最新600MW发电厂热力系统讲义汽机.docx
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最新600MW发电厂热力系统讲义汽机
600MW发电厂热力系统
第一章600MW机组热力系统总的介绍
第一节概述
火力发电厂的生产过程,从能量的观点看,就是能量的转化和转移的过程,即:
燃料化学能→热能→机械能→电能,以下重点从能量的角度介绍一下火力发电厂的生产过程。
煤场的煤经碎煤机处理后由皮带输送至煤仓间原煤斗,在磨煤机的研磨作用下变成煤粉,被一次风携带至锅炉各层燃烧器,喷入炉膛,二次风则提供燃烧所必须的氧气,组织良好的燃烧,产生高温烟气。
这一过程是燃料的化学能转化为热能的过程。
锅炉内的工质吸收燃料燃烧所释放的热能,在锅炉受热面中不断被加热,从不饱和水变为高温过热蒸汽。
这一过程是能量的转移过程,即炉内的热能由辐射,对流等形式传给炉内的工质。
具有一定能量的过热蒸汽进入汽机高缸,对高缸转子做功使之转动。
这一过程是能量的转化过程,蒸汽的热能转化为转子的机械能。
高缸的排汽(冷再)进入锅炉的再热器,吸收烟气热量之后引入汽机中,低压缸做功,完成能量由化学能向中,低压转子机械能转化的过程。
具有一定动能的汽机转子带动发电机转子,产生旋转磁场,最终以电流形式由定子线圈输出,经主变送往线路。
这一过程完成机械能向电能的转化。
在上述的能量转化过程中,存在各种能量损失,有锅炉损失,管道损失,冷源损失,汽机损失,机械损失和发电机损失。
在以上损失中,各项所占比例不相同,冷源损失最大,相对应的循环热效率也最低,只有40%多,因此全厂的总效率也只有30%多。
但是从运行的角度可以通过采取各种方法,减小各项损失,达到机组优化运行,降低供电煤耗率的目的。
以下,对工质在热力系统中的循环过程作一简单介绍。
低压缸排汽被循环水冷却后,凝结成水,汇集至热井,经过凝泵升压,进入除盐装置,除去凝水中的盐份。
除盐装置出口至轴封加热器,利用轴封汽回汽对凝水加热,再到除氧器水位调节站,控制除氧器水位的稳定。
再依次经过#8,#7,#6,#5低加,对凝水加热,之后进入除氧器。
除氧器也是一加热器,一是对凝水加热,二是除去水中的溶氧,防止设备的腐蚀。
除氧器底部接有给水泵吸入管。
给水泵有两台各为50%容量的汽泵和一台容量为30%的电泵。
给水经过泵的升压之后,依次经过#3,#2,#1高加,最后被加热至272℃,进入锅炉省煤器。
在凝水及给水回路中,采用抽汽回热系统,高低加的热源为汽机的各级抽汽,目的是提高循环热效率及经济性。
给水进入省煤器被烟气加热,由三根管道进入汽包,进行炉水循环。
炉水循环的作用是使炉水吸收炉辐射热,产生饱和蒸汽,并且可以保证受热面的安全。
饱和汽离开汽包进入过热器,在过热器中继续吸收炉的辐射热和烟气对流热,形成过热蒸汽,经高压主汽门和调门进入高缸,推动高压转子。
高缸排汽回到再热器继续加热,此过程可提高循环的热效率。
再热器出口蒸汽引至中,低压缸做功,做完功的排汽由低缸排至凝器。
至此,完成一个工质的热力循环。
工质在循环过程中不可避免要产生一些损失,如连排,定排,除氧器排汽等,这就需要对工质补充。
我厂的补水管接在凝器,水源为大水箱除盐水,通过补水,可以保证凝器水位的正常。
第三章600MW机组热力系统汽机部分
第一节主汽、再热蒸汽系统
1.1系统作用
主、再热蒸汽系统为汽轮机提供新蒸汽和再热蒸汽,并将新蒸汽、再热蒸汽的一部分热能转变为机械能。
另外,该系统还作为一部分用户的汽源。
如小机的高压汽、辅汽、轴封系统等。
1.2系统的组成及流程
1.2.1系统的组成
主、再热蒸汽系统由主、再热蒸汽管道,高、中、低压缸以及管道上的阀门测点等组成。
1.2.2系统的流程
1. 3系统参数及规范
项目
单位
100%MCR
90%MCR
蒸发量
t/h
2008
1815.3
再热蒸汽流量
t/h
1634
1496
过热器出口压力
MPa
18.29
17.32
过热器出口温度
℃
540.6
540.6
再热器进/出口压力
MPa
3.86/3.64
3.49/3.30
再热器进/出口温度
℃
315/540.6
313.3/540.6
1. 4系统及辅机隔离措施
正常运行中,主、再热蒸汽管道泄漏,一般都进行申请停机处理。
个别情况,可降负荷,带压堵漏,有条件时进行彻底处理。
该系统管道上的疏水系统隔离也较困难,一方面系统处于高压状态,阀门不一定关得严。
另一方面因疏水至扩容器,若阀门关得太严,可能泄漏真空,影响机组安全,但对再热器管道上的液位开关,有可能关闭其隔离阀进行隔离。
1.5主、再热蒸汽系统中设置再热蒸汽系统的原因
1热力发电厂生产过程的实质是将燃料中的化学能,经热能的释放、传递,工质的迁移和热功转换等过程最终转变为电能。
在这些能量转换的过程中,总有数量不等。
原因不同的各项损失,如:
锅炉损失,管道损失,冷源损失,汽轮机内部损失,发电机损失等,使得燃料中的化学能只有一部分转变为电能。
要提高发电厂的热经济性,设置再热蒸汽系统是一个有效的办法。
再热参数选择合理,可提高整个热循环的平均吸热温度,相应增加循环热效率。
通常再热温度提高10℃,循环热效率可提高0.2%~0.3%,采用一次中间再热,可使得机组的热经济性约提高5%左右。
2主蒸汽通过高、中、低缸做功后,在后几级,随着压力和温度的下降,一部分蒸汽凝结成水,使蒸汽温度增大,湿蒸汽中的水珠打在叶片上,使该处受到冲蚀,叶片表面将被冲蚀成许多密集的细毛孔,严重者造成叶片缺损,严重威胁汽轮机的安全,采用中间再热系统,降低了后几级的蒸汽温度,使汽机后几级叶片的安全得到了保证。
综上设置中间再热系统的原因有三个,一是提高机组的经济性,二是提高汽轮机未级的蒸汽温度。
使之在允许的范围内,三是汽耗率降低。
1.6我公司汽机本体的简介
1.6.1主要规范
型式:
亚临界中间再热,单轴四缸四排汽冷凝或高中压缸分缸。
中压缸和二只低压缸都是分流布置。
级数:
计57级。
高压缸:
1级冲动级+10级反动级=11级
中压缸:
2×9级反动级=18级
低压缸:
2×2×7级反动级=28级
末级叶片长度:
869mm(#1机)/1000mm(#2机,经过通流改造)
低压缸排汽面积4×7.11m2(#1机)
汽轮机额定转速:
3000r/min
临界转速高压1760r/min
中压2170r/min
低压1700r/min
超速跳闸转速111%额定转速
汽轮机
长度:
31m
最大宽度:
9.146m
重量:
1123吨
机组计8级抽汽即三高、四低、一除氧。
1.6.2汽缸介绍
高压缸:
内外缸采用合金钢铸造,采取双层缸布置,其特点较单层缸随的蒸汽压力分摊内外层缸,可减少汽缸厚度和法兰尺寸,内缸水受高温,内外缸共同承受压力,内外缸之间有蒸汽流动。
中压缸:
合金钢铸件,水平中分成上、下缸,双层结构,内缸支撑前五级静叶栅,外缸支撑后四级静叶栅。
低压缸:
分三层缸,一个外缸,两个内缸,第一个内缸装低压前五级,第二个内缸装低压后二级。
三个缸承受的排汽温度分别为高压缸:
224℃,中压缸200℃,低压缸303℃。
1.6.3进汽部分
高压缸进汽设两个主汽门,分别对应用2个调节汽门。
中压缸进汽设两个中压主汽门,分别对应用2个中压调节汽门。
中压缸排汽通过连通管直接与低压缸相连。
整个机组共有11个轴承;
整个机组滑销系统主要由纵销、横销、立销和猫爪压板销组成。
1.7汽轮机本体特点
1.7.1整机设计特点
整机采用积木块(BUILDINGBLOCK)式设计原则。
主机由BB034(单流高压部分)、BB051(双流中压部分)和两个BB074(双流低压部分)四个积木组成。
配套设备也大都是组装式结构:
如EH油系统、润滑油系统、发电机冷却水系统、高压主汽门及调速汽门、中压主汽门及调整汽门等都是组合成一体,独立布置。
由于采用积木块设计原则,有效的解决了产品的通用化、系列化和标准化的问题,对制造、安装和使用都比较方便。
1.7.2汽缸、转子和通流部分的特点
1、高中压汽缸都采用双层缸结构,高压内外缸夹层有少量来自调节级后的漏汽流过,中压内外缸夹层间有少量来自反流第5级后的蒸汽流过,以冷却汽缸进汽部分的高温区。
设计上考虑内缸的内外侧温差较小,压差较大,主要承受压应力。
而外缸内外侧温差较大,压差较小,主要承受热应力,温差大的缸体压差较小,因而可采用较簿的外缸壁,较小的法兰。
加之,内外缸水平中分面螺栓靠近缸壁中心线,使缸壁与法兰厚度差别减少,汽缸、法兰、螺栓都容易加热,所以对法兰、螺栓等未采取加热或冷却措施。
此外,由于上、下汽缸结构基本对称,形状比较简单,尤其是内缸尺寸较小,所有静叶片组成的隔板都安装在隔板套(静叶环)上,结构的这些特点,使汽缸在机组启停和运行中,热膨胀比较均匀和自由,减少了汽缸的热应力和热变形,又给制造带来了方便。
2、低压缸虽然压力、温低较低,但进汽与排汽温差最大(303℃),为减少缸壁的温度梯度,所以也遵循高温设计原则,采用了多层缸钢板焊接结构,在进汽部分设计成三层缸,通流部分为二层缸,以减少汽缸的应力和变形。
3、通流部分除调节级采用冲动级外,其他均为反动级。
但高中压缸静叶环采用类似冲动式汽轮机的隔板结构,并没有弹性汽封,减少级间的漏汽损失。
反动级动、静叶片型线的进汽边,采用了对进汽角度变化范围适应性较大的大园弧进汽边的叶型。
这种出汽边薄,进汽边园弧半径大的厚叶片,具有良好的汽动性能,同时在较小的进汽角和进汽角在较宽范围内(65--95°)变化时,仍具有良好的汽动性能。
故即使在级数少,速比较低的情况下,仍能保持相当水平的效率。
这样,就使得本汽轮机的级数比典型的反动式汽轮机少得多,结构较为简单。
4、除低压缸的最后三级动叶和二级静叶片采用变截面的扭叶片外,其余各级动静叶片全部采用等截面直叶片。
为使高、中压最后几级叶片的径高比大于8,满足采用直叶片的条件,对机组效率不致影响过大。
高、中压缸通流部分的囝向流道,均设计成斜通道结构,既转子的根径沿汽流流动方向逐级增大,且静叶和动叶根部及顶部的流道与轴向成一定的倾斜角度一致,外侧仍与转轴的轴线保持平行。
这样转子围带的制造复杂一些,但叶片制造较为简单,而且可使叶片通道轮廓平滑,提高通流部分的效率。
为防止低压末级叶片水冲刷,在其进汽侧加焊有硬质合金防防磨片。
5、除末叶片用拉筋连接,次末级为自由叶片外,其他各级动、静叶片均设有围带和叶根的径向汽封。
整个流通部分,轴向间隙都设计得比较大,而各级围带的轴向汽封齿数多,间隙比较小,且围带与汽封齿的密封面保持与转子的轴向平行。
这样,使得机组在保证经济性的前提下,允许有较大的相对膨胀,从而提高了启停的灵活性和可靠性。
6、除调节级叶片采用三销钉、三叉叶根外,其余各级都采用轴向装入式枞树型叶根。
次末级和末级为四齿园弧枞树型叶根,其他各级则为三齿直结枞树型叶根。
7、高、中、低(I)、低(II)四根转子均为整锻结构,全部用刚性联轴器连接。
两个低压转子及低(II)与发电机转子之间,还带有尺寸不同的中间轴连接。
这样。
两根低压转子尺寸完全相同,使低压缸部分可以采用同样的积木块部件。
8、为降低中压转子进汽部分高应力区的热应力,中压转子的中段和第一级叶片的根部,用低温蒸汽进行冷却。
此蒸汽来自高压缸排汽,参数为3.657MPa,313.4℃,流量为30.53t/h。
该蒸汽从中压外缸引入,穿过内缸和进汽室导流环内的通道,沿转子的中段表面和第一级叶片的进汽侧叶根区流过,进入中压首级动叶片的工作流道。
9、中、低压转子都为对称分流结构,各个转子的轴向推力大致达到自然平衡。
高压转子在调节级外侧设有直径Ф973.12的一个平衡鼓,平衡反动级叶片产生的推力。
由于四个转子的推力基本上已各自自行平衡,整个机组的剩余轴向推力比较小。
10、转子叶片装配后,在热箱内(在加热和真空状态下)进行高速动平衡,以达到要求的平衡精度
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