《大型汽轮机设备及系统》03a

1第三章蒸汽系统及设备§3—1主蒸汽、再热蒸汽系统一、主蒸汽系统1.组成：从锅炉过热器出口联箱至汽轮机主汽阀的主蒸汽管道、阀门、疏水管等设备、部件组成。2.主蒸汽管道系统的型式：有单母管制、切换母管制和单元制系统。3.特点：主蒸汽管道流量大、参数高，对管子材料要求高：系统简单，工作可靠，运行灵活，便于切换，便于维修、安装和扩建。4.单元制系统：系统简单、管道短、管道附件少，投资省、压力损失小、散热少，便于集中控制。但灵活性差。图能源p3042图能源p3043二、再热蒸汽系统1.组成：再热蒸汽包括冷段和热段。冷段是指从高压缸排汽至再热器进口连箱入口的管道、阀门；热段是指从再热器出口至中联门前的管道、阀门。2.止回阀：在高压缸排汽管道上设置有止回阀；3.疏水管道和疏水止回阀：在高压缸排汽管道的最低位置设置有疏水管道和疏水止回阀；4.对于用中压缸启动的机组：高压缸排汽止回阀另配一电动阀门（构成一小旁路），用于倒暖高压缸。在高压旁路管道至再热蒸汽冷段设置小管径(Φ50)连通管，用以对高压排管暖管。5.再热热段也设置暖管和疏水管道。4一、北仑港2号600MW机组主蒸汽、再热蒸汽、旁路系统图3—1p1025*北仑2号机主蒸汽、再热蒸汽的参数参数主蒸汽再热冷段蒸汽再热热段蒸汽流量(kg/s)563514473.4压力(设计/运行，MPa)19.34/18.345.0/4.35.0/4.3温度(设计/运行，ºC)546/543343/328.5546/543流速(m/s)10075100压降(Moa)0.85冷段+再热器+热段0.36二、北仑港1号600MW机组主蒸汽、再热蒸汽、旁路系统图3-017*北仑港1号机主蒸汽、再热蒸蒸汽的参数参数主蒸汽高排汽再热蒸汽流量(kg/s)555.6512.6477.6压力(MPa)17.393.893.15温度(ºC)537323.65378§3—2旁路系统现代大型火电机组都装有旁路系统。旁路系统是指高参数蒸汽不通过汽轮机的通流部分，而是经过与汽轮机并联的减温减压器，将降压减温后的蒸汽送到低一级的蒸汽管道或是凝汽器去的连结管道系统。（一）旁路系统的主要作用1）保护再热器正常工作时，汽轮机高压缸的排汽通过再热器吸热，使再热器得到冷却。但在点火、汽轮机冲转前，或甩负荷等情况下，高压缸没有排汽进入再热器，这时，由旁路系统送来经减温减压后的蒸汽通过(冷却)再热器；9单元机组启停和甩负荷时，锅炉蒸发量和汽轮机所需蒸汽量不一致，锅炉最低蒸发量为额定蒸发量的30%，而大型汽轮机的空载汽耗量为额定值的7%~10%。因此，多余的蒸汽只好排入大气，不仅损失工质和热量，而且造成热污染和噪音。设置旁路系统则可以达到回收工质和热量、降低噪音保护环境的目的；3）加快启动速度、改善启动条件大型机组都采用滑参数启动方式，在启动过程中，需要不断地调整汽温、汽压和蒸汽量，以满足启动过程中不同阶段（暖管、冲转、暖机、升速、带负荷）的需要。如果只靠调整锅炉燃烧方式或者蒸汽压力，是难以满足要求的。采用旁路系统，就可以满足上述要求，达到加快启动速度、改善启动条件的目的。2）回收工质和热量、降低噪音10（二）常见的旁路系统1）汽轮机Ⅰ级旁路(高压旁路)新蒸汽绕过汽轮机高压缸，经减温减压后直接进入再热器；2）汽轮机Ⅱ级旁路（低压旁路）即再热器出来的蒸汽绕过汽轮机中低压缸，经减温减压后直接进入凝汽器；3）汽轮机Ⅲ级旁路（大旁路）Ⅲ级旁路是蒸汽绕过整个汽轮机经减温减压后直接进入凝汽器。旁路的串联使用11一级旁路和二级旁路串联高压旁路和大旁路串联12三级旁路系统大旁路系统13（四）旁路系统的容量：有30%、50%、60%、100%额定负荷流量（五）旁路系统的组成：旁路阀、旁路管道、暖管设施及控制装置组成。（六）旁路系统的使用（略）14§3—3轴封蒸汽系统一、功能：向汽轮机、小汽轮机的轴封和主汽阀、调节阀的阀杆汽封供密封汽，并将各漏汽合理导向或抽出。在汽轮机的高压端，防止蒸汽外漏，在低压端，防止空气向缸内漏。二、组成部分：密封装置、轴封蒸汽母管、轴封加热器及阀门、管路系统组成。三、轴封蒸汽的工作：–机组启动前，利用辅助蒸汽向轴封装置供汽，保证真空；–机组运行时，在高压段最外一汽室将汽气抽出；在低压段必需向b室（图1—3）送汽，而将a室的汽气抽出。四、送汽温度要求：–冷态启动：压力：0.75~0.80MPa，温度：150~260℃；–热态启动：压力：0.55~0.60MPa，温度：208~375℃。五、压力、温度调节装置：保证供汽压力、温度。运行时，由系统内自平衡。六、轴封装置漏汽：分别送除氧器、低压加热器、轴封冷却器，回收工质热量。15七、危急放汽阀：当紧急停机时，可防止高压缸漏汽通过轴封系统向低压缸漏，造成机组超速。八、轴封蒸汽系统汽源：邻机或辅助锅炉的辅助蒸汽，经压力、温度调节接轴封蒸汽母管；另一路是主蒸汽经压力调节后送轴封蒸汽母管。•汽轮机轴封蒸汽系统（图3—10）介绍：•构成：密封装置、轴封冷却器、轴封封机、轴封压力调节器、压力调节器、温度调节器，及阀门、管路系统组成。•轴封蒸汽系统工作：–启动、低负荷运行时，供汽汽源来自辅助蒸汽或再热冷段；–正常运行时，高压轴封漏汽抽出送出（见图3—10）。汽气混合物的抽出，送轴封冷却器。•轴封蒸汽系统主要技术规范：p116图3—1016图3—1017§3—4辅助蒸汽系统（略）功能：•本机启动时，引邻机蒸汽送本机的除氧器水箱预热、暖风器及燃油加热、厂用热交换器、汽轮机轴封、抽气器燃油加热及雾化、水处理间。•本机运行时，送邻机各用户，互为邻机（同上）。汽轮机辅助蒸汽系统示意图（图3—11）介绍组成：辅助蒸汽母管、邻机蒸汽母管至本机辅助蒸汽母管的供汽管、本机再热冷段至辅助蒸汽母管的主供汽管、本机再热冷段至辅助蒸汽母管的小旁路、轴封蒸汽母管，以及安全阀、减温减压装置。汽源：来自高压缸排汽（再热汽冷段）。启动时，来自邻机。图3—1118§3—5回热抽汽系统及设备1，给水回热循环的采用在朗肯循环中，造成热效率低的主要原因是工质平均吸热温度不高。为了提高蒸汽平均吸热温度，除了提高蒸汽初参数之外，另一种办法是改善吸热过程。如右图所示，4-5-1为蒸汽的吸热过程，而4-5为其预热阶段，是整个吸热过程中最低段。图朗肯循环的T—s图19如果把这一低温吸热段加以改进提高，则循环的平均吸热温度将提高。改进的最好的办法是采用给水回热。就是把汽轮机中作过功的蒸汽，逐级抽出来加热给水，减少冷源损失，同时提高锅炉给水温度（提高蒸汽平均吸热温度），则提高了循环热效率。2,实际回热循环实际回热循环如右图，是从汽轮机的不同的级逐级抽出部分作过功的蒸汽，在加热器中加热给水，提高锅炉进水温度，减少蒸汽在低温吸热段的吸热，这种循环称为给水回热加热循环。实际回热循环20回热加热器是一种表面式热交换器，在汽轮机中有高压加热器和低压加热器两种。•位于给水泵前的为低压加热器，•位于给水泵后的为高压加热器。凝汽器是汽轮机的重要辅助设备。在汽轮机中作过功的乏汽进入凝汽器内凝结成水，放出汽化潜热（冷源损失），凝结水经过凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器，最后进入锅炉重新吸热汽化成蒸汽。21采用给水回热加热循环，可以提高循环的热效率。同时也增加了设备（加热器、管道、阀门、水泵等），使系统复杂，投资增加。但有利是主要的：1）回热抽汽可使汽轮机进汽量增加，而排汽量减少。对提高效率、改善末级的设计都是有好处的；2）由于热效率的提高，锅炉热负荷减少，可以减少锅炉的受热面，节约部分金属材料；3）由于凝汽量的减少，可以减少凝汽器的换热面，节约大量的铜材。3,给水回热加热循环的优缺点224，给水回热加热管道系统从汽轮机中间级抽出一部分蒸汽来加给水称为给水回热加热，相应的蒸汽循环称为给水回热循环。这种给水加热方式可以提高循环热效率，其原因可从两个方面理解：（1）减少了凝汽器中的冷源损失，提高了循环热效率。（2）从给水加热过程上看，利用汽轮机抽汽对给水加热时，使换热温差减小，减小了加热过程的不可逆性，提高了循环热效率。图200MW汽轮机回热加热系统23火电厂采用抽汽加热给水可以节省大量的热量和燃料，减少锅炉换热面，减少汽轮机末级叶片的高度。现代凝汽式汽轮机都具有回热抽汽，并装设有专门的回热加热器。给水回热加热器是电厂重要辅助设备之一。•加热器的分类–按加热器的布置不同，可分为立式和卧式两种。–按表面式加热器水侧承受的压力不同，又分为低压加热器和高压加热器。位于凝结水泵和给水泵之间的加热器为低压加热器，位于给水泵和锅炉之间的加热器为高压加热器。–另外，还有混合式加热器和表面式加热器之分。•给水回热加热器电厂重要辅助设备之一245、带蒸汽冷却段和疏水冷却段的加热器•现代大型汽轮机高、中缸抽汽都有一定过热度，因此，在加热器的蒸汽进口处，设置有过热蒸汽冷却段（热段）；经加热器换热后的凝结水（疏水），其温度高于主凝结水，故设置疏水冷却段。•设置疏水冷却段，可提高经济性，叶可以提高系统的安全性（疏水汽化）。600MW汽轮机组的热力系统图（图2—1、2、3、4）图2—1、2、3、425北仑港1号600MW汽轮机组抽汽系统（图3—13）从图3—13看到：在1~6段抽汽管道上，设有电动隔离阀和气动止回阀，靠近抽汽口，避免机组跳闸时蒸汽倒回缸内而引起超速。在抽汽管道上设有疏水管路。26北仑港2号600MW汽轮机组抽汽系统（图3—15）27高压加热器的结构(石洞口二电厂)（图3—17）组成：主要由壳体、隔板、管束、管板等组成。分过热蒸汽冷却段，凝结区和疏水冷却段。28低压加热器的结构（图3—18）组成：主要由壳体、隔板、管束、管板等组成。29（1）给水除氧过程当给水中含有过量空气（氧气）时，对热力设备和管道系统的工作可靠性和寿命是有影响的。这是因为：造成金属的腐蚀，影响传热效果，降低传热效率。为了保证电厂安全经济运行，必须不断地从锅炉给水中清除掉生产过程中溶解于水的气体（氧），所以称为给水除氧过程，其设备称除氧器。（2）除氧器的任务除去锅炉给水中溶解的氧气和其它气体，防止热力设备和管道系统的腐蚀和传热效果变坏，保证热力设备的安全经济运行。6，给水除氧系统30电厂所采用的除氧方法是热力除氧。热力除氧的原理是建立在亨利定律和道尔顿定律基础上的。•亨利定律指出：当液体和气体间处于平衡状态时，对应一定的温度，单位体积水中溶解的气体量与水面上该气体的分压力成正比。这样，要将某种气体从水中清除掉，则应将该气体在水面上的分压降为零。•道尔顿定律指出：混合气体的全压力等于组成它各气体分压力之和。•根据这一原理，在除氧器中，对水进行定压加热，其蒸发水量就会增加，从而水面的水蒸汽的分压就会增加，其他气体分压就会减少。当水加热到除氧器压力下的沸点时，水面的水蒸汽的分压就接近混合气体的全压力，而其他气体分压就会减少到零。于是，溶解于水中的气体将在不平衡压差的作用下从水中逸出，并从除氧器排气关中排走。（3）热力除氧的原理31•有水膜式、淋水盘式和喷雾式除氧器。•按外形又分为立式和卧式两种除氧器。•根据除氧器压力大小又分为真空式、大气式和高压除氧器。•除氧器的工作压力–对于中、低参数的机组，一般采用大气式除氧器，其工作压力一般为0.12Mpa，相应的饱和温度为104.25。–对于高参数的机组，一般采用高压除氧器，其工作压力一般为0.35~0.6Mpa，相应的饱和温度为158.08。•除氧器由除氧头和除氧水箱组成，其原则性热力系统可参见图11—12。（4）除氧器的结构型式32石洞口2厂喷雾填料卧式除氧器（图3—20）组成部件：除氧头、水箱、凝结水进水室、喷雾除氧段、深度除氧段、出水管、蒸汽连通管、衡速喷嘴等。33除氧器工作过程：第一除氧阶段：凝结水通过进水箱分水管进入凝结水进水室，从衡速喷嘴喷出，成圆锥形水膜进入喷雾除氧段空间。在这空间，过热蒸汽与圆锥形水膜充分接触，将凝结水加热到除氧器压力下的饱和温度。从而除去绝大部分氧气（空气）。第二除氧阶段：穿过喷雾除氧段空间的凝结水喷撒在淋水盘箱的布水槽，均匀