发电厂全面性热力系统

第八节 发电厂全面性热力系统举例
第八章 发电厂全面性热力系统
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第一节 发电厂全面性热力系统的概念
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第一节 发电厂全面性热力系统的概念
发电厂全面性热力系统——发电厂组成的实际热力系统 用规定的符号，表明全厂性的所有热力设备及其汽水管道和附件的总体系统图。 特点：（1）反映电厂各种工况，包括事故、检修时的运行方式。 （2）按设备实际数量（包括运行的和备用的全部主、辅热力设备及其系统）绘制、标明一切必须的连接管道及其附件。 应用：（1）汇总主辅热力设备、各类管道及附件数量规格，供订货用； （2）据此进行主厂房布置和各类管道施工设计。 组成：主蒸汽和再热蒸汽系统（一、二次蒸汽系统）、旁路系统、回热加热（回热抽汽及疏水、空气管路）系统、给水除氧系统（包括减温水系统）、主凝结水系统、补充水系统、供热系统、厂内循环水系统、锅炉启动系统等。
三、一、二次蒸汽系统的混温措施
一次蒸汽（主蒸汽）系统
包括从汽轮机高压缸排汽至锅炉再热器进口联箱的低温（冷）再热管道、阀门，和从再热器出口联箱至汽轮机中压缸进口阀门的高温（热）再热管道、阀门。
二次蒸汽（中间再热式机组的再热蒸汽）系统
第三节 一、二次蒸汽系统
一、一次蒸汽系统
主蒸汽系统的形式
（一）主蒸汽系统的形式
(a) 单母管制系统；(b)切换母管制系统；(c) 单元制系统
二、管道选择
（四）管道类别选择 管子类别应根据管内介质的性质、参数及在各种工况下运行的安全性和经济性进行选择。 （1）无缝钢管适用于各类参数的管道。 （2）低温再热蒸汽管道可采用高质量焊接钢管。 （3）PN 2. 5及以下参数的管道，也可选用电焊钢管。 （4）低压流体输送用焊接钢管(GB3092-82)，仅适用于PN1. 6及以下，设计温度不大于200℃的介质。
每1~2台锅炉与对应的汽轮机组成一个独立单元，各单元间无母管联系。单元内所有新蒸汽的支管均与机炉之间的主汽管相连。
一次蒸汽系统
二、一、二次蒸汽系统的阀门
（1）一次蒸汽系统 流量测量喷嘴 电动隔离门（电动主汽门）：严密隔绝蒸汽 高压主汽门（自动主汽门）：一般为2个或4个 高压调速汽门：一般为4个 （2）二次蒸汽系统 止回阀：防止机组甩负荷时，再热管道内蒸汽倒流入汽轮机 中压主汽门： 中压调速汽门： 主汽门靠汽轮机调速系统高压油控制，可瞬间自动关闭。
一、管道规范
公称压力与公称通径
公称通径DN（GB1047-2005 管道元件DN的定义和选用） 同一材料相同外径的管子，公称压力不同，实际内径也不同。 公称直径只是名义的计算内径，不是实际内径，
01
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二、管道选择
介质流速 对直径小、介质参数低的管道，宜采用较低值
二、管道选择
单母管制系统（集中母管制系统）
其特点是全厂的锅炉蒸汽全都先引至一根母管上，再从该母管引至汽轮机和各用汽处。
一次蒸汽系统
切换母管制系统
为便于母管检修或电厂扩建不致影响原有机组的正常运行，机炉台数较多时，也可考虑用两个串联的关断阀将母管分段。母管管径一般按通过一台锅炉的蒸发量来确定，通常处于热备用状态，若分配锅炉负荷时，则应投入运行。
管道附件直径、压力和几何尺寸都已标准化，采用PN和DN表示。
常用附件：法兰、弯头及弯管、异径管、三通、封头和堵头、堵板和孔板、波纹管补偿器、阀门。
三、管道附件选择
三、管道附件选择
（一）阀门类型 （二）阀门的选择 应根据系统的要求，按公称通径、设计参数、介质种类、泄漏等级、启闭时间来选择阀门，以满足汽水系统关断、调节、保证等安全运行的要求和布置设计的需要。 有足够的强度，关闭严密性好，流动阻力小，阀门结构简单，量轻体小，部件的互换性好，便于操作维修。 （三）阀门的使用 闸阀、截止阀、球阀、调节阀、止回阀、疏水阀、蝶阀、安全阀
一、管道规范
公称压力与公称通径 公称压力PN（GB1048-2005 管道元件PN的定义和选用） 钢材在设计温度下许用应力取下列三项最小值：
一、管道规范
公称压力与公称通径 公称压力PN（GB1048-2005 管道元件PN的定义和选用） 管子和管件的允许工作压力[p]与公称压力PN可按下式换算:
1
2
3
4
一次蒸汽系统
适用于高压凝汽式机组的发电厂、中间再热凝汽式或供热式机组的发电厂。
该系统缺点是单元之间不能切换，单元内任一与主汽管相连的主要设备或附件发生事故时，将导致整个单元停止运行，缺乏灵活调度和负荷经济分配的条件；负荷变动时对锅炉燃烧的调整要求高；机炉必须同时检修，相互制约。
单元制系统
该系统的优点是系统简单，管道短、阀门少，投资省；事故仅限于本单元内，全厂安全可靠性较高；控制系统按单元设计制造，运行操作少，易于实现集中控制；工质压力损失小，散热小，热经济性较高；维护工作量少，费用低；无母管，便于布置，主厂房土建费用少。
管道运行中内部介质的最高工作温度
设计温度
主蒸汽、高温再热蒸汽管道——锅炉额定蒸发量时过热器、再热器出口额定工作温度加上锅炉正常运行时允许温度偏差值（约取5℃）。 低温再热蒸汽管道——汽轮机最大计算出力下高压缸排汽参数为基准，等熵求取管道在设计压力下的相应温度 非调整抽汽管道——汽轮机最大计算出力工况下，等熵求取管道设计压力下的相应温度 调整抽汽管道——抽汽最高工作温度
管道附件应根据系统和布置的要求，按公称通径、设计参数、介质种类及所采用的标准进行选择。管道零部件应是符合国家标准(或行业标准)的成熟产品。选择管件时，还应注意减少品种和规格。
管子和附件的连接除需拆卸的以外，应采用焊接方法。选择附件时应满足与所连接管子的焊接要求。
螺纹连接的方式应采用在设计压力不大于1. 6MPa、设计温度不大于200`C的低压流体输送用焊接钢管上。
也有一根主蒸汽母管，但每台锅炉与对应的汽轮机组成一个单元，每个单元有三个切换阀门与母管相连。正常时机炉按单元运行，事故或检修状态下，通过切换阀门由母管引来相邻单元锅炉来的新汽，使事故锅炉所对应的汽轮机仍可继续运行。
该系统优点是可充分利用锅炉的富余容量，切换运行，既有较高的灵活性，又有足够的可靠性，可实现较优的经济运行。该系统不足之处在于系统较复杂，阀门多，发生事故的可能性大；管道长，金属耗量大，投资高。适宜装有高压供热机组的发电厂和中小型发电厂
关断阀门： 如截止阀、 球阀、闸阀和旋塞（考克） 等
调节阀门： 如节流阀，减压阀、水位或压力调节阀和疏水阀等
保护阀： 如逆止阀、快速关闭阀和安全阀等
三、管道附件选择
三、管道附件选择
三、管道附件选择

包括从锅炉过热器出口联箱至汽轮机进口主汽阀的主蒸汽管道，阀门及疏水装置和通往用新汽设备的各蒸汽支管。
中压联合汽门，一般为2个或4个
三、一、二次蒸汽系统的混温措施
（1）双管系统：主蒸汽管分左右两侧进入高压缸自动主汽门；高压缸排汽也分两侧进入再热器，再热后蒸汽仍分两侧进入中压缸联合汽门。 可避免采用大直径厚壁管道，便于管道布置，应力分析具有较大柔性，存在温度偏差。 （2）单管系统：管径大，应力分析柔性较小，有利于减小温差。 由于 一、二次汽系统为双侧，随着机组容量增大，炉膛宽度加大，烟气流量、温度分配不均，造成两侧气温的偏差增大，因此要求有混温措施。 国际电工协会规定，最大允许汽温偏差为：持久性的为15℃，瞬时性的为42℃。 实际多为混合系统，即单、双管兼而有之，以克服温度偏差。
管子
1
管件（异径管、弯管及弯头、三通、法兰、封头和堵头、堵板和孔板等）
2
阀件及其远距离操纵机构
3
测量装置
4
管道支吊架
5
管道热补偿装置
6
保温材料
7
《火力发电厂汽水管道应力计算技术规程(DL/T 5366-2006)》
8
《火力发电厂汽水管道设计技术规定(DL/T 5054-1996)》
9
发电厂的管道包括：
蒸汽管道
高压给水管道——高压给水最高工作温度 低压给水管道 对于定压除氧系统，取除氧器额定压力下对应饱和温度 对于滑压除氧系统，取汽轮机最大计算出力工况下除氧器加热抽汽压力的1.1倍对应饱和温度
给水管道
一、管道规范
一、管道规范
公称压力与公称通径 公称压力PN（GB1048-2005 管道元件PN的定义和选用） 指管道、管道附件在某基准温度下允许的最大工作压力。 管道可承受的最大工作压力与管道材料和介质温度有关。不同管材的使用温度是不同的。
一、管道规范
（一）设计压力 （2）给水管道 ① 高压给水管道 非调速电动给水泵的管道——前置泵或主给水泵的特性曲线最高点对应的压力与该泵进水侧压力之和。 调速电动给水泵的管道：a.给水泵出口至泵出口关闭阀——取用泵在额定转速下特性曲线最高点对应的压力与进水侧压力之和；b.泵出口关闭阀至省煤器进口——泵在额定转速及设计流量下泵出口压力的1.1倍与泵进水侧压力之和。 ② 低压给水管道 对于定压除氧系统，取除氧器额定压力与最高水位时水柱静压之和 对于滑压除氧系统，取汽轮机最大计算出力工况下除氧器加热抽汽压力的1.1倍与除氧器最高水位时水柱静压之和
第二节 管道与阀门
一、管道规范
（一）设计压力 （1）蒸汽管道 管道设计压力(表压)是指管道运行中内部介质最大工作压力，对于水管道，还应包括水柱静压的影响（低于额定压力3%可忽略）。 主蒸汽管道——锅炉过热器出口或锅炉最大连续蒸发量下的额定工作压力 冷再热蒸汽管道——汽轮机最大计算出力下高压缸排汽压力1.15倍 热再热蒸汽管道——再热器出口安全阀动作的最低整定压力 非调整抽汽管道——汽轮机最大计算出力工况下该抽汽压力的1.1倍（不小于0.1MPa） 调整抽汽管道、背压式汽轮机排汽管道、减压装置后蒸汽管道——最高工作压力
（二）管径计算 对于单相流体的管道，根据连续方程式： A=Di2/4=Q/W=Gv/W 式中，G—介质的质量流量，t/h v—介质的比容，m3/kg Q—介质的容积流量，m3/h w—介质的流速，m/s （三）壁厚计算 承受内压的管道壁厚计算分直管和弯管两类。直管壁厚计算包括直管最小壁厚、直管计算壁厚和直管公称壁厚。 根据选定的管材、公称压力、计算内径和壁厚，选用管子，然后根据实际内径验算流速。
该系统优点是系统比较简单，布置方便。但运行调度还不够灵活，缺乏机动性。当任一锅炉或与母管相连的任一阀门发生事故，或单母管分段检修时，与该母管相连的设备都要停止运行。因此这种系统通常用于锅炉和汽轮机台数不匹配，而热负荷又必须确保可靠供应的热电厂以及单机容量6MW以下的电厂。
单母管上用两个串联的分段阀，将母管分成两个以上区段，起到减小事故范围的作用，也便于分段阀和母管本身检修而不影响其他部分正常运行，提高了系统可靠性。正常运行时，分段阀处于开启状态，单母管处于运行状态。