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1、第六章第六章热力发电厂的热力系统热力发电厂的热力系统6.1发电厂热力系统的概念及分类发电厂热力系统的概念及分类6.2发电厂原则性热力系统拟定和举例发电厂原则性热力系统拟定和举例6.3发电厂原则性热力系统的计算发电厂原则性热力系统的计算6.4发电厂的辅助热力系统发电厂的辅助热力系统6.5主蒸汽与再热蒸汽系统主蒸汽与再热蒸汽系统6.6中间再热机组的旁路系统中间再热机组的旁路系统6.7主凝结水系统主凝结水系统6.8给水系统给水系统6.9发电厂疏放水系统发电厂疏放水系统6.10小汽轮机热力系统小汽轮机热力系统6.11热电厂的供热系统及其设备热电厂的供热系统及其设备6.12核电厂的热力系统及其设备核电厂
2、的热力系统及其设备6.13抽真空系统抽真空系统6.14发电厂的循环冷却水系统发电厂的循环冷却水系统6.15发电厂的空冷系统发电厂的空冷系统6.16发电厂的工业冷却水系统发电厂的工业冷却水系统6.17发电厂全面性热力系统发电厂全面性热力系统6.1发电厂热力系统发电厂热力系统的概念及分类的概念及分类将热力发电厂主辅热力设备按照热功转换要求和安全将热力发电厂主辅热力设备按照热功转换要求和安全生产要求用管道及管道附件连接起来的系统称为发电厂生产要求用管道及管道附件连接起来的系统称为发电厂的热力系统。按应用目的和编制原则的不同，热力发电的热力系统。按应用目的和编制原则的不同，热力发电厂热力系统可以分为原
3、则性热力系统和全面性热力系统。厂热力系统可以分为原则性热力系统和全面性热力系统。热力发电厂原则性热力系统图只表示正常工况各种热力热力发电厂原则性热力系统图只表示正常工况各种热力设备之间的连接关系，同类型、同参数的热力设备仅用一设备之间的连接关系，同类型、同参数的热力设备仅用一个符号表示，备用设备和管道附件一般不表示出来。原则个符号表示，备用设备和管道附件一般不表示出来。原则性热力系统图的主要组成包括：锅炉与汽轮机的连接、汽性热力系统图的主要组成包括：锅炉与汽轮机的连接、汽轮机与凝汽设备的连接、给水和凝结水的回热加热及其疏轮机与凝汽设备的连接、给水和凝结水的回热加热及其疏水回收系统、除氧器与给水
4、泵的连接、补充水的连接方式、水回收系统、除氧器与给水泵的连接、补充水的连接方式、锅炉连续排污回收利用系统、对外供热系统等。锅炉连续排污回收利用系统、对外供热系统等。原则性热力系统图表明了热能转换为机械能的基本规原则性热力系统图表明了热能转换为机械能的基本规律，表明了工质在能量转换及利用过程中的基本变化过律，表明了工质在能量转换及利用过程中的基本变化过程，同时，也反映了热力发电厂的技术完善程度和热经程，同时，也反映了热力发电厂的技术完善程度和热经济性的高低。按照国家能源政策和行业标准合理地确定济性的高低。按照国家能源政策和行业标准合理地确定原则性热力系统图，是热力发电厂新建或改扩建工程设原则性热
5、力系统图，是热力发电厂新建或改扩建工程设计中的一项主要工作。对原则性热力系统图的了解、运计中的一项主要工作。对原则性热力系统图的了解、运用和改进，则是对从事热力发电厂热力系统设计工作人用和改进，则是对从事热力发电厂热力系统设计工作人员的一项基本要求。员的一项基本要求。热力发电厂所有热力设备、汽水管道和附件，按照热力发电厂所有热力设备、汽水管道和附件，按照生产需要连接起来的系统称为热力发电厂的全面性热生产需要连接起来的系统称为热力发电厂的全面性热力系统。发电厂全面性热力系统的确定是在其原则性力系统。发电厂全面性热力系统的确定是在其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热力系统的基础
6、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，所组成的实际连续性、安全性、可靠性和灵活性后，所组成的实际热力系统。发电厂中所有热力设备、管道、附件以及热力系统。发电厂中所有热力设备、管道、附件以及蒸汽和水的主要流量计量装置都应该在发电厂全面性蒸汽和水的主要流量计量装置都应该在发电厂全面性热力系统图上表示出来。热力系统图上表示出来。6.2发电厂原则性热力系统拟定和举例发电厂原则性热力系统拟定和举例6.2.1发电厂原则性热力系统的拟定发电厂原则性热力系统的拟定发电厂原则性热力系统表征发电厂运行时的热力循环特发电厂原则性热力系统表征发电厂运行时的热力循环特征，他们在很大程度上决定
7、了发电厂的热经济性和工作征，他们在很大程度上决定了发电厂的热经济性和工作可靠性。因此，拟定一个发电厂的原则性热力系统要根可靠性。因此，拟定一个发电厂的原则性热力系统要根据其发电供热任务、设计规程规定、节能和环保要求，据其发电供热任务、设计规程规定、节能和环保要求，选择并整合先进设备和系统。其主要内容包括：选择并整合先进设备和系统。其主要内容包括：选择发电厂的形式和容量以及各组成部分选择发电厂的形式和容量以及各组成部分汽轮机的形式、参数和容量汽轮机的形式、参数和容量锅炉的形式、参数和出力锅炉的形式、参数和出力给水回热加热系统及其疏水回收方式给水回热加热系统及其疏水回收方式给水和补充水的处理系统、
8、除氧器的安置、给水泵的形给水和补充水的处理系统、除氧器的安置、给水泵的形式。式。热电厂的供热的方式热电厂的供热的方式废热回收利用方案废热回收利用方案绘制发电厂原则性热力系统图绘制发电厂原则性热力系统图计算确定有关蒸汽和水的流量以及热经济指标计算确定有关蒸汽和水的流量以及热经济指标6.2.2发电厂原则性热力系统举例发电厂原则性热力系统举例诸多因素（锅炉类型不同、汽轮机容量类型不同、制诸多因素（锅炉类型不同、汽轮机容量类型不同、制造厂不同、辅机配置不同、引进技术的供方和年限不同、造厂不同、辅机配置不同、引进技术的供方和年限不同、发电厂或热电厂的容量不同、建设地点不同、热用户的发电厂或热电厂的容量不
9、同、建设地点不同、热用户的要求不同）的变化就形成了各种不同的、实用的发电厂要求不同）的变化就形成了各种不同的、实用的发电厂原则性热力系统。原则性热力系统。6.2.2.1亚临界参数机组发电厂原则性热力系统亚临界参数机组发电厂原则性热力系统图图6-1优化引进型优化引进型300MW机组的发电厂原则性热力系机组的发电厂原则性热力系统。该型统。该型300MW机组汽轮机为哈尔滨汽轮机厂和上海汽机组汽轮机为哈尔滨汽轮机厂和上海汽轮机厂的产品，二者差别不大。该机组汽轮机为亚临界轮机厂的产品，二者差别不大。该机组汽轮机为亚临界压力、一次中间再热、单轴、双缸、双排汽、反动、凝压力、一次中间再热、单轴、双缸、双排汽
10、、反动、凝汽式汽轮机。锅炉为亚临界压力自然循环汽包锅炉。回汽式汽轮机。锅炉为亚临界压力自然循环汽包锅炉。回热系统由热系统由3台高压加热器、台高压加热器、1台除氧器和台除氧器和4台低压加热器台低压加热器组成，简称组成，简称“三高、四低、一除氧三高、四低、一除氧”，分别由汽轮机的，分别由汽轮机的8级非调整抽汽供汽。级非调整抽汽供汽。图图6-1上汽和哈汽上汽和哈汽300MW机组发电厂原则性热力系统机组发电厂原则性热力系统图图6-2引进日本技术的引进日本技术的300MW机组的发电厂原则性机组的发电厂原则性热力系统。该型热力系统。该型300MW机组汽轮机为东方汽轮机厂机组汽轮机为东方汽轮机厂生产的生产的
11、N300-16.7/537/537型亚临界一次中间再热、型亚临界一次中间再热、单轴、两缸两排汽、冲动、凝汽式汽轮机。锅炉为亚单轴、两缸两排汽、冲动、凝汽式汽轮机。锅炉为亚临界压力自然循环汽包锅炉。回热系统由临界压力自然循环汽包锅炉。回热系统由3台高压加台高压加热器、热器、1台除氧器和台除氧器和4台低压加热器组成。台低压加热器组成。本机组汽轮机高中压缸采用合缸反流结构。第本机组汽轮机高中压缸采用合缸反流结构。第1级级回热抽汽抽自汽轮机高压缸。第回热抽汽抽自汽轮机高压缸。第2级回热抽汽从再热级回热抽汽从再热冷段管道抽出，以减少高压缸上的开孔数量。第冷段管道抽出，以减少高压缸上的开孔数量。第3、4级
12、回热抽汽来自汽轮机中压缸。第级回热抽汽来自汽轮机中压缸。第58级回热抽汽级回热抽汽来自汽轮机的低压缸。来自汽轮机的低压缸。图图6-2东方汽轮机厂东方汽轮机厂N300MW机组发电厂原则性热力系统机组发电厂原则性热力系统图图6-3N600-16.67/537/537型机组发电厂原则性热力型机组发电厂原则性热力系统，该机组是哈尔滨汽轮机厂或上海汽轮机厂制造的系统，该机组是哈尔滨汽轮机厂或上海汽轮机厂制造的亚临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、反动、凝亚临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、反动、凝汽式汽轮机。汽式汽轮机。本机组汽轮机高中压缸采用分缸结构，以便减少单个本机组汽轮机高中压缸采用分缸结构
13、，以便减少单个转子的长度。该机组汽轮机高压缸转子的长度。该机组汽轮机高压缸HP采用单流结构，中采用单流结构，中压缸压缸IP采用双分流程结构，两个低压缸也都采用了双分采用双分流程结构，两个低压缸也都采用了双分流结构。第流结构。第1级回热抽汽抽自汽轮机高压缸。第级回热抽汽抽自汽轮机高压缸。第2级回热级回热抽汽从再热冷段管道抽出，以减少高压缸上的开孔数量。抽汽从再热冷段管道抽出，以减少高压缸上的开孔数量。第第3、4级回热抽汽分别来自汽轮机中压缸，并采用两侧级回热抽汽分别来自汽轮机中压缸，并采用两侧对称布置。第对称布置。第58级回热抽汽来自汽轮机的低压缸。级回热抽汽来自汽轮机的低压缸。该汽轮机每个低压
14、缸回热抽汽为非对称布置，两个低该汽轮机每个低压缸回热抽汽为非对称布置，两个低压缸左、右侧结构对应相同。其中，第压缸左、右侧结构对应相同。其中，第5级回热抽汽来自级回热抽汽来自两个低压缸右侧汽缸，第两个低压缸右侧汽缸，第6级回热抽汽来自两个低压缸左级回热抽汽来自两个低压缸左侧汽缸，第侧汽缸，第7、8级回热抽汽采用对称布置，分别来自两级回热抽汽采用对称布置，分别来自两个低压缸的两侧。个低压缸的两侧。图图6-4东方汽轮机厂生产的东方汽轮机厂生产的N600-16.67/538/538型机型机组的发电厂原则性热力系统，该机组汽轮机是东方汽轮组的发电厂原则性热力系统，该机组汽轮机是东方汽轮机厂制造的亚临界
15、、一次中间再热、单轴、冲动式、三机厂制造的亚临界、一次中间再热、单轴、冲动式、三缸四排汽、凝汽式汽轮机。缸四排汽、凝汽式汽轮机。本机组汽轮机高中压缸采用合缸分流结构。两个低压本机组汽轮机高中压缸采用合缸分流结构。两个低压缸都采用双分流结构。第缸都采用双分流结构。第1级回热抽汽抽自汽轮机高压级回热抽汽抽自汽轮机高压缸。第缸。第2级回热抽汽从再热冷段管道抽出。第级回热抽汽从再热冷段管道抽出。第34级回热级回热抽汽来自汽轮机中压缸，第抽汽来自汽轮机中压缸，第58级回热抽汽来自汽轮机级回热抽汽来自汽轮机的低压缸。的低压缸。图图6-4东东方方汽汽轮轮机机厂厂亚亚临临界界600MW机机组组6.2.2.2超
16、临界超临界600MW等级机组发电厂原则性热力系统等级机组发电厂原则性热力系统随着我国电力工业的发展及电力结构的调整，随着我国电力工业的发展及电力结构的调整，600MW等级超临界参数机组已经成为我国火电的发展方向，由于等级超临界参数机组已经成为我国火电的发展方向，由于其更低的运行成本和高效益，使得此类型的机组在现在的其更低的运行成本和高效益，使得此类型的机组在现在的电力市场中更具有竞争性。电力市场中更具有竞争性。由于超临界锅炉的温度和压力比亚临界锅炉高，因此对由于超临界锅炉的温度和压力比亚临界锅炉高，因此对锅炉提出了一些特殊的要求：锅炉提出了一些特殊的要求：（1）超临界锅炉受热面工作条件较亚临界
17、锅炉为差，对）超临界锅炉受热面工作条件较亚临界锅炉为差，对于受热面钢种、管道规格等选择上提出较高的要求。尤其于受热面钢种、管道规格等选择上提出较高的要求。尤其是过热器管选择，更应注意所用钢材的抗腐蚀性和晶粒度是过热器管选择，更应注意所用钢材的抗腐蚀性和晶粒度指标。指标。（2）保证锅炉从超临界压力到亚临界压力广泛的运行工）保证锅炉从超临界压力到亚临界压力广泛的运行工况范围内，水冷壁出口温度上下幅度须限定在规定范围内，况范围内，水冷壁出口温度上下幅度须限定在规定范围内，确保水动力稳定性不受破坏；尤其当水冷壁悬吊管系中设确保水动力稳定性不受破坏；尤其当水冷壁悬吊管系中设有中间联箱时，要采取措施避免在
18、启动分离器干湿转换、有中间联箱时，要采取措施避免在启动分离器干湿转换、工质为两相流时，联箱中出现流量分配不均匀而使悬吊管工质为两相流时，联箱中出现流量分配不均匀而使悬吊管温差超限，导致悬吊管扭曲变形等问题。温差超限，导致悬吊管扭曲变形等问题。（3）超临界变压运行锅炉水冷壁对炉内热偏差的敏感性）超临界变压运行锅炉水冷壁对炉内热偏差的敏感性较强，当采用四角切园燃烧方式时必须采取有效的消除烟较强，当采用四角切园燃烧方式时必须采取有效的消除烟气温度偏差的措施。气温度偏差的措施。由于超临界汽轮机进汽温度和压力的提高，对汽轮机也由于超临界汽轮机进汽温度和压力的提高，对汽轮机也相应有一些特殊的要求：相应有一
19、些特殊的要求：（1）由于超临界压力机组是由直流炉供汽，溶解于蒸汽中）由于超临界压力机组是由直流炉供汽，溶解于蒸汽中的其他物质较多，蒸汽在汽轮机的通流部分做功后压力降的其他物质较多，蒸汽在汽轮机的通流部分做功后压力降低，原先在高压下溶解的物质会释放出来，产生固体硬粒低，原先在高压下溶解的物质会释放出来，产生固体硬粒冲蚀。为此，应采取对通流部件进行表面硬化处理；从防冲蚀。为此，应采取对通流部件进行表面硬化处理；从防磨角度优化通流部分进汽角度，减轻对叶片的冲蚀；采用磨角度优化通流部分进汽角度，减轻对叶片的冲蚀；采用全周进汽和调节汽门合理管理系统降低启动时调节级的蒸全周进汽和调节汽门合理管理系统降低启
20、动时调节级的蒸汽流速，减小硬粒冲击能量等。汽流速，减小硬粒冲击能量等。（2）超临界汽轮机由于主蒸汽参数及再热蒸汽参数的提高，）超临界汽轮机由于主蒸汽参数及再热蒸汽参数的提高，特别是温度的提高，一些亚临界机组使用的材料，已不能特别是温度的提高，一些亚临界机组使用的材料，已不能适应超临界汽轮机的工作状况，因此，在选材问题给予了适应超临界汽轮机的工作状况，因此，在选材问题给予了高度重视。主汽调节阀壳体和主蒸汽管采用高度重视。主汽调节阀壳体和主蒸汽管采用9%Cr锻钢，以锻钢，以适应主蒸汽温度和压力变化的要求。低压缸进汽温度也比适应主蒸汽温度和压力变化的要求。低压缸进汽温度也比亚临界机组高，因此低压转子
21、也相应采用高档次金属材料，亚临界机组高，因此低压转子也相应采用高档次金属材料，降低材料的长期时效脆性敏感性，使超临界的低压转子能降低材料的长期时效脆性敏感性，使超临界的低压转子能够长期安全运行。够长期安全运行。在热力系统及辅机配套方面，除了高压给水泵的扬程和在热力系统及辅机配套方面，除了高压给水泵的扬程和高压加热器管侧压力，超临界机组比亚临界机组高以外，高压加热器管侧压力，超临界机组比亚临界机组高以外，其余的设备超临界机组和亚临界机组基本相同。其余的设备超临界机组和亚临界机组基本相同。图图6-5为东汽、哈汽的超临界为东汽、哈汽的超临界600MW机组原则性热力系机组原则性热力系统。统。图图6-5
22、东东汽汽超超临临界界600MW机机组组图图6-6为上汽超临界为上汽超临界600MW直接空冷机组原则性热力直接空冷机组原则性热力系统。系统。由图由图6-6可以看出空冷机组的一些主要特点。直接空冷可以看出空冷机组的一些主要特点。直接空冷系统又称空气冷凝系统。直接空冷是指汽轮机的排汽直系统又称空气冷凝系统。直接空冷是指汽轮机的排汽直接由空气来冷凝，空气与蒸汽间进行热交换，所需的冷接由空气来冷凝，空气与蒸汽间进行热交换，所需的冷却空气通常由机械通风方式供应。直接空冷的凝汽设备却空气通常由机械通风方式供应。直接空冷的凝汽设备称为空冷凝汽器，它是由外表面镀锌的椭圆形钢管外套称为空冷凝汽器，它是由外表面镀锌
23、的椭圆形钢管外套矩形钢翅片的若干个管束组成的，这些管束亦称为散热矩形钢翅片的若干个管束组成的，这些管束亦称为散热器。器。图图6-6上汽超临界上汽超临界600MW直接空冷机组直接空冷机组直接空冷系统的其他的主要特点还有：直接空冷系统的其他的主要特点还有：汽轮机背压变幅大。汽轮机排汽直接由空气冷凝，其背压随汽轮机背压变幅大。汽轮机排汽直接由空气冷凝，其背压随空气温度变化而变化。我国北方地区一年四季乃至昼夜温差空气温度变化而变化。我国北方地区一年四季乃至昼夜温差都较大，故要求汽轮机要有较宽的背压运行范围。都较大，故要求汽轮机要有较宽的背压运行范围。真空系统庞大。汽轮机排汽要由大直径的管道引出，用空气
24、真空系统庞大。汽轮机排汽要由大直径的管道引出，用空气作为直接冷却介质，通过钢制散热器进行表面热交换，冷凝作为直接冷却介质，通过钢制散热器进行表面热交换，冷凝排汽需要较大的冷却面积，故而真空系统庞大。排汽需要较大的冷却面积，故而真空系统庞大。电厂整体占地面积小。由于空冷凝汽器一般都布置在汽机房电厂整体占地面积小。由于空冷凝汽器一般都布置在汽机房顶或汽机房前的高架平台上，平台下仍可布置电气设备等，顶或汽机房前的高架平台上，平台下仍可布置电气设备等，空冷凝汽器占地得到综合利用，使电厂整体占地面积减少。空冷凝汽器占地得到综合利用，使电厂整体占地面积减少。冬季防冻措施比较灵活可靠。间接空冷系统的主要防冻
25、手段冬季防冻措施比较灵活可靠。间接空冷系统的主要防冻手段是设置百叶窗来调节和隔绝进入散热器的空气量，若百叶窗是设置百叶窗来调节和隔绝进入散热器的空气量，若百叶窗关闭不严或驱动机构出现机械或电气故障，将导致散热器冻关闭不严或驱动机构出现机械或电气故障，将导致散热器冻结。而直接空冷系统可通过改变风机转速、停运风机或使风结。而直接空冷系统可通过改变风机转速、停运风机或使风机反转来调节空冷凝汽器的进风量，利用吸热风来防止空冷机反转来调节空冷凝汽器的进风量，利用吸热风来防止空冷凝汽器的冻结，调节相对灵活，效果好且可靠。凝汽器的冻结，调节相对灵活，效果好且可靠。直接空冷系统的缺点是：直接空冷系统的缺点是：
26、风机群噪声污染环境。风机群噪声污染环境。风机群消耗动力大约为发电容量的风机群消耗动力大约为发电容量的1.5，维修工作量，维修工作量大。大。热风被抽吸返回到进风口，影响冷却效果。热风被抽吸返回到进风口，影响冷却效果。系统的负压区域空间庞大，制造、施工必须精心，以系统的负压区域空间庞大，制造、施工必须精心，以维持高度的严密性。维持高度的严密性。凝结水溶氧量高。由于直接空冷机组的真空系统庞大，凝结水溶氧量高。由于直接空冷机组的真空系统庞大，易出现负压系统氧气吸入，又由于机组背压偏高，易易出现负压系统氧气吸入，又由于机组背压偏高，易出现凝结水过冷度偏大，进一步加大了凝结水中溶解出现凝结水过冷度偏大，进
27、一步加大了凝结水中溶解氧的含量。氧的含量。发电煤耗多，约为水冷机组的发电煤耗多，约为水冷机组的103。6.2.2.31000MW等级超超临界机组发电厂原则性热力系统等级超超临界机组发电厂原则性热力系统东汽、哈汽和上汽东汽、哈汽和上汽1000MW超超临界机组均为单轴、超超临界机组均为单轴、4缸、缸、4排汽、一次中间再热，汽轮机具有排汽、一次中间再热，汽轮机具有8级回热抽汽，均为典型级回热抽汽，均为典型的的“3高、高、4低、低、1除氧除氧”形式的回热系统。区别在于上汽汽形式的回热系统。区别在于上汽汽轮机低压加热器疏水采用了疏水泵与疏水逐级自流相结合的轮机低压加热器疏水采用了疏水泵与疏水逐级自流相结
28、合的连接方式，以便提高回热系统的热经济性。而哈汽和东汽的连接方式，以便提高回热系统的热经济性。而哈汽和东汽的汽轮机低压加热器疏水采用了简单的疏水逐级自流方式，注汽轮机低压加热器疏水采用了简单的疏水逐级自流方式，注重了系统的可靠性。另外，汽轮机回热抽汽点的分布略有区重了系统的可靠性。另外，汽轮机回热抽汽点的分布略有区别。东汽汽轮机中压缸上只有别。东汽汽轮机中压缸上只有2级回热抽汽、低压缸上有级回热抽汽、低压缸上有4级级回热抽汽，而哈汽和上汽汽轮机中压缸上有回热抽汽，而哈汽和上汽汽轮机中压缸上有3级回热抽汽、级回热抽汽、低压缸上有低压缸上有3级回热抽汽。级回热抽汽。图图6-7、6-8分别为东汽和上
29、汽分别为东汽和上汽1000MW超超临界机组原则超超临界机组原则性热力系统图。性热力系统图。1000MW超超临界机组的高压加热器有单列配置和双超超临界机组的高压加热器有单列配置和双列配置两种型式，单列配置即各级采用单台容量为列配置两种型式，单列配置即各级采用单台容量为100的高压加热器，而双列配置即每一级加热器采用的高压加热器，而双列配置即每一级加热器采用2台容量台容量为为50的高压加热器。的高压加热器。单列配置高压加热器虽然系统简单、管道简洁，但对单列配置高压加热器虽然系统简单、管道简洁，但对于高压加热器的制造工艺要求很高，而双列高压加热器于高压加热器的制造工艺要求很高，而双列高压加热器制造工
30、艺要求较低。同时，采用双列配置高压加热器时，制造工艺要求较低。同时，采用双列配置高压加热器时，某一列高压加热器解列后，另一列高压加热器可继续运某一列高压加热器解列后，另一列高压加热器可继续运行，因此对机组热耗率的影响大大减小。行，因此对机组热耗率的影响大大减小。图图6-7东东汽汽超超超超临临界界1000MW机机组组 图图6-8上上汽汽超超超超临临界界1000MW机机组组 图图6-9、图、图6-10分别给出了俄罗斯科斯特罗马电厂的目分别给出了俄罗斯科斯特罗马电厂的目前世界单轴单机容量最大的前世界单轴单机容量最大的1200MW机组、装在美国坎机组、装在美国坎伯兰、加绞和阿莫斯等发电厂的目前世界单机
31、容量最大伯兰、加绞和阿莫斯等发电厂的目前世界单机容量最大的双轴的双轴1300MW机组发电厂原则性热力系统图。机组发电厂原则性热力系统图。图图6-9超超临临界界1200MW凝凝汽汽式式机机组组图图6-10双双轴轴1300MW凝凝汽汽式式机机组组6.2.2.4热电厂原则性热力系统热电厂原则性热力系统图图6-11为国产为国产CC200-12.75/535/535型双抽汽凝汽式机型双抽汽凝汽式机组热电厂的原则性热力系统。锅炉为自然循环汽包锅炉，组热电厂的原则性热力系统。锅炉为自然循环汽包锅炉，采用两级连续排污扩容利用系统，其扩容蒸汽分别引入采用两级连续排污扩容利用系统，其扩容蒸汽分别引入两级除氧器两级
32、除氧器HD和和MD中，其排污水经冷却器中，其排污水经冷却器BC冷却后排冷却后排入地沟。补充水进入大气式除氧器入地沟。补充水进入大气式除氧器MD。汽轮机有八级抽。汽轮机有八级抽汽，其中第三、六级为调整抽汽，其调压范围分别为汽，其中第三、六级为调整抽汽，其调压范围分别为0.781.27MPa、0.1180.29MPa。第三级抽汽一路供。第三级抽汽一路供工艺热负荷工艺热负荷IHS直接供汽，回水通过回水泵直接供汽，回水通过回水泵RP进入主凝进入主凝结水管混合器结水管混合器M2；另一路供采暖系统中峰载加热器；另一路供采暖系统中峰载加热器PH用用汽。汽。图图6-11CC200-12.75/535/535型
33、双抽汽凝汽式机组型双抽汽凝汽式机组图图6-12、图、图6-13分别为分别为NC300/225-16.7/537/537型型抽汽机组、超临界抽汽机组、超临界K-500-240-4型机组原则性热力系统型机组原则性热力系统图。图。图图6-12NC300/225-16.7/537/537型抽汽机组型抽汽机组图图6-13超超临临界界K-500-240-4型型抽抽汽汽机机组组6.3发电厂原则性热力系统的计算发电厂原则性热力系统的计算6.3.1计算目的计算目的对于发电厂原则性热力系统与机组回热系统，它们不仅对于发电厂原则性热力系统与机组回热系统，它们不仅范围不同，而且内容也有区别。前者已扩展至全厂范围，范围
34、不同，而且内容也有区别。前者已扩展至全厂范围，内容也比后者多，但还是以回热系统为基础的，因此发电内容也比后者多，但还是以回热系统为基础的，因此发电厂原则性热力系统计算的主要目的就是要确定在不同负荷厂原则性热力系统计算的主要目的就是要确定在不同负荷工况下各部分汽水流量及其参数、发电量、供热量及全厂工况下各部分汽水流量及其参数、发电量、供热量及全厂性的热经济指标，由此可衡量热力设备的完善性，热力系性的热经济指标，由此可衡量热力设备的完善性，热力系统的合理性，运行的安全性和全厂的热经济性。如根据最统的合理性，运行的安全性和全厂的热经济性。如根据最大负荷工况计算的结果，可作为发电厂设计时选择锅炉、大负
35、荷工况计算的结果，可作为发电厂设计时选择锅炉、热力辅助设备、各种汽水管道及其附件的依据。热力辅助设备、各种汽水管道及其附件的依据。6.3.2计算的原始资料计算的原始资料发电厂原则性热力系统计算时，所需的原始资料为：发电厂原则性热力系统计算时，所需的原始资料为：（1）计算条件下的发电厂原则性热力系统图）计算条件下的发电厂原则性热力系统图（2）给定（或已知）的电厂计算工况：对凝汽式电厂）给定（或已知）的电厂计算工况：对凝汽式电厂是指全厂电负荷或锅炉蒸发量。汽轮机通常以最大负荷、是指全厂电负荷或锅炉蒸发量。汽轮机通常以最大负荷、额定负荷、经济负荷、冷却水温升高至额定负荷、经济负荷、冷却水温升高至33
36、时的夏季最时的夏季最大负荷、二阀全开负荷、一阀全开负荷等作为计算工况。大负荷、二阀全开负荷、一阀全开负荷等作为计算工况。锅炉则从额定蒸发量、锅炉则从额定蒸发量、90额定蒸发量、额定蒸发量、70额定蒸发额定蒸发量、量、50额定蒸发量等蒸发量情况作为计算工况。对热额定蒸发量等蒸发量情况作为计算工况。对热电厂是指全厂的电负荷、热负荷（包括汽水参数、回水电厂是指全厂的电负荷、热负荷（包括汽水参数、回水率及回水温度等）或热电厂的锅炉蒸发量、热负荷等，率及回水温度等）或热电厂的锅炉蒸发量、热负荷等，同样也有不同电、热负荷或锅炉蒸发量作为计算工况。同样也有不同电、热负荷或锅炉蒸发量作为计算工况。（3）汽轮机
37、、锅炉及热力系统的主要技术数据。如汽轮）汽轮机、锅炉及热力系统的主要技术数据。如汽轮机、锅炉的类型、容量；汽轮机初、终参数、再热参数；机、锅炉的类型、容量；汽轮机初、终参数、再热参数；机组相对内效率机组相对内效率ri、机械效率、机械效率m和发电机效率和发电机效率g；锅炉过；锅炉过热器出口参数、再热参数、汽包压力、给水温度、锅炉效热器出口参数、再热参数、汽包压力、给水温度、锅炉效率和排污率；热力系统中各回热抽汽参数、各级回热加热率和排污率；热力系统中各回热抽汽参数、各级回热加热器进出水参数及疏水参数；加热器的效率；还有轴封系统器进出水参数及疏水参数；加热器的效率；还有轴封系统的有关数据。的有关数
38、据。（4）给定工况下辅助热力系统的有关数据。如化学补）给定工况下辅助热力系统的有关数据。如化学补充水温、暖风器、厂内采暖、生水加热器等耗汽量及充水温、暖风器、厂内采暖、生水加热器等耗汽量及其参数，驱动给水泵和风机的小汽轮机的耗汽量及参其参数，驱动给水泵和风机的小汽轮机的耗汽量及参数（或小汽轮机的功率、相对内效率、进出口蒸汽参数（或小汽轮机的功率、相对内效率、进出口蒸汽参数和给水泵、风机的效率等），厂用汽水损失，锅炉数和给水泵、风机的效率等），厂用汽水损失，锅炉连续排污扩容器及其冷却器的参数、效率等。对供采连续排污扩容器及其冷却器的参数、效率等。对供采暖的热电厂还应有热水网温度调节图、热负荷与室
39、外暖的热电厂还应有热水网温度调节图、热负荷与室外温度关系图（或给定工况下热网加热器进出口水温），温度关系图（或给定工况下热网加热器进出口水温），热网加热器效率，热网效率等。热网加热器效率，热网效率等。6.3.3与回热系统计算的不同之处与回热系统计算的不同之处全厂热力系统计算与机组回热系统计算不同之处主要全厂热力系统计算与机组回热系统计算不同之处主要有以下几点：有以下几点：（1）计算范围和结果不同）计算范围和结果不同全厂热力系统计算包括了锅全厂热力系统计算包括了锅炉、管道和汽轮机在内的全厂范围的计算，其结果是全炉、管道和汽轮机在内的全厂范围的计算，其结果是全厂的热经济指标，如发电热效率厂的热经济
40、指标，如发电热效率cp、发电热耗率、发电热耗率qcp和和发电标准煤耗率发电标准煤耗率。（2）计算内容上有不同）计算内容上有不同由于全厂热力系统计算涉及到全由于全厂热力系统计算涉及到全厂范围，较机组回热系统计算要增加全厂的物质平衡、热厂范围，较机组回热系统计算要增加全厂的物质平衡、热平衡和辅助热力系统计算等部分。对全厂物质平衡计算有平衡和辅助热力系统计算等部分。对全厂物质平衡计算有影响的如汽轮机的汽耗量，就不能只包括参与做功的那部影响的如汽轮机的汽耗量，就不能只包括参与做功的那部分蒸汽量，还应包括与汽轮机运行有关的非做功的汽耗，分蒸汽量，还应包括与汽轮机运行有关的非做功的汽耗，如阀杆漏汽如阀杆漏
41、汽Dlv、射汽抽气器耗汽量、射汽抽气器耗汽量Dej（通常以取自新汽（通常以取自新汽管道上考虑）、轴封漏汽管道上考虑）、轴封漏汽Dsg等均应作为汽轮机的新汽耗等均应作为汽轮机的新汽耗量量D0之一部分，还有全厂性的汽水损失之一部分，还有全厂性的汽水损失Dlo（通常以取自（通常以取自新蒸汽管道上考虑），它在锅炉蒸发量新蒸汽管道上考虑），它在锅炉蒸发量Db和汽轮机新汽耗和汽轮机新汽耗量量D0的物质平衡中也应考虑。辅助热力系统的计算一般包的物质平衡中也应考虑。辅助热力系统的计算一般包括锅炉连续排污利用系统和对外供热系统的计算。由于全括锅炉连续排污利用系统和对外供热系统的计算。由于全厂物质平衡的变化和辅助
42、热力系统引入汽轮机回热系统时厂物质平衡的变化和辅助热力系统引入汽轮机回热系统时带入的热量，使汽轮机的热耗量与机组回热系统计算用的带入的热量，使汽轮机的热耗量与机组回热系统计算用的热耗量在物理概念上不一样了。热耗量在物理概念上不一样了。（3）计算步骤上也不完全一样）计算步骤上也不完全一样为便于计算，凡对回热为便于计算，凡对回热系统有影响的外部系统，如辅助热力系统中的锅炉连续系统有影响的外部系统，如辅助热力系统中的锅炉连续排污利用系统、对外供热系统等，应先进行计算。因此排污利用系统、对外供热系统等，应先进行计算。因此在全厂热力系统计算中应按照在全厂热力系统计算中应按照“先外后内，由高到低先外后内，
43、由高到低”的顺序进行。的顺序进行。6.3.4基本计算步骤基本计算步骤汽轮机组原则性热力系统计算的基本式和原理完全适用汽轮机组原则性热力系统计算的基本式和原理完全适用发电厂原则性热力系统的计算，因为全厂的热经济指标，发电厂原则性热力系统的计算，因为全厂的热经济指标，关键在于汽轮机的热经济性，而回热系统又是全厂热力系关键在于汽轮机的热经济性，而回热系统又是全厂热力系统的基础。当然，由于全厂热力系统不仅与汽轮机回热系统的基础。当然，由于全厂热力系统不仅与汽轮机回热系统有关，还涉及到锅炉、主蒸汽管道、辅助热力系统等，统有关，还涉及到锅炉、主蒸汽管道、辅助热力系统等，所以在计算范围、内容和步骤上也存在不
44、同之处。所以在计算范围、内容和步骤上也存在不同之处。基本的计算式仍然是热平衡式、物质平衡式和汽轮机基本的计算式仍然是热平衡式、物质平衡式和汽轮机功率方程式。计算的原理还是联立求解多元方程组。计功率方程式。计算的原理还是联立求解多元方程组。计算可以相对量即以算可以相对量即以1kg的汽轮机新汽耗量为基准来计算，的汽轮机新汽耗量为基准来计算，逐步算出与之相应的其他汽水流量的相对值，最后根据逐步算出与之相应的其他汽水流量的相对值，最后根据汽轮机功率方程式求得汽轮机的汽耗量以及各汽水流量汽轮机功率方程式求得汽轮机的汽耗量以及各汽水流量的绝对值。也可用绝对量来计算，或先估算新汽耗量，的绝对值。也可用绝对量
45、来计算，或先估算新汽耗量，顺序求得各汽水流量的绝对值，然后求得汽轮机功率并顺序求得各汽水流量的绝对值，然后求得汽轮机功率并予以校正。计算可用传统方法，也可用其他方法；也可予以校正。计算可用传统方法，也可用其他方法；也可定功率、定供热量计算，或定流量计算；还可以用正平定功率、定供热量计算，或定流量计算；还可以用正平衡、反平衡计算等众多方式。衡、反平衡计算等众多方式。现以凝汽式发电厂额定工况的定功率计算求全厂热经现以凝汽式发电厂额定工况的定功率计算求全厂热经济指标为例，说明全厂热力系统计算的内容和步骤。济指标为例，说明全厂热力系统计算的内容和步骤。（1）整理原始资料）整理原始资料（2）按）按“先外
46、后内，由高到低先外后内，由高到低”顺序计算顺序计算（3）全厂热经济指标的计算）全厂热经济指标的计算6.3.5发电厂原则性热力系统热力计算举例发电厂原则性热力系统热力计算举例某某N600-16.7/537/537机组原则性热力系统如图机组原则性热力系统如图6-14所所示，相应的热力过程线如图示，相应的热力过程线如图6-15所示。所示。图图6-14N600-16.7/537/537机组热力系统计算图机组热力系统计算图图图6-15N600-16.7/537/537机机组组汽汽轮轮机机热热力力过过程程线线6.3.5.1计算原始资料（见教材）计算原始资料（见教材）6.3.5.2计算过程计算过程1.整理原
47、始资料整理原始资料表表6-2 各加热器进出口比焓各加热器进出口比焓加热器序号加热器序号j12345678凝汽器凝汽器抽汽比焓抽汽比焓hj（kJ/kg）3130.83022.43316.53127.82931.82749.42630.92500.92329.8出口水比焓出口水比焓hwj（kJ/kg）1206.51063.2869.13699.7567.8435.1351.3255.4136.3进口水比焓进口水比焓hw（j+1）（kJ/kg）1063.2869.13724567.8435.1351.3255.4136.3出口疏水比焓出口疏水比焓hdj（kJ/kg）1088.3896.6762.54
48、57.4373.3277.2164.32.全厂物质平衡计算全厂物质平衡计算由图由图6-14可得锅炉蒸发量可得锅炉蒸发量Db或者或者则则图图6-16锅锅炉炉流流量量平平衡衡图图全厂汽水损失全厂汽水损失锅炉连续排污量锅炉连续排污量锅炉流量平衡图如图锅炉流量平衡图如图6-16所示，由锅炉流量平衡所示，由锅炉流量平衡得锅炉给水量为得锅炉给水量为高压缸前轴封漏汽量高压缸前轴封漏汽量中压缸前轴封漏汽量中压缸前轴封漏汽量轴封漏汽参数见表轴封漏汽参数见表6-3。表表6-3 轴封漏汽参数轴封漏汽参数序号序号iasgihsgi（kJ/kg）轴封漏汽流向轴封漏汽流向10.0036323159.1高压缸前轴封高压缸前
49、轴封除氧器除氧器20.00082873144.6中压缸前轴封中压缸前轴封低加低加H8 图图6-17排污扩容器排污扩容器由排污扩容热平衡式和流量平衡式求扩容蒸汽份额由排污扩容热平衡式和流量平衡式求扩容蒸汽份额扩容器排污水份额扩容器排污水份额补充水份额补充水份额3.回热加热器抽汽份额计算回热加热器抽汽份额计算（1）H1高压加热器的计算高压加热器的计算借助于图借助于图6-18，得，得H1高压加热器的热平衡式为高压加热器的热平衡式为图图6-18高压加热器高压加热器H1则则（2）H2高压加热器的计算高压加热器的计算借助于图借助于图6-19，得，得H2高压加热器的热平衡式为高压加热器的热平衡式为图图6-1
50、9高压加热高压加热H2（3）高压加热器）高压加热器H3的计算的计算进入进入H3的给水比焓为的给水比焓为图图6-20高压加热器高压加热器H3热平衡式热平衡式（4）除氧器）除氧器H4的计算的计算除氧器的出口水量份额除氧器的出口水量份额除氧器的凝结水进水量份额除氧器的凝结水进水量份额除氧器的热平衡式除氧器的热平衡式图图6-21除氧器除氧器H4并且并且（5）低压加热器）低压加热器H5的计算的计算热平衡式（参见图热平衡式（参见图6-22）图图6-22低压加热器低压加热器H5图图6-23低压加热器低压加热器H6（6）低压加热器）低压加热器H6的计算的计算热平衡式（参见图热平衡式（参见图6-23）（7）低压