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汽轮机热力系统及辅助设备.ppt

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  • 卖家[上传人]:笛音
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    • 1、汽轮机热力系统及辅助设备 w一汽轮机的热力系统w二汽轮机辅助设备 一汽轮机的热力系统 w(一)汽轮机热力系统的概念 w在汽轮机装置的生产过程中,锅炉和汽轮 机是主要的热力设备,除此之外,还必须 有各种辅助设备及把主、辅设备连接起来 的各种热力系统。这些辅助设备及热力系 统对装置运行的安全性和经济性有一定程 度的影响。根据厂热力循环的特征,将热 力部分主、辅设备及其管道附件连成一整 体的线路图称为热力系统图。热力系统图 根据作用的不同又可分为原则性热力系统 图和全面性热力系统图。 (二)汽轮机的主要热力系统 w连接锅炉和汽轮机的主蒸汽系统;w供给各回热加热器和除氧器用汽的抽汽系 统;w抽出凝汽器中的凝结水并送往各低压回热 加热器和除氧器去的主凝结水系统;w把除氧器中的给水升压送至各高压加热器 和锅炉的给水系统;w补充汽水循环中工质损失的补充水系统;w汽轮机本体疏水和其他热力设备疏水、放 水的疏、放水系统;w向凝汽器供应冷却水的冷却水系统(又称 循环水系统);w向润滑油冷却器及其他冷却设备供应冷却 水的工业水系统。w对于供热汽轮机,还有热力网加热器、热 力网水泵和向热用户供热水或蒸汽的热力

      2、 网系统。对中间再热机组,还有再热蒸汽 系统和适应机组启动、停机要求的旁路系 统。 (三)汽轮机原则性热力系统 w1原则性热力系统的概念w原则性热力系统就是把主要热力设备和辅 助设备按工质热力循环的顺序连接起来的 简化系统。 w2原则性热力系统的特点:w同类型、同参数的设备在图上只表示一个 。w仅表示没备间的主要联系,主设备内部联 系、备用的设备及其管路附件均不表示。w除额定工况运行时所必须的附件(如在定 压运行除氧器进汽管路上的调节阀)外, 一般附件不表示。w原则性热力系统图的作用在于表明工质的 能量转换及能量利用过程。它反映了能量 转换过程的技术完善程度和经济性,是对 机组的设计、运行管理利经济性水平进行 定量分析的依据。 国产N100-8.826/535型汽轮机原则性热力系统 1凝结水泵 2轴封加热器 3低压加热器 4疏水泵 5除氧器 6给水泵 7高压加热器 8排污扩容器 9疏水冷却器 10地沟 (四)汽轮机全面性热力系统 w1全面性热力系统的概念w用规定的符号表明全厂性所有热力设备及 其汽、水联系的热力系统图称为全面性热 力系统图。其特点是:按设备的实际数量 (包括运行和备用的

      3、全部主、辅热力设备 及系统)来绘制;标明一切必须的连接管 道及其一切附件。 w2全面性热力系统图的作用w全面性热力系统图的作用在于表明全厂热 力设备的配置情况以及各种运行工况的切 换方式,是厂制订规程、组织运行的重要 依据。全面性热力系统有全厂的、机组的 和局部的之分。全厂的机组的全面性热力 系统应包括锅炉、汽轮发电机组、各种热 交换器、减温减压器、各种泵类和箱类等 全部汽水热力主、辅设备。局部的全面性 热力系统是运行、检修相关人员所使用的 技术图册,通常分锅炉和汽轮机两本。它 应包括小至水龙头的所有现场能找到的设 备和管道。二汽轮机辅助设备 w(一)汽轮机凝汽设备 w1汽轮机凝汽设备的组成和任务w降低汽轮机的背压可以提高蒸汽动力装置 循环的热效率,降低背压的有效方法是使 汽轮机的排汽凝结成水。凝汽设备的任务 是:在汽轮机的排汽口建立并保持高度的 真空;回收汽轮机排汽凝结的水,作为锅 炉的给水。凝汽设备主要包括:凝汽器、 循环水泵、凝结水泵和抽气器等。 w2凝汽器的类型和特点w凝汽器按照排汽凝结方式不同可分为混合 式凝汽器和表面式凝汽器两大类。混合式 凝汽器采用排汽与冷却水直接混合接触

      4、的 方法来使蒸汽凝结,具有结构简单、制造 成本低的优点,但对冷却水质要求甚高, 否则凝结水不能回收作为锅炉给水,故一 般都不采用这种凝汽器。 w3凝汽器抽汽设备作用、类型w抽气器的作用是把由蒸汽带入的空气或由 于处在真空系统下工作的没备、管道等结 合不严密处漏入的空气从凝汽器中抽出, 以保持凝汽器的高真空。抽气器的工作正 常与否对凝汽器压力的影响很大。抽气设 备很多,应用较多的有射汽抽气器、射水 抽气器和水环式真空泵等。水环式真空泵 属于机械式抽气器,具有性能稳定效率高 等优点,广泛用于大型汽轮机的凝汽设备 上,但它的结构复杂,维护费用较高。w4射水抽气器w射水抽气器的作用原理与射汽抽气器类似 。由射水泵来的工作水,经喷嘴将压力能 转变为速度能,以一定速度喷出,使混合 室中形成高度真空, 将凝汽器中的蒸汽、 空气混合物吸入,混合后进入扩压管,经 扩压后在略高于大气压力的情况排出。当 水泵发生故障时,逆止门自动关闭,防止 水和空气倒流入凝汽器。 w射水抽气器同样具有结构简单,运行可靠 的优点,而且不消耗新蒸汽,运行费用低 。但需装设专用水泵,投资较大。 射水抽气器 1扩压管 2混合室 3

      5、喷嘴 4逆止门 (二)汽轮机回热加热设备 w1回热加热器的作用、类型w加热器的作用就是利用汽轮机做了一 部分功的蒸汽来加热凝结水和给水, 减少锅炉的燃料消耗量,以提高机组 的热经济性。w加热器按汽、水传热方式的不同,可 分为表面式和混合式两种型式。蒸汽 与水直接接触混合,汽、水在直接接 触混合过程中交换热量的加热器为混 合式加热器。蒸汽和水分别在固体壁 面的两侧流动,蒸汽与水间的热量交 换通过固体壁面进行的加热器为表面 式加热器。蒸汽动力装置热力系统中 除了除氧器采用混合式加热器外,其 他均为表面式加热器。w根据加热器在系统中的位置和压力不 同,加热器又可分为高压加热器和低 压加热器两类。在承受给水泵出口压 力下工作,置于给水泵与锅炉之间的 加热器称为高压加热器。在凝结水泵 出口压力下工作,置于凝结水泵与除 氧器之间的加热器称为低压加热器。w2混合式加热器的特点w混合式加热器是利用蒸汽与给水直接混合 来加热给水的。在加热器内蒸汽和温度较 低的给水接触,蒸汽放热凝结,将热量传 给给水,使给水温度提高。因此混合式加 热器的给水温度可以达到加热蒸汽压力下 的饱和温度,没有传热端差,热经济性较

      6、 高。 w所谓加热器的传热端差是指加热器压力下 的饱和水温与加热器出水温度之差。加热 器端差减小可使其后压力较高加热器的抽 汽减少而本级加热器抽汽量增多,使蒸汽 在汽轮机内多做功,提高经济性。w混合式加热器有金属耗量少、结构简单、 造价低。其本身可靠性高,且便于汇集系 统中不同参数的工质等优点。但其系统连 接可靠性差,运行费用高。 w3表面式加热器的特点w在表面式加热器中,冷、热工质通过金属 壁面实现热量传递,冷、热工质不混合。 由于金属热阻及传热温差的存在,一般不 能将水加热到该级加热蒸汽压力下的饱和 温度,即存在传热端差。因此,与混合式 加热器相比,表面式加热器的热经济性通 常较低,且金属消耗量大、结构复杂、造 价高,需要增加与其配合的疏水设备等。 但由于其组成的回热系统简单、运行灵活 可靠等,表面式加热器被广泛使用。 w在表面式加热器中,根据低温工质(水) 侧承受压力的高低,有低压加热器和高压 加热器两种。其中高压加热器是指位于给 水泵与锅炉省煤器之间的表面式加热器, 因水侧承受的压力高而得名。 w表面式加热器按结构有立式和卧式两种。 卧式加热器中蒸汽放热凝结在换热管壁上 形成的

      7、水膜较立式的薄些,故在凝结工况 相同时,其放热系数可比立式的高1.7倍, 且便于布置蒸汽冷却段和疏水冷却段,所 以一般大容量机组的低压和部分高压加热 器多采用卧式。立式加热器检修方便,且 占地面积小,但热经济性较差,为中、小 型机组和部分大机组采用。 4200MW机组回热系统 (三)给水除氧设备 w1给水除氧的任务w溶解于给水系统中的气体,或是由补充水 带入,或是由系统中处于真空状态下的设 备(如凝汽器、部分低压加热器及管道附 件等)的不严密处漏入的。当水和气体接 触时,总有一部分会溶于水中。给水溶解 气体中危害最大的是氧气,它会腐蚀热力 设备及汽水管道,影响其可靠性和寿命; 水中的二氧化碳会加速氧的腐蚀。而所有 不凝结气体在换热设备中均会使热阻增加 、传热效果恶化,从而导致机组热经济性 下降。所以要求给水除氧并保持一定的PH 值。 w给水除氧的任务是:不断除去溶解于给水 中的气体,以保证热力设备能安全经济地 运行。w我国电力工业技术管理法规规定,给 水含氧量控制指标为:对工作压力为5.88MPa及以下的锅炉,给 水含氧量应小于15g/L。对工作压力为5.98MPa及以上的锅炉,给 水

      8、含氧量应小于7g/L。对于亚临界和超临界参数的直流锅炉,由 于没有排污,故要求给水彻底除氧。 w2给水除氧的方法w给水除氧的方法有化学法和物理法两种。 化学除氧是利用易与氧发生化学反应的药 剂,如联胺N2H4,使之与水中溶氧化合而 达到除氧的目的。过去曾使用过亚硫酸钠 Na2SO4,其产生的氧化物增加了给水中可 提高给水的溶性盐类含量而被淘汰。联胺 既可以除氧又能转化成氨水,提高给水的 PH值,故可在省煤器管道内壁形成一层保 护膜。联胺的加入地点一般选在热力除氧 器出口。但联胺有致癌性,其应用受到限 制。最近国内研制开发出新的化学除氧剂 复合乙醛肟等,深度除氧效果明显优于联 胺,目前已在大型机组上推广应用。 化学除氧能彻底除去水中溶氧,但不能除 去其他气体,且价格昂贵,故此法只能作 为要求彻底除氧的机组的辅助除氧手段。物理除氧即热力除氧,它不仅能除氧还能 除去其他气体,并且无任何残留物质。热 力除氧的设备即除氧器,它本身是回热系 统的一级加热器,故运行中几乎不需为除 氧增加任何额外的投入。因此,热力发电 厂中毫无例外地采用了热力除氧法。w3除氧器的分类及工作原理w除氧器的分类方法很多,

      9、一般根据它的工 作压力大小可分为真空式、大气式和高压 式除氧器三种。中参数机组一般采用大气 式除氧器,其工作压力为0.12-0.15MPa, 高参数机组通常都采用0.6MPa的高压除氧 器。根据水在除氧器中散布方式的不同, 其结构可分成三种类型:淋水盘式、喷雾 式和填料式除氧器。一般淋水盘式除氧器 属于大气式,而高压除氧器多制成喷雾或 填料式除氧器。w除氧器的基本工作原理是热力除氧,它不 但能除掉氧气,也能除掉水中的其他气体 。热力除氧,就是在除氧器内将水加热以 除去溶解在水中的气体,因为水在加热时 水蒸气的分压逐渐开高,其他气体的分压 就会大大降低,当水加热到沸点时,水蒸 气的分压力就会接近100%,则其他气体的 分压力就接近零,于是这些溶解于水中的 气体就从水中逸出。 (四)汽轮机旁路系统w1旁路系统简述w大容量中间再热机组都采用单元制系统, 锅炉或汽轮机发生故障时,机炉必须同时 停止运行。为了便于机组启、停、事故处 理和适应某些特殊运行方式,绝大多数再 热机组都设置了旁路系统。所谓旁路系统 是指高参数蒸汽不进入汽缸的通流部分做 功,而是经过与该汽缸并联的减温减压器 ,将降压减温后的蒸汽送至低一级参数的 蒸汽管道或凝汽器去的连接系统。实际上 ,旁路系统是单元机组在启动和事故情况 下起调节和保护作用的一种系统。 再热式机组的旁路系统再热式机组的旁路系统 高压旁路 低压旁路 整机旁路 w新蒸汽不进入汽轮机高压缸,而是经减压 减温后直接进入再热器冷段的系统,称为 高压旁路系统(或级旁路);再热器出 来的蒸汽不进入汽轮机的中低压缸,而是 经降压减温后直接排入凝汽器的系统,称 为低压旁路系统(或级旁路),新蒸汽 不流经整个汽轮机却经降压减温后直接排 入凝汽器的系统,称为整机旁路系统(或 级大旁路),它们可以组合成不同的旁 路系统。直流锅炉的旁路系统,还包括启 动分离系统。 w2旁路系统的作用w根据不同机组的设计要求和运行特点,旁 路系统的作用各不相同,但其主要作用可 归纳如下: 保证锅炉最小负荷的蒸发量。在机组启停 和甩负荷时,由于汽轮机耗汽量只是额定 耗汽量的5%-8%左右,锅炉满足水动力循 环可

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