汽轮机房工艺设计

1全国勘察设计注册公用设备工程师动力专业刘文毅第五章汽轮机房工艺设计2一、发电厂原则性热力系统第一节发电厂热力系统1、发电厂原则性热力系统的拟定1)组成热力系统组成：锅炉本体汽水系统、汽轮机本体热力系统、机炉间连接管道和全厂公用汽水系统原则性热力系统：锅炉、汽轮机和以下各热力系统组成：蒸汽系统、给水回热加热和除氧器系统、补充水引入系统、轴封汽及其它废热回收系统，热电厂还有对外供热系统主要表明热力循环的特征，体现机炉之间关系及向外供热情况32）编制步骤初步可行性研究、可行性研究、初步设计、施工图设计（1）确定发电厂形式及规划容量（2）选择汽轮机凝汽不超4台，供热不超6台，有常年持续稳定热负荷选背压式，热负荷变化大宜选抽凝式（3）绘制原则性热力系统图（4）进行发电厂原则性热力系统计算热平衡（5）选择锅炉凝汽电厂宜一机配一炉，108-110%汽机，热电厂因热负荷，两炉配一机、三炉配两机4（6）选择热力辅助设备（7）热经济指标计算2、发电厂原则性热力系统的举例5二、发电厂全面性热力系统1、发电厂全面性热力系统概念不同运行工况下的所有系统，以此全面显示该系统安全、可靠和灵活性，含实际所有（运行和备用）设备、管线和阀门。一般包括：主蒸汽系统、回热加热系统、给水除氧系统、主凝结水系统、补充水系统、供热系统、厂内循环冷却水系统和锅炉启动系统等62、主蒸汽系统1）主蒸汽系统形式单元制：大机组，系统简单，经济、方便、可靠，但灵活性差母管制：中小机组切换母管制：机炉一一对应，最灵活、可靠，经济性差分段母管制：较灵活、可靠性差，经济性差锅炉至汽机进口，并包括各辅助设备的支管系统、疏水系统等72）主蒸汽温度偏差、压力损失及管径优化3）主蒸汽系统全面性热力系统考虑汽轮机启动过程中暖缸、辅助供汽，新机组投运等加热用汽83、给水系统及给水泵的配置1）给水系统形式单元制：大机组，系统简单，经济、方便、可靠，但灵活性差分段母管制：安全可靠性高，阀门较多、系统复杂、耗钢材、投资大，中、低压小容量电厂，或给水泵容量与锅炉容量不配合切换母管制：有足够可靠性，运行灵活92）给水泵定速泵：小机组母管制，定压运行节流损失大调速泵：大机组，经济安全3）给水系统的全面性热力系统及运行给水操作台调节，主回路、启动回路切换，高加有旁路，减温水，放水放气等104、回热系统的全面性热力系统1）回热系统特点热力除氧器：以回热抽汽加热除去给水中溶解气体，可汇集主凝结水、补充水、疏水、生产返回水、锅炉连续扩容蒸汽、汽机门杆漏汽等各项汽水流量，并保证给水品质及给水泵安全高加、低加：表面式加热器除氧器：加热和除氧，混合式加热器11（2）防止除氧器超压爆破主要压力容器质量可靠，运行方面：严格防止压力高蒸汽进入；安全阀应每年校验，每季试排汽；压力调整器必须投入自动，不得将汽源电动门拆除“自保持”作调整门用，每5年做一次整体水压试验等2）除氧器的运行（1）运行小机组定压溶氧量：排气阀开度，主凝结水流量、温度，补水、疏水，抽汽等汽压：抽汽量水温：饱和温度水位：自动调整避免过高或过低125、全厂公用汽水系统1）公用辅助蒸汽系统机组启动，用于汽机汽封系统、除氧器加热、燃油加热、锅炉下联箱；运行，燃油加热、燃油雾化、各加热、采暖等132）工业水系统向电厂主厂房内及主厂房附近的辅助机械和冷却器、冷油器等装置连续不断的供给冷却水要求：（1）应有可靠水源，具有独立的供、排水系统，碳酸盐硬度5mol/m3,pH值应6.5～9.5,转动机械轴承冷却水，悬浮物含量100g/m3（2）充足淡水不需处理，开式。需处理或节约，闭式或开、闭结合。（3）母管制，水泵宜用一台备用（4）扬程：考虑静压差，流动损失，裕量（5）用水点排水：自流排水或自流排水与压力排水相结合。如自流应通过漏斗接入母管，引至排水沟或回水池等143）全厂疏放水、放气系统（1）疏放水系统：疏泄和收集全厂各类疏放水、回收锅炉锅筒和各种箱体（如除氧水箱）的溢水，以及设备停用检修时排放的水质合格的水而设置。包括：疏水扩容器、疏水箱和疏水泵等。（2）放气系统：管道、热力设备高处的放气管道154）汽网的供汽系统及设备（1）供汽方案：减压减温后直接供汽排汽或抽汽直接供汽增压后直接供汽（2）减压减温器：降低蒸汽压力和温度（3）基本热网加热器：整个采暖期投运，承担基本热负荷（4）尖峰热网加热器：采暖期最冷几天，承担尖峰热负荷166、发电厂全面性热力系统单抽25MW一级调整抽汽供基本热网加热器17三、凝汽式发电机组的总效率1、锅炉中能量损失锅炉效率ηb大型90%,中、小型85-90%。2、主蒸汽管道的散热损失suphh1产生锅炉出口和汽机入口焓差,管道效率95-97%,3、汽轮机中能量损失moioe内部损失用相对内效率，外部损失用机械效率表示4、冷源损失toii汽轮机绝对内效率表示热效率ηt只能到40-45%,中、小型30-35%。185、发电机中能量损失发电机效率ηg，可达97-98%。6、凝汽式发电机组的总效率gmoitpbpl中、小型约30%19一、除氧器第二节热力系统主要设备选择容量:与锅炉匹配,每台锅炉一台总出力:按系统全部锅炉额定蒸发量的给水量确定,每台机组一台除氧器除氧水箱容量:35t/h以下20-30min额定蒸发量,65t/h以上10-15min额定蒸发量除氧器布置高度:保证给水泵不汽蚀,大气式6-7m,中压11-13m20二、给水泵2、扬程：锅炉额定蒸发量时，从除氧器水箱出口到省煤器进口总阻力，加20%裕量；加锅筒水位与除氧器给水箱水位静压差；加省煤器入口进水压力；减除氧器工作压力1、容量和台数:应有一台备用，其它应能保证给水并有10%裕量。三、减压减温器2、容量：作为工业抽汽备用时，等于一台最大汽轮机最大抽汽量或背压排汽量1、作用：热电站作为抽汽机组事故时备用或作为尖峰负荷时调峰，中小供热机组，作为厂用蒸汽热源21四、疏水扩容器1、容量:应考虑各种不同参数的管道在不同运行方式下的疏水量，总疏水量包括主蒸汽管道启动疏水、机组暖管疏水和点火管道疏水等五、热网加热器1、基载热网加热器：不设备用，但在停用一台时，其余能满足60%-75%季节性热负荷需要。2、峰载热网加热器或热水锅炉：应根据热负荷性质、供热距离、当地气象条件和热网系统具体情况，综合研究确定。一般热网水泵、热网凝结水泵和热网补水泵都不少于两台，一台备用22一、概述第三节供热机组的热经济指标治理大气污染、提高能源综合利用率总热效率=[（供热量+供电量×3600kJ/(kW.h))/(燃料总消耗量×燃料单位低位热值)]×100%全年应大于45%二、热电联产的总热效率热电比=[(供热量/供电量×3600kJ/(kW.h))]×100%三、热电联产热电比5万kW以下机组,全年应应大于100%23按热量法,供热量占锅炉有效热量百分率四、热电成本分摊比电热比=热化发电量/供热量五、热化发电率机组性能指标)/(//)(GJhkWQPTr供热量热化发电量24一、概述第四节发电厂汽水管道设计根据热力系统和布置条件进行主蒸汽管道:过热器出口额定压力或锅炉工作压力1、设计压力定速给水泵出口管道：最高扬程对应压力和泵进水侧压力之和低压给水管道：除氧器额定压力和最高水位水柱静压之和非调整抽汽管道,加热器疏水管道:最大计算抽汽压力1.1倍,≥0.1MPa调整抽汽、背压机排汽管道、减压装置后蒸汽管道:最高工作压力25凝结水泵入口侧管道:泵入口中心线至汽机排汽缸接口平面水柱静压，≥0.35MPa；出口侧：扬程对应压力和进口侧压力之和锅炉排污管道：定期排污膨胀阀前≥锅筒安全阀最低整定压力与锅筒最高水位至管道连接点水柱静压之和；连续排污膨胀阀前≥锅筒安全阀最低整定压力；阀后不会引起管内压力升高时，设计压力：锅炉压力1.750-4.150MPa，取１.750MPa,锅炉压力4.151-6.200MPa，取2.750MPa给水再循环管道：母管制，节流孔板及以前取高压给水管道设计压力；节流孔板后，未装阀门或双出路上阀门不能同时关时，取除氧器设计压力安全阀后排汽管道：根据水力计算结果确定26主蒸汽管道:过热器出口额定温度＋允许偏差５℃2、设计温度背压汽轮机排汽管道：排汽最高工作温度减温装置后管道：出口蒸汽最高工作温度调整抽汽：抽汽最高工作温度；非调整抽汽，最大计算工况设计压力下对应温度高压给水管道：高加后最高工作温度凝结水管道：低加后凝结水最高工作温度低压给水管道：除氧器最高工作压力对应温度加热器疏水管道：抽汽管设计压力对应饱和温度27锅炉排污管道：锅炉排污阀前或排污阀后管道装有阀门或堵板等可能引起管内压力升高时，取安全阀最低整定压力对应饱和温度；阀后不会引起管内压力升高时，设计温度：锅炉压力1.750-4.150MPa，取210℃,锅炉压力4.151-6.200MPa，取2.750℃给水再循环管道：定压除氧，除氧器额定压力对应饱和温度安全阀排汽管道：根据水力计算结果确定3、设计安装温度20℃28管道参数等级，公称压力：PN，应符合《管道元件公称压力》(GB1048)4、管道的公称压力和公称通径管道公称通径：DN，应符合《管道元件的公称通径》(GB1047)sPNp][][][1允许工作压力=PN×设计工况下许用压力/公称压力下对应基准压力291）强度试验5、水压试验试验压力取较大者,(MPa)1.05.1][][25.11ppppsT或水压试验下，试件内轴向应力值，不得大于屈服极限90%2）严密性试验压力：不小于1.5倍设计压力，并不小于0.2MPa温度：不低于5℃，不超过70℃水压试验下，管道轴向应力以及其它轴向应力值，不得大于屈服极限90%水质：清洁30应符合国家或冶金部有关规定6、管子材料7、许用应力31二、管子的选择单相流体1、管径选择两相流体按两相流体计算方法wQDwGvDii81.187.594或G-t/h,v-m3/kg,w-m/s,Q-m3/h,Di-mm1）Do/Di≤1.7承受内压力管，最小壁厚（mm）2、壁厚计算)1(2][22][22][2iYpYppDSYppDSttmtom或Y温度修正系数，η许用应力修正系数，α考虑腐蚀、磨损和机械强度要求的附加厚度322）直管计算壁厚和取用壁厚cSSmc计算壁厚=最小壁厚+壁厚负偏差的附加值取用壁厚：按公称壁厚表示，按产品规格和技术规定厚度选取，但不小于计算壁厚3）直管壁厚负偏差附加值mSAc规格为外径*壁厚无缝钢管A-直管壁厚负偏差系数，按表查规格为内径×壁厚无缝钢管，偏差取0焊接钢管，直缝采用钢板壁厚负偏差值；螺旋焊缝按表格规定334）弯管壁厚任一点实测最小壁厚，不得小于弯管相应点计算壁厚，且外侧厚度不得小于相连直管允许的最小壁厚采用内径*壁厚直管弯制时，宜加大直管壁厚；采用外径*壁厚，宜采用正偏差壁厚管弯曲半径宜为外径4-5倍，椭圆度不大于5%无缝钢管适于各类参数3、管子类别选择PN2.5及以下参数，可用电焊钢管低温流体输送用焊接钢管，仅适用于PN1.7及以下、设计温度不大于200℃介质34三、管道附件的选择根据系统和布置要求,按公称通径、设计参数、介质种类及所采用标准选择1、一般规定1）法兰组件设计温度300℃及以下且PN≤2.5管道，平焊法兰；设计温度大于300℃或PN≥4.0管道，对焊法兰宜参照国家标准选配设计压力14MPa以上，或设计温度540℃以上，采用焊接式流量测量装置，其它采用法兰式2、选择原则352）弯管及弯头PN≥6.3管道，中频加热弯管；PN＜1.0MPa、DN＜50mm，冷管；PN＜6.3，热成形弯头；纵缝热成形弯头适于PN≤2.5管，弯曲半径DN+50mm3）异径管钢板焊制异径管适于PN≤2.5管，钢管模压异径管适于PN≥4.0管4）三通PN≤10管，采用挤压或焊接三通，其它按规定5）封头和堵头宜采用椭球形和球形封头，也可采用对接堵头。PN≤2.5,平焊堵头、带加强筋焊接堵头或锥形封头366）堵板和孔板两法兰间堵板，