发电厂热力系统

2、再热蒸汽系统
第二节 再热机组的旁路系统
• 汽轮机的旁路系统是指蒸汽绕过汽轮机，经过与 汽轮机并联的减温减压装置，到参数较低的蒸汽 管道或凝汽器中的连接系统。如图4—8所示，主 蒸汽绕过汽轮机高压缸，经减温减压后进入再热 冷段蒸汽管道的系统称为高压旁路或1级旁路。 再热后的蒸汽绕过汽轮机中、低压缸，而通过减 温减压后直接排入凝汽器的系统称为低压旁路或 11级旁路。主蒸汽绕过汽轮机经减温减压后直接 进入凝汽器的系统则称为整机旁路或一级大旁路。 任何再热机组的旁路系统均是上述三种形式中一 种、两种或三种形式的组合。
3、双管——单管——双管式主蒸汽系统
• 特点：
• 1）由于中间采用单管，有利于消除进入汽 轮机主蒸汽的两侧温度偏差和压力偏差。
• 2）单管的长度至少为管径的20倍，管径按 最大蒸汽流量设计。
• 3）主蒸汽管道上主汽阀前不再装设任何截 止阀，既减少了主蒸汽管道上的压强损失， 又减少了运行维护费用。
汽机系统原理介绍
张慎富
主要内容
1、主蒸汽与再热蒸汽系统 2、再热机组旁路系统 3、回热抽汽系统 4、抽真空系统 5、主凝结水系统 6、除氧给水系统 7、汽轮机的轴封蒸汽系统 8、汽轮机本体疏水系统 9、汽机辅助蒸汽系统 10、工业水冷却系统 11、发电机冷却系统 12、发电厂供水系统 13、发电厂热力系统的投、停运 14、小汽轮机热力系统
（4）防止锅炉超压，兼有锅炉安全阀的作用 。
在机组负荷突降或甩负荷时，利用旁路系统排放蒸汽，
可减少锅炉安全阀的动作次数。
（5）电网故障或机组甩负荷时，锅炉能维持 热备用状态或带厂用电运行。
对于大容量机组，当发电机负荷减少、解列 或只担负厂用电负荷，以及汽轮机甩负荷时，旁 路系统能在几秒钟内完全打开，使锅炉逐渐调整 负荷，并保持在最低稳燃负荷下运行，而不必停 炉，在故障消除后可快速恢复发电，从而减少停 机时间和锅炉的启、停次数，大大缩短了单元机 组的重新启动时间，有利于系统稳定。
发电厂全面性热力系统由下列各局部系统组成： 主蒸汽和再热蒸汽系统、汽轮机旁路系统、回热抽汽
系统。除氧给水系统、主凝结水系统、加热器疏放水系 统、辅助蒸汽系统、凝汽器抽真空系统、冷却水系统等。
热力系统的类型
• 原则性热力系统 表明热力循环的特征、工质的能量转换及 其热量利用程度和技术完善程度。
• 全面性热力系统 明确反映电厂的各种工况及事故、检修时 的运行方式
原则性热力系统
原则性热力系统：表明热力循环中工质能量转化及热量 利用的过程，反映了火力发电厂热功转换过程中的技术 完善程度和热经济性。
由于原则性热力系统只表示工质流过时状态参数发生 变化的各种热力设备，一般同类型、同参数的设备只表 示一个，仅表明设备之间的主要联系，备用设备、管道 及附件一般不表示。
温度偏差和压力偏差。同时简化了系统，节省了投资。 • 2）在主蒸汽管道上不安装流量测量装置，主蒸汽流量根
据主蒸汽压力与汽轮机调速级后蒸汽压力之差来确定， 这样可以避免由于喷嘴节流而造成的压强损失，提高经 济性。 • 3）主蒸汽管道上不再装设电动主闸阀。汽轮机进口处的 自动主汽门具有可靠的严密性。水压试验采用主汽门直 接隔绝，或将主汽门阀芯拆除，换以专供水压试验用的 主汽门堵板阀芯，可保证水压试验的顺利进行。汽轮机 冲转暖机及升速，使用主汽门内旁路及机头的调速汽阀 来控制。这样，既减少了主蒸汽管道上的压强损失，又 减少了运行维护费用。
切换母管制系统
• 切换母管制系统是指每台 锅炉与其对应的汽轮机组 成一个单位，各单元之间 设有联络母管，每一单元 与母管相连处加装一段联 络管和三个切换阀门。单 元之间可以交叉运行。
扩大单元制系统
• 扩大单元制系统是指将 单元制系统用一根母管 和隔离阀门相互连接起 来的主蒸汽系统。
• 这种系统的特点介于 单元制和切换母管制之 间，与单元制相比，机 炉可交叉运行，运行灵 活；与切换母管制相比， 高压阀门少。我国一些 高压凝汽式发电厂也有 采用这种形式的。
当汽轮机用汽量与锅炉产汽量相平衡以后，高压旁路作为截止阀将 主蒸汽系统与再热蒸汽系统隔离，使整个蒸汽系统处于正常运行状态。 为保证机组在正常运行时高压旁路保持热备用状态，在高压旁路阀后接 有预热管，作为高压旁路阀后的管道暖管用，以避免要求高压旁路立即 投人时，其阀后管道产生过大的热冲击。 （3）安全阀功能
• 当通蒸汽冷却，允许 短时间干烧。
• 采用一级大旁路，可以提高机组 运行的可靠性，但在低负荷运行和 机组热态启动时，再热汽温的调节 比较困难。因此，在中压联合汽门 前装有对空排汽门，在必要时用于 提高再热蒸汽的温度。
（3）两级并联旁路系统 • 由高压旁路和整机旁路并
• 现代大容量电厂，机、炉容量相匹配，为 节省投资，便于机、电、炉的高度自动化 集中控制，几乎都采用单元制系统。由于 再热式机组之间的再热蒸汽很难实现切换 运行，所以再热机组的主蒸汽系统必须采 用单元制。
• 单元制主蒸汽系统又分为：双管式系统、 单管——双管式系统和双管——单管—— 双管式系统三种形式。
• 经低压旁路减压减温后的蒸汽， 在进入凝汽器之前，压力和温 度仍较高，为保证凝汽器的安 全经济运行，在凝汽器的喉部 装有膨胀扩容式减压减温装置。 所以，两级串联旁路系统，实 际上是三级减压减温。两级串 联旁路系统，由于阀门少，系 统简单，又具有保护再热器的 功能，被广泛地应用于再热机 组上。
（2）一级大旁路系统
第一节 主蒸汽与再热蒸汽系统
1、主蒸汽系统
主蒸汽系统形式：
集中母管制 切换母管制 单元制 扩大单元制
集中母管制系统
• 集中母管制系统是指发电 厂所有锅炉产生的蒸汽先集 中送往一根蒸汽母管，再由 母管引至每台汽轮机和其他 用汽处。为增加其可靠性， 集中母管一般用分段阀分段， 当某一段出现故障时，分段 阀可以将其隔离，使故障不 会波及其他段。
高压旁路三用阀作用：
（1）启动调节功能 在启动过程中，为协调锅炉产汽量与汽轮机用汽量的供求矛盾，保
护再热器，并使蒸汽参数与汽轮机的冲转要求相匹配，从锅炉点火开始， 高压旁路始终呈调节状态，以维持汽轮机的正常启动压力和启动流量。 随着汽轮机冲转后用汽量的增加，高压旁路逐渐关小，直至锅炉产汽量 与汽轮机用汽量相平衡时，高压旁路关闭。由于阀门的通流能力大，锅 炉启动时可以采用较大的燃烧率，将多余的蒸汽通过旁路排人凝汽器， 使过热器内保持适当的压力，以适应各种启动工况，并可缩短机组的启 动时间。 （2）截止功能
原则性热力系统的作用：用来计算和确定各设备、管 道的汽水流量，发电厂的热经济指标。
原则性热力系统的组成：锅炉、汽轮机、主蒸汽及再 热蒸汽管道和凝汽设备的连接系统；给水回热加热系统； 除氧器和给水箱系统；补充水系统；连续排污及热量利 用系统；轴封漏汽的回收利用系统。
发电厂全面性热力系统
发电厂全面性热力系统是全厂性的所有热力设备及其 汽水管道的总系统，能明确地反映电厂的各种工况及事 故、检修时的运行方式。它是按设备的实际数量来绘制， 并标明一切必须的连接管路及其附件。
联组成的系统。高压旁路 的容量为17％，它主要用 于保护再热器，只有在再 热器可能超温时才开启， 机组热态启动时也可用它 向空排汽来提高再热汽温。 整机旁路的容量为 20％， 其作用是：在机组启、停 或甩负荷时，将多余的蒸 汽排人凝汽器；当锅炉超 压时，起到安全阀的作用， 以减少安全阀的动作次数。 国产300MW机组上采用 过这种形式。
旁路系统的作用
1、汽轮机旁路的类型 高压旁路（Ⅰ级） 低压旁路 （Ⅱ级） 大旁路（Ⅲ级）
2、旁路系统的作用
新汽→冷再热蒸汽管道 再过热后蒸汽→冷凝器 新汽→冷凝器
(1) 保护再热器
机组正常运行时，汽轮机高压缸排汽进入再热器。再热器可以得
到充分冷却。但在启动过程中，汽轮机冲转前，或在机组甩负荷，
高压缸无排汽时，再热器因无蒸汽流过或流量不够时，就有超温烧
单元制系统
• 单元制系统是指一机一炉相配合的连接 系统，汽轮机和供它蒸汽的锅炉组成独立 的单元，与其它单元之间无任何蒸汽管道 相连。
• 单元制主蒸汽管道系统主要有以下优点： 单元与其它机组之间无任何连接管道，其 管子的长度最短，阀门等管道附件最少， 因此可节省大量的高级合金钢管和阀门， 投资少；管道的压降和散热损失少，热经 济性好；便于机电炉的集中控制，运行费 用少；事故的可能性减少，事故的范围只 限于一个单元，不影响其它机组的正常运 行。其缺点是：各单元机组之间不能相互 切换，运行灵活性差，单元机组中任何一 个主要热力设备发生故障，整个单元就要 停止运行。
启动条件，尤其在机组热态启动时，利用旁路系统能很
快地提高新蒸汽和再热蒸汽的温度，缩短启动时间，延
长汽轮机寿命。
（3）回收工质和热量、降低噪声。
机组在启、停过程中，锅炉的蒸发量大于汽轮机的汽 耗量，在负荷突降或甩负荷时，有大量的蒸汽需要排出。 多余的蒸汽若直接排入大气，不仅损失了工质，而且对 环境产生很大的噪声污染。设置旁路系统就可以达到回 收工质和消除噪声的目的。
• 总之，再热机组的旁路系统是机组在启、停或事 故工况下的一种调节和保护系统。
3、旁路系统的形式
1．两级旁路串联系统 2．单级（整机）旁路系统 3．两级旁路并联系统 4．三级旁路系统 5．三用阀两级旁路系统
具有启动阀、锅炉安全（溢流）阀和减温减压阀三 种功能
（1）两级串联旁路系统
• 由锅炉来的新蒸汽绕过汽轮机 高压缸，经高压旁路减压减温 后进人锅炉再热器，由再热器 出来的再热蒸汽绕过汽轮机的 中、低压缸，经低压旁路减压 减温后排人凝汽器。
（4）三级旁路系统
• 它是由两级串联旁路系 统和整机旁路组成的。 旁路系统的总容量为45 ％，其中整机旁路为30 ％，串联分路为15％。
• 三级旁路系统功能较 齐全，但系统复杂，旁 路装置多，投资和运行 费用高，因此这种系统 只在国产200MW机组上 采用过。
（5）三用阀旁路系统
• 三用阀的旁路系统 实际上是一种由高、 低压旁路组成的两 级串联旁路系统， 如图3—12所示，其 高压旁路的容量为 100％。这种系统是 目前较为先进的旁 路系统，在引进型 300MW和600MW机 组上得到了广泛应 用。
• 由锅炉来的新蒸汽，绕过全部汽轮 机，经整机大旁路减压减温后排入 凝汽器。
• 一级大旁路应用于再热器不需要保 护的机组上。例如：国产HG—670锅 炉，全负荷时再热器区域的烟温约 为 685℃，在 50％负荷以下时，再 热器区域的烟温一般不超过580℃， 当再热器材料用12Cr1MoV或 12Cr2MoVSiB时，其允许温度分别 为590℃和 620℃。因此，
坏的危险。设置旁路系统，使蒸汽流过再热器，便达到冷却再热器
的目的。
（2）协调启动参数和流量，缩短启动时间，延长汽轮机寿命
单元机组普遍采用了滑参数启动方式，是适应汽轮机启动过程中，
在不同阶段（暖管、冲转、暖机、升速、带负荷）对蒸汽参数的要
求，锅炉要不断地调整汽压、汽温和蒸汽流量。单纯调整锅炉燃烧
或运行压力，很难达到上述要求。采用旁路系统就可改善
1、双管式主蒸汽系统
• 特点：避免用管壁厚、管径大的主蒸汽和 再热蒸汽管道及大口径阀门，以节省投资， 并使蒸汽流速在允许范围内；不造成过大 的蒸汽流动压降。
• 缺点：系统复杂，附件多，可靠性较差。
2、单管——双管式主蒸汽系统 • 特点：该系统有下列特点： • 1）由于采用单管，有利于消除进入汽轮机主蒸汽的两侧
在事故工况下，如当汽轮机甩负荷，主蒸汽压力上升很快时，高压 旁路能在 1～3s内打开，加之通流能力为 100％，完全可以替代过热器 出口安全阀起溢流作用，以保证锅炉各受热面免遭超压的危险。
4、旁路系统实例
热力系统概述
热力系统：根据发电厂热力循环的特征，以安全和 经济为原则，将汽轮机本体与锅炉本体由管道、 阀门及其辅助设备连接起来的汽水系统。按照应 用目的和编制方法不同，分为原则性热力系统和 全面性热力系统。
热力系统图：用特定的符号、线条等将热力系统绘 制成的图形。
根据作用不同分为：原则性热力系统和全面性热力 系统