第十六章 发电厂的热力系统

采用热力除氧必须做到以下两点：首先必须 将给水加热至除氧器内压力相应的饱和温度，即 使只差几分之一度，也将使给水中残存的溶解氧 达不到允许的程度（见图16-9）；其次必须有气 体逸出的空间，并及时将水中逸出的氧气从除氧 器中排出，只有混合式加热器才能满足上述两项 要求，故用它作为除氧器。
3．除氧器的种类和结构 除氧器按工作压力的高低可分为：真空式 （p<0.1Mpa）、大气式（p≈0.12Mpa）和高压式 （p=0.3-1.0Mpa）三大类。
２．给水除氧的原理和方法 给水除氧的方法有化学除氧和物理除氧两种。 化学除氧是利用易于和氧起化学反应的药剂（如亚硫酸钠 Na2SO3和联胺N2H4等）与水中的溶解氧化和，达到除氧的目的。 发电厂中广泛采用物理方法（即热力除氧）进行除氧。 这种除氧方法的原理是建立在亨利定律和道尔顿定律的基础 上的。 根据亨利定律，某种气体在单位体积水中的溶解量（溶 解度）为： b K pb mg/L （16-2） p 式中 pb——平衡状态下水面上该气体的分压力（平衡压 力）； p——水面上混和气体的全压； K——该气体的质量溶解度系数（与气体种类和温 度有关，如图16-8所示为气体在水中的溶解度）。
2．减少汽水损失的措施 减少发电厂汽水损失的主要措施有： （1）改进安装工艺，提高安装质量，减少设备和管 道泄漏。例如以焊接代替法兰连接。 （2）设置起动旁路系统、疏水回收系统、锅炉连续 排污的回收利用系统和轴封漏汽回收系统等。 （3）将蒸汽吹灰改为高压空气或炉水吹灰，直接供 热改为间接供热等。
3．汽水损失的补充 尽管采取相应的措施，但仍不可避免有一定量 的汽水损失，要维持工质平衡正常循环，必须及时 进行工质补充。为保证蒸汽品质，补充水一定要符 合规定的水质指标。对天然水必须进行处理后才能 作补充水，处理方法有化学法和物理法两种。
四、影响回热系统经济效益的因素 回热系统的经济效益主要取决于其热经济性， 因此，我们主要分析影响其热经济性的主要因素， 1．加热器的型式及其组合 （1）混合式加热器也叫接触式加热器 （2）带疏水泵的面式加热器 （3）带疏水冷却器的加热器组合 （4）单纯的疏水逐级回流的加热器
2．回热级数与给水加热最终温度 给水回热级数、加热量在各级之间的分配以及给水加热 的最终温度是给水回热加热基本参数，这在工程热力学中已 经讨论。本节将在基础上再进一步讨论。这三个基本参数是 相互关联的，首先要确定的是回热级数，级数一旦决定，给 水加热最终温度也就可以定下来。图16-5为给水回热的经济 效益，正反映着回热级数与给水加热最终温度之间的关系。
图16-17 N100-8.83/535凝汽式机组的原 则性热力系统图
第五节 发电厂全面性热力系统
全面性热力系统图不象原则性热力系统那么简单。 它几乎是一对一地反映电厂的实际设备与管道。一般 情况下没有省略设备。
一、主蒸汽系统及其连接方式 根据电厂的具体情况，主蒸汽系统有以下几种连接方式： 1．集中母管制系统 发电厂中参数相同的锅炉产生的蒸汽送入一根母管，各汽轮 机和其他用汽设备由这根主蒸汽母管供汽，这种连接称集中 母管制主蒸汽系统，如图16-21所示。
二、回热加热器的连接系统与其分析 现代电厂的回热系统主要是采用表面式的回热加热器， 而混合式加热器虽然有很多优点，但只作为除氧器而被采用， 关于这种加热器的连接与除氧原理我们在后面还要分析，这 里要分析的回热加热器的连接主要是讨论面式加热器及其疏 水的处理方式，图16-4列出几种可能的疏水处理方式。
图16-10 淋水盘式除氧器
1—除氧塔；2—主凝结水进口；3—排气 口；4—高压加热器疏水进口； 5—加热蒸汽进口；6—除氧水箱；7—下 水管；8—放水管
图16-12 除氧器供汽系统的连接方式
（a）单独为一级加热器；（b）前置式连接；（c）调节抽汽供汽
5．除氧器的运行和监视
除氧器的运行和监视主要是为了保证良好的除 氧效果和水泵的安全。 无论是滑压运行还是定压运行的除氧器，在机 组甩负荷时都应迅速关闭抽汽逆止门，防止蒸汽倒 流入汽轮机。
图16-1 混合式加热 器示意图
图16-2 管板式U型管面式加热器
1—盖板；2—球面螺母；3—挂环；4—止脱箍； 5—均压四合圈；6—密封环； 7—密封座；8—管板；9—蒸汽冷却段隔板； 10—蒸汽冷却段管束；11—凝结段管束；12—疏 水冷却段；13—凝结段隔板；14—疏水冷却段隔 板；15—凝结段蒸汽流向； 16—疏水流向；17—双头螺栓
4．锅炉连续排污利用系统 图16-16是高压电厂采用的两级扩容器串联的回收系统，其工质和热量损失只 是第二级扩容器排污经冷却器降温后排入地沟的部分。为了获得品质合格的扩 容蒸汽，每级扩容器都设有水位自动调节阀和手动调节阀以及放水阀。另外每 级扩容器均设有安全阀；在扩容蒸汽引出管上设有逆止阀。
图16-16 两级连续排污 扩容系统
若水面上某种气体的实际分压力小于该状态对应 的平衡压力，则单位时间内该气体溶于水的分子数小 于从水中逸出的分子数，相当于该气体的分子从水中 逸出，使水中该气体的溶解量减小。因此只要采取适 当措施提高该气体的平衡压力或降低水面上该气体的 分压力，就可以实现除掉该气体的目的。若能使水面 上该气体的分压力等于零，则该气体的溶解度即降至 零。
第三节 发电厂的汽水损失与补充
1．发电厂的汽水损失 发电厂在运行过程中，总伴随有一定量的蒸汽和 凝结水损失。在起动过程中，热力设备暖机和管道暖 管用汽、起动抽气器和汽动泵用汽；在正常运行中重 油加热、蒸汽吹灰、轴封排汽、锅炉排污以及设备和 管道的泄漏、汽水化验取样等；在停机、停炉和设备 检修时的排汽、放水都将造成汽水损失。
图16-4 加热器的 连接方式
（a）单叠混合式加热 器；（b）重力叠置混 合式加热器；（c）面 式加热器的疏水 采用疏水泵抽出；（d） 疏水逐级回流；（e） 仅采用一台输水泵
三、采用回热系统的经济性分析
与无回热的热力系统相比，采用合理设计的 回热系统，在其它各技术参数与条件相同的情况， 一般可使循环热效率提高8%~15%。但是取得这样 可观的热经济效益也不是无代价的，除要增加回 热加热器及其连接管道和附件外，汽轮机本体、 凝汽器与锅炉受热面等都将发生相应的变化。
1—低位水箱；2—其它污水进 口；3—连续排污进口；4—去 供热系统；5—高压排污扩容器； 6—节流阀；7—截止门；8—冷 却水；9—低压排污扩容器； 10—去供热系统
第四节 原则性热力系统图
1．热力系统图 为了便于对发电厂热力系统进行方案设计、分 析研究和运行监督，用规定的符号表示各种热力设 备和阀门，用不同的线条表示各种连接管道，绘制 成设备连接系统的示意图，称为热力系统图。 2．原则性热力系统图 在原则性热力系统图上，只画出与工质的热力 循环有关的设备及其联结管道。与此过程无关的部 分一概省略。这种系统图主要描述热力系统的工作 原理，用于热力系统的分析比较和计算。
第二节 给水除氧系统
１．给水除氧的目的和要求 当水和气体接触时，一部分气体会溶于其中。根据气体 在液体中溶解的亨利定律：在平衡状态下，单位体积水中溶 解的气体质量与水面上该气体的分压力成正比，随水温升高， 水蒸汽的分压力加大，其它气体的分压降低，水中溶解的气 体也减小。由于内部为负压状态的热力设备（汽轮机的排汽 缸、凝汽器、个别低压加热器及其连接管路）结合面并非绝 对严密，空气会从间隙漏入，一部分溶解于凝结水中，另外 化学补充水取自天然水，其中溶解的空气达40mg/L，虽经化 学处理仍然溶解有一定量的空气，因此由主凝结水和化学补 充水组成的锅炉给水也必然溶解一定量的空气。 为了保证发电厂安全经济运行，必须不断的除掉给水中 溶解的气体，特别是其中溶解的氧气。习惯上将给水除气过 程称为给水除氧，而除气的设备统的作用 （1）保护锅炉再热器 （2）回收工质，减小排汽噪声 （3）协助锅炉调节蒸汽参数 旁路系统实质上既是再热机组锅炉的一种调节保护系统， 又是一种工质回收装置。 2．旁路系统的组成 旁路系统按其与蒸汽系统的连接特点可分高压旁路、 低压旁路和整机旁路三种。
三、给水管道系统
现代发电厂中采用的给水管道系统有以下几种： （1）集中母管制给水管道系统 （2）单元制给水管路系统 （3）切换母管制给水管路系统 （4）扩大单元制给水管道系统
图16-25 集中母管制给 水系统
图16-26 单元制给水 管路系统
图16-27 切换母管制给水系 统
图16-28 扩大单元制给 水系统
图16-5 给水回热 的经济效益
3．加热器的运行监视、调节和保护
为保证回热加热器正常运行，应加强对其运行状态的 监视。主要监视参数有回热抽汽压力和温度、给水流量和 加热器进、出口水温和加热器汽侧的水位。
图16-6 国产N200型机组低压加热器管路系统
1—轴封冷却器旁路阀；2—1号低压加热器旁路阀；3—轴封加热器旁路阀；4—再 循环门； 5—2、3、4号低压加热器旁路阀；6—起动防水阀；7—水位调节阀；8—疏水泵
图16-21 集中母管制主蒸汽系统
2．单元制系统 一台锅炉产生的蒸汽供一台汽轮机使用（见图 16-22），或两炉一机，而无与其它机炉的横向联系 的连接方式称单元制系统。这种系统比较简单、机炉 可采用滑参数起动和运行，但单机必须停炉，停炉也 必须停机。
图16-22 单元制主蒸汽 系统
（a）单主蒸汽管路；（b）双 主蒸汽管路；（c）单主蒸汽管 道双主汽门系统
3．切换母管制系统 图16-23的切换母管连接方式是集中母管制和单 元制的组合方案，各对应机炉组成单元制系统，各 单元再与母管相连。
图16-23 切换母管 制主蒸汽系统
4．扩大单元制主蒸汽系统 各对应机炉按单元制连接，各单元主蒸汽管之间 用直径不大的连接管连通，并用阀门隔离（见图1624）。
图16-24 扩大单元 制蒸汽系统
第一节 给水回热加热系统
随着汽轮机的单机容量的增大及其初蒸汽 参数的提高，回热抽汽的级数也在增多，多者 可达10余级的回热抽汽，回热加热器及其连接 管道和附件也以同样的数目增加，这是造成现 代发电厂的热力系统越来越复杂的主要原因。 一、回热加热器的型式与其连接系统 回热加热器的主要型式可分成两大类，这 就是混合式（也叫接触式）加热器和面式加热 器。这两类加热器当然在结构上有明显的区别， 但这分类主要的还是根据其加热工质与被加热 工质之间的换热方式与特点来分的。