汽轮机原则性热力系统资料

汽轮机原则性热力系统根据热力循环的特征，以安全和经济为原则，将汽轮机与锅炉本体由管道、阀门及其辅助设备连接起来，组成发电厂的热力系统。

汽轮机热力系统是指主蒸汽、再热蒸汽系统，旁路系统，轴封系统，辅助蒸汽系统和回热抽汽系统等。

下面着重介绍主蒸汽系统及旁路系统。

第一节主蒸汽及再热蒸汽系统锅炉与汽轮机之间的蒸汽管道与通往各用汽点的支管及其附件称为主、再热蒸汽系统。

本机组的主蒸汽及再热蒸汽采用单元制连接方式，即一机一炉相配合的连接系统，如图3-1所示。

该连接方式结构简单、阀门少、管道短而阻力小，便于自动化的集中控制。

一、主蒸汽系统主、再热蒸汽管道均为单元双—单—双管制系统，主蒸汽管道上不装设隔断阀，主蒸汽可作为汽动给水泵及轴封在机组启动或低负荷时备用汽源。

主蒸汽从锅炉过热器的两个出口由两根蒸汽管道引出后汇合成一根主蒸汽管道送至汽轮机，再分成两根蒸汽管道进入2只高压自动主汽阀、4只调节阀，然后借助4根导汽管进入高压缸，在高压缸内做功后的蒸汽经过2只高压排汽逆止阀，再经过蒸汽管道（冷段管）回到锅炉的再热器重新加热。

经过再热后的蒸汽温度由335℃升高到538℃，压力由3.483MPa 降至3.135MPa，由于主、再热蒸汽流量变化不多蒸汽比容增加将近一倍。

再热后蒸汽由两根蒸汽管道引出后汇合成一根再蒸汽管道送至汽轮机，再分成两根蒸汽管道经过2只再热联合汽阀（中压自动主汽阀及中压调节阀的组合）进入中压缸。

它设有两级旁路，I级旁路从高压自动主汽阀前引出，蒸汽经减压减温后排至再热器冷段管，采用给水作为减温水。

II级旁路从中压缸自动主汽阀前引出，蒸汽经减压减温后送至凝汽器，用凝结水泵出口的凝结水作为减温水。

带动给水泵的小汽轮机是利用中压缸排汽作为工作汽源（第4段抽汽，下称低压蒸汽）。

由于低压蒸汽的参数随主机的负荷降低而降低，当负荷下降至额定负荷的40％时，该汽源已不能满足要求，所以需采用新蒸汽（下称高压蒸汽）作为低负荷的补充汽源或独立汽源。

当低压蒸汽的调节阀开足后，高压蒸汽的调节阀才逐步开启，使功率达到新的平衡。

主蒸汽管道上还接出轴封备用及启动供汽管道。

主蒸汽管道设计有通畅的疏水系统，在主蒸汽管道主管末端最低点，去驱动给水泵的小汽轮机的新蒸汽管道的低位点，以及靠近给水泵汽轮机高压主汽阀前，均设有疏水点，每一根疏水管道分别引至凝汽器的热水井。

主蒸汽管道主管及支管的疏水管道上各安装一只疏水阀，不再装设其它隔离阀。

疏水阀在机组启动时开启，排除主蒸汽管道内暖管时产生的凝结水，避免汽轮机进水，并可加速暖管时的温升。

待机组负荷达到10%时，疏水阀自动关闭；当汽轮机负荷降至10%时或跳闸时，疏水阀自动开启，也可以在单元控制室手动操作。

冷再热蒸汽管道从汽轮机高压缸排汽接出，先由单管引至靠近锅炉再热器处，再分为两根支管接到再热器入口联箱的两个接口上。

在再热蒸汽冷段管道上接出2号高压加热器抽汽管道。

汽轮机主汽阀及调节汽阀的阀杆漏汽、高压旁路的排汽均送入本系统。

在再热器入口的两根支管上各装一个喷水减温装置，当事故时，喷水减温以防止再热器超温。

减温水来自给水泵中间抽头。

由于汽轮机高压旁路排汽接入再热蒸汽冷段上，为防止高压旁路排汽在运行期间倒流入汽轮机，故在高压缸出口装设一逆止阀。

冷再热蒸汽管道内的积水为暖管、冲转、停机时的蒸汽凝结水。

此外事故喷水减温器的减温水系统故障时，也会有大量未雾化的水进入冷再热蒸汽管道。

2号高压加热器管束破裂时也可能有给水进入冷再热蒸汽管道。

为防止2号高加的给水倒流入汽轮机，冷再热蒸汽管道靠近汽轮机处设置了逆止阀，并设有疏水点。

从锅炉再热器两个出口接出两根再热蒸汽管道汇合成一根主管后通往汽轮机中压缸，在进入中压缸前分为两路通往高中压缸中部左右两侧的再热联合汽阀。

再热联合汽阀的作用是当汽轮机跳闸时，快速切断从锅炉再热器到中压缸的热再热蒸汽，以防止汽轮机超速。

在热再热蒸汽管道还装有4只安全阀，并设计了通畅的疏水系统。

第二节旁路系统汽轮机旁路系统是热力系统的一个重要组成部分。

它在机组启动、停机和事故情况下起调节及保护作用。

中间再热式汽轮机一般都装有旁路系统。

旁路系统是指高参数的蒸汽不进入汽轮机的通流部分做功，而是经过该汽轮机并联的减温减压器，降压降温后，进入低一级参数的蒸汽管道或凝汽器的连接系统。

本机组的旁路系统如图参见图3-1。

一、旁路系统的作用1．加快启动速度、改善启动条件大容量单元再热机组普遍采用滑参数启动方式，为适应这种启动方式，应在整个启动过程中不断地调整汽温、汽压和蒸汽流量，以满足汽轮机启动过程中不同阶段（暖管、冲转、暖机（升速、带负荷）的要求。

如果单纯调整锅炉燃烧或调整汽压是很难适应上述要求的，因此一般都要设置旁路系统来配合解决这一问题。

在机组热态启动时也可以用来提高主蒸汽或再热蒸汽汽温，从而加快了启动速度，改善启动条件。

2．保护锅炉再热器机组在启、停和甩负荷时，再热器内无蒸汽或中断了蒸汽，此时可经旁路把新蒸汽减温减压后送人再热器，使再热器不至于因干烧而损坏。

3．回收工质与消除噪声机组在启、停和甩负荷过程中，有时需要维持汽轮机空转，由于机、炉蒸汽量不匹配，锅炉最低负荷一般为额定蒸发量的30％左右，而对大容量汽轮机而言，汽轮机维持空转的空载汽耗量一般为额定汽耗量的7％～10％。

因此需要将多余的蒸汽及时排掉。

如果排人大气，不但损失了工质和热量，而且制造排汽噪声和热污染，设置旁路系统则可以达到既回收工质又保护环境的目的。

此外，当汽轮机组快速减负荷或甩负荷时，利用旁路系统可以防止锅炉超压，减少锅炉安全阀动作的次数。

二、旁路系统的型式及功能1．旁路系统的型式本机组配置了一套德国西门子公司制造的汽轮机旁路系统，该旁路为30%MCR 高低压串联旁路系统。

旁路热力系统原理示意图如图3-2所示，每台机组配置1套高压旁路装置及2套低压旁路装置。

旁路系统参数见表3-1。

图3-2 旁路系统原理图高压旁路：锅炉出口蒸汽，绕过汽机高压缸，经过减压减温进入再热器冷段。

在此过程中，通过调节旁路门开度，来控制锅炉出口汽压和再热器冷段蒸汽温度。

低压旁路：再热器出口蒸汽，绕过中低压缸，经过减压减温器进入凝汽器。

可用来控制再热器出口汽压及进入凝汽器的汽温。

2．旁路系统的功能（1）使锅炉具备独立运行条件：当发电机负荷减小或解列只担负厂用电负荷，或当汽机王汽门关闭汽机停运时，旁路系统能在几秒钟内完全打开，使锅炉逐渐地调整负荷，并保持在最低燃煤负荷下稳定运行而不必停炉，同时在故障消除后可快速恢复发电，减少停机时间，有利于系统稳定。

表3-1 旁路系统设备参数 阀门 介质参数名称 单位极热态启动 VWO 工况 强度设计参数 高 压 入口蒸汽压力 MPa.a10 16.67 17.6 入口蒸汽温度 ℃525 538 546阀门介质参数名称单位极热态启动VWO工况强度设计参数旁路阀入口蒸汽流量Q1 t/h 220 610出口蒸汽压力MPa.a 1.12 3.965 4.545 出口蒸汽温度℃~253.5 326.8 332.74高压喷水减温阀入口减温水压力MPa.g ~17.34 ~20.43 28 入口减温水温度℃135.1 178.5 200 计算流量Q2 t/h 45.66 96.95入口减温水最低压力MPa.g ~7.6 ~12.0入口减温水最低温度℃~110 ~110低压旁路阀入口蒸汽压力MPa.a 1 3.569 4.148 入口蒸汽温度℃510 538 546 入口蒸汽流量Q3 t/h 2 x 132.83 2 x 353.48出口蒸汽压力MPa.a 0.80 0.8出口蒸汽温度℃180 180出口流量t/h 2 x 167.84 2 x 451.38低压喷水减温阀入口减温水压力MPa.g 3.43 3.43 4.6 入口减温水温度℃31.5 31.5 49.5 计算流量Q4 t/h 2 x 35.01 2 x 97.9（2）实现机组滑参数启动：机组采用滑参数启动时，先以低参数蒸汽冲转汽轮机，然后在启动过程中随着汽轮机的暖机和带负荷的要求，不断提高锅炉的汽压，汽温和蒸汽流量，使锅炉产生的蒸汽参数与汽机金属温度相适应。

采用旁路系统既可满足上述要求又可改善起动条件，尤其在机组热态启动时，能控制锅炉汽温，减小由于温差引起汽机转子的热应力，从而缩短启动时间，延长汽机使用寿命。

（3）在汽机跳闸锅炉带最小稳定负荷运行时，保护锅炉再热器不致过热烧坏：在正常运行工况下，汽机接纳锅炉产生的蒸汽，高压缸的排汽通过再热器加热至额定温度，在这一过程中，再热器得以冷却。

而在汽轮机跳闸时，汽机不接纳锅炉产生的蒸汽，高压缸也没有蒸汽排出，再热器未能冷却，加了旁路系统后就可以使蒸汽构成新通流回路，使再热器能得到足够的冷却。

（4）高压旁路系统能起到协助机组可靠运行的作用，亦可避免锅炉侧安全门频繁起座。

（5）机组负荷变化时．旁路系统具有调节蒸汽流量的作用，并满足汽机滑压运行的要求。

（6）旁路系统在完成自身的功能同时，考虑了接受协调控制系统和DEH系统的信一号和监督，并向协调控制系统，DEH系统和BMS系统提供信号仁包括模拟信号和投入／切除信号）。

3．旁路系统的控制（1）高压旁路的控制原理高压旁路站的降压部分包括了一个蒸汽转换阀和一个安装于其上的电动执行机构。

减温水通过喷水阀被送到蒸汽转换阀，然后使蒸汽得到冷却。

喷水阀也安装了一个电动执行机构。

两个阀的执行机构均由快速执行方式开启阀门。

蒸汽转换阀的执行机构是由一个单独的电机提供快速动作的，此时喷水阀的双速变极电动机将与之相适应。

高压旁路站安装在汽轮机高压级的旁路管线上，并在锅炉启动、减负荷及故障情况下，将蒸汽旁通到再热器。

对于不同的故障情况，旁路阀的动作速度及其开度是不同的，这要由内部程序决定。

在操作台上，设有选择“定压和滑压”以及手动按钮。

锅炉启动时，高旁阀的初始位置应是全关的，当压力增加到大约0.2MPa时，高旁阀开始打开，并保持现压力。

高旁阀的开度应能校正，一旦设定值定了，开度也就定了。

压力设定值的增加速率实际上取决于产生的蒸汽量。

在全部蒸汽量都被汽机吸收的情况下，在选择滑压或是定压运行前，高旁站的压力设定值应高于汽机压力大约0.6MPa，这是通过一个可调的P（大约0. 4MPa）来完成。

1）当在操作台上选择：“滑压”方式时，压力设定值形成如下，参见图3-3。

当存贮器模件(65)通过手操(66)切到滑压操作方式时，传感器（1）测得的蒸汽压力通过大值选择器(53)和基准点（19）作为设定点主模件(20)的输入。

在基准点（19），通过调整器(21)使实际压力增加大约0.2MPa。

在接点(22)断开时，在设定值主模件(20)的输入处测得的蒸汽压力将比实际压力高出0.2Mpa。

设定值主模件（20）总有让输出信号跟踪输入信号的趋势，只有当正向限幅器(23）也是正值时，模件在正方向才能做到这一点。