汽轮机房工艺设计详解
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全国勘察设计注册公用设 备工程师动力专业 第五章 汽轮机房工艺设计
刘文毅
1
一、发电厂原则性热力系统
第一节
发电厂热力系统
1、发电厂原则性热力系统的拟定
主要表明热力循环的特征，体现机炉之间关系及向 外供热情况 1)组成 热力系统组成：锅炉本体汽水系统、汽轮机本体 热力系统、机炉间连接管道和全厂公用汽水系统
（1）运行 小机组定压
溶氧量：排气阀开度，主凝结水流量、温度，补水、 疏水，抽汽等 汽压：抽汽量 水温：饱和温度 水位：自动调整避免过高或过低
（2）防止除氧器超压爆破
主要压力容器
质量可靠，运行方面：严格防止压力高蒸汽进入； 安全阀应每年校验，每季试排汽；压力调整器必须 投入自动，不得将汽源电动门拆除“自保持”作调 11 整门用，每5年做一次整体水压试验等
增压后直接供汽
（2）减压减温器：降低蒸汽压力和温度 （3）基本热网加热器：整个采暖期投运，承担基 本热负荷 （4）尖峰热网加热器：采暖期最冷几天，承担尖 峰热负荷 15
6、发电厂 全面性热力 系统
单抽25MW
一级调整抽 汽供基本热 网加热器
16
三、凝汽式发电机组的总效率
1、锅炉中能量损失
锅炉效率η b大型>90%,中、小型85-90%。
发电机效率η g，可达97-98%。
6、凝汽式发电机组的总效率
pl b ptoi m g
中、小型约30%
18
一、除氧器
第二节
热力系统主要设备选择
总出力:按系统全部锅炉额定蒸发量的给水量确定, 每台机组一台除氧器 容量:与锅炉匹配,每台锅炉一台 除氧水箱容量:35t/h以下20-30min额定蒸发量, 65t/h以上10-15min额定蒸发量 除氧器布置高度:保证给水泵不汽蚀,大气式6-7m, 中压11-13m
5
2、主蒸汽系统
1）主蒸汽系统形式 锅炉至汽机进口，并包括各辅助设备 的支管系统、疏水系统等 单元制：大机组，系统简单，经济、方便、 可靠，但灵活性差 母管制：中小机组
切换母管制：机炉一 一对应，最灵活、可 靠，经济性差
分段母管制：较灵活、 可靠性差，经济性差
6
2）主蒸汽温度偏差、压力损失及管径优化 3）主蒸汽系统全面性热力系统 考虑汽轮机启动过程中暖缸、辅助供汽，新机组 投运等加热用汽
2、主蒸汽管道的散热损失
产生锅炉出口和汽机入口焓差 ,管道效率95-97%, h1
p
hsu
3、汽轮机中能量损失
内部损失用相对内效率，外部损失用机械效率表示
oe oim
4、冷源损失
汽轮机绝对内效率表示
i oit
17
热效率η 只能到40-45%,中、小型30-35%。
5、发电机中能量损失
（6）选择热力辅助设备
（7）热经济指标计算
2、发电厂原则性热力系统的举例
4
二、发电厂全面性热力系统
1、发电厂全面性热力系统概念
不同运行工况下的所有系统，以此全面显示该 系统安全、可靠和灵活性，含实际所有（运行和备 用）设备、管线和阀门。
一般包括：主蒸汽系统、回热加热系统、给水 除氧系统、主凝结水系统、补充水系统、供热系统、 厂内循环冷却水系统和锅炉启动系统等
Fra Baidu bibliotek
原则性热力系统：锅炉、汽轮机和以下各热力系 统组成：蒸汽系统、给水回热加热和除氧器系统、 补充水引入系统、轴封汽及其它废热回收系统，热 2 电厂还有对外供热系统
2）编制步骤
初步可行性研究、可行性研究、初步设计、施工 图设计
（1）确定发电厂形式及规划容量 （2）选择汽轮机 凝汽不超4台，供热不超6台， 有常年持续稳定热负荷选背压式，热负荷变化大 宜选抽凝式 （3）绘制原则性热力系统图 （4）进行发电厂原则性热力系统计算 热平衡 （5）选择锅炉 凝汽电厂宜一机配一炉，108110%汽机，热电厂因热负荷，两炉配一机、三炉 3 配两机
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二、给水泵
1、容量和台数:应有一台备用，其它应能保证给水 并有10%裕量。
2、扬程：锅炉额定蒸发量时，从除氧器水箱出口 到省煤器进口总阻力，加20%裕量；加锅筒水位与 除氧器给水箱水位静压差；加省煤器入口进水压力； 减除氧器工作压力
9
4、回热系统的全面性热力系统
1）回热系统特点 高加、低加：表面式加热器 除氧器：加热和除氧，混合式加热器 热力除氧器：以回热抽 汽加热除去给水中溶解 气体，可汇集主凝结水、 补充水、疏水、生产返 回水、锅炉连续扩容蒸 汽、汽机门杆漏汽等各 项汽水流量，并保证给 水品质及给水泵安全
10
2）除氧器的运行
5、全厂公用汽水系统
1）公用辅助蒸汽系统 机组启动，用于汽机汽封系统、除氧器加热、 燃油加热、锅炉下联箱；运行，燃油加热、燃油雾 化、各加热、采暖等
12
2）工业水系统 向电厂主厂房内及主厂房附近的辅助机械和冷 却器、冷油器等装置连续不断的供给冷却水 要求：（1）应有可靠水源，具有独立的供、排 水系统，碳酸盐硬度<5mol/m3,pH值应6.5～9.5, 转 动机械轴承冷却水，悬浮物含量<100g/m3 （2）充足淡水不需处理，开式。需处理或节约， 闭式或开、闭结合。 （3）母管制，水泵宜用一台备用 （4）扬程：考虑静压差，流动损失，裕量 （5）用水点排水：自流排水或自流排水与压力排 水相结合。如自流应通过漏斗接入母管，引至排水 13 沟或回水池等
3）全厂疏放水、放气系统 （1）疏放水系统：疏泄 和收集全厂各类疏放水、 回收锅炉锅筒和各种箱 体（如除氧水箱）的溢 水，以及设备停用检修 时排放的水质合格的水 而设置。包括：疏水扩 容器、疏水箱和疏水泵 等。
（2）放气系统：管道、热力设备高处的放气管道
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4）汽网的供汽系统及设备 （1）供汽方案： 减压减温后直接供汽 排汽或抽汽直接供汽
7
3、给水系统及给水泵的配置
1）给水系统形式
分段母管制：安全可靠 性高，阀门较多、系统 复杂、耗钢材、投资大， 中、低压小容量电厂， 或给水泵容量与锅炉容 量不配合 切换母管制：有足够可靠性，运行灵活
单元制：大机组，系统简单，经济、方便、可靠， 8 但灵活性差
2）给水泵 定速泵：小机组母管制，定压运行节流损失大 调速泵：大机组，经济安全 3）给水系统的全面性热力系统及运行 给水操作台调节，主回路、启动回路切换，高 加有旁路，减温水，放水放气等
刘文毅
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一、发电厂原则性热力系统
第一节
发电厂热力系统
1、发电厂原则性热力系统的拟定
主要表明热力循环的特征，体现机炉之间关系及向 外供热情况 1)组成 热力系统组成：锅炉本体汽水系统、汽轮机本体 热力系统、机炉间连接管道和全厂公用汽水系统
（1）运行 小机组定压
溶氧量：排气阀开度，主凝结水流量、温度，补水、 疏水，抽汽等 汽压：抽汽量 水温：饱和温度 水位：自动调整避免过高或过低
（2）防止除氧器超压爆破
主要压力容器
质量可靠，运行方面：严格防止压力高蒸汽进入； 安全阀应每年校验，每季试排汽；压力调整器必须 投入自动，不得将汽源电动门拆除“自保持”作调 11 整门用，每5年做一次整体水压试验等
增压后直接供汽
（2）减压减温器：降低蒸汽压力和温度 （3）基本热网加热器：整个采暖期投运，承担基 本热负荷 （4）尖峰热网加热器：采暖期最冷几天，承担尖 峰热负荷 15
6、发电厂 全面性热力 系统
单抽25MW
一级调整抽 汽供基本热 网加热器
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三、凝汽式发电机组的总效率
1、锅炉中能量损失
锅炉效率η b大型>90%,中、小型85-90%。
发电机效率η g，可达97-98%。
6、凝汽式发电机组的总效率
pl b ptoi m g
中、小型约30%
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一、除氧器
第二节
热力系统主要设备选择
总出力:按系统全部锅炉额定蒸发量的给水量确定, 每台机组一台除氧器 容量:与锅炉匹配,每台锅炉一台 除氧水箱容量:35t/h以下20-30min额定蒸发量, 65t/h以上10-15min额定蒸发量 除氧器布置高度:保证给水泵不汽蚀,大气式6-7m, 中压11-13m
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2、主蒸汽系统
1）主蒸汽系统形式 锅炉至汽机进口，并包括各辅助设备 的支管系统、疏水系统等 单元制：大机组，系统简单，经济、方便、 可靠，但灵活性差 母管制：中小机组
切换母管制：机炉一 一对应，最灵活、可 靠，经济性差
分段母管制：较灵活、 可靠性差，经济性差
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2）主蒸汽温度偏差、压力损失及管径优化 3）主蒸汽系统全面性热力系统 考虑汽轮机启动过程中暖缸、辅助供汽，新机组 投运等加热用汽
2、主蒸汽管道的散热损失
产生锅炉出口和汽机入口焓差 ,管道效率95-97%, h1
p
hsu
3、汽轮机中能量损失
内部损失用相对内效率，外部损失用机械效率表示
oe oim
4、冷源损失
汽轮机绝对内效率表示
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热效率η 只能到40-45%,中、小型30-35%。
5、发电机中能量损失
（6）选择热力辅助设备
（7）热经济指标计算
2、发电厂原则性热力系统的举例
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二、发电厂全面性热力系统
1、发电厂全面性热力系统概念
不同运行工况下的所有系统，以此全面显示该 系统安全、可靠和灵活性，含实际所有（运行和备 用）设备、管线和阀门。
一般包括：主蒸汽系统、回热加热系统、给水 除氧系统、主凝结水系统、补充水系统、供热系统、 厂内循环冷却水系统和锅炉启动系统等
Fra Baidu bibliotek
原则性热力系统：锅炉、汽轮机和以下各热力系 统组成：蒸汽系统、给水回热加热和除氧器系统、 补充水引入系统、轴封汽及其它废热回收系统，热 2 电厂还有对外供热系统
2）编制步骤
初步可行性研究、可行性研究、初步设计、施工 图设计
（1）确定发电厂形式及规划容量 （2）选择汽轮机 凝汽不超4台，供热不超6台， 有常年持续稳定热负荷选背压式，热负荷变化大 宜选抽凝式 （3）绘制原则性热力系统图 （4）进行发电厂原则性热力系统计算 热平衡 （5）选择锅炉 凝汽电厂宜一机配一炉，108110%汽机，热电厂因热负荷，两炉配一机、三炉 3 配两机
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二、给水泵
1、容量和台数:应有一台备用，其它应能保证给水 并有10%裕量。
2、扬程：锅炉额定蒸发量时，从除氧器水箱出口 到省煤器进口总阻力，加20%裕量；加锅筒水位与 除氧器给水箱水位静压差；加省煤器入口进水压力； 减除氧器工作压力
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4、回热系统的全面性热力系统
1）回热系统特点 高加、低加：表面式加热器 除氧器：加热和除氧，混合式加热器 热力除氧器：以回热抽 汽加热除去给水中溶解 气体，可汇集主凝结水、 补充水、疏水、生产返 回水、锅炉连续扩容蒸 汽、汽机门杆漏汽等各 项汽水流量，并保证给 水品质及给水泵安全
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2）除氧器的运行
5、全厂公用汽水系统
1）公用辅助蒸汽系统 机组启动，用于汽机汽封系统、除氧器加热、 燃油加热、锅炉下联箱；运行，燃油加热、燃油雾 化、各加热、采暖等
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2）工业水系统 向电厂主厂房内及主厂房附近的辅助机械和冷 却器、冷油器等装置连续不断的供给冷却水 要求：（1）应有可靠水源，具有独立的供、排 水系统，碳酸盐硬度<5mol/m3,pH值应6.5～9.5, 转 动机械轴承冷却水，悬浮物含量<100g/m3 （2）充足淡水不需处理，开式。需处理或节约， 闭式或开、闭结合。 （3）母管制，水泵宜用一台备用 （4）扬程：考虑静压差，流动损失，裕量 （5）用水点排水：自流排水或自流排水与压力排 水相结合。如自流应通过漏斗接入母管，引至排水 13 沟或回水池等
3）全厂疏放水、放气系统 （1）疏放水系统：疏泄 和收集全厂各类疏放水、 回收锅炉锅筒和各种箱 体（如除氧水箱）的溢 水，以及设备停用检修 时排放的水质合格的水 而设置。包括：疏水扩 容器、疏水箱和疏水泵 等。
（2）放气系统：管道、热力设备高处的放气管道
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4）汽网的供汽系统及设备 （1）供汽方案： 减压减温后直接供汽 排汽或抽汽直接供汽
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3、给水系统及给水泵的配置
1）给水系统形式
分段母管制：安全可靠 性高，阀门较多、系统 复杂、耗钢材、投资大， 中、低压小容量电厂， 或给水泵容量与锅炉容 量不配合 切换母管制：有足够可靠性，运行灵活
单元制：大机组，系统简单，经济、方便、可靠， 8 但灵活性差
2）给水泵 定速泵：小机组母管制，定压运行节流损失大 调速泵：大机组，经济安全 3）给水系统的全面性热力系统及运行 给水操作台调节，主回路、启动回路切换，高 加有旁路，减温水，放水放气等