第五章热力系统及设备

由天下分享时间：2024/12/30 21:37:24 加入收藏我要投稿点赞

第一章热力系统及设备 ......................................................................................................... 2

第一节回热加热系统及设备 ......................................................................................... 2 第二节给水除氧系统及设备 ....................................................................................... 13 第三节主蒸汽、再热蒸汽系统 ................................................................................... 19 第四节机组旁路系统 ................................................................................................... 22 第五节主给水系统 ....................................................................................................... 28 第六节辅助热力设备、系统及运行 ........................................................................... 30 第七节氢气、密封油、定冷水系统 ........................................................................... 33

第一章热力系统及设备

第一节回热加热系统及设备

一、给水回热加热的热经济性

现代电站用的汽轮机都是具有回热抽汽的汽轮机，回热抽汽与加热器组成回热加热系统，回热加热是指从汽轮机中抽出部分蒸汽，引入回热加热器中对锅炉给水进行逐级加热的过程；与之相应的热力循环叫回热循环。给水回热加热的意义在于采用给水回热以后，一方面，回热使汽轮机进入凝汽器的排汽量减少了，汽轮机冷源损失降低了；另一方面，回热提高了锅炉给水温度，使工质在锅炉内的平均吸热温度提高，使锅炉的传热温差降低，相应的减少了汽轮机的热耗量，提高汽轮机循环的热效率。

影响回热过程热经济性的主要因素有：多级回热给水总焓升（温升）在各加热器间的加热分配、锅炉最佳给水温度和回热加热级数。三者紧密联系，互有影响，在汽轮机初、终参数一定的情况下，各制造厂不尽相同，但都是以热经济性最高为目标、技术经济性合理为条件进行选择的。通常回热级数越多循环热效率就越高，设备也越多，投资也越大，每增加一级的收益随之递减。在级数一定的情况下，存在一理论上最佳给水温度，此时给水总焓升在各加热器间的分配若能达到最佳值，则汽轮机循环的热效率就会最高。

（一）表面式加热器的疏水方式

加热蒸汽进入表面式加热器放热后，冷凝为凝结水——疏水，为保证加热器内换热过程的连续进行，必须将疏水收集并汇集于系统的主水流中（主给水或主凝结水）中。通常疏水的收集方式有两种：一是利用相邻表面式加热器汽侧压差，将压力较高的疏水自流到压力较低的加热器中，逐级自流直至与主水流汇合，这种方式称为疏水逐级自流方式。通常，高压加热器的疏水自流入除氧器，低压加热器的疏水自流入凝汽器，如图5-1所示。另一种是疏水泵方式，由于表面式加热器汽则压力远小于水侧压力，尤其是高压加热器，疏水必须借助于疏水泵才能将疏水与水侧的主水流汇合，汇入地点通常是该加热器的出口水流中，见图5-2。由于此汇入地点的混合温差最小，因此混合产生的附加冷源热损失亦小。

发电厂实际采用的疏水方式，往往是上述两种方式的组合应用。300MW及以上大机组，以采用疏水逐级自流方式为主。润金350MW超临界机组的加热器疏水方式即为逐级自流方

式。

图5-1 表面式加热器疏水自流连接方式

图5-2 表面式加热器采用疏水泵方式

（二）蒸汽冷却器

随着火电机组高参数大容量，特别是再热的采用，较大地提高了中、低压缸部分回热抽汽的过热度，尤其再热后第一、二段抽汽口的蒸汽过热度。使得再热后各级回热加热器内汽水换热温差增大，从而削弱了回热的效果。

为此，让过热度较大的回热抽汽先经过一个冷却器或冷却段降低蒸汽温度后，再进入回热加热器，这样不但减少了回热加热器内汽水换热的不可逆损失，而且还可不同程度地提高加热器出口水温，减小加热器端差，改善回热系统热经济性。

蒸汽冷却器有内置式和外置式两种。内置式蒸汽冷却器也称为过热蒸汽冷却段，它实际上是在加热器内隔离出一部分加热面积，使加热蒸汽先流经该段加热面，将过热度降低后再流至加热器的凝结段，通常离开蒸汽冷却段的蒸汽温度仍保持有15～20℃的过热度，不至使过热蒸汽在该段冷凝为疏水。外置式蒸汽冷却器具有独立的加热器外壳，布置方式灵活，虽然钢材耗量大、投资高，但它既可降低本级加热器端差，又能直接提高给水温度，降低机组热耗，获得较高的热经济性。

（三）疏水冷却器

为了减少疏水逐级自流排挤低压抽汽所引起的附加冷源热损失或因疏水压力降产生热能贬值带来的火用损，又避免采用疏水泵方式带来其他问题时，可采用疏水冷却段（器）。

与蒸汽冷却段（器）相似，疏水冷却装置也分内置式与外置式两种。在加热器内隔离出

一部分加热面积，使汽侧疏水先流经该段加热面，降低疏水温度和焓值后再自流到较低压力的加热器中，通常将之称为疏水冷却段（内置式疏水冷却器）。另一种外置式疏水冷却器实际上是一个独立的水-水换热器，借用主水流管道上孔板造成的压差，使部分主水流入疏水冷却器吸收疏水的热量，疏水的温度和焓值降低后流入下一级加热器中。

二、 350MW机组回热系统

哈尔滨汽轮机厂生产的350MW超临界机组的回热抽汽系统如图5-1所示。汽轮机的8段抽汽分别供给8台加热器作加热汽源。汽轮机高压缸第一段抽汽供给1号高压加热器，高压缸排汽的一部分供给2号高压加热器，其余的排汽进入锅炉再热器吸热后，返回汽轮机中压缸，中压缸的第三段抽汽和排汽分别供给3号高压加热器和除氧器，低压缸的4段抽汽分别供给4台低压加热器用。图中三台高压加热器（J1、J2、J3）均带有内置式蒸汽冷却段和疏水冷却段，疏水逐级自流至除氧器（J4），四台低压加热器（J5、J6、J7、J8）均有内置式疏水冷却段，疏水也采用逐级自流方式至凝汽器热井。

图5-1 350MW超临界机组发电厂原则性热力系统

该机组在额定进汽参数（24.2MPa，566℃）、额定排汽压力（0.0057MPa）、补水率为0%、回热系统正常投运的条件下，能发出额定功率350MW，进汽量为991.77t/h，热耗率为7643.2kJ/（kW.h），汽耗率为2.834kg/（kW.h）；在阀门全开（即VWO）工况下，机组功率达到381.521MW，进汽量为1100t/h，热耗率为7634.4kJ/（kW.h），汽耗率为2.883kg/（kW.h）。

三、回热加热器的疏水与放气系统

回热加热器疏水系统的作用是，回收加热器内抽汽的凝结水即疏水；保持加热器中水位在正常范围内，防止汽轮机进水。为了减小回热加热器的传热热阻，增强传热效果，防止气体对热力设备的腐蚀，在所有加热器的汽侧和水侧均设有排气装置及排气管道系统，以排除加热器内的不凝结气体。

润金电厂350MW超临界机组的高压加热器和低压加热器的疏水与放气系统图分别见图5-2和图5-3。

（一）回热加热器的疏水系统 1、高压加热器疏水

正常运行时，各高压加热器疏水经疏水调节阀逐级自流入除氧器。

在机组启动初期，高压加热器疏水通过各台加热器的汽侧放水直接排至地沟。待水质合格后，如果抽汽压力比较低，逐级用疏水调节阀将疏水汇集后排到高加危急疏水扩容器，扩容降压后回收至凝汽器。当疏水压力提高后，可自流入除氧器。

当高压加热器发生管系破裂或因疏水装置失灵出现高水位时，迅速打开事故疏水阀，疏水通过各台高压加热器一路具有较大通流能力的管道，经电动截至阀至高加危急疏水扩容器，扩容降压后回收至凝汽器。

2、低压加热器疏水

正常疏水：正常运行时，各低压加热器的疏水用疏水调节阀逐级自流入压力最低的低压加热器后，经调节阀直接排入凝汽器。

启动疏水和事故疏水：各低压加热器的启动疏水管道兼作事故疏水管道。5～8号低压加热器的启动和事故疏水均直接排入凝汽器下部。

（二）回热加热器的放气系统

每台加热器的汽侧都设有启动排气和连续运行排气装置。