1、第十六章第十六章 發電廠的熱力系統發電廠的熱力系統 為了確保安全生產和調度靈活又增設了許多備用設備系統，如除各高壓加熱器的旁路外又增加了鍋爐點火或變工況運行時所需要的從鍋爐一直到凝汽器的所謂“大旁路”、汽輪機高壓缸，中壓缸等之間的旁路，以便滿足各種工況并回收熱量和工質以降低熱力系統中的損失，此外還設置了“廢”熱回收系統（如鍋爐連續排污的回收）補充水系統，各管道與設備的輸水系統等，所以熱力系統十分復雜，對這樣復雜的熱力系統，應進行分析和研究，以便從整體上掌握它，才能實現對全廠熱力設備的監視和控制，這就是本章的目的。第一節 給水回熱加熱系統 隨著汽輪機的單機容量的增大及其初蒸汽參數的提高，回熱抽汽

2、的級數也在增多，多者可達10余級的回熱抽汽，回熱加熱器及其連接管道和附件也以同樣的數目增加，這是造成現代發電廠的熱力系統越來越復雜的主要原因。一、回熱加熱器的型式與其連接系統 回熱加熱器的主要型式可分成兩大類，這就是混合式（也叫接觸式）加熱器和面式加熱器。這兩類加熱器當然在結構上有明顯的區別，但這分類主要的還是根據其加熱工質與被加熱工質之間的換熱方式與特點來分的。 圖16-1 混合式加熱器示意圖圖16-2 管板式U型管面式加熱器1蓋板；2球面螺母；3掛環；4止脫箍；5均壓四合圈；6密封環；7密封座；8管板；9蒸汽冷卻段隔板；10蒸汽冷卻段管束；11凝結段管束；12疏水冷卻段；13凝結段隔板；1

3、4疏水冷卻段隔板；15凝結段蒸汽流向；16疏水流向；17雙頭螺栓二、回熱加熱器的連接系統與其分析 現代電廠的回熱系統主要是采用表面式的回熱加熱器，而混合式加熱器雖然有很多優點，但只作為除氧器而被采用，關于這種加熱器的連接與除氧原理我們在后面還要分析，這里要分析的回熱加熱器的連接主要是討論面式加熱器及其疏水的處理方式，圖16-4列出幾種可能的疏水處理方式。圖16-4 加熱器的連接方式（a）單疊混合式加熱器；（b）重力疊置混合式加熱器；（c）面式加熱器的疏水采用疏水泵抽出；（d）疏水逐級回流；（e）僅采用一臺輸水泵三、采用回熱系統的經濟性分析 與無回熱的熱力系統相比，采用合理設計的回熱系統，在其它

4、各技術參數與條件相同的情況，一般可使循環熱效率提高8%15%。但是取得這樣可觀的熱經濟效益也不是無代價的，除要增加回熱加熱器及其連接管道和附件外，汽輪機本體、凝汽器與鍋爐受熱面等都將發生相應的變化。四、影響回熱系統經濟效益的因素四、影響回熱系統經濟效益的因素 回熱系統的經濟效益主要取決于其熱經濟性，因此，我們主要分析影響其熱經濟性的主要因素， 1加熱器的型式及其組合（1）混合式加熱器也叫接觸式加熱器 （2）帶疏水泵的面式加熱器 （3）帶疏水冷卻器的加熱器組合 （4）單純的疏水逐級回流的加熱器 2回熱級數與給水加熱最終溫度 給水回熱級數、加熱量在各級之間的分配以及給水加熱的最終溫度是給水回熱加熱

5、基本參數，這在工程熱力學中已經討論。本節將在基礎上再進一步討論。這三個基本參數是相互關聯的，首先要確定的是回熱級數，級數一旦決定，給水加熱最終溫度也就可以定下來。圖16-5為給水回熱的經濟效益，正反映著回熱級數與給水加熱最終溫度之間的關系。圖16-5給水回熱的經濟效益3加熱器的運行監視、調節和保護 為保證回熱加熱器正常運行，應加強對其運行狀態的監視。主要監視參數有回熱抽汽壓力和溫度、給水流量和加熱器進、出口水溫和加熱器汽側的水位。 圖16-6 國產N200型機組低壓加熱器管路系統1軸封冷卻器旁路閥；21號低壓加熱器旁路閥；3軸封加熱器旁路閥；4再循環門；52、3、4號低壓加熱器旁路閥；6起動防

6、水閥；7水位調節閥；8疏水泵第二節給水除氧系統給水除氧的目的和要求 當水和氣體接觸時，一部分氣體會溶于其中。根據氣體在液體中溶解的亨利定律：在平衡狀態下，單位體積水中溶解的氣體質量與水面上該氣體的分壓力成正比，隨水溫升高，水蒸汽的分壓力加大，其它氣體的分壓降低，水中溶解的氣體也減小。由于內部為負壓狀態的熱力設備（汽輪機的排汽缸、凝汽器、個別低壓加熱器及其連接管路）結合面并非絕對嚴密，空氣會從間隙漏入，一部分溶解于凝結水中，另外化學補充水取自天然水，其中溶解的空氣達40mg/L，雖經化學處理仍然溶解有一定量的空氣，因此由主凝結水和化學補充水組成的鍋爐給水也必然溶解一定量的空氣。 為了保證發電廠安

7、全經濟運行，必須不斷的除掉給水中溶解的氣體，特別是其中溶解的氧氣。習慣上將給水除氣過程稱為給水除氧，而除氣的設備稱除氧器。給水除氧的原理和方法 給水除氧的方法有化學除氧和物理除氧兩種。 化學除氧是利用易于和氧起化學反應的藥劑（如亞硫酸鈉Na2SO3和聯胺N2H4等）與水中的溶解氧化和，達到除氧的目的。 發電廠中廣泛采用物理方法（即熱力除氧）進行除氧。這種除氧方法的原理是建立在亨利定律和道爾頓定律的基礎上的。 根據亨利定律，某種氣體在單位體積水中的溶解量（溶解度）為：bpbKpmg/L （16-2）式中 pb平衡狀態下水面上該氣體的分壓力（平衡壓力）； p水面上混和氣體的全壓； K該氣體的質量溶

8、解度系數（與氣體種類和溫度有關，如圖16-8所示為氣體在水中的溶解度）。 若水面上某種氣體的實際分壓力小于該狀態對應的平衡壓力，則單位時間內該氣體溶于水的分子數小于從水中逸出的分子數，相當于該氣體的分子從水中逸出，使水中該氣體的溶解量減小。因此只要采取適當措施提高該氣體的平衡壓力或降低水面上該氣體的分壓力，就可以實現除掉該氣體的目的。若能使水面上該氣體的分壓力等于零，則該氣體的溶解度即降至零。 采用熱力除氧必須做到以下兩點：首先必須將給水加熱至除氧器內壓力相應的飽和溫度，即使只差幾分之一度，也將使給水中殘存的溶解氧達不到允許的程度（見圖16-9）；其次必須有氣體逸出的空間，并及時將水中逸出的氧

9、氣從除氧器中排出，只有混合式加熱器才能滿足上述兩項要求，故用它作為除氧器。3除氧器的種類和結構 除氧器按工作壓力的高低可分為：真空式（p0.1Mpa）、大氣式（p0.12Mpa）和高壓式（p=0.3-1.0Mpa）三大類。圖16-10 淋水盤式除氧器1除氧塔；2主凝結水進口；3排氣口；4高壓加熱器疏水進口；5加熱蒸汽進口；6除氧水箱；7下水管；8放水管圖16-12 除氧器供汽系統的連接方式（a）單獨為一級加熱器；（b）前置式連接；（c）調節抽汽供汽5除氧器的運行和監視 除氧器的運行和監視主要是為了保證良好的除氧效果和水泵的安全。 無論是滑壓運行還是定壓運行的除氧器，在機組甩負荷時都應迅速關閉抽

10、汽逆止門，防止蒸汽倒流入汽輪機。第三節 發電廠的汽水損失與補充1發電廠的汽水損失 發電廠在運行過程中，總伴隨有一定量的蒸汽和凝結水損失。在起動過程中，熱力設備暖機和管道暖管用汽、起動抽氣器和汽動泵用汽；在正常運行中重油加熱、蒸汽吹灰、軸封排汽、鍋爐排污以及設備和管道的泄漏、汽水化驗取樣等；在停機、停爐和設備檢修時的排汽、放水都將造成汽水損失。 2減少汽水損失的措施減少發電廠汽水損失的主要措施有：（1）改進安裝工藝，提高安裝質量，減少設備和管道泄漏。例如以焊接代替法蘭連接。（2）設置起動旁路系統、疏水回收系統、鍋爐連續排污的回收利用系統和軸封漏汽回收系統等。（3）將蒸汽吹灰改為高壓空氣或爐水吹灰

11、，直接供熱改為間接供熱等。3汽水損失的補充 盡管采取相應的措施，但仍不可避免有一定量的汽水損失，要維持工質平衡正常循環，必須及時進行工質補充。為保證蒸汽品質，補充水一定要符合規定的水質指標。對天然水必須進行處理后才能作補充水，處理方法有化學法和物理法兩種。4鍋爐連續排污利用系統圖16-16是高壓電廠采用的兩級擴容器串聯的回收系統，其工質和熱量損失只是第二級擴容器排污經冷卻器降溫后排入地溝的部分。為了獲得品質合格的擴容蒸汽，每級擴容器都設有水位自動調節閥和手動調節閥以及放水閥。另外每級擴容器均設有安全閥；在擴容蒸汽引出管上設有逆止閥。 圖16-16 兩級連續排污擴容系統1低位水箱；2其它污水進口

12、；3連續排污進口；4去供熱系統；5高壓排污擴容器；6節流閥；7截止門；8冷卻水；9低壓排污擴容器；10去供熱系統第四節 原則性熱力系統圖1熱力系統圖 為了便于對發電廠熱力系統進行方案設計、分析研究和運行監督，用規定的符號表示各種熱力設備和閥門，用不同的線條表示各種連接管道，繪制成設備連接系統的示意圖，稱為熱力系統圖。2原則性熱力系統圖 在原則性熱力系統圖上，只畫出與工質的熱力循環有關的設備及其聯結管道。與此過程無關的部分一概省略。這種系統圖主要描述熱力系統的工作原理，用于熱力系統的分析比較和計算。 圖16-17 N100-8.83/535凝汽式機組的原則性熱力系統圖第五節 發電廠全面性熱力系統

13、 全面性熱力系統圖不象原則性熱力系統那么簡單。它幾乎是一對一地反映電廠的實際設備與管道。一般情況下沒有省略設備。一、主蒸汽系統及其連接方式根據電廠的具體情況，主蒸汽系統有以下幾種連接方式：1集中母管制系統發電廠中參數相同的鍋爐產生的蒸汽送入一根母管，各汽輪機和其他用汽設備由這根主蒸汽母管供汽，這種連接稱集中母管制主蒸汽系統，如圖16-21所示。圖16-21 集中母管制主蒸汽系統2單元制系統 一臺鍋爐產生的蒸汽供一臺汽輪機使用（見圖16-22），或兩爐一機，而無與其它機爐的橫向聯系的連接方式稱單元制系統。這種系統比較簡單、機爐可采用滑參數起動和運行，但單機必須停爐，停爐也必須停機。 圖16-22 單元制主蒸汽系統（a）單主蒸汽管路；（b）雙主蒸汽管路；（c）單主蒸汽管道雙主汽門系統3切換母管制系統 圖16-23的切換母管連接方式是集中母管制和單元制的組合方案，各對應機爐組成單元制系統，各單元再與母管相連。 圖16-23 切換母管制主蒸汽系統4擴大單元制主蒸汽系統 各對應機爐按單元制連接，各單元主蒸汽管之間用直徑不大的連接管連通，并用閥門隔離（見圖16-24）。 圖16-24 擴大單元制蒸汽系統二、機組起動旁路系統二、機組起動旁路系統1旁路系統的作用（1）保護鍋爐再熱器 （2）回收工質，減小排汽噪聲 （3）協助鍋爐調節蒸汽參數 旁路系統實質上既是再熱