性热力系统发电厂原则性热力系统 12/7/202232世界上最大单轴世界上最大单轴12001200兆瓦凝汽式兆瓦凝汽式机组发电厂原则性热力系统机组发电厂原则性热力系统 装在俄罗斯科装在俄罗斯科斯特罗马电厂斯特罗马电厂12/7/202233数台该型机组分数台该型机组分别装在美国坎伯
13、别装在美国坎伯兰、加绞和阿莫兰、加绞和阿莫斯等电厂斯等电厂世界上最大双轴凝汽式机组世界上最大双轴凝汽式机组(1300(1300兆瓦兆瓦)发电厂原则性热力系统发电厂原则性热力系统 12/7/202234空冷型火电厂机组的空冷型火电厂机组的原则性热力系统原则性热力系统 12/7/202235NK200NK20012.7/535/53512.7/535/535型空冷机组型空冷机组原则性热力系统原则性热力系统 12/7/202236核电站原则性热力系统核电站原则性热力系统 12/7/202237从法国进口的从法国进口的900 MW900 MW核电厂的核电厂的二回路原则性热力系统二回路原则性热力系统 1
14、2/7/202238俄罗斯俄罗斯K-1000-60/1500K-1000-60/1500核电厂核电厂二回路原则性热力系统二回路原则性热力系统 12/7/2022391.4 1.4 发电厂全面性热力系统发电厂全面性热力系统u理解发电厂全面性热力系统时，应注意以下几点理解发电厂全面性热力系统时，应注意以下几点(1)(1)熟悉图例熟悉图例 (国家标准国家标准GB/T 4270GB/T 427019991999技术文件用热技术文件用热工图形符号与文字代号工图形符号与文字代号)(2)(2)以设备为中心，以局部系统为线索逐步拓展以设备为中心，以局部系统为线索逐步拓展(3)(3)区别不同的管线、阀门及其作用
15、区别不同的管线、阀门及其作用12/7/202240热力系统热力系统管线、阀管线、阀门的图形门的图形符号符号 12/7/202241发电厂全面性热力系统发电厂全面性热力系统12/7/20224212/7/20224312/7/2022442 2 供水系统供水系统u发电厂在电力生产过程中需要大量的水，主要有如下用水发电厂在电力生产过程中需要大量的水，主要有如下用水项目：项目：凝汽器中凝结汽轮机排汽用的冷却水，每凝结凝汽器中凝结汽轮机排汽用的冷却水，每凝结1 1吨排汽约吨排汽约需需50508080吨冷却水，因此这项用水量很大，占全厂总用水吨冷却水，因此这项用水量很大，占全厂总用水量的量的9595。发
16、电机的冷却水。发电机因损耗产生的热量通过空气或发电机的冷却水。发电机因损耗产生的热量通过空气或氢气来冷却，而空气或氢气在气体冷却器中又需冷却水来氢气来冷却，而空气或氢气在气体冷却器中又需冷却水来冷却。冷却。12/7/202245 冷油器中用来冷却汽轮发电机组轴承润滑油的冷却冷油器中用来冷却汽轮发电机组轴承润滑油的冷却水。水。辅助机械轴承的冷却水。辅助机械主要是各种水泵、辅助机械轴承的冷却水。辅助机械主要是各种水泵、风机、磨煤机等转动设备。风机、磨煤机等转动设备。因汽水损失所需的补充水。因汽水损失所需的补充水。水力除灰用水。水力除灰用水。其它生产及生活用水。其它生产及生活用水。u供水系统分类供水
17、系统分类 发电厂的供水系统是由水源、取水设备、供水设发电厂的供水系统是由水源、取水设备、供水设备及管路组成。根据地形和水源水量的不同，可分备及管路组成。根据地形和水源水量的不同，可分为直流供水、循环供水和混合式供水三种为直流供水、循环供水和混合式供水三种。12/7/202246图9-6 自然通风冷却塔循环供水系统l循环水泵；2凝汽器；3冷却器；4淋水装置；5一集水池12/7/20224712/7/202248海勒式间接空冷系统的发电厂示意图海勒式间接空冷系统的发电厂示意图 u混合式凝汽器间接空冷系统由匈牙利人海勒（混合式凝汽器间接空冷系统由匈牙利人海勒（HailerHailer）提出。）提出。
18、在喷射式凝汽器中，循环冷却水与锅炉给水是连通的，系统中要求设凝结水精处理装置；对高参数大容量机组的给水水质控制和处理尤为困难，12/7/202249哈蒙式间接空冷系统的发电厂示意图哈蒙式间接空冷系统的发电厂示意图 u哈蒙式（哈蒙式（HarmonHarmon）空冷系统是在海勒式间接空冷）空冷系统是在海勒式间接空冷系统运行实践的基础上发展起来的。系统运行实践的基础上发展起来的。优点：节约厂用电，设备少，冷却水质要求比海勒式低，冷却水量可根据季节调节。优点：节约厂用电，设备少，冷却水质要求比海勒式低，冷却水量可根据季节调节。缺点：空冷塔占地大，基建投资多；系统中需要进行两次表面式换热，使全厂效率有所
19、降低。缺点：空冷塔占地大，基建投资多；系统中需要进行两次表面式换热，使全厂效率有所降低。12/7/202250直接空气冷却系统（直接空气冷却系统（GEAGEA系统）系统）优点：设备少，系统简单，基建投资少，占地少，空气量调节灵活。优点：设备少，系统简单，基建投资少，占地少，空气量调节灵活。缺点：粗大的排汽管道密封困难，维持排汽管内的真空困难，启动时抽真空需要的时间长。冬季运行时，缺点：粗大的排汽管道密封困难，维持排汽管内的真空困难，启动时抽真空需要的时间长。冬季运行时，管内容易结冰，需要作复杂的设计处理。此外，机力通风增加了厂用电，形成了噪声源。管内容易结冰，需要作复杂的设计处理。此外，机力通
20、风增加了厂用电，形成了噪声源。12/7/202251空冷机组运行国际形势空冷机组运行国际形势 1.1.美国沃依达克美国沃依达克330MW330MW燃煤直接空冷电燃煤直接空冷电厂节水最大化：全厂取水量由同容厂节水最大化：全厂取水量由同容量湿冷机组耗水量湿冷机组耗水908.5m908.5m3 3h h下降到下降到68m68m3 3h h，实现全厂废水零排放。，实现全厂废水零排放。2.2.南非国马廷巴南非国马廷巴6665MW6665MW燃煤直接空燃煤直接空冷电厂节水最大化：全厂年均节水冷电厂节水最大化：全厂年均节水率达到率达到9090，实现全厂废水零排放，实现全厂废水零排放 12/7/202252装
21、设空冷系统的适宜条件装设空冷系统的适宜条件 u空冷系统传热性能较差，汽轮机排汽压力要比湿空冷系统传热性能较差，汽轮机排汽压力要比湿冷机组高，热经济性低。冷机组高，热经济性低。u空冷系统的缺点可归纳为：金属消耗量多、投资空冷系统的缺点可归纳为：金属消耗量多、投资大、真空低和煤耗高、盛夏时可能较大幅度地限大、真空低和煤耗高、盛夏时可能较大幅度地限制出力等。制出力等。u装设空冷系统的适宜条件可概括为：建厂地区缺装设空冷系统的适宜条件可概括为：建厂地区缺水，燃用当地劣质低价煤，海拔高度、环境温度、水，燃用当地劣质低价煤，海拔高度、环境温度、风向、风速和大气逆温层适当等。风向、风速和大气逆温层适当等。1
22、2/7/2022533 3 发电厂热经济性评价发电厂热经济性评价12/7/202254锅炉设备锅炉设备 u能量平衡式能量平衡式 u锅炉效率锅炉效率 12/7/202255管道管道 u能量平衡能量平衡u管道效率管道效率12/7/202256汽轮机设备汽轮机设备 u能量平衡能量平衡u内功率内功率u内效率内效率12/7/202257汽轮机输出环节汽轮机输出环节 u能量平衡能量平衡 Pi Pi Pe Pe EmEm u机械效率机械效率 12/7/202258发电机发电机 u能量平衡能量平衡u发电机效率发电机效率12/7/202259整个流程整个流程 u能量平衡能量平衡u全厂热效率全厂热效率 12/7/202260全厂汽耗量和汽耗率全厂汽耗量和汽耗率 u汽耗量汽耗量u汽耗率汽耗率12/7/202261全厂热耗量和热耗率全厂热耗量和热耗率 u热耗量热耗量u热耗率热耗率12/7/202262全厂热效率全厂热效率 u厂用电率厂用电率 u供电效率供电效率12/7/202263全厂煤耗率和标准煤耗率全厂煤耗率和标准煤耗率 u煤耗煤耗u标准煤耗标准煤耗u/(kW/(kW标准煤标准煤 kg kgh h (uh h/(kW/(kW标准煤标准煤 g g （12/7/202264 本章结束！本章结束！12/7/202265