火电厂汽轮机设备及运行-第五章 回热加热系统
火力发电厂的设备作用和各系统流程
火力发电厂的设备作用和各系统流程一、燃烧系统生产流程来自煤场的原煤经皮带机输送到位置较高的原煤仓中，原煤从原煤仓底部流出经给煤机平均地送入磨煤机研磨成煤粉。
自然界的大气经吸风口由送风机送到布置于锅炉垂直烟道中的空气预热器内，同意烟气的加热，回收烟气余热。
从空气预热器出来约250左右的热风分成两路：一路直截了当引入锅炉的燃烧器，作为二次风进入炉膛助燃；另一路则引入磨煤机入口，用来干燥、输送煤粉，这部分热风称一次风。
流淌性极好的干燥煤粉与一次风组成的气粉混合物，经管路输送到粗粉分离器进行粗粉分离，分离出的粗粉再送回到磨煤机入口重新研磨，而合格的细粉和一次风混合物送入细粉分离器进行粉、气分离，分离出来的细粉送入煤粉仓储存起来，由给粉机依照锅炉热负荷的大小，操纵煤粉仓底部放出的煤粉流量，同时从细粉分离器分离出来的一次风作为输送煤粉的动力，通过排粉机加压后与给粉机送出的细粉再次混合成气粉混合物，由燃烧器喷入炉膛燃烧。
二、汽水系统生产流程储存在给水箱中的锅炉给水由给水泵强行打入锅炉的高压管路，并导入省煤器。
锅炉给水在省煤器管内吸取管外烟气和飞灰的热量，水温上升到300左右，但从省煤器出来的水温仍低于该压力下的饱和温度（约330），属高压未饱和水。
水从省煤器出来后沿管路进入布置在锅炉别处顶部的汽泡。
汽包下半部是水，上半部是蒸汽，下半部是水。
高压未饱和水沿汽泡底部的下降管到达锅炉别处底部的下联箱，锅炉底部四周的下联箱上并联安装上了许多水管，这些水管内由下向上流淌吸取炉膛中心火焰的辐射传热和高温烟气的对流传热，由于蒸汽的吸热能力远远小于水，因此规定水冷壁内的气化率不得大于40％，否则专门容易因为工质来不及吸热发生水冷壁水管熔化爆管事故。
锅炉设备的流程一、锅炉燃烧系统1、作用：使燃料在炉内充分燃烧放热，并将热量尽可能多的传递给工质，并完成对省煤器和水冷壁水管内的水加热，对过热器和再热器管内的干蒸汽加热，对空气预热器管内的空气加热。
火力发电厂原理和设备介绍
火力发电厂原理及设备介绍火力发电一般是指利用石油、煤炭和天然气等燃料燃烧时产生的热能来加热水，使水变成高温、高压水蒸气，然后再由水蒸气推动发电机来发电的方式的总称。
以煤、石油或天然气作为燃料的发电厂统称为火电厂。
火力发电站的主要设备系统包括：燃料供给系统、给水系统、蒸汽系统、冷却系统、电气系统及其他一些辅助处理设备。
火力发电系统主要由燃烧系统（以锅炉为核心）、汽水系统（主要由各类泵、给水加热器、凝汽器、管道、水冷壁等组成）、电气系统（以汽轮发电机、主变压器等为主）、控制系统等组成。
前二者产生高温高压蒸汽；电气系统实现由热能、机械能到电能的转变；控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。
火力发电的重要问题是提高热效率，办法是提高锅炉的参数（蒸汽的压强和温度）。
90年代，世界最好的火电厂能把40％左右的热能转换为电能；大型供热电厂的热能利用率也只能达到60％～70％。
此外，火力发电大量燃煤、燃油，造成环境污染，也成为日益引人关注的问题。
热电厂为火力发电厂，采用煤炭作为一次能源，利用皮带传送技术，向锅炉输送经处理过的煤粉，煤粉燃烧加热锅炉使锅炉中的水变为水蒸汽，经一次加热之后，水蒸汽进入高压缸。
为了提高热效率，应对水蒸汽进行二次加热，水蒸汽进入中压缸。
通过利用中压缸的蒸汽去推动汽轮发电机发电。
从中压缸引出进入对称的低压缸。
已经作过功的蒸汽一部分从中间段抽出供给炼油、化肥等兄弟企业，其余部分流经凝汽器水冷，成为40度左右的饱和水作为再利用水。
40度左右的饱和水经过凝结水泵，经过低压加热器到除氧器中，此时为160度左右的饱和水，经过除氧器除氧，利用给水泵送入高压加热器中，其中高压加热器利用再加热蒸汽作为加热燃料，最后流入锅炉进行再次利用。
以上就是一次生产流程。
火力发电厂的基本生产过程火力发电厂的主要生产系统包括汽水系统、燃烧系统和电气系统，现分述如下：（一）汽水系统：火力发电厂的汽水系统是由锅炉、汽轮机、凝汽器、高低压加热器、凝结水泵和给水泵等组成，也包括汽水循环、化学水处理和冷却系统等。
660mw火电厂主要设备及流程介绍
超（超）临界参数概念临界点的主要影响参数是压力，水的临界点压力为22.115MPa。
达到临界压力时，水和水蒸汽没有差别，在同一温度下，要么全部是水，要么全部为气（其实是很“稠密”的蒸汽）。
超临界态：当流体的压力和温度超过一定的值（临界点）时，流体会处于一种介乎于液态和气态的中间态，称为超临界态。
¾对锅炉来说,主蒸汽压力超过（大于）临界点压力（22.115MPa)的工况。
超超临界参数的定义：主蒸汽压力大于等于27MPa；主蒸汽压力大于等于24MPa，且主蒸汽温度大于等于580℃（主蒸汽温度大于等于580℃，或/和蒸汽温度大于等于580℃）按循环方式分，锅炉分为自然循环锅炉，控制循环锅炉和直流锅炉。
直流锅炉：没有汽包，工质一次通过蒸发部分，即循环倍率为1。
一般应用在P≥16MPa 的锅炉上。
¾超（超）临界参数锅炉必须采用直流型式。
超（超）临界锅炉一定是直流锅炉，直流锅炉不一定是超（超）临界锅炉。
¾超（超）临界压力锅炉水冷壁锅炉水冷壁出口蒸汽干度为１；蒸汽干度和循环倍率互为倒数。
锅炉的安全和经济指标：¾锅炉的安全指标：锅炉连续运行小时数、事故率、可用率¾锅炉的经济指标：锅炉效率、锅炉净效率哈锅660MW超超临界锅炉技术参数炉型：MHI垂直水冷壁变压运行辐射式超超临界直流炉主蒸汽流量：2030t/h（BMCR）t/h（BRL）1933再热汽流量：1712t/h（BMCR）t/h（BRL）1625蒸汽压力MPa.g（BMCR）过热器出口： 26.15再热器入口： 6.23 MPa.g（BMCR）再热器出口： 5.98 MPa.g（BMCR）蒸汽温度℃（BMCR）过热器出口： 605再热器入口： 383℃（BMCR）℃（BMCR）再热器出口： 603给水温度298 ℃（BMCR）锅炉烟气流向：烟气依次流经上炉膛的分隔屏过热器，屏式过热器，末级过热器，末级再热器和尾部转向室，再进入用分隔墙分成的前、后二个尾部烟道竖井，在前竖井中烟气流经低温再热器和前级省煤器，另一部分烟气则流经低温过热器和后级省煤器，在前、后二个分竖井出口布置了烟气分配挡板以调节流经前、后分竖井的烟气量，从而达到调节再热器汽温的目的。
发电厂的回热加热系统
缺点：造价高
3、蒸汽冷却器的连接方式
水侧连接方式： （1）内置式蒸汽冷却器：
串联连接（顺序连接）
（2）外置式蒸汽冷却器： 串联连接：全部给水流经冷却器
并联连接：只有一部分给水进入冷却器
图2-13 内置蒸汽冷却器单级串联
疏水逐级自流方式
（2）疏水泵方式
——由于表面式加热器汽侧压力远小于水 侧压力（特别是高压加热器），借助疏水泵 将疏水与水侧的主水流汇合，汇入点常为该 加热器的出口水流中
2．两种疏水方式的热经济性分析 热量法： 考虑对高一级与低一级抽汽量的影响； 做功能力法：考虑换热温差和相应的火用损变化
（1）疏水泵方式 疏水与主水流混合后，↓端差，↑热经济性
2、计算的基本公式 回热（机组）原则性热力系统计算的主要内容为：
①通过加热器热平衡式来求各抽汽量（∑Dj 或 ∑αj）； ②通过物质平衡式求凝汽量（Dc 或αc）； ③通过汽轮机功率方程式求Pe（定流量计算时）或 D0（定功率计算时）。
为此，热平衡式、物质平衡式和汽轮机的功率方 程式就称为回热（机组）原则性热力系统计算的三 个基本公式。
h
w(
j1)(hwj
hw(
j1) )
hwj
wj
hj
j
hw(j+1)
w( j1)
（2）表面式加热器
(h h' ) (h h )
jj j
wj wj w( j1)
或 (h h' ) (h h ) wj j j j h wj wj w( j1)
或 (h' h' ) (h h ) hwj
火电厂主要设备说明介绍
火电厂主要设备简介火力发电厂是利用化石燃料燃烧释放的热能发电的动力设施，包括燃料燃烧释热和热能电能转换以及电能输出的所有设备、装置、仪表器件，以及为此目的设置在特定场所的建筑物、构筑物和所有有关生产和生活的附属设施。
主要有蒸汽动力发电厂、燃气轮机发电厂、内燃机发电厂几种类型.火电厂主要设备：汽轮机本体汽轮机本体（steam turbine proper）是完成蒸汽热能转换为机械能的汽轮机组的基本部分，即汽轮机本身。
它与回热加热系统、调节保安系统、油系统、凝汽系统以及其他辅助设备共同组成汽轮机组。
汽轮机本体由固定部分（静子）和转动部分（转子）组成。
固定部分包括汽缸、隔板、喷嘴、汽封、紧固件和轴承等。
转动部分包括主轴、叶轮或轮鼓、叶片和联轴器等。
固定部分的喷嘴、隔板与转动部分的叶轮、叶片组成蒸汽热能转换为机械能的通流部分。
汽缸是约束高压蒸汽不得外泄的外壳。
汽轮机本体还设有汽封系统。
锅炉本体锅炉设备是火力发电厂中的主要热力设备之一。
它的任务是使燃料通过燃烧将化学能转变为热能，并且以此热能加热水，使其成为一定数量和质量（压力和温度）的蒸汽。
由炉膛、烟道、汽水系统（其中包括受热面、汽包、联箱和连接管道）以及炉墙和构架等部分组成的整体，称为“锅炉本体”。
热力系统及辅助设备汽轮机部分的辅助设备有凝汽器、水泵、回热加热器、除氧器等。
把锅炉、汽轮机及其辅助设备按汽水循环过程用管道和附件连接起来所构成的系统，叫做发电厂的热力系统。
发电厂的热力系统按照不同的使用目的分为“原则性热力系统”、“全面性热力系统”、“汽轮机组热力系统”等。
发电机本体在发电厂中，同步发电机是将机械能转变成电能的唯一电气设备。
因而将一次能源（水力、煤、油、风力、原子能等）转换为二次能源的发电机，现在几乎都是采用三相交流同步发电机。
在发电厂中的交流同步发电机，电枢是静止的，磁极由原动机拖动旋转。
其励磁方式为发电机的励磁线圈FLQ（即转子绕组）由同轴的并激直流励磁机经电刷及滑环来供电。
火电厂主要设备,及作用
空预器：空气预热器是利用锅炉尾部烟气热量来加热燃烧所需空气的一种热交换装置。提高锅炉效率，提高燃烧空气温度，减少燃料不完全燃烧热损失。空预器分为导热式和回转式。回转式是将烟气热量传导给蓄热元件，蓄热元件将热量传导给一、二次风，回转式空气预热器的漏风系数在8～10％。
炉水循环泵：建立和维持锅炉内部介质的循环，完成介质循环加热的过程。
按启动过程中主蒸汽参数分：额定参数启动和滑参数启动。
按启动前汽轮机金属温度（内缸或转子表面）水平分：冷态启动；温态启动；热态启动。按冲转时汽轮机的进汽方式分：高中压缸启动；中压缸启动。
按控制汽轮机进汽流量的阀门分：调节阀启动；自动主汽阀或电动主汽阀启动。
4、汽轮机热态启动的金属温度水平是如何划分的？
（9）汽轮机滑销系统畅通与否；
（10）汽缸保温和疏水的影响。
18、启动过程中可以通过哪些手段控制胀差？
答案要点：启动过程中可以通过以下手段来控制胀差：
（1）控制主、再蒸汽的温度变化率；
（2）控制负荷的变化速度
（3）调整轴封供汽温度的高低及供汽时间的长短；
（4）调整蒸汽加热装置的投入时间和所用汽源的温度；
转子由转子本体、护环、心环、转子线圈、滑环、同轴激磁机电枢组成。
主变压器：利用电磁感应原理，可以把一种电压的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电的一种设备。
6KV、380V配电装置：完成电能分配，控制设备的装置。
电机：将电能转换成机械能或将机械能转换成电能的电能转换器。
（5）暖机时间的长短；
（6）在升速过程中也可适当调整凝汽器真空。
19、在主蒸汽压力不变时，主蒸汽温度升高对汽轮机运行有何影响？运行中应如何处理？
火力发电厂锅炉、汽轮机、电气设备系统图讲解
1.汽轮发电机外形图
2.汽轮发电机定子结构图
3.汽轮发电机定子结构图
定子绕组在定子槽内布置图 1—槽楔；2—波纹板；3—热弹性绝缘； 4—上层空心绕组；5—下层实心绕组
4.汽轮发电机转子外形图
5.汽轮发电机转子铁心图
6.汽轮发电机转子外形图
发电厂知识点全总结——课件版
三、厂用电动机结构图
三相定子电流瞬时值波形图
三相异步电动机的旋转磁场
1.高压电动机外形图
2.低压电动机外形图
3.直流电动机外形图
4.电动机定子铁心
5.电动机定子绕组
绕线式转子结构
6.电动机绕线式转子
大中型笼型式转子结构 （a）双笼型式转子；（b）深槽式转子
7.电动机笼式转子和铁心
发电机转子表面的感应电流分布 1—转子本体；2—护环；3—芯环
二、电力变压器结构图
1.主变压器外形图
2.启/备变压器外形图
3.高压厂用变压器外形图
4.低压厂用变压器外形图
5.变压器的铁心
变压器绕组典型结构图
6.变压器的绕组
7.变压器的管状和片状散热器
8.壳式变压器
鼓形无励磁分接开关 (a)鼓形分接开关；(b)触头系统
4.支柱式电流互感器
5. 单柱式隔离开关
6. 双柱式隔离开关
7. V型隔离开关
8. 跌落式高压熔断器
9. 支柱式高压熔断器
10. 支柱式高压避雷器11. 避雷针 的来自构图12. 蓄电池外形图
13.UPS电源柜
14. 绝缘子
15. 封闭母线
16.电缆
结 束
谢 谢！
第二章 发电厂的回热加热系统 第一节 回热加热器的型式按内部汽、水接触方式:分为混合式加热器与表面式加热器； 按受热面的布置方式:分为立式和卧式两种。一、混合式加热器1、特点： ①加热器本体 简单，没有端差，热经济性好； ②系统复杂，回热系统运行安全性、可靠性低、系统投 资大。 ③设备多、造价高、主厂房布置复杂、土建投资大、安全可靠性低，使混合式低 压加热器回热系统应用受到限制。2、混合式加热器的结构.演示文稿3.ppt3、重力混合式 低压加热器回热系统.演示文稿4.ppt特点：①降低了亚临界和超临界汽轮机叶片结铜垢及 真空下的低压加热器氧腐蚀的现象；②提高了热经济性。 二、表面式加热器加热蒸汽与水在加热器内通过金属管壁进行传热，通常水在管内流动， 加热蒸汽在管外冲刷放热后凝结下来成为加热器的疏水(为区别主凝结水而称之为疏水)； 演示文稿6.ppt对于无疏水冷却器的疏水温度为加热器筒体内蒸汽压力下的饱和温度；管 内流动的水在吸热升温后的出口温度比疏水温度要低，它们的差值称之为端差. 演示文稿 7.ppt 1．表面式加热器的特点 ①有端差，热经济性较混合式差。 ②金属耗量大，内部结构复 杂，制造较困难，造价高。③不能除去水中的氧和其它气体，未能有效地保护高温金属 部件的安全。④全部由表面式加热器组成的回热系统简单，运行安全可靠，布置方便， 系统投资和土建费用少。⑤表面式加热器系统分成高压加热器和低压加热器两组；水侧 部分承受给水泵压力的表面式加热器称为高压加热器，承受凝结水泵压力的表面式加热 器称为低压加热器。2．表面式加热器结构 表面式加热器也有卧式和立式两种。现代 大容量机组采用卧式的较多。
热电厂汽轮机给水回热系统分析
热电厂汽轮机给水回热系统分析【摘要】本文首先对汽轮机给水回热系统整体上进行概述，其次阐述给水回热系统热力计算方法，以及给水回热系统的优点，最后，重点描述了给水回热系统存在问题，以及具体的解决办法。
【关键词】汽轮机、给水回热系统、分析一、前言从卡诺循环可知，蒸汽发电循环最大损失为冷源损失，大约有50%的热量由冷却塔排大气，8-10%由烟气带走，发电厂热效率仅为40%左右。
优化发电厂回热系统是提高电站热效率的重要途径之一。
给水回热系统是汽轮机的一个重要组成部分，它为企业带来的巨大经济效益使其受到了重视。
但是，在给水回热系统运行过程中会存在各种问题，企业要及时发现问题，解决问题，才能使给水回热系统的优势得以充分展现。
二、汽轮机给水回热系统的概述汽轮机组的组成部分中，给水回热系统占据了主要地位，给水回热技术的运用，可以使汽轮机在抽汽时产生的热量用于加热给水的温度，使得排汽量还有对冷源释放的热量也大大降低。
所以，在蒸汽机最终和最初的参数一样的情况下，给水回热循环提供的热量大大多于了朗肯循环提供的热量，所以其更受企业的重视，得到广泛应用。
在其它条件保持不变的情况下，给水温度越高，回热级数也越高。
但是，如果一味地提高给水温度，会导致蒸汽的做功下降，这样反而降低经济效益。
所以，当回热级数一定的时候，给水温度达到了最佳值，此时的热效率是最高的。
同样，当给水温度达到一定数值，回热级数越高，热效率也越高。
但是，如果回热级数一味增加，那么热效率会相对降低，这就导致加热设备出现故障，降低其使用寿命。
三、给水回热系统的热力计算以300MW机组回热加热系统为例，对其热力计算进行分析。
汽轮机是亚临界压力、中间一次再热、单轴双缸双排汽反动式凝汽式汽轮机。
本机组有8级非调整抽汽，第1至3级抽汽供3台高压加热器，第4级抽汽供除氧器、锅炉给水泵小汽轮机及辅助蒸汽用汽，第5至8级抽汽供4台低压加热器用汽。
根据已知参数，通过加热器达到热平衡，计算每一段抽汽系数，再依次求出每个通过疏水加热器出口的温度及焓值。
回热加热系统
疏水调节阀 高压加热器事故疏水
高压加热器的自动保护装臵
在高压加热发生故障时，为了不致中断锅 炉给水或高压水从抽汽管倒流入汽轮机， 造成严重的水击事故，在高压加热器上设 有自动旁路保护装臵。
1、水压液动旁路保护装置 2、电气式旁路保护装置
水压液动旁路保护装置
高压加热器的自动保护装臵
水压液动旁路保护装臵 特点：动作迅速，但系统长期承受给 水压力，运行可靠性较低。
1
掌握回热加热器的结构
2
了解回热加热器工作原理
3
了解回热加热器运行知识
重点
难点
回热加热器结构 及工作原理
回热加热器工作 原理
教学内容
1 2 3
回热加热器的类型
表面式加热器的疏水连接方式
回热加热器结构 轴封加热器 回热加热器的疏水装臵 高压加热器自动旁路保护装臵 回热加热器的运行
4
5
6
7
回热加热器 是利用汽轮 机抽汽加热 进入锅炉的 给水，从而 提高热力循 环效率的换 热设备。
表面式加热器的疏水连接方式
1、逐级自流
排挤下级压力较低抽汽，热经济性低。
表面式加热器的疏水连接方式
1、采用疏水泵的疏水链接
排挤本级抽汽，热经济性高于逐级自流。
回热加热器结构
回热加热器分类
高压加热器 卧式管板-U形管式高压加热器 立式管板-U形管式高压加热器 低压加热器 卧式低压加热器 立式低压加热器 内臵式低压加热器 轴封加热器
回热加热器的类型
表面式加热器
回热加热器的类型
2、表面式加热器
特点： （1）存在热阻，一般不能将水加热到 该加热蒸汽压力下的饱和温度； （2）金属消耗量多，造价高； （3）高压加热器承受较高的压力和温度， 工 作可靠性较低； （4）组成的系统简单，泵的数量少，投 资少，运行、管理维护方便。 说明：当加热器管束破裂或管束接口渗漏，而同时 抽汽管上逆止阀又不严密时，给水可能进入汽轮机 ，造成汽轮机事故，锅炉断水。故表面式加热器需 要设臵旁路管道。
汽轮机抽气回热系统
在实际应用中，给水温度并非加热到最佳给水温度，这是因为还必须要全盘考虑技术经济性，一方面，给水温度的提高，使排烟温度升高，锅炉效率降低，或需增大锅炉尾部受热面，使锅炉投资增加;另一方面，由于回热使得锅炉的蒸发量和汽轮机高压端的通流量都要增加，而汽轮机的低压端的通流量和蒸汽流量相应减少，因而不同程度地影响锅炉、汽轮机以及各相关辅助系统的投资、拆旧费和厂用电。通过技术经济比较确定的最佳给水温度，称为经济最佳给水温度。
在四级抽汽管道接除氧器的管道上还装设一只电动门和一只逆止门。除氧器还接有从辅助蒸汽系统来的起动加热用汽和低负荷切换用汽。
在抽汽系统的各级抽汽管道的电动隔离阀前后和逆止门后，以及管道的最低点，分别设置疏水点，以防在机组起动，停机和加热器发生故障时，在系统中有水的积聚。各疏水管道通过疏水集管接至本体疏水扩容器后导至凝汽器。
汽机抽汽回热系统
1、概述：回热抽气系统指与汽轮机回热抽汽有关的管道及设备，在蒸汽热力循环中，通常是从汽轮机数个中间级抽出一部分蒸汽，送到给水加热器中用于锅炉给水的加热(即抽汽回热系统)及各种厂用汽等。采用回热循环的主要目的是：提高工质在锅炉内吸热过程的平均温度，以提高级组的热经济性。
2、抽汽回热系统作用：抽汽回热系统是原则性热力系统最基本的组成部分，采用蒸汽加热锅炉给水的目的在于减少冷源损失，一定量的蒸汽作了部分功后不再至凝汽器中向空气放热，即避免了蒸汽的热量被空气带走，使蒸汽热量得到充分利用，热好率下降，同时由于利用了在汽轮机作过部分功的蒸汽加热给水，提高了给水温度，减少了锅炉受热面的传热温差，从而减少了给水加热工程中不可逆损失，在锅炉中的吸热量也相应减少。综合以上原因说明抽汽回热系提高了机组循环热效率。因此，抽汽回热系的正常投运对提高机组的热经济性具有决定性的影响。
火电厂辅助设备及热力系统
电厂热力设备及运行——热力系统部分
8-2 给水回热加热及系统
什么叫回热加热？采用给水回热有何作用？
一、回热加热器类型： 按传热方式分——混合式、表面式
现代火电厂的给水回热加热系统中， 只有除氧器采用了混合式加热器
按布置方式分——立式、卧式
300MW及以上容量的机组广泛采用卧式加热器
按水侧压力的高低分——低加、高加
电厂热力设备及运行——热力系统部分
主蒸汽与再热蒸汽系统
（一）主蒸汽系统 ►范围：——机炉之间连接的新蒸汽管道，以及由新蒸汽
送往各辅助设备的支管。
►特点：——主蒸汽管道输送的工质流量大、参数高，因
此对发电厂运行的安全性和经济性影响大。
►要求：——系统简单，工作安全、可靠，运行调度灵活，
便于检修、扩建，投资和运行费用最省。
再热机组的旁路系统： 循环冷却水系统： 辅助蒸汽系统： 抽空气系统： 二、原则性热力系统的实例分析：
电厂热力设备及运行——热力系统部分
（一般不需画出）
30 0 机 组 原 则 性 热 力 系 统 MW
除氧器与给水箱的组合
电厂热力设备及运行——热力系统部分
600MW机组原则性热力系统
t s t w1 t t
凝汽器的最佳真空：
提高真空的常用手段——增大 冷却水量qw （ 使Δ t↓）
p v (p c ): t ,经济性 p v (p c ): t s ,安全性
真空是否 越高越好？
存在最佳真空 ——使汽轮机输出功率与循环水泵耗功率之
表面式凝汽器的结构及工作过程
表面式凝汽器的分类
根据冷却介质不同分——水冷、空冷 根据冷却水流程不同分——单流程、双流程、多流程
火力发电厂汽轮机系统讲义
一. 主机设备介绍：1.辛店电厂#5、6机组型号：N300-16.7/538/538；机组型式：亚临界、中间再热、反动式、单轴、两缸两排汽、凝汽式汽轮机；旋转方向：从机头向发电机看为顺时针；汽轮机的启动方式：高压缸启动；制造厂商：哈尔滨汽轮机厂有限责任公司；2.主机设计参数：二. 汽机主要系统介绍：（一）主汽系统：锅炉与汽轮机之间的蒸汽通道与通往各用汽点的支管及其附件称为发电厂主汽系统，对于再热机组还包括再热蒸汽管道。
（解释流程）（二）旁路系统：指高参数蒸汽不进入汽缸通流部分做功而是经过与汽缸并联的减温减压器，将减温减压后的蒸汽送至低一级参数的管道或凝结器。
1.作用：加快启动时间，改善启动条件；保护不允许干烧的再热器；回收工质降低噪音。
2.一、二级旁路及减温水（分别解释流程）：（三）回热抽汽系统：1.回热系统作用是：抽取汽轮机做功后蒸汽作为各加热器的加热汽源，用于提高凝结水和给水温度以提高机组的循环热效率。
300MW机组共计8段非调整抽汽。
（三高、四低、一除氧）三段高压抽汽分别在：高压9级后、高压13级后、中压5级后；作为#1、2、3高压加热器的汽源。
四段低压抽汽分别在低压2级后（调阀端）、低压4级后（电机端）、低压5级后（调阀、电机端）、低压6级后（调阀、电机端）；作为#5、6、7、8低压加热器的汽源。
一级除氧抽汽（四抽）。
作为除氧器的汽源。
2.回热抽汽额定工况：（抽汽压力为绝对压力）（四）主凝结水系统：指凝结器至除氧器之间与主凝结水相关的管路与设备。
包括：2台100%容量的凝结水泵、凝结水精处理装置、一台轴封加热器、四台低压加热器、一台凝结水补水箱和补水泵。
主要作用：加热凝结水，并将凝结水从凝结器热水井送至除氧器。
（介绍流程：轴加-#8、7、6、5低加）轴封加热器为表面式热交换器，用于凝结轴封漏汽、门杆漏汽，轴封加热器以及与之相连的汽轮机轴封汽室靠轴抽风机维持微负压状态，防止蒸汽漏入环境中或进入汽轮机润滑油系统。
火电厂汽轮机设备及运行-第五章 回热加热系统
运行特性：除氧器抽汽量、抽汽温度、
抽汽压力、主凝结水温度、出口给水温 度等参数与机组负荷之间的变化关系
除氧器的运行维护
正常运行维护和监视 （1）溶氧量 （2）压力和温度 （3）给水箱水位
水压液动控制式旁路保护装置
电气控制式旁路保护装置
回热加热器的运行特性
抽汽压力、抽汽温度、进口水温、出口 水温等参数与机组负荷之间的关系
回热加热器的运行
• 回热加热器的投停原则 原则上随机组滑启、滑停 先投水侧后投汽侧 投运过程中严格控制加热器出水温度变化率
• 加热器正常运行中的监视项目 疏水水位 传热端差 汽侧压力与出口水温 加热器负荷
基于汽液两相流动特性设计的大机组加热器水位调节的新 方法和设备，靠汽液两相流的自反馈特性改变流量达到控制水位的 目的。
疏水调节阀
• 电动疏水调节阀和汽动疏水调节阀
高加自动保护旁路
• 作用：当高加发生故障或管束泄漏时，迅 速自动切断高压加热器的进水，同时给水 经旁路直接向锅炉供水。
• 形式：水压液动控制式和电气控制式
运行过程中影响加热器端差的主要因素
• 传热面结垢 • 汽侧集聚了空气 • 疏水水位过高 • 旁路阀漏水
第二节 除氧器
• 给水中溶解气体的危害：腐蚀热力设备及管道， 阻碍传热，降低热力设备的经济性
• 给水中不凝结气体的来源：补充水带入，真空下 工作的设备及管道漏入
• 给水除氧的任务：出去水中的氧气和其它不凝结 气体，防止热力设备腐蚀和传热恶化，保证热力 设备的安全经济运行。
• 物理除氧（热力除氧） 原理：亨利溶解定律和道尔顿分压定律
亨利溶解定律
在一定温度下，当溶于水中的气体与自水中离析 的气体处于动态平衡时，单位体积水中溶解的 气体量和水面上该气体的分压力成正比。
《热力发电厂》热力发电厂全面性热力系统
(6) 前置泵与主给水泵的连接 两种：同轴串联连接；不同轴连接。
加联胺
M M M
M
TP
TP
FP
M
至再热器减温水
M
至高压加热器
FP
M
M
M
至高压加热器
M
M
M
M
M
M
M M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
再热器减温
给水操作台
（7） 给水泵的驱动方式确定
➢ 比较的原则：
– 两种驱动方式下的主汽轮机初参 数、再热蒸汽参数及终参数相同；
锅炉再热器出口联箱到汽轮机中压联合汽阀的管 道和分支管道称为再热热段蒸汽系统。
3 单元制主蒸汽-再热蒸汽系统的种类
双管式
单管—双管式
双管—单管—双管式
M
M D
D M M
（a）
双管式主蒸汽系统
主蒸汽和热（段b再） 热汽为单 管-双管系统、冷段再热汽 为双管-单管D -双管系统
4.3 中间再热机组的旁路系统 1 旁路系统概念
4.3 中间再热机组的旁路系统
2 旁路系统的类型
高压旁路（Ⅰ级旁路） 将新蒸汽绕过汽轮机高压缸经过减温减压装置进
入再热冷段管道 低压旁路（Ⅱ级旁路）
将再热后的蒸汽绕过汽轮机中、低压缸经过减温 减压装置进入凝汽器 大旁路 （ Ⅲ级旁路）
将新蒸汽绕过整个汽轮机，直接排入凝汽器
4.3 中间再热机组的旁路系统
✓ 对中间再热机组，给水泵入口的总流量，还应加上供再热 蒸汽调温用的从泵的中间级抽出的流量，以及漏出和注入 给水泵轴封的流量差。前置给水泵出口的总流量，应为给 水泵入口的总流量及从前置泵与给水泵之间的抽出流量之 和。
第五章 给水回热加热系统
联箱—折形管束立式高压加热器 联箱 折形管束立式高压加热器 （带内置式过热蒸汽冷却段和疏水冷却段） 1—给水入口联箱；2—正常水位；3—上级疏水 入口；4—给水出口联箱；5—凝结段；6—人孔； 7—安全阀接口；8—过热蒸汽冷却段；9—蒸汽 入口；10—疏水出口；11—疏水冷却段；12—放 水口
第二节 面式加热器的连接系统
三、疏水方式选择 虽然疏水逐级自流的方式热经济性最差， 虽然疏水逐级自流的方式热经济性最差，但由于系统 简单可靠、投资小、不需附加运行费、 简单可靠、投资小、不需附加运行费、维护工作量小而被广 泛采用，大型机组还普遍装设内置式疏水冷却器。一般大、 泛采用，大型机组还普遍装设内置式疏水冷却器。一般大、 中型机组可在最低一级低压加热器或相邻次末级低压加热器 采用疏水泵方式， 采用疏水泵方式，以减少大量疏水流入凝汽器增加冷源损失 四、疏水设备 （1）U形水封（最后一、二级低加或轴封加热器） 形水封（最后一、二级低加或轴封加热器） （2）浮子式疏水器（中小机组低加） 浮子式疏水器（中小机组低加） （3）疏水调节阀（大机组高加） 疏水调节阀（大机组高加）
面式加热器又可分为水室结构和联箱结构两大类： 面式加热器又可分为水室结构和联箱结构两大类： 1、水室结构采用管板和U形管束连接 水室结构采用管板和U 结构简单、外形尺寸小、管束管径较粗、水阻小、 结构简单、外形尺寸小、管束管径较粗、水阻小、管 子损坏后易堵塞 管板厚、厚管板与薄管壁的连接工艺要求高、 管板厚、厚管板与薄管壁的连接工艺要求高、对温度 变化敏感、运行操作要求严格， 变化敏感、运行操作要求严格，多用于低压加热器 2、联箱结构采用联箱与蛇形管束或螺旋形管束相连接 管束的膨胀柔软性好、 管束的膨胀柔软性好、避免了管束与厚管板连接的工 艺难点、对温度变化不敏感、局部热应力小、 艺难点、对温度变化不敏感、局部热应力小、安全可靠性高 外形尺寸大、管束水阻较大、管子损坏后堵管较困难， 外形尺寸大、管束水阻较大、管子损坏后堵管较困难， 更适于高压加热器。 更适于高压加热器。
汽轮机回热系统
汽机抽汽回热系统1、概述：回热抽气系统指与汽轮机回热抽汽有关的管道及设备，在蒸汽热力循环中，通常是从汽轮机数个中间级抽出一部分蒸汽，送到给水加热器中用于锅炉给水的加热（即抽汽回热系统）及各种厂用汽等。
采用回热循环的主要目的是：提高工质在锅炉内吸热过程的平均温度，以提高级组的热经济性。
2、抽汽回热系统作用：抽汽回热系统是原则性热力系统最基本的组成部分，采用蒸汽加热锅炉给水的目的在于减少冷源损失，一定量的蒸汽作了部分功后不再至凝汽器中向空气放热，即避免了蒸汽的热量被空气带走，使蒸汽热量得到充分利用，热好率下降，同时由于利用了在汽轮机作过部分功的蒸汽加热给水，提高了给水温度，减少了锅炉受热面的传热温差，从而减少了给水加热工程中不可逆损失，在锅炉中的吸热量也相应减少。
综合以上原因说明抽汽回热系提高了机组循环热效率。
因此，抽汽回热系的正常投运对提高机组的热经济性具有决定性的影响。
3、影响抽汽回热系统经济型地主要参数：影响给水回热加热经济性的主要参数为回热加热分配、相应的最佳给水温度和回热级数，三者紧密联系，互有影响。
在求解最佳回热分配的计算分析中，以Z级理想回热循环的循环效率最大值求其最佳回热分配，（所谓理想回热循环，即假定为混合式加热器，端差为零，不计新蒸汽，抽汽压损和泵功、忽略散热损失）求得理想回热循环的最佳回热分配通式后，根据忽略一些次要因素，进一步简化，即可获得其它近似的最佳回热分配通式。
如“焓降分配法”，这种分配方法是将每一级加热器的焓升取作等于前一级至本级的蒸汽在汽轮机中的焓降；又如“平均分配法”，这种回热分配方法的原则是每一级加热器的焓升相等；其他还有“等焓降分配法”等。
可见给水回热总加热量在各级中的分配是在一定的给水温度和一定级数的条件下，使循环热效率最高为原则，由此对应的各级抽汽回热参数，即为最有利分配的参数。
4、提高系统循环热效率的措施：将给水加热到多少温度，才能使循环热效率达到最高值？以单级抽汽回热为例，回热时给水温度从汽轮机排汽压力下的饱和温度开始逐渐增加，热效率也逐渐增加，热效率达最大值时的给水温度称为最佳给水温度，再提高给水加热温度时，热效率反会减小，热经济性就降低。
电厂汽轮机设备及系统
（二）汽缸
汽缸的作用和组成：
汽缸是汽轮机的外壳，汽轮机本体的主要零 部件几乎包含在汽缸内。汽缸的作用是将 汽轮机的通流部分与大气隔开， 形成封闭 的汽室，保证蒸汽在汽轮机内完成能量转 换过程。汽缸内部装有喷嘴室、喷嘴、隔 板、隔板套和汽封等零部件。汽缸外部装 有调节汽阀及进汽、排汽和回热抽汽管道 等。
电厂汽轮机设备及系统
第一节 概述
火电厂基本概念 （一）能量转换过程
燃料化学能 → 蒸汽热能 → 机械能 → 电能
（二）火电厂三大主机 锅 炉：将燃料的化学能转变为蒸汽的热能 汽轮机：将锅炉生产蒸汽热能转化为转子旋转机械 能 发电机：将旋转机械能转化为电能
火力发电厂示意图
S
T B
P
C
T 4
1´ 1
（七）联轴器
联轴器又称对轮或靠背轮。作用是传递扭矩。
（1）刚性联轴器：结构简单，能够承受相邻转子分 配来的重量，，减少支撑轴承数，并缩短机组长度 。缺点是传递振动和轴向位移，对找中心要求高
（2）半挠性联轴器：两半联轴器之间加了一段波形 圆筒。他在传递扭矩时是呈刚性的，还能传递一定 轴向推力，部分吸收转子之间传递的振动。它也允 许相邻两轴端之间有少许的不同心度和端面瓢偏度 。
汽轮机本体包括静止部分（固定件）、转动部分 （转子组体）及支承部分（轴承）三部分。
汽轮机静止部分包括基础、台板（机座）、汽缸 、喷嘴、隔板、隔板套、汽封等固定件。
汽轮机转动部分总称为转子，主要由主轴、叶轮 （或轮鼓）、动叶及联轴器等组成。
（一）喷嘴、隔板
1．喷嘴和隔板的作用和特点： ➢ 喷嘴是组成汽轮机的主要部件之一。它的
4´
3´
3
2 2´
S
B：锅炉
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b=k
pf p
b——气体在水中的溶解量，mg/L； pf——动平衡状态下水面上气体的分压力，Pa； p——水面上的全压力，Pa； k——气体的质量溶解度系数，mg/L。
平衡压力pb：除氧器中，某气体在水中的溶 解与离析处于动态平衡时的分压力
b pb = p k
不平衡压差：
∆p = p b − p f
旋膜管的结构
在离心力和重力的作用下,旋转水流于旋膜管的出 口形成张开的水膜裙。由于水膜裙自上而下运动,加热蒸 汽自下而上运动,强化了水膜裙的波动,使水膜裙迅速进入 紊流状态,增强了加热蒸汽的凝结放热。旋膜管的结构和 工作过程如图所示
旋模式除氧器整体
一体化除氧器
除氧器的运行
运行方式： 定压运行：存在节流损失 滑压运行：不存在节流损失 除氧器滑压运行对机组安全性的影响： 负荷骤变对除氧效果和给水泵汽蚀的影响
火电厂汽轮机设备及运行
第五章 回热加热系统
•回热加热器 •除氧器 •凝汽器
第一节
回热加热器
利用汽轮机抽汽加热进入锅炉给水，从 而提高热力循环效率的换热设备 回热加热器的类型： • 按传热方式分：混合式和表面式 • 按布置方式：卧式和立式 • 按水侧承受压力分：高加和低加
表面式加热器疏水的连接方式
回热加热器的运行
• 回热加热器的投停原则 原则上随机组滑启、滑停 先投水侧后投汽侧 投运过程中严格控制加热器出水温度变化率 加热器正常运行中的监视项目 疏水水位 传热端差 汽侧压力与出口水温 加热器负荷
•
运行过程中影响加热器端差的主要因素 • • • • 传热面结垢 汽侧集聚了空气 疏水水位过高 旁路阀漏水
运行特性：除氧器抽汽量、抽汽温度、 抽汽压力、主凝结水温度、出口给水温 度等参数与机组负荷之间的变化关系
除氧器的运行维护
正常运行维护和监视 （1）溶氧量 （2）压力和温度 （3）给水箱水位
高压喷雾填料式除氧器
高压喷雾淋水盘式除氧器
旋膜除氧器
旋膜除氧器是80年代初在原膜式除氧 器的基础上制造的。与雾化除氧器相比,旋 膜除氧器具有淋水密度大、提升温度高、 出入口氧浓度差大、排汽量小和全滑压的 特点,适于补水率大、入口水溶氧高、入口 水温低、负荷变化大的调峰机组和热电厂, 更适于凝汽式机组配套使用。旋膜除氧器 在国内300MW以下机组已应用百余台。
机组负荷骤降时给水泵不汽蚀的条件式 给水泵不汽蚀的基本条件是泵人口的有效汽蚀余量 NPSHa应大于必需的汽蚀余量 NPSHa应大于必需的汽蚀余量NPSHr NPSHa＞ NPSHa＞NPSHr
骤降电负荷给水泵汽蚀的H 骤降电负荷给水泵汽蚀的H-て图分析
滑压除氧器防止给水泵汽蚀的技术
提高静压头H （1） 提高静压头Hd 改善泵的结构， （2）改善泵的结构，采用低转速前置泵 降低下降管道的压降Δp （3）降低下降管道的压降Δp (4）缩短滞后时间T (4）缩短滞后时间T。 （5）减缓暂态过程滑压除氧器压力Pd下降。 减缓暂态过程滑压除氧器压力P 下降。
旋膜除氧器的优点
没有弹簧，无须维护，运行稳定可靠, 具有淋水密 度大、提升温度高、出入口氧浓度差大、排汽量小和 全滑压的特点 旋膜喷管长度通常为500－900mm，它是在不锈 钢管的一端管壁上沿圆周钻有适当数量的进水孔制成， 进水孔与管内壁相切，并向下倾斜1度左右。安装时喷 管垂直安放，有进水孔的一端在上，凝结水和补水由 进水孔切向射人喷管，然后沿管内壁旋流而下，形成 高速旋转的水膜，当水由喷管喷出时，由于离心力的 作用，形成具有一定角度的锥形旋转水膜裙，这时加 热蒸汽由下而上通过喷管中部，同时加热锥形旋转水 膜裙内、外两个表面，不仅使传热面积较弹簧喷嘴增 加一倍，而且由于水膜的旋转作用将水变为湍流状态， 大大提高了传热能力。另一方面由于旋转的水膜对氧 的解析和扩散也非常有利，使得这种喷管的传热传质 效率都很高。
给水除氧的方法
• 化学除氧 原理： 联胺（N2H4) N2H4+O2=N2+2H2O N2H4+4H2O=2NH4++4OH-(增加碱度） • 物理除氧（热力除氧） 原理：亨利溶解定律和道尔顿分压定律
亨利溶解定律
在一定温度下，当溶于水中的气体与自水中离析 的气体处于动态平衡时，单位体积水中溶解的 气体量和水面上该气体的分压力成正比。
（1）水封管 利用U型管中水高度平衡加热器压差， 利用U型管中水高度平衡加热器压差，自动排水 （2）浮子式疏水器 由浮子、 由浮子、滑阀及其相连接的一套转动连杆机构组成 疏水调节阀 （3）疏水调节阀 高压加热器多采用疏水调节阀， 高压加热器多采用疏水调节阀，它的动作由一套水位控制 操作系统来操纵，常用的有电动、气动控制系统。 操作系统来操纵，常用的有电动、气动控制系统。 （4）新型水位控制器 基于汽液两相流动特性设计的大机组加热器水位调节的新 方法和设备， 方法和设备，靠汽液两相流的自反馈特性改变流量达到控制水位的 目的。 目的。
除氧器的类型
按工作压力： • 大气压力式除氧器 • 真空除氧器 • 高压除氧器 高压除氧器的优点： （1）节省投资 （2）提高锅炉的安全可靠性 （2）除氧效果好 （3）可防止除氧器内发生“自生沸腾”
除氧器的结构Байду номын сангаас
• • • • • • 淋水盘式 喷雾式 喷雾填料式 喷雾林水盘式 旋膜式 一体化除氧器
疏水调节阀
• 电动疏水调节阀和汽动疏水调节阀
高加自动保护旁路
• 作用：当高加发生故障或管束泄漏时，迅 速自动切断高压加热器的进水，同时给水 经旁路直接向锅炉供水。 • 形式：水压液动控制式和电气控制式
水压液动控制式旁路保护装置
电气控制式旁路保护装置
回热加热器的运行特性
抽汽压力、抽汽温度、进口水温、出口 水温等参数与机组负荷之间的关系
• 逐级自流 • 采用疏水泵
高压加热器的结构
• 联箱——螺旋管式 • 管板——U型管式（水室、壳体、U型管束）
低压加热器的结构
立式低压加热器
内置式低加
轴封加热器
回热加热器的疏水装置
作用：（疏水、阻汽）可靠地将加热器中的 凝结水及时排出、同时不让蒸汽随同疏水一 起流出，以维持加热器汽侧压力和疏水水位 稳定 类型：浮子式疏水器、疏水调节阀、U型水封 管
热力除氧满足的条件
热力除氧是传热和传质过程，必须满足如下 条件： （1）将水加热到除氧器压力下的饱和温度 （2）及时排走水中离析的气体(不平衡压差 较大） （3）被除氧的水与加热蒸汽应有足够的接触 面积 （4）汽水应该逆向流动
热力除氧分两个阶段
• 除氧初期 主要依靠不平衡压差推动气体离析 • 深度除氧阶段 主要靠气体分子的扩散
道尔顿分压定律
混合气体的全压力等于各组成气体的分 压力之和。在除氧器中：
p = p f + p H 2o
当给水被定压加热时，随着蒸发过程的 进行，水面上的蒸汽量不断增加，蒸汽的 分压力逐渐升高，及时排出气体，相应地 水面上各种气体的分压力不断降低，达到 饱和温度时，
p ≈ p H 2o
pf ≈ 0
第二节 除氧器
• 给水中溶解气体的危害：腐蚀热力设备及管道， 阻碍传热，降低热力设备的经济性 • 给水中不凝结气体的来源：补充水带入，真空下 工作的设备及管道漏入 • 给水除氧的任务：出去水中的氧气和其它不凝结 气体，防止热力设备腐蚀和传热恶化，保证热力 设备的安全经济运行。 • 给水含氧量限制：《火力发电厂水汽质量标准》 规定 工作压力小于5.78MPa ,溶氧量小于15µg/L 工作压力大于5.78MPa ,溶氧量小于7µg/L 亚临界以上应彻底除氧
旋膜除氧器的原理
旋膜除氧器是将旋膜管垂直放置,内外壁用隔 板隔开,将一定压力的水引至喷管外壁,在压差的作 用下,水自小孔喷射入管内,形成短暂的射流,由于 管内充满了加热蒸汽,射流的水便卷吸了大量的蒸 汽,产生混合加热作用。射流结束后,旋转水流往往 很快进入紊流状态,加热蒸汽迅速加热旋转水流,析 出大量不凝结气体,由于旋转水流基本上是紧贴管 壁旋转而下,在旋膜管中间形成汽—气通道,不存在 气体流动死区,析出的不凝结气体被讯速排出。