600MW发电厂热力系统讲义(汽机)

600MW发电厂热力系统第一章 600MW机组热力系统总的介绍第一节概述火力发电厂的生产过程，从能量的观点看，就是能量的转化和转移的过程，即：燃料化学能→热能→机械能→电能，以下重点从能量的角度介绍一下火力发电厂的生产过程。

煤场的煤经碎煤机处理后由皮带输送至煤仓间原煤斗，在磨煤机的研磨作用下变成煤粉，被一次风携带至锅炉各层燃烧器，喷入炉膛，二次风则提供燃烧所必须的氧气，组织良好的燃烧，产生高温烟气。

这一过程是燃料的化学能转化为热能的过程。

锅炉内的工质吸收燃料燃烧所释放的热能，在锅炉受热面中不断被加热，从不饱和水变为高温过热蒸汽。

这一过程是能量的转移过程，即炉内的热能由辐射，对流等形式传给炉内的工质。

具有一定能量的过热蒸汽进入汽机高缸，对高缸转子做功使之转动。

这一过程是能量的转化过程，蒸汽的热能转化为转子的机械能。

高缸的排汽（冷再）进入锅炉的再热器，吸收烟气热量之后引入汽机中，低压缸做功，完成能量由化学能向中，低压转子机械能转化的过程。

具有一定动能的汽机转子带动发电机转子，产生旋转磁场，最终以电流形式由定子线圈输出，经主变送往线路。

这一过程完成机械能向电能的转化。

在上述的能量转化过程中，存在各种能量损失，有锅炉损失，管道损失，冷源损失，汽机损失，机械损失和发电机损失。

在以上损失中，各项所占比例不相同，冷源损失最大，相对应的循环热效率也最低，只有40%多，因此全厂的总效率也只有30%多。

但是从运行的角度可以通过采取各种方法，减小各项损失，达到机组优化运行，降低供电煤耗率的目的。

以下，对工质在热力系统中的循环过程作一简单介绍。

低压缸排汽被循环水冷却后，凝结成水，汇集至热井，经过凝泵升压，进入除盐装置，除去凝水中的盐份。

除盐装置出口至轴封加热器，利用轴封汽回汽对凝水加热，再到除氧器水位调节站，控制除氧器水位的稳定。

再依次经过#8，#7，#6，#5低加，对凝水加热，之后进入除氧器。

除氧器也是一加热器，一是对凝水加热，二是除去水中的溶氧，防止设备的腐蚀。

除氧器底部接有给水泵吸入管。

给水泵有两台各为50%容量的汽泵和一台容量为30%的电泵。

给水经过泵的升压之后，依次经过#3，#2，#1高加，最后被加热至272℃，进入锅炉省煤器。

在凝水及给水回路中，采用抽汽回热系统，高低加的热源为汽机的各级抽汽，目的是提高循环热效率及经济性。

给水进入省煤器被烟气加热，由三根管道进入汽包，进行炉水循环。

炉水循环的作用是使炉水吸收炉辐射热，产生饱和蒸汽，并且可以保证受热面的安全。

饱和汽离开汽包进入过热器，在过热器中继续吸收炉的辐射热和烟气对流热，形成过热蒸汽，经高压主汽门和调门进入高缸，推动高压转子。

高缸排汽回到再热器继续加热，此过程可提高循环的热效率。

再热器出口蒸汽引至中，低压缸做功，做完功的排汽由低缸排至凝器。

至此，完成一个工质的热力循环。

工质在循环过程中不可避免要产生一些损失，如连排，定排，除氧器排汽等，这就需要对工质补充。

我厂的补水管接在凝器，水源为大水箱除盐水，通过补水，可以保证凝器水位的正常。

第三章 600MW机组热力系统汽机部分第一节主汽、再热蒸汽系统1.1系统作用主、再热蒸汽系统为汽轮机提供新蒸汽和再热蒸汽，并将新蒸汽、再热蒸汽的一部分热能转变为机械能。

另外，该系统还作为一部分用户的汽源。

如小机的高压汽、辅汽、轴封系统等。

1．2 系统的组成及流程1．2．1系统的组成主、再热蒸汽系统由主、再热蒸汽管道，高、中、低压缸以及管道上的阀门测点等组成。

1．2．2系统的流程1．4系统及辅机隔离措施正常运行中，主、再热蒸汽管道泄漏，一般都进行申请停机处理。

个别情况，可降负荷，带压堵漏，有条件时进行彻底处理。

该系统管道上的疏水系统隔离也较困难，一方面系统处于高压状态，阀门不一定关得严。

另一方面因疏水至扩容器，若阀门关得太严，可能泄漏真空，影响机组安全，但对再热器管道上的液位开关，有可能关闭其隔离阀进行隔离。

1．5主、再热蒸汽系统中设置再热蒸汽系统的原因①热力发电厂生产过程的实质是将燃料中的化学能，经热能的释放、传递，工质的迁移和热功转换等过程最终转变为电能。

在这些能量转换的过程中，总有数量不等。

原因不同的各项损失，如：锅炉损失，管道损失，冷源损失，汽轮机内部损失，发电机损失等，使得燃料中的化学能只有一部分转变为电能。

要提高发电厂的热经济性，设置再热蒸汽系统是一个有效的办法。

再热参数选择合理，可提高整个热循环的平均吸热温度，相应增加循环热效率。

通常再热温度提高10℃，循环热效率可提高0.2%～0.3%,采用一次中间再热,可使得机组的热经济性约提高5%左右。

②主蒸汽通过高、中、低缸做功后，在后几级，随着压力和温度的下降，一部分蒸汽凝结成水，使蒸汽温度增大，湿蒸汽中的水珠打在叶片上，使该处受到冲蚀，叶片表面将被冲蚀成许多密集的细毛孔，严重者造成叶片缺损，严重威胁汽轮机的安全，采用中间再热系统，降低了后几级的蒸汽温度，使汽机后几级叶片的安全得到了保证。

综上设置中间再热系统的原因有三个，一是提高机组的经济性，二是提高汽轮机未级的蒸汽温度。

使之在允许的范围内，三是汽耗率降低。

1．6我公司汽机本体的简介1．6．1主要规范型式：亚临界中间再热，单轴四缸四排汽冷凝或高中压缸分缸。

中压缸和二只低压缸都是分流布置。

级数：计57级。

高压缸：1级冲动级+10级反动级=11级中压缸：2×9级反动级=18级低压缸：2×2×7级反动级=28级末级叶片长度：869mm(#1机)/1000 mm（#2机，经过通流改造）低压缸排汽面积4×7.11m2（#1机）汽轮机额定转速：3000r/min临界转速高压 1760 r/min中压2170 r/min低压1700 r/min超速跳闸转速 111%额定转速汽轮机长度：31m最大宽度：9.146m重量：1123吨机组计8级抽汽即三高、四低、一除氧。

1．6．2汽缸介绍高压缸：内外缸采用合金钢铸造，采取双层缸布置，其特点较单层缸随的蒸汽压力分摊内外层缸，可减少汽缸厚度和法兰尺寸，内缸水受高温，内外缸共同承受压力，内外缸之间有蒸汽流动。

中压缸：合金钢铸件，水平中分成上、下缸，双层结构，内缸支撑前五级静叶栅，外缸支撑后四级静叶栅。

低压缸：分三层缸，一个外缸，两个内缸，第一个内缸装低压前五级，第二个内缸装低压后二级。

三个缸承受的排汽温度分别为高压缸：224℃，中压缸200℃，低压缸303℃。

1．6．3进汽部分高压缸进汽设两个主汽门，分别对应用2个调节汽门。

中压缸进汽设两个中压主汽门，分别对应用2个中压调节汽门。

中压缸排汽通过连通管直接与低压缸相连。

整个机组共有11个轴承；整个机组滑销系统主要由纵销、横销、立销和猫爪压板销组成。

1．7 汽轮机本体特点1．7．1 整机设计特点整机采用积木块（BUILDING BLOCK）式设计原则。

主机由BB034（单流高压部分）、BB051（双流中压部分）和两个BB074（双流低压部分）四个积木组成。

配套设备也大都是组装式结构：如EH油系统、润滑油系统、发电机冷却水系统、高压主汽门及调速汽门、中压主汽门及调整汽门等都是组合成一体，独立布置。

由于采用积木块设计原则，有效的解决了产品的通用化、系列化和标准化的问题，对制造、安装和使用都比较方便。

1．7．2汽缸、转子和通流部分的特点1、高中压汽缸都采用双层缸结构，高压内外缸夹层有少量来自调节级后的漏汽流过，中压内外缸夹层间有少量来自反流第5级后的蒸汽流过，以冷却汽缸进汽部分的高温区。

设计上考虑内缸的内外侧温差较小，压差较大，主要承受压应力。

而外缸内外侧温差较大，压差较小，主要承受热应力，温差大的缸体压差较小，因而可采用较簿的外缸壁，较小的法兰。

加之，内外缸水平中分面螺栓靠近缸壁中心线，使缸壁与法兰厚度差别减少，汽缸、法兰、螺栓都容易加热，所以对法兰、螺栓等未采取加热或冷却措施。

此外，由于上、下汽缸结构基本对称，形状比较简单，尤其是内缸尺寸较小，所有静叶片组成的隔板都安装在隔板套（静叶环）上，结构的这些特点，使汽缸在机组启停和运行中，热膨胀比较均匀和自由，减少了汽缸的热应力和热变形，又给制造带来了方便。

2、低压缸虽然压力、温低较低，但进汽与排汽温差最大（303℃），为减少缸壁的温度梯度，所以也遵循高温设计原则，采用了多层缸钢板焊接结构，在进汽部分设计成三层缸，通流部分为二层缸，以减少汽缸的应力和变形。

3、通流部分除调节级采用冲动级外，其他均为反动级。

但高中压缸静叶环采用类似冲动式汽轮机的隔板结构，并没有弹性汽封，减少级间的漏汽损失。

反动级动、静叶片型线的进汽边，采用了对进汽角度变化范围适应性较大的大园弧进汽边的叶型。

这种出汽边薄，进汽边园弧半径大的厚叶片，具有良好的汽动性能，同时在较小的进汽角和进汽角在较宽范围内（65--95°）变化时，仍具有良好的汽动性能。

故即使在级数少，速比较低的情况下，仍能保持相当水平的效率。

这样，就使得本汽轮机的级数比典型的反动式汽轮机少得多，结构较为简单。

4、除低压缸的最后三级动叶和二级静叶片采用变截面的扭叶片外，其余各级动静叶片全部采用等截面直叶片。

为使高、中压最后几级叶片的径高比大于8，满足采用直叶片的条件，对机组效率不致影响过大。

高、中压缸通流部分的囝向流道，均设计成斜通道结构，既转子的根径沿汽流流动方向逐级增大，且静叶和动叶根部及顶部的流道与轴向成一定的倾斜角度一致，外侧仍与转轴的轴线保持平行。

这样转子围带的制造复杂一些，但叶片制造较为简单，而且可使叶片通道轮廓平滑，提高通流部分的效率。

为防止低压末级叶片水冲刷，在其进汽侧加焊有硬质合金防防磨片。

5、除末叶片用拉筋连接，次末级为自由叶片外，其他各级动、静叶片均设有围带和叶根的径向汽封。

整个流通部分，轴向间隙都设计得比较大，而各级围带的轴向汽封齿数多，间隙比较小，且围带与汽封齿的密封面保持与转子的轴向平行。

这样，使得机组在保证经济性的前提下，允许有较大的相对膨胀，从而提高了启停的灵活性和可靠性。

6、除调节级叶片采用三销钉、三叉叶根外，其余各级都采用轴向装入式枞树型叶根。

次末级和末级为四齿园弧枞树型叶根，其他各级则为三齿直结枞树型叶根。

7、高、中、低（I）、低（II）四根转子均为整锻结构，全部用刚性联轴器连接。

两个低压转子及低（II）与发电机转子之间，还带有尺寸不同的中间轴连接。

这样。

两根低压转子尺寸完全相同，使低压缸部分可以采用同样的积木块部件。

8、为降低中压转子进汽部分高应力区的热应力，中压转子的中段和第一级叶片的根部，用低温蒸汽进行冷却。

此蒸汽来自高压缸排汽，参数为3.657MPa，313.4℃，流量为30.53t/h。

该蒸汽从中压外缸引入，穿过内缸和进汽室导流环内的通道，沿转子的中段表面和第一级叶片的进汽侧叶根区流过，进入中压首级动叶片的工作流道。