火力發(fā)電廠工藝系統(tǒng)簡介-主系統(tǒng)

熱力系統(tǒng)燃料供應系統(tǒng)除灰系統(tǒng)化學水處理系統(tǒng)供水系統(tǒng)電氣系統(tǒng)熱工控制系統(tǒng)附屬生產(chǎn)系統(tǒng) 鍋爐 汽輪機 發(fā)電機 火力發(fā)電廠主要的八大系統(tǒng) 火力發(fā)電廠主要的三大設備 1 3火力發(fā)電廠的構成及工作過程概述 汽輪機本體與鍋爐本體之間由各種汽水管道 閥門及其輔助設備組成的整體 主要熱力系統(tǒng) 主蒸汽與再熱蒸汽系統(tǒng) 再熱機組的旁路系統(tǒng) 機組回熱抽汽系統(tǒng) 主凝結水系統(tǒng) 除氧給水系統(tǒng) 回熱加熱器的疏水與放氣系統(tǒng) 加熱器 凝汽器 抽真空系統(tǒng) 汽輪機的軸封蒸汽系統(tǒng) 汽輪機本體疏水系統(tǒng) 小汽輪機熱力系統(tǒng) 輔助蒸汽系統(tǒng) 鍋爐的排污系統(tǒng) 1 3火力發(fā)電廠的構成及工作過程概述 聯(lián)系熱力設備的汽水管道有主蒸汽管道 主給水管道 再熱蒸汽管道 旁路蒸汽管道 主凝結水管道 抽汽管道 低壓給水管道 輔助蒸汽管道 軸封及門桿漏汽管道 鍋爐排污管道 加熱器疏水管道 排汽管道等 1 3火力發(fā)電廠的構成及工作過程概述 疏水泵給水泵小汽輪機凝結水泵軸封加熱器 火力發(fā)電廠除三大主機外的其它主要的熱力設備包括 鍋爐排污擴容器輔助蒸汽聯(lián)箱高 低 壓加熱器汽機本體疏水擴容器 運輸卸煤裝置煤場碎煤機皮帶原煤倉 制粉系統(tǒng) 輸煤及燃運系統(tǒng) 接受燃料 儲存 并向鍋爐輸送的工藝系統(tǒng) 有輸煤系統(tǒng)和點火油系統(tǒng) 煤粉制備系統(tǒng) 1 3火力發(fā)電廠的構成及工作過程概述 原煤倉給煤機磨煤機粗粉分離器爐膛燃燒器給粉機煤粉倉細粉分離器 煤的最主要的運輸方式是火車 沿海 沿江電廠也多采用船運 當由鐵路來煤時 卸煤機械大型電廠選用自卸式底開車 翻車機 中 小型電廠選用螺旋卸煤機 裝卸橋 貯煤設施除貯煤場外 尚有干煤棚和貯煤筒倉 煤場堆取設備一般選用懸臂式斗輪堆取料機或門式斗輪堆取料機 皮帶機向鍋爐房輸煤是基本的上煤方式 1 3火力發(fā)電廠的構成及工作過程概述 1 3火力發(fā)電廠的構成及工作過程概述 爐渣 爐膛冷灰斗 除渣裝置 沖灰溝 灰渣泵 輸灰管 灰場 飛灰 除塵器 集灰斗 除灰裝置 運灰車 灰加工廠 是將煤燃燒后產(chǎn)生的灰 渣運出 堆放的系統(tǒng) 1 3火力發(fā)電廠的構成及工作過程概述 幾種常用水處理工藝比較 為保證熱力設備安全 防止熱力設備結垢 腐蝕 積鹽 用化學方法對不同品質的原水 熱力系統(tǒng)循環(huán)用水進行處理的系統(tǒng) 凝汽器的冷卻水量約占總冷卻水量的95 以上 1 3火力發(fā)電廠的構成及工作過程概述 火電廠的供水一般分為三種形式 由大海 江河 湖泊取水冷卻凝汽器后直接排放的直流供水系統(tǒng) 或稱開式供水系統(tǒng) 具有冷卻水池 噴水池或冷水塔的循環(huán)供水系統(tǒng) 或稱閉式供水系統(tǒng) 有時也可將兩種方式結合起來運行 叫做聯(lián)合供水系統(tǒng)或混合供水系統(tǒng) 向熱力系統(tǒng)凝汽器提供冷卻用循環(huán)水及補充水的系統(tǒng) 1 3火力發(fā)電廠的構成及工作過程概述 將發(fā)電機發(fā)出的電能升壓以便遠距離輸送給用戶 并提供可靠的廠用電的系統(tǒng) 利用各種自動化儀表和電子計算機等裝置對火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程進行監(jiān)視 控制和管理 使之安全 經(jīng)濟運行的系統(tǒng) 如電廠起動用鍋爐房 發(fā)電機冷卻用氫氣的制氫站 儀用及檢修用空壓機站等 1 4火力發(fā)電廠動力循環(huán) 朗肯循環(huán)是火力發(fā)電廠最基本的蒸汽動力循環(huán) 以水蒸氣為工作物質 由鍋爐 汽輪機 冷凝器和水泵組成蒸汽動力裝置的基本設備來實現(xiàn)的 當忽略不可逆因素時 朗肯循環(huán)可認為是由 個可逆過程組成 朗肯循環(huán)的 圖 如圖2所示 4 1定壓吸熱過程 1 4火力發(fā)電廠動力循環(huán) 1 2絕熱膨脹過程 2 3定壓放熱過程 3 4絕熱壓縮過程 可以采用在循環(huán)中對蒸汽中間再加熱的方法 隨著蒸汽機組容量的增大 蒸汽參數(shù)不斷地提高 伴隨蒸汽初壓的提高蒸汽乏汽干度下降 從而不能達到汽輪機安全工作的要求 為解決 這個矛盾 1 4火力發(fā)電廠動力循環(huán) 再熱循環(huán)要求汽輪機分缸 蒸汽在汽輪機的高壓缸膨脹到某一中間壓力時被全部引出 送入鍋爐的再熱器中再次吸熱 直至與初狀態(tài)溫度相同 或更高 然后返回汽輪機的中低壓缸繼續(xù)做功 再熱后 蒸汽膨脹終態(tài)的干度有明顯的提高 1 4火力發(fā)電廠動力循環(huán) 1 4火力發(fā)電廠動力循環(huán) 4 1 定壓吸熱過程 1 2絕熱膨脹過程 2 3定壓放熱過程 3 4絕熱壓縮過程 水冷壁內吸熱 再熱器內吸熱 抽出汽輪機中做了部分功的蒸汽加熱給水 使給水溫度提高 從而可以減少水在鍋爐內的吸熱量 使平均吸熱溫度有較大的提高 這部分熱交換與循環(huán)的高溫熱源 低溫熱源無關 是循環(huán)內部的回熱 這種方法稱為給水回熱 有給水回熱的蒸汽動力循環(huán)稱為蒸汽回熱循環(huán) 1 4火力發(fā)電廠動力循環(huán) 提高蒸汽的初溫 目的 提高循環(huán)熱效率 提高循環(huán)的平均吸熱溫度 思考 為什么要提高循環(huán)的平均吸熱溫度 又如何去提高 從圖5可以看出 朗肯循環(huán)平均吸熱溫度不高的主要原因是水的預熱階段溫度太低 因鍋爐給水的溫度就是汽輪機排汽壓力對應的飽和溫度 一般為 左右 此種狀態(tài)的水在鍋爐內與高溫燃氣熱交換溫差引起的不可逆損失也很大 工作過程 1 4火力發(fā)電廠動力循環(huán) 如果采用溫度與給水溫度比較接近的蒸汽實現(xiàn)這個階段的加熱則可明顯改變這種狀況 抽汽回熱是提高蒸汽動力裝置循環(huán)熱效率的切實可行和行之有效的方法 幾乎所有火力發(fā)電廠中的蒸汽動力裝置都采用了這種抽汽回熱循環(huán) 不同容量的機組抽汽級數(shù)不同 小機組 級 大機組 級 甚至更多 1 4火力發(fā)電廠動力循環(huán) 利用發(fā)電廠中作了一定數(shù)量功的蒸汽作供熱熱源 可大大提高燃料利用率 這種為了供熱 需裝設背壓式或調節(jié)抽氣式汽輪機既發(fā)電又供熱的動力循環(huán)稱為熱電循環(huán) 因此 相應地有兩種熱電循環(huán) 即背壓式熱電循環(huán)與調節(jié)抽氣式熱電循環(huán) 1 4火力發(fā)電廠動力循環(huán) 1 4火力發(fā)電廠動力循環(huán) 顯著提高熱經(jīng)濟性 減少環(huán)境污染 廣泛適用于缺水地區(qū) 可改造中小型汽輪機組 將燃氣輪機排出溫度較高的廢熱 用以加熱蒸汽循環(huán) 1 4火力發(fā)電廠動力循環(huán) 主要特點 燃氣 蒸汽聯(lián)合循環(huán)主要分為以下四類 1 余熱鍋爐聯(lián)合循環(huán) 特點 以燃氣輪機為主 汽輪機容量約為燃氣輪機的1 3左右 適用于舊 小蒸汽動力廠的改造 若燃氣輪機的進氣溫度為1000 其熱效率可以達到40 45 汽輪機不能單獨運行 1 4火力發(fā)電廠動力循環(huán) 2 補燃余熱鍋爐聯(lián)合循環(huán) 特點 除燃氣輪機排氣進入鍋爐外 還可補充部分燃料 隨著補充燃料增加 汽輪機容量可增加 補充燃料可以是煤或其他廉價燃料 隨著補燃量增加 冷卻水量增加 汽輪機不能單獨運行 1 4火力發(fā)電廠動力循環(huán) 3 助燃鍋爐聯(lián)合循環(huán) 特點 燃氣輪機的排氣引入普通鍋爐做助燃空氣用 汽輪機容量比例可達80 90 燃氣輪機排氣含氧量少 需補充空氣 隨著補燃量增加 冷卻水量增加 汽輪機可單獨運行 1 4火力發(fā)電廠動力循環(huán) 4 正壓鍋爐聯(lián)合循環(huán) 特點 以壓氣機代替鍋爐的送風機 鍋爐與燃燒室合二為一 鍋爐體積可減小 鍋爐啟動只需7 8min 汽輪機不能單獨運行 1 4火力發(fā)電廠動力循環(huán) 1 PFBC CC把8mm以下的煤粒和脫硫劑石灰石 加入燃燒室床層上 在通過布置在爐底的布風板送出的高速氣流作用下 形成流態(tài)化翻滾的懸浮層 進行流化燃燒 同時完成脫硫 這種燃燒技術叫流化床燃燒技術 按燃燒室運行壓力的不同 分為常壓流化床AFBC和增壓流化床PFBC 按流化速度和床料流化狀態(tài)不同 二者又可分為鼓泡床BFBC和循環(huán)流化床CFBC 1 4火力發(fā)電廠動力循環(huán) 2 IGCC 整體煤氣化燃氣 蒸汽聯(lián)合循環(huán) IGCC是先將煤在2 3MPa壓力下氣化成可燃粗煤氣 氣化用的壓縮空氣引自壓氣機 氣化用的蒸汽從汽輪機抽汽而來 粗煤氣經(jīng)凈化 除塵 脫硫 后供燃氣輪機用 其排氣引至余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽 供汽輪機用 以煤氣化設備和燃氣輪機余熱鍋爐取代鍋爐 將煤的氣化 蒸汽 燃氣的發(fā)電過程組成整體 故稱為IGCC 1 4火力發(fā)電廠動力循環(huán) 其原理圖如下 IGCC工作原理圖 核燃料在反應堆中進行可控鏈式裂變反應 將裂變產(chǎn)生的大量熱量帶出反應堆的物質稱為冷卻劑 水或氣體 再通過蒸汽發(fā)生器將熱量傳給水 水被加熱成蒸汽供汽輪機拖動發(fā)電機轉變?yōu)殡娔?冷卻劑釋熱后 通過冷卻劑循環(huán)主泵送回反應堆去吸熱 不斷地將反應堆中核裂變釋放的熱能引導出來 其壓力靠穩(wěn)壓器維持穩(wěn)定 核電站的反應堆和蒸汽發(fā)生器相當于火電廠的鍋爐 有人稱為原子鍋爐 1 4火力發(fā)電廠動力循環(huán) 核電站工作原理圖 火力發(fā)電廠的類型 1 5發(fā)電廠的類型 1 按產(chǎn)品分 發(fā)電廠只生產(chǎn)電能 在汽輪機做完功的蒸汽 排入凝汽器凝結成水 所以又稱凝氣式電廠 熱電廠既生產(chǎn)電能又對外供熱 供熱是利用汽輪機較高壓力的排汽或可調節(jié)抽汽送給熱用戶 2 按使用的能源分 火力發(fā)電廠以煤 油 天然氣為燃料的電廠稱為火力發(fā)電廠 簡稱火電廠 水力發(fā)電廠以水作為動力發(fā)電的電廠 其生產(chǎn)過程是由攔河壩維持的高水位的水 經(jīng)壓力水管 進入水輪機推動轉子旋轉 將水能轉變成機械能 水輪機帶動發(fā)電機旋轉 從而使機械能變?yōu)殡娔?在水輪機做完功后的水流經(jīng)尾水管排入下游 其生產(chǎn)流程如圖11正向 綠色 所示 1 5發(fā)電廠的類型 1 5發(fā)電廠的類型 原子能發(fā)電廠 與火力發(fā)電相比較 水力發(fā)電具有發(fā)電成本低 效率高 環(huán)境污染小 啟?？?事故應變能力強等優(yōu)點 但需要修筑大壩 投資大 工期長 我國水力資源豐富 從長遠利益看 發(fā)展水電將取得很好的綜合效益 因此 國家把開發(fā)水力資源放在重要的位置 3 按汽輪機的進汽參數(shù) 中低壓機組 進汽壓力 3 43MPa 高壓機組 進汽壓力為8 83MPa 超高壓機組 進汽壓力為12 75 13 24MPa 亞臨界機組 進汽壓力約為16 17MPa 超臨界機組 進汽壓力 24 2MPa 1 5發(fā)電廠的類型 超超臨界機組 進汽壓力 30MPa 1 5發(fā)電廠的類型 4 其他類型的發(fā)電廠 燃氣 蒸汽輪機發(fā)電廠 利用燃氣 蒸汽聯(lián)合循環(huán)動力裝置 能充分利用燃氣輪機的余熱發(fā)電 因此熱效率高 凈效率可達43 2 抽水蓄能電廠 將電力系統(tǒng)負荷處于低谷時的多余電能轉換為水的勢能 如圖11反向 紅色 所示 在電力系統(tǒng)負荷處于高峰時又將水的勢能轉換為電能的電廠 1 5發(fā)電廠的類型 太陽能發(fā)電廠 一種是將太陽光聚集到一個容器上 加熱水或其他低沸點液體產(chǎn)生蒸汽 帶動汽輪發(fā)電機組發(fā)電 另一種是用光電池直接發(fā)電 地熱發(fā)電廠 利用地下熱水經(jīng)擴容器降壓產(chǎn)生蒸汽 或通過熱交換器使低沸點液體產(chǎn)生蒸汽 通過汽輪發(fā)電機組發(fā)電 風力發(fā)電廠 利用高速流動的空氣驅動風車轉動 從而帶動發(fā)電機發(fā)電 1 5發(fā)電廠的類型 垃圾電廠 將燃燒垃圾產(chǎn)生的熱能轉換成電能 既環(huán)保又節(jié)能 火力發(fā)電廠主要包括火力發(fā)電廠 原子能發(fā)電廠 太陽能發(fā)電廠和地熱發(fā)電廠等 截至2008年底 中國發(fā)電裝機容量達到71329萬kW 居世界第二位 僅次于美國 其中 火電55400萬kW 占77 66 從歷史的發(fā)展過程來看 蒸汽動力裝置的進步一直是沿著提高參數(shù)的方向前進的 提高蒸汽參數(shù)與擴大機組容量相結合是提高常規(guī)火電廠效率及降低單位容量造價最有效的途徑 根據(jù)能源資源狀況和電力技術發(fā)展的水平 發(fā)展高效 節(jié)能 環(huán)保的超 超 臨界火力發(fā)電機組勢在必行 1 6火力發(fā)電廠的發(fā)展趨勢 1 繼續(xù)提高超臨界火電機組效率 1 6火力發(fā)電廠的發(fā)展趨勢 1 采用高初參數(shù) 大容量的超超臨界機組 世界第一臺 1959年 美國 125MW 31MPa 621 566 566 目前單機容量最大 美國 1300MW 26 5MPa 538 538 共有六臺 第一臺1969投產(chǎn) 目前參數(shù)最高的是 美國西屋公司制造 325MW 34 3MPa 649 566 566 二次再熱 1959年投產(chǎn) 歐洲幾大發(fā)電集團正合作攻關蒸汽溫度為700 的燃煤機組 2015達到40MPa 700 720 2 采用高性能汽輪機 1 6火力發(fā)電廠的發(fā)展趨勢 2 采用先進的高效低污染技術與動力循環(huán) 潔凈煤技術是指煤炭從開發(fā)到利用全過程中 旨在減少污染排放和提高利用效率的加工 轉化 燃燒和污染控制等高新技術的總稱 按其生產(chǎn)和利用過程 可分為 a 燃燒前處理 以物理方法為主對其進行加工的各類技術 主要包括洗選 型煤 水煤漿技術 煤炭轉化技術是指在燃燒之前對煤進行改質反應 包括煤氣化和液化兩種 1 潔凈煤發(fā)電技術的應用 1 6火力發(fā)電廠的發(fā)展趨勢 b 燃燒中清潔利用 主要指流化床燃燒技術 FBC 整體煤氣化蒸汽燃氣聯(lián)合循環(huán) IGCC 整體煤氣化燃料電池 IGFC 磁流體發(fā)電技術 爐內脫硫 爐內脫硝 低NOx燃燒器 低溫燃燒 整體分級燃燒 回氣再循環(huán) 再燃燒技術等 c 燃燒后清潔處理 包括除塵 脫硫 脫硝 廢水處理及零排放 廢水資源化和干除渣 灰渣分除及綜合利用 1 6火力發(fā)電廠的發(fā)展趨勢 1 6火力發(fā)電廠的發(fā)展趨勢 2 空冷發(fā)電技術 發(fā)電廠采用翅片管式的空冷散熱器 直接或間接用環(huán)境空氣來冷凝汽輪機的排汽 稱為發(fā)電廠空冷 采用空冷技術的冷卻系統(tǒng)稱為空冷系統(tǒng) 或稱干冷系統(tǒng) 采用空冷系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機組稱為空冷機組 采用空冷系統(tǒng)的發(fā)電廠稱為空冷電廠 根據(jù)汽輪機排汽凝結方式的不同 用于發(fā)電廠的空冷系統(tǒng)可分為直接空冷系統(tǒng)和間接空冷系統(tǒng)兩種方式 1 6火力發(fā)電廠的發(fā)展趨勢 直接空冷汽輪機排汽進入空冷散熱器 用空氣直接冷卻排汽 1 6火力發(fā)電廠的發(fā)展趨勢 空冷島 1 6火力發(fā)電廠的發(fā)展趨勢 空冷管束 1 6火力發(fā)電廠的發(fā)展趨勢 間接空冷用空氣來冷卻循環(huán)凝結水 再用冷卻后的循環(huán)凝結水與排汽直接接觸冷凝排汽 1 6火力發(fā)電廠的發(fā)展趨勢 1 6火力發(fā)電廠的發(fā)展趨勢 陽城電廠間接空冷塔 1 6火力發(fā)電廠的發(fā)展趨勢 間冷塔內高位膨脹水箱 間冷塔X型柱后垂直布置的空冷散熱器 1 7火力發(fā)電廠的技術經(jīng)濟指標及環(huán)保指標 1 火力發(fā)電廠技術經(jīng)濟指標 1 全廠熱效率 火電廠與發(fā)電量相當?shù)目偀崃空及l(fā)電耗用熱量的百分比 2 發(fā)電廠成本 3 發(fā)電廠的可靠性 采用機組可靠性綜合評價系數(shù) GRCF 作為評價指標 某發(fā)電廠燃料成本項目計劃完成情況 1 7火力發(fā)電廠的技術經(jīng)濟指標及環(huán)保指標 2 火力發(fā)電廠的環(huán)保指標 PM2 5是指大氣中直徑小于或等于2 5微米的顆粒物 也稱為可入肺顆粒物 通常把空氣動力學當量直徑在10微米以下的顆粒物稱為PM10 又稱為可吸入顆?；蝻h塵 哥本哈根世界氣候大會 1 7火力發(fā)電廠的技術經(jīng)濟指標及環(huán)保指標 1 7火力發(fā)電廠的技術經(jīng)濟指標及環(huán)保指標 在 哥本哈根協(xié)議 中各主要國家承諾的減排目標為 美國 承諾2020年溫室氣體比2005年減排17 僅相當于在1990年基礎上減排溫室氣體4 左右 歐盟 將在2050年前削減高達95 的溫室氣體排放 在2020年前較1990年減少30 日本 到2020年在1990年的基礎上減排25 澳大利亞 比2000年減排25 加拿大 比2006年減排20 俄羅斯 到2020年在1990年的基礎上減排15 25 1 7火力發(fā)電廠的發(fā)展趨勢 在 哥本哈根協(xié)議 中各主要國家承諾的減排目標為 挪威 承諾到2020年要減少溫室氣體排放量至該國1990年排放量水平的40 成為發(fā)達國家里首個承諾減排數(shù)字到達這一標準的國家 中國 到2020年單位國內生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40 45 印度 承諾比2005年減排20 25 巴西 環(huán)境部提案在2020年時 在不影響年均國內生產(chǎn)總值保持4 的增長率的情況下 使溫室氣體排放達到2005年的水平 到2020年 巴西森林砍伐減少80 1 7火力發(fā)電廠的發(fā)展趨勢 在 哥本哈根協(xié)議 中各主要國家承諾的減排目標為 南非 到2025年消減42 都將在得到支援的情況下實現(xiàn) 非洲 要求37個發(fā)達國家承諾在2012年以后 更大幅度地減排溫室氣體 它們拒絕討論碳排放權交易市場 衡量溫室氣體排放量的新標準等邊緣性議題 馬爾代夫等全球氣候變化中11個 最脆弱 的島國組成島國聯(lián)盟 聯(lián)合呼吁希望發(fā)達國家將2020年的減排目標提升至45 以使他們的國土不至于被洪水淹沒 墨西哥 到2050年在2000水平上消減排放50 第二章火力發(fā)電廠經(jīng)濟性評價方法與指標 第六章火力發(fā)電廠其他主要輔助系統(tǒng) 第四章火力發(fā)電廠全面性熱力系統(tǒng) 第五章火力發(fā)電廠優(yōu)化運行與調整 第三章火力發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng) 第一章緒論 課程內容 第三章火力發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng) 主要內容 3 1熱力系統(tǒng)及主設備選擇原則 3 2機組回熱原則性熱力系統(tǒng) 3 3火力發(fā)電廠的輔助熱力系統(tǒng) 3 4火力發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)擬定 3 5發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)的計算 3 1熱力系統(tǒng)及主設備選擇原則 1 熱力系統(tǒng)與熱力系統(tǒng)圖熱力系統(tǒng)是火電廠實現(xiàn)熱功轉換的熱力部分工藝系統(tǒng) 根據(jù)熱力循環(huán)的特征 以安全和經(jīng)濟為原則 通過熱力管道及閥門將汽輪機本體與鍋爐本體 輔助熱力設備有機地連接起來 在各種工況下能安全 經(jīng)濟 連續(xù)地將燃料的能量轉換成機械能最終轉變?yōu)殡娔?從而有機地組成了發(fā)電廠的熱力系統(tǒng) 用特定的符號 線條等將熱力系統(tǒng)繪制成圖 稱為熱力系統(tǒng)圖 2 熱力系統(tǒng)的分類 以范圍劃分 熱力系統(tǒng)可分為全廠和局部熱力系統(tǒng) 各種局部功能系統(tǒng) 以汽輪機回熱系統(tǒng)為核心 將鍋爐 汽輪機和其他所有局部熱力系統(tǒng)有機組合而成的 鍋爐本體汽輪機本體 主要熱力設備的系統(tǒng) 主蒸汽系統(tǒng) 給水系統(tǒng) 主凝結水系統(tǒng) 回熱系統(tǒng) 供熱系統(tǒng) 抽空氣系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)等 分為 3 1熱力系統(tǒng)及主設備選擇原則 按照應用與繪制的詳略程度 用途來劃分 熱力系統(tǒng)分可為原則性熱力系統(tǒng)和全面性熱力系統(tǒng) 原理性圖 它主要表明熱力循環(huán)中工質能量轉換及熱量利用的過程 反映了發(fā)電廠熱功轉換過程中的技術完善程度和熱經(jīng)濟性 全面反映了電廠的生產(chǎn)過程和設備組成 它表示機組在額定工況下和非額定工況下系統(tǒng)的狀況 包括了電廠熱力部分的所有管道及設備 3 1熱力系統(tǒng)及主設備選擇原則 火力發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)是在機組回熱原則性熱力系統(tǒng)的基礎上 加上輔助原則性熱力系統(tǒng)所組成 3 1熱力系統(tǒng)及主設備選擇原則 特點 簡捷 清晰 無相同或備用設備 應用 決定系統(tǒng)組成 發(fā)電廠的熱經(jīng)濟性 汽輪機組的選擇需要確定的項目 1 汽輪機單機容量 單臺汽輪機的額定電功率 2 汽輪機種類 3 汽輪機參數(shù) 主蒸汽參數(shù) 再熱蒸汽參數(shù)和背壓 4 汽輪機臺數(shù) 3 1熱力系統(tǒng)及主設備選擇原則 1 鍋爐參數(shù)鍋爐主蒸汽參數(shù)的選擇應該遵從汽輪機初參數(shù)及再熱蒸汽參數(shù) 3 鍋爐容量與臺數(shù) 2 鍋爐類型包括燃燒方式和水循環(huán)方式的選擇 鍋爐機組的選擇需要確定的項目 中間再熱機組宜采用單元制 宜一機配一爐 鍋爐的最大連續(xù)蒸發(fā)量宜與汽輪機調節(jié)閥全開時的進汽量相匹配 3 1熱力系統(tǒng)及主設備選擇原則 蒸汽初參數(shù)是指新蒸汽進入汽輪機自動主汽門前的過熱蒸汽壓力p0和溫度t0 汽輪機的單機容量與其進汽參數(shù)應相互配合 高參數(shù)必須采用大容量 低參數(shù)必須采用小容量 汽輪機向更高參數(shù)發(fā)展的主要制約因素 金屬材料 控制系統(tǒng) 3 1熱力系統(tǒng)及主設備選擇原則 蒸汽終參數(shù)是指凝汽式汽輪機的排汽壓力pc和排汽溫度tc 自然極限 降低蒸汽終參數(shù)受到的限制 經(jīng)濟極限 技術極限 排氣的飽和溫度絕不可能低于自然水溫 凝汽器冷卻面積不可能無窮大 冷卻水量也不可能無限多 極限背壓最佳真空 3 1熱力系統(tǒng)及主設備選擇原則 蒸汽的中間再熱就是將汽輪機高壓部分作過部分功的蒸汽從汽輪機的某一中間級 如高壓缸出口 引出 送到再熱器中再加熱 提高溫度后再引回汽輪機中 在以后的級中 如中 低壓缸中 繼續(xù)膨脹作功的過程稱為蒸汽中間再熱 其裝置循環(huán)稱為再熱循環(huán) 3 1熱力系統(tǒng)及主設備選擇原則 采用蒸汽中間再熱的目的采用蒸汽中間再熱的初始目的是在提高蒸汽初壓P0時 以減小膨脹終濕度 從而保證汽輪機安全運行 采用再熱對機組及系統(tǒng)帶來的影響 減少了汽輪機排汽濕度 提高了汽輪機的相對內效率 可減少汽輪機的總汽耗量 使再熱后回熱抽氣的焓和抽氣過熱度增加 能夠采用更高的蒸汽初壓力 增大機組的單機容量 3 1熱力系統(tǒng)及主設備選擇原則 蒸汽中間再熱的方法 1 煙氣再熱在汽輪機中作過部分功的蒸汽 經(jīng)冷段管道引至安裝在鍋爐煙道中的再熱器中進行再加熱 再熱后的蒸汽經(jīng)管道的熱段送回汽輪機的中 低壓缸中繼續(xù)做功 2 蒸汽再熱利用汽輪機的新汽或抽汽為熱源來加熱再熱蒸汽 3 中間載熱質再熱綜合了煙氣再熱蒸汽和蒸汽再熱蒸汽的優(yōu)點 是一種有發(fā)展前途的中間再熱系統(tǒng) 3 1熱力系統(tǒng)及主設備選擇原則 現(xiàn)代火電廠的汽輪機組都具有給水回熱加熱系統(tǒng) 回熱系統(tǒng)既是汽輪機熱力系統(tǒng)的基礎 也是全廠熱力系統(tǒng)的核心 它對機組和全廠的熱經(jīng)濟性起著決定性作用 3 2機組回熱原則性熱力系統(tǒng) 汽輪機組回熱原則性熱力系統(tǒng)主要包括 給水原則性熱力系統(tǒng)主凝結水原則性熱力系統(tǒng)回熱抽汽原則性熱力系統(tǒng)加熱器疏水系統(tǒng)除氧器原則性熱力系統(tǒng) 3 2機組回熱原則性熱力系統(tǒng) a 熱量法 減少冷源損失 Qc 提高機組的熱經(jīng)濟性 b 作功能力法 提高給水溫度tfw 減少鍋爐受熱面和給水因溫差過大而產(chǎn)生的不可逆損失 本質 提高吸熱過程的平均溫度 改進吸熱過程 1 確定汽輪機的型式和抽汽參數(shù)2 選定給水回熱參數(shù) 給水溫度 回熱級數(shù)和回熱分配3 選取合適的回熱加熱器 除氧器 軸封加熱器類型4 確定回熱系統(tǒng)的連接方式 選擇合理的疏水方式5 合理選取或假定抽汽壓降 加熱器端差等參數(shù)6 針對每個加熱器 擬定熱平衡和物質平衡公式7 計算得到回熱系統(tǒng)的熱經(jīng)濟性指標 3 2機組回熱原則性熱力系統(tǒng) 給水回熱級數(shù)Z回熱級數(shù)并不是越多越好 應綜合結合技術經(jīng)濟角度考慮 小機組一般1 3級 大機組7 8級 影響機組熱經(jīng)濟性的三個基本參數(shù) 最佳焓升分配使 i達最大值的回熱焓升分配稱為理論上最佳回熱分配 常用的多級回熱加熱焓升分配方法是采用比較簡便的等溫 或焓 升分配法 最佳 給水溫度 tfw 3 2機組回熱原則性熱力系統(tǒng) 國產(chǎn)凝汽式機組的容量 初參數(shù) 給水溫度以及回熱級數(shù)之間的關系 3 2機組回熱原則性熱力系統(tǒng) 3 2機組回熱原則性熱力系統(tǒng) 表面式加熱器 優(yōu)點 熱力系統(tǒng)簡單 運行安全可靠 缺點 1 有端差 熱經(jīng)濟性較低 2 金屬耗量大 造價高 3 加熱器本身可靠性差 需增加疏水器和疏水管道 混合式加熱器 優(yōu)點 1 傳熱效果好 熱經(jīng)濟性高 0 2 沒有金屬受熱面 構造簡單 價格低 3 便于匯集不同壓力和溫度的水 汽 4 能除去水中的氣體 例 除氧器 缺點 1 熱力系統(tǒng)復雜 投資增加 2 給水泵臺數(shù) 廠用電量 3 對于采用非調節(jié)抽汽式汽輪機 當機組負荷突然降低時 給水泵工作可靠性降低 3 2機組回熱原則性熱力系統(tǒng) 3 2機組回熱原則性熱力系統(tǒng) 混合式與表面式加熱器組成回熱系統(tǒng)的比較 a 全混合式加熱器回熱系統(tǒng) b 全表面式回熱器回熱系統(tǒng) 實際電廠采用的加熱器類型 a 高 低加熱器為表面式的系統(tǒng) b 全部低壓加熱器為混合式的系統(tǒng) 3 2機組回熱原則性熱力系統(tǒng) 3 2機組回熱原則性熱力系統(tǒng) 立式 臥式 換熱效果好 熱經(jīng)濟性較高 多用于大容量機組的低壓和部分高壓加熱器 占地面積小 便于安裝和檢修 廣泛用于中小機組和部分大機組 3 2機組回熱原則性熱力系統(tǒng) 高參數(shù) 大容量機組的表面式加熱器結構上采用多種傳熱形式的組合 包括三部分 過熱蒸汽冷卻段 過熱段 加熱器本體部分 凝結段 疏水冷卻段 過冷段 3 2機組回熱原則性熱力系統(tǒng) 抽汽溫度與抽汽壓力下所對應的飽和汽溫度之差 抽汽過熱度的利用是應用蒸汽冷卻器來完成的 蒸汽冷卻器指的是回熱循環(huán)中用以冷卻抽汽 利用機組抽汽過熱度 減少回熱循環(huán)附加冷源損失的設備 蒸汽冷卻器可分為內置式和外置式兩種 3 2機組回熱原則性熱力系統(tǒng) 內置式和外置式蒸汽冷卻器的特性比較 3 2機組回熱原則性熱力系統(tǒng) 1 裝設內置式蒸汽冷卻器 使該級加熱器整個吸熱過程平均溫度增高 減小了該級加熱器內換熱溫差和 損 Er 提高了熱經(jīng)濟性 i 2 裝設外置式蒸汽冷卻器 如用來提高給水溫度tfw 一方面可使鍋爐內的換熱溫差及火用損減小 另一方面由于進入的蒸汽過熱度降低 減小了該級加熱器換熱溫差和火用損 Er 使冷源損失降低更多 因而 i提高更大 熱經(jīng)濟性分析 1 做功能力法分析 3 2機組回熱原則性熱力系統(tǒng) 1 裝設內置式蒸汽冷卻器 提高該級加熱器出口水溫 引起該級回熱抽汽量增多 高一級回熱抽汽量減小 因而可加大回熱作功比Xr 使機組熱經(jīng)濟性提高 2 采用外置式蒸汽冷卻器 如用來提高給水溫度tfw 一方面使熱耗Q0下降 且給水溫度提高不是靠最高一級抽汽壓力的增高 而是利用壓力較低級的抽汽過熱度的質量 故不會增大該級作功不足系數(shù) 另一方面 采用外置式蒸汽冷卻器的那級抽汽 熱焓也降低 因還要用來提高給水溫度 抽汽量將增大 使回熱作功比Xr提高 又進一步降低了熱耗 故外置式蒸汽冷卻器可使經(jīng)濟性提高更多 2 熱量法分析 3 2機組回熱原則性熱力系統(tǒng) 1 疏水逐級自流利用相鄰加熱器的汽側壓差 使疏水逐級自流的方式收集 3 利用疏水泵往前打的方式采用疏水泵 將疏水打入該加熱器出口水流中 2 疏水逐級自流 疏水冷卻器由于疏水逐級自流方式的熱經(jīng)濟性最差 在其收集管道加外置式疏水冷卻器來加以改善而形成的一種疏水方式 3 2機組回熱原則性熱力系統(tǒng) 當水與空氣接觸時 水中就會溶解一部分氣體 如氧氣 二氧化碳等 一是補充水溶解的氣體二是空氣漏進處于真空狀態(tài)下的熱力設備及管道附件等 給水系統(tǒng)中溶解于水中的氣體主要來源有兩個 3 2機組回熱原則性熱力系統(tǒng) 給水中溶解氣體會帶來的危害 因此 現(xiàn)代火力發(fā)電廠均要求給水除氧 且給水滿足一定的pH值 給水除氧的任務就是除去水中的氧氣和其他不凝結氣體 防止設備腐蝕和傳熱熱阻增加 保證熱力設備的安全經(jīng)濟運行 1 腐蝕熱力設備及管道 降低其工作可靠性與使用壽命 2 傳熱熱阻增加 降低熱力設備的熱經(jīng)濟性 3 2機組回熱原則性熱力系統(tǒng) 化學法 物理法 聯(lián)胺除氧 亞硫酸鈉Na2SO3處理 中性水處理 加氧加胺聯(lián)合水處理 除核電站外 所有火電廠均采用熱力除氧 理論基礎 亨利定律 道爾頓定律和傳熱傳質方程 熱力除氧是應用最廣泛的一種物理除氧法 3 2機組回熱原則性熱力系統(tǒng) 1 大氣式除氧器一般為0 12MPa 常用于中 低壓凝汽式電廠和中壓熱電廠 2 真空除氧器工作壓力低于于大氣壓力 需設置專用的抽真空設備 3 高壓除氧器廣泛用于高參數(shù)大容量機組 工作壓力0 343 0 784MPa 給水溫度可加熱至158 160 除氧效果好 高壓除氧器工作壓力高 對應的飽和水溫度高 使氣體在水中的溶解度降低 節(jié)省投資 高壓除氧器可作為回熱系統(tǒng)的混合式加熱器 從而減少高壓加熱器的數(shù)量 提高鍋爐的安全可靠性 當高壓加熱器因故停運時 高壓除氧器可供給鍋爐溫度較高的給水 減小高壓加熱器停運對鍋爐的影響 高壓除氧器的優(yōu)點 3 2機組回熱原則性熱力系統(tǒng) 3 3火力發(fā)電廠的輔助熱力系統(tǒng) 發(fā)電廠輔助熱力系統(tǒng)是為了保證火力發(fā)電廠安全 經(jīng)濟運行而設置的熱力系統(tǒng) 主要包括 補充水系統(tǒng) 工質回收及廢熱利用系統(tǒng) 輔助蒸汽系統(tǒng) 燃料油加熱系統(tǒng)等 3 3火力發(fā)電廠的輔助熱力系統(tǒng) 工質損失 在發(fā)電廠的生產(chǎn)過程中 工質承擔著能量轉換與傳遞的作用 由于循環(huán)過程的管道 設備及附件中存在的缺陷 漏泄 或工藝需要 排污 不可避免的存在各種汽水損失 發(fā)電廠內部熱力設備及系統(tǒng)造成的工質損失 對外供熱設備及系統(tǒng)造成的汽水工質損失 外部損失 內部損失 3 3火力發(fā)電廠的輔助熱力系統(tǒng) 補充水系統(tǒng) 1 補充水制取對中參數(shù)及以下熱電廠的補充水必須是軟化水 對高參數(shù)發(fā)電廠對水質的要求也相應提高 補充水必須是除鹽水 2 補充水的除氧中間再熱凝汽式機組宜采用一級高壓除氧器 對于高壓供熱機組和中間再熱供熱機組 在保證給水含氧量合格的條件下 可采用一級高壓除氧器 3 補充水的加熱為了減少燃料消耗量 補充水在進入鍋爐前應被加熱到給水溫度 4 補充水的水量控制 5 補充水引入回熱系統(tǒng)地點 3 3火力發(fā)電廠的輔助熱力系統(tǒng) 發(fā)電廠排放 泄漏的工質和廢熱 仍含有一定的熱量 而且 這些工質和廢熱的溫度和壓力越高 所包含的熱量越多 回收利用發(fā)電廠排放 泄漏的工質和廢熱 既是節(jié)能的一項重要工作 又對保護環(huán)境具有重要意義 如汽包鍋爐的連續(xù)排污 不僅量大而且能位高 但若直接排放就是一項很大的損失 此外 汽輪機門閥桿及軸封漏汽 冷卻發(fā)電機的介質熱量 熱力設備及管道的疏放水等都有類似的工質回收及廢熱利用問題 3 3火力發(fā)電廠的輔助熱力系統(tǒng) 1 對凝汽式電廠的汽包鍋爐 由于給水質量較高 排污水量不大 為簡化系統(tǒng) 宜采用一級連續(xù)排污擴容系統(tǒng) 2 125MW以下的機組 宜兩臺鍋爐設一套排污擴容系統(tǒng) 125MW及以上機組 宜每臺鍋爐設一套排污擴容系統(tǒng) 3 凝汽式發(fā)電廠鍋爐正常排污率不宜超過1 供熱式發(fā)電廠鍋爐正常排污率不宜超過2 4 對亞臨界參數(shù)汽包鍋爐在條件合適時 可不設連續(xù)排污系統(tǒng) 3 3火力發(fā)電廠的輔助熱力系統(tǒng) 鍋爐連續(xù)排污利用系統(tǒng) 就是將飽和的排污水引入容積較大的容器內擴容降壓 該容器稱為排污擴容器 排污水引入擴容器后 容積增大 壓力降低 對應的飽和溫度及焓值下降 就會自行蒸發(fā)出部分蒸汽 蒸汽聚集在擴容器的上部空間 回到相應的熱力系統(tǒng)中去 這樣就回收了一部分工質和熱量 3 4火力發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)擬定及舉例 1 擬定發(fā)電廠的原則性熱力系統(tǒng)包括 選擇發(fā)電廠的形式和容量以及各組成部分 繪制發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)圖 將各個組成部分連接起來形成一個發(fā)電廠 保證電廠的安全和經(jīng)濟運行 通過計算確定有關蒸汽和水的流量以及熱經(jīng)濟指標 3 4火力發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)擬定及舉例 2 在擬定發(fā)電廠的原則性熱力系統(tǒng)時 應選擇以下各項 發(fā)電廠的形式和容量 汽輪機的形式 參數(shù)和容量 鍋爐的形式和參數(shù) 給水回熱加熱系統(tǒng) 給水和補充水的處理系統(tǒng) 除氧器的安置 給水泵的形式 對于熱電廠 還應該給出供熱的方式 3 4火力發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)擬定及舉例 1 引進美國西屋公司技術的300MW機組 該型300MW機組汽輪機為哈爾濱汽輪機廠和上海汽輪機廠的產(chǎn)品 二者差別不大 該機組汽輪機為亞臨界壓力 一次中間再熱 單軸 雙缸 雙排汽 反動 凝汽式汽輪機 鍋爐為亞臨界壓力自然循環(huán)汽包鍋爐 回熱系統(tǒng)由3臺高壓加熱器 1臺除氧器和4臺低壓加熱器組成 簡稱 三高 四低 一除氧 分別由汽輪機的8級非調整抽汽供汽 300MW等級機組發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng) 3 4火力發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)擬定及舉例 上汽和哈汽型機組發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng) 3 4火力發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)擬定及舉例 北京重型電機廠生產(chǎn)的N600 16 66 537 537型機組的發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng) 該機組汽輪機是北京重型電機廠制造的亞臨界 一次中間再熱 單軸 沖動式 四缸四排汽 凝汽式汽輪機 北重型600MW機組 3 4火力發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)擬定及舉例 北重型亞臨界600MW機組的發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng) 3 5火力發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)的計算 根據(jù)最大負荷工況計算的結果 作為選擇鍋爐 熱力輔助設備和管道及其附件的依據(jù) 發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)計算的主要目的 確定電廠某一運行方式時的各項汽水流量及其參數(shù) 該工況下的發(fā)電量 供熱量及其全廠熱經(jīng)濟指標 以分析其安全性和經(jīng)濟性 擬定的發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)圖 指定的電廠計算工況及所選鍋爐 汽輪機的技術數(shù)據(jù) 3 5火力發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)的計算 計算方法的分類 1 按基于熱力學定律情況分 基于熱力學第一定律的常規(guī)計算法 等效熱降 焓降 法 循環(huán)函數(shù)法 等效抽汽法等 基于熱力學第二定律的熵方法 方法等2 按計算工具分 常規(guī)的手工計算法 編程后用電子計算機計算 又有在線 離線計算的不同 3 按給定參數(shù)分 定功率法定流量法 又有絕對流量與相對流量計算的不同 4 按熱平衡情況分 正熱平衡計算法 反熱平衡計算法 3 5火力發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)的計算 聯(lián)立求解多元一次線性方程組 計算原理和基本方程式是相同的 均可用汽水流量的絕對量也均可用相對量來計算 兩者計算的步驟類似 各計算方法的共同點 3 5火力發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)的計算 計算范圍和要求不同顯然全廠原則性熱力系統(tǒng)計算包括了鍋爐和汽輪機組在內的全廠范圍的計算 需合理選取鍋爐效率 廠用電率 以最終求得全廠的熱經(jīng)濟指標 小流量的汽耗量處理不同因為原則性熱力系統(tǒng)計算是全廠范圍的 包括了有關輔助設備 如驅動汽輪機 經(jīng)常工作的減溫減壓器 蒸汽抽氣器汽耗量Dej和軸封冷卻器的汽耗量Dsg 以及汽水工質損失Dl 鍋爐連續(xù)排污量Dbl等 各計算方法的區(qū)別 3 5火力發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)的計算 以凝汽式發(fā)電廠額定工況的定功率計算為例 說明其計算步驟 整理原始資料 編制汽水參數(shù)表 按 先外后內 再 從高到低 順序計算 汽輪機汽耗 熱耗Q0 鍋爐熱負荷Qb及管道效率的計算 全廠熱經(jīng)濟指標等的計算 第二章火力發(fā)電廠經(jīng)濟性評價方法與指標 第六章火力發(fā)電廠其他主要輔助系統(tǒng) 第四章火力發(fā)電廠全面性熱力系統(tǒng) 第五章火力發(fā)電廠優(yōu)化運行與調整 第一章緒論 課程內容 第三章火力發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng) 第四章火力發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng) 4 1概述 4 2主蒸汽與再熱蒸汽系統(tǒng) 4 3中間再熱機組的旁路系統(tǒng) 4 4機組回熱全面性熱力系統(tǒng) 4 5輔助蒸汽系統(tǒng) 4 6鍋爐的排污系統(tǒng) 4 7發(fā)電廠全面性熱力系統(tǒng) 某電廠 2機組全面性熱力系統(tǒng) 4 1概述 目的要求 明確全面性熱力系統(tǒng)的概念 特點 組成 重點掌握回熱系統(tǒng)全面性熱力系統(tǒng)及其運行 掌握常用的主蒸汽 再熱蒸汽系統(tǒng) 給水管道系統(tǒng) 以及旁路系統(tǒng)的型式及其應用 了解全廠公用汽水系統(tǒng) 發(fā)電廠所有熱力設備 汽水管道和附件 按照生產(chǎn)需要連接起來的系統(tǒng) 稱為火力發(fā)電廠的全面性熱力系統(tǒng) 發(fā)電廠中所有熱力設備 管道 附件以及蒸汽和水的主要流量計量裝置都應該在全面性熱力系統(tǒng)圖上表示出來 概念 4 1概述 主蒸汽系統(tǒng)包括從鍋爐過熱器出口聯(lián)箱至汽輪機主汽閥入口的蒸汽管道 閥門及通往用新汽設備的蒸汽支管所組成的系統(tǒng) 4 2主蒸汽系統(tǒng)和再熱蒸汽系統(tǒng) 單母管制系統(tǒng) 又稱集中母管制系統(tǒng) 切換母管制系統(tǒng) 單元制系統(tǒng) 主蒸汽系統(tǒng)的類型 4 2主蒸汽系統(tǒng)和再熱蒸汽系統(tǒng) 單母管制系統(tǒng) 切換母管制系統(tǒng) 單元制系統(tǒng) 主蒸汽系統(tǒng)型式的比較 上述四個方面 互相影響 必須結合具體工程通過綜合技術經(jīng)濟比較來確定 概念 4 2主蒸汽系統(tǒng)和再熱蒸汽系統(tǒng) 再熱蒸汽系統(tǒng)是指從汽輪機高壓缸排汽經(jīng)鍋爐再熱器至汽輪機中壓聯(lián)合汽閥的全部管道和分支管道 汽輪機高壓缸排氣口到鍋爐再熱器入口聯(lián)箱的再熱蒸汽管道及其分支管道稱為再熱冷段蒸汽系統(tǒng) 鍋爐再熱器出口聯(lián)箱到汽輪機中壓聯(lián)合汽閥的管道和分支管道稱為再熱熱段蒸汽系統(tǒng) 分類 雙管式 單管 雙管式 雙管 單管 雙管式 在某些情況下 不允許蒸汽進入汽輪機 例如 在鍋爐啟動初期 提供的蒸汽溫度 過熱度比較低 為了防止汽輪機發(fā)生水擊事故 不允許蒸汽進入汽輪機 另外 運行中當汽輪機突然失去負荷時 為了防止汽輪機超速 也不允許蒸汽繼續(xù)進入汽輪機 在這些情況下 如果將蒸汽排放到大氣 不僅產(chǎn)生噪音 而且造成工質的損失 為了避免噪音和工質損失 對于單元機組 鍋爐產(chǎn)生的蒸汽 可以通過旁路系統(tǒng)對工質進行回收 4 3中間再熱機組的旁路系統(tǒng) 高壓旁路 級旁路 將新蒸汽繞過汽輪機高壓缸經(jīng)過減溫減壓裝置進入再熱冷段管道低壓旁路 級旁路 將再熱后的蒸汽繞過汽輪機中 低壓缸經(jīng)過減溫減壓裝置進入凝汽器大旁路 級旁路 將新蒸汽繞過整個汽輪機 直接排入凝汽器 4 3中間再熱機組的旁路系統(tǒng) 4 3中間再熱機組的旁路系統(tǒng) 在汽輪機沖轉前 使主蒸汽和再熱蒸汽壓力 溫度與汽輪機金屬壁溫相匹配 以滿足汽輪機冷態(tài) 溫態(tài) 熱態(tài)和極熱態(tài)啟動的要求 縮短啟動時間 減少汽輪機金屬的疲勞損傷 在啟動和甩負荷時 能有效地冷卻鍋爐所有受熱面 特別是保護布置在煙溫較高區(qū)域的再熱器 防止再熱器干燒以致破壞 4 3中間再熱機組的旁路系統(tǒng) 機組啟 停時或甩負荷時回收工質 降低噪聲 如果旁路容量選擇得當 當發(fā)電機發(fā)生短時間故障時 旁路系統(tǒng)可快速投入 維持鍋爐在低負荷下穩(wěn)燃運行 實現(xiàn)機組帶空負荷 帶廠用電運行 或停機不停爐的運行方式 使鍋爐獨立運行 一旦事故消除 機組可迅速重新并網(wǎng)投入運行 恢復正常狀態(tài) 大大縮短了重新啟動時間 使機組能較好地適應電網(wǎng)調峰調頻的需要 同時增加了電網(wǎng)供電的可靠性 4 3中間再熱機組的旁路系統(tǒng) 對配有通流能力為100 容量的高壓旁路系統(tǒng) 既能在保證汽輪機壽命的前提下縮短啟動時間 又能在汽機快速降負荷時取代過熱器安全閥的作用 設備和管道停運后會有一些雜質及顆粒物產(chǎn)生 當機組啟動時 這些雜質及顆粒物隨蒸汽帶入汽輪機 采用旁路系統(tǒng)后 啟動初期蒸汽可通過旁路繞過汽輪機進入凝汽器 防止固體顆粒對汽輪機調速汽門 進汽口 噴嘴及葉片的硬粒侵蝕 4 3中間再熱機組的旁路系統(tǒng) 旁路系統(tǒng)舉例 4 4機組回熱全面性熱力系統(tǒng) 滿足原則性回熱系統(tǒng)的運行流程 加熱器抽空氣系統(tǒng)的設置 維持面式加熱器汽側具有一定的疏水水位的要求 水封管 浮子式疏水器 疏水調節(jié)閥 凝結水泵 疏水泵入口設置抽空氣管路 不斷抽出漏入泵內的空氣以保證泵的正常工作 回熱全面性熱力系統(tǒng)示意圖 4 4機組回熱全面性熱力系統(tǒng) 疏水調節(jié)閥及其控制系統(tǒng) 4 4機組回熱全面性熱力系統(tǒng) 汽液兩相流自動調節(jié)水位器 4 4機組回熱全面性熱力系統(tǒng) 泵的備用 加熱器的水側旁路 閥門正確合理設置 逆止閥 切斷閥 安全閥 加熱器抽空氣和低壓加熱器疏水備用管路的設置 4 4機組回熱全面性熱力系統(tǒng) 給水泵和凝結水泵的再循環(huán) 除氧器低負荷汽源的切換原因定壓運行除氧器為維持特定壓應考慮低負荷時切換高一級抽汽 滑壓運行除氧器為保證自動大氣排汽 低負荷時需改變運行方式為定壓運行 需要切換汽源 設置對單元制機組 連接高壓缸排汽 啟動鍋爐 臨機來汽或老廠來汽 通過輔助蒸汽聯(lián)箱供機組或設備啟動或低負荷用汽 高壓加熱器至低壓加熱器的備用疏水管 4 4機組回熱全面性熱力系統(tǒng) 在回熱系統(tǒng)中 為滿足回熱系統(tǒng)投入和停運的需要 應設置一些必要的管路及閥門 機組啟動過程中保證合格的除氧水進入省煤器的相應系統(tǒng)及管路 機組啟動加熱汽源設置 4 4機組回熱全面性熱力系統(tǒng) 機組啟動時除氧器循環(huán)加熱系統(tǒng) 回熱抽汽系統(tǒng) 給水系統(tǒng) 凝結水系統(tǒng) 除氧系統(tǒng) 加熱器疏水與抽空氣系統(tǒng) 軸封汽系統(tǒng) 輔助蒸汽系統(tǒng) 小汽輪機蒸汽及疏水系統(tǒng) 4 4機組回熱全面性熱力系統(tǒng) 定義 除氧給水系統(tǒng)是從除氧器到鍋爐省煤器進口之間的管道 閥門和附件的總稱 對于大容量機組來說 除氧給水系統(tǒng)包括除氧系統(tǒng)和給水系統(tǒng) 主要由除氧器 給水下降管 給水泵 高壓加熱器以及管道 閥門等附件組成 組成 4 4機組回熱全面性熱力系統(tǒng) 除氧給水系統(tǒng)作用是將主凝結水進行除氧 暫存在除氧器給水箱中 通過給水泵提高壓力 經(jīng)過高壓加熱器進一步加熱后 輸送到鍋爐的省煤器入口 作為鍋爐給水 此外 除氧給水系統(tǒng)還向鍋爐再熱器 過熱器的一 二級減溫器以及汽輪機高壓旁路系統(tǒng)的減溫器提供減溫水 用以調節(jié)上述設備出口的溫度 作用 4 4機組回熱全面性熱力系統(tǒng) 將在汽輪機內作了一部分功的蒸汽抽出 用以加熱回熱加熱器中的給水或凝結水 這種由回熱抽汽管道及其相應附件所組成的系統(tǒng) 稱為回熱抽汽系統(tǒng) 4 4機組回熱全面性熱力系統(tǒng) 作用 減少冷源損失 以提高機組的熱經(jīng)濟性 目的 為了防止在機組甩負荷時由于汽輪機內壓力突然降低 回熱抽汽管道和各加熱器內的蒸汽倒流入汽輪機 引起汽輪機超速 同時也為了防止加熱器泄漏使水從回熱抽汽管道進入汽輪機而引起水擊事故 在回熱抽汽管道上設置了一定的保護設備 主要包括裝設止回閥和電動隔離閥 回熱抽汽系統(tǒng)的保護 4 4機組回熱全面性熱力系統(tǒng) 某電廠超臨界1000MW機組回熱抽汽系統(tǒng) 回收加熱器內的凝結水 并及時疏通到其他地方去 保持加熱器內的疏水水位正常 防止汽輪機進水 回熱抽汽在表面式加熱器中發(fā)熱后的凝結水 稱為加熱器的疏水 由回熱加熱器輸水管道及相應附件組成的系統(tǒng)稱為回熱加熱器的疏水系統(tǒng) 概念 作用 4 4機組回熱全面性熱力系統(tǒng) 分類 4 4機組回熱全面性熱力系統(tǒng) 表面式回熱加熱器汽側均設有放氣系統(tǒng) 用以排除蒸汽凝結過程中析出的不凝結氣體 減小回熱加熱器的傳熱熱阻 增強傳熱效果 防止氣體對熱力設備的腐蝕 提高回熱加熱器的運行經(jīng)濟性和安全性 每臺加熱器的汽側安裝有起動放氣和連續(xù)放氣裝置 起動放氣用于機組起動和水壓試驗時迅速放氣 連續(xù)放氣用于正常運行時連續(xù)排除加熱器內的不凝結氣體 4 4機組回熱全面性熱力系統(tǒng) 正常疏水正常運行工況時 高壓加熱器正常疏水通過逐級自流方式流入除氧器 即高壓加熱器H1疏水自流入高壓加熱器H2 再自流入高壓加熱器H3 最后流入除氧器 各個加熱器疏水管路上均設置有疏水調節(jié)閥 以便對加熱器水位進行調節(jié) 每個調節(jié)閥前后均設有隔離閥和止回閥 啟動疏水在機組啟動階段 由于加熱器啟動疏水中可能含有鐵屑等固體雜質 各臺高壓加熱器的疏水直接排至地溝 事故疏水事故疏水管道兼作啟動疏水管道 在下列情況下 開啟事故疏水閥 高壓加熱器疏水 4 4機組回熱全面性熱力系統(tǒng) 正常疏水對于不使用疏水泵的系統(tǒng) 正常運行時 各低壓加熱器的疏水靠各級之間的壓力差逐級自流進入凝汽器 事故疏水和啟動疏水各低壓加熱器的事故疏水管道兼作啟動疏水管道 各低壓加熱器的事故疏水均直接排至疏水箱 當疏水泵發(fā)生事故時 疏水可經(jīng)多級U形水封管排入凝汽器 低壓加熱器疏水 4 4機組回熱全面性熱力系統(tǒng) 抽真空系統(tǒng)的作用是將漏入凝汽器內的空氣和其他不凝結氣體連續(xù)不斷地抽出 在機組啟動初期建立凝汽器真空 在機組正常運行中保持凝汽器真空 確保機組的安全經(jīng)濟運行 大型火電機組 凝汽器的抽真空設備主要有射水抽氣器和真空泵兩種 4 4機組回熱全面性熱力系統(tǒng) 1 水室 2 噴嘴 3 吸水室 4 收縮管 5 喉部射水抽氣器結構簡圖 射水抽氣器一般由專用射水泵供給工作水 工作水進入水室1 然后進入噴嘴2 形成高速水流 在高速水流周圍形成高度真空 凝汽器的蒸汽空氣混合物被吸進吸水室3 與工作水相混合 部分蒸汽立即在工作水表面凝結 然后一起進入噴嘴管4及喉部5進一步混合后 由排水管排除 射水抽氣器結構及工作原理 4 4機組回熱全面性熱力系統(tǒng) 射水抽汽系統(tǒng)l一射水抽氣器 2一射水泵 3一射水箱 4一真空破壞閥 5一凝汽器 6一凝結水泵 抽真空系統(tǒng) 各臺低壓加熱器的排氣 凝結水泵及疏水泵的排氣經(jīng)排氣管匯入凝汽器 凝汽器與射水抽氣器的工作室相連 由循環(huán)水或深水井來的射水箱的水 用射水泵升壓后 打入射水抽氣器 抽氣器中噴嘴射出的高速水流 在工作室內產(chǎn)生高真空以抽出凝汽器中的氣 汽混合物 這些氣 汽混合物經(jīng)擴壓后回到射水箱 并排入大氣中 4 4機組回熱全面性熱力系統(tǒng) 水環(huán)式真空泵 葉輪偏心地裝在殼體上 隨著葉輪旋轉 工作液體在殼體內形成運動的水環(huán) 由于在殼體的適當位置開有吸氣口和排氣口 水環(huán)泵就完成了吸氣 壓縮和排氣的過程 從而實現(xiàn)抽送氣體的目的 真空泵的工作原理 4 4機組回熱全面性熱力系統(tǒng) 水環(huán)式機械真空泵外觀 1 氣體吸入口 2 氣動蝶閥 3 管道4 孔板5 真空泵6 聯(lián)軸器7 電動機8 氣水分離器9 管道10 氣體排出口11 水位調節(jié)器12 補充水入口13 冷卻器 真空泵抽真空系統(tǒng) 主凝結水系統(tǒng)的主要作用是把凝結水從凝汽器熱井由凝結水泵送出 經(jīng)除鹽裝置 軸封冷卻器 低壓加熱器送到除氧器 此外 凝結水系統(tǒng)還向各有關用戶提供水源 主凝結水系統(tǒng)一般由凝結水泵 凝結水儲存水箱 凝結水輸送泵 凝結水收集箱 凝結水精除鹽裝置 軸封冷卻器 低壓加熱器等設備及其連接管道 閥門等組成 4 4機組回熱全面性熱力系統(tǒng) 向汽輪機 給水泵小汽輪機的軸封和主汽閥 調節(jié)閥的閥桿汽封供送密封蒸汽并將各汽封的漏汽導向或抽出 在汽輪機的高壓區(qū)段 軸封系統(tǒng)的正常功能是防止蒸汽向外泄漏 以確保汽輪機有較高的效率 在汽輪機的低壓區(qū)段 則是防止外界的空氣進入汽輪機內部 保證汽輪機有盡可能高的真空 也是為了保證汽輪機組的高效率 軸封蒸汽系統(tǒng)的作用 4 4機組回熱全面性熱力系統(tǒng) 軸封蒸汽系統(tǒng)主要由密封裝置 軸封蒸汽母管 軸封加熱器等設備及相應的閥門