余热发电热力系统介绍

汽轮机组热力系统主要是由新蒸汽管道及其疏水系统、汽轮机本体疏水系统、汽封及其加热系统、主凝结水系统、真空抽气系统、循环水系统及给水除氧系统等组成。汽轮机的辅助设备有凝汽器、水泵、汽封加热器、除氧器等。把锅炉、汽轮机及其辅助设备按汽水循环过程用管道和附件连接起来所构成的系统，叫做发电厂的热力系统。

新蒸汽管道及其疏水和汽封系统

1.新蒸汽管道及其疏水系统

来自锅炉的主蒸汽经电动隔离汽门到主汽门，主汽门内装有蒸汽滤网，以分离蒸汽中的水滴和防止杂物进入汽轮机。蒸汽经主汽门分两路进入汽轮机蒸汽室两侧的调

                  图1.21. 汽轮机组的疏水系统及汽封加热系统

速汽阀。来自AQC锅炉低压汽包的蒸汽经补汽阀从第四级后进入汽轮机做功；蒸汽在汽轮机中膨胀作功后排入凝汽器凝结成水，凝结水由凝结水泵打入汽封加热器；经除氧后的凝结水，由给水泵升压后进入锅炉，重新被加热蒸发成新蒸汽。

现对图1.21中所示的汽轮机的新蒸汽管道及其疏水系统，概述如下：（1）新蒸汽入口的电动隔离汽门旁，并联安装了手动隔离汽门，操作时通常先将手动隔离汽门打开少许，使电动隔离汽门两侧压力差接近于零，就很容易启动电动隔离汽门了。

（2）AQC锅炉和SP锅炉的过热器与汽轮机的水平距离在180m左右，其垂直高差在50m左右，因此连接过热器与汽轮机的蒸汽管道是非常之长的。在汽轮机启动前，必须进行暖管。暖管通常分两段进行：第一段是从锅炉过热器出口电动汽门到汽机厂房的电动隔离汽门，第二段是从电动隔离汽门到汽轮机主汽门（对于低压过热蒸汽则是从电动隔离汽门到汽轮机补汽阀）；在蒸汽管道由冷态被加热的过程中，必然会在管壁产生大量凝结水（疏水），因此暖管前必须打开主蒸汽管道上所有疏水阀门，将疏水排至疏水扩容器，直到暖管完毕才能关闭这些疏水阀门。同样在汽轮机组停运时，蒸汽管道由热变冷的过程中，也要及时排放疏水。

2. 汽轮机本体疏水系统

在机组启动、停止和正常运行中，要及时、迅速地把汽轮机本体及新蒸汽管道中的疏水排入疏水膨胀箱（图1.22），否则将会引起用汽设备和管道发生故障。这些疏水是：

                     图1.22. 疏 水 膨 胀 箱

（1）补汽阀前、后的进汽管道疏水疏水；

（2）汽轮机主汽门到调速汽阀之间两路并联的蒸汽管道中的疏水，即高压蒸汽进气管疏水；

（3）汽轮机本体疏水，包括高压缸疏水、低压缸疏水和高压端轴封管路疏水。

以上这些在疏水膨胀箱内被扩容，扩容后蒸汽送入凝汽器中，疏水被排放。

疏水膨胀箱和疏水扩容器都是汽水分离设备。汽水分离器的类型很多，但其工作原理大致相同，都是先将蒸汽扩容、膨胀，再根据惯性原理，利用汽、水的密度差，在蒸汽管道最低处，从蒸汽中将水分离出来，经疏水口排走。图1.23所示是三种不同型式的汽水分离器示意图。

                  图1.23. 几种型式的汽水分离器示意图

3. 汽封及其加热系统 

（1）汽封：为了有效利用汽封漏汽的余能和保持汽轮机车间的环境清洁，汽轮机前、后汽封近大气端的腔室、主汽门、调速汽阀及补汽阀各阀杆近大气端的漏汽处均有管道与汽封加热器相连，以使蒸汽不漏入大气，同时利用汽封加热器预热凝结水，以提高机组的经济性。 

低压过热蒸汽，通过汽封压力调整分配阀进入均压箱，均压箱内蒸汽压力由汽封压力调整分配阀控制。在运行中当汽封系统中压力低于3kPa时，汽封压力调整分配阀会自动从补气管路补充汽源；如果补气管路未开，则需打开高压过热蒸汽阀门，蒸汽经过喷水减温后进入均压箱成为补充汽源；当汽封系统中压力高于30kPa（表压）时，多余的蒸汽通过汽封压力调整分配阀排入凝汽器中。

  （2）汽封加热器：

汽封加热器型号为LQ－20，如图124所示。来自凝结水泵的冷却水（冷却汽封蒸汽的凝结水）从汽封加热器下水室进入下半部换热铜管，再经后水室进入上半部换热铜管，从上水室排出，最终进入除氧器。

汽封蒸汽从排汽入口进入汽封加热器，沿垂直方向冲刷换热管，把热量传至换热管内的凝结水。由于汽封加热器内换热管密布，换热面积达到20m²，加之冷却水温度

                   图1.24. 汽封加热器

只有30°C左右，汽封蒸汽被迅速冷却，大部分被凝结成水，未被凝结成水的蒸汽从排汽出口被轴封抽风机抽出，排至大气。轴封抽风机流量536m³/h，全压7213Pa，配套电机功率3KW，转速2870r/min。

在汽封加热器器身内的汽水混合物的分离由U形水封管完成（图1.25），分离出来的疏水被送到凝汽器回收。

                  图1.25. U形水封管工作原理图

U形水封管的工作原理如图1.25所示。汽封加热器器身内是负压P1（低于大气压），但比凝汽器内的压力P2要高。用U形管内一侧高度为h的水柱静压力来平衡两容器间的压力差。

在平衡状态时，有：  P1＝P2＋ρgh

式中P1——压力较高的容器内的压力，MPa；

 P2——压力较低的容器内的压力，MPa；

ρ——凝结水密度，kg／m³；

 h——U形管右侧管中疏水水柱高度，m。

当压力为P1的容器内的疏水量增加时，U形管左侧管中水位升高，则平衡被破坏，若水位升高为hx，则P1＋ρghx＞P2＋ρgh，此时疏水就会在富裕静压 ρghx的作用下流至压力为P2的容器内。

为了顺利疏水，汽封加热器U形水封管的高差h≥2 m 。

三．凝结水、循环水和真空抽气系统

图1.26 所示的凝结水、循环水和真空抽气系统各部分前面已经讲过，下面再作一些补充。

图126. 凝汽器、冷却循环水和真空抽气系统

（1）汽轮机在第一次启动及大修后启动时，凝汽器内还无水，这时首先应通

过凝汽器底部的汽室泄水与灌水口，向凝汽器热水井充除盐水。机组启动运转正常后，应化验凝结水水质是否合格，若不合格则应通过放水管将凝结水放走，待水质合格后再关闭放水门，开启通往除氧器的出水门。

（2）为了防止备用凝结水泵出口阀门不严，在凝结水母管内有压力时引起水泵的倒转，在凝结水泵出口处要装上逆止阀。

（3）凝汽器水室下部的泄水口，供停机后放出积水用；凝结水泵的进口侧应有一抽空气管通往凝汽器中，用以平衡凝结水泵入口和凝汽器内压力，并可以防止在凝结水泵中聚集空气。

（4）在凝汽器器身上部有一水室放气口，当凝汽器水侧充水时，打开阀门排走空气，待管内有水流出时关闭放气口阀门。

（5）为了保证润滑油油温，冷油器的冷却水必须具有备用水源（来自厂区管网），以便当循环水泵停运或夏季循环水温过高时使用。

（6）在汽轮发电机组停运过程中，要随着汽轮机转速的降低，首先停运射水抽气器，再缓慢打开凝汽器抽气管道的放空阀，逐步降低凝汽器的真空，争取做到转子静止，真空到零，停运汽封蒸汽。

在停运过程中，凝汽器真空未降到零，不能停止轴封供汽，否则冷空气会自轴端进入汽缸，使转子和汽缸局部冷却，严重时会造成轴封摩擦和汽缸变形。

但是真空降低速度过慢，将迫使机组降速到临界转速的时间加长，对机组安全不利。如果转子已经静止，还有较高真空，这时轴封供汽又不能停止，也会造成上下汽缸温差增大和转子变形不均，产生热弯曲。

如果真空降低速度过快，在尚有一定转速时，凝汽器真空即已到零，后几级长叶片的鼓风摩擦损失产生的热量较多，易使机组排汽温度升高，不利于汽缸疏水的排出，容易产生停机后汽轮机金属的腐蚀。

在事故状态下，应当通过击打危急遮断器方式停机。非到万不得已，不可采用破坏凝汽器真空，使保护（磁力断路油门）动作这种停机方式。

四．给水除氧及疏水系统

本机组由于对锅炉进口给水温度要求较低，只有42°C左右，所以没有配备低压加热器，从凝结器出来的凝结水，经凝结水泵打入汽封加热器就直接进入除氧器，再用给水泵从除氧水箱打入锅炉。对于给水除氧及锅炉疏水系统（图1.27）需要再说明的有以下几点：

1．锅炉缺水、断水是非常严重的事故，因此系统中必须有备用给水泵。

2．给水泵是在较高水温下工作的，其中一个关键问题是保证给水在水泵入口和泵内不发生汽化，为了解决好这个问题常采用以下两个措施：

（1）把除氧器安装在比给水泵高的位置。给水在除氧器里的温度较高，由于给水泵进水管路阻力损失的存在，给水在进入给水泵时会由于压力降低而产生部分蒸汽，

                    图1.27. 给水除氧及疏水系统

这将会使给水泵发生汽塞（汽蚀）现象，造成给水中断。为避免这种现象的发生，就把除氧器放置得比给水泵高，用除氧器水箱及进水管中的水柱的重量增大给水在进水管各处的压力，使给水在进水管路上任一点都不发生汽化。

（2）多级给水泵在运转时要发热，需要一定量的水及时带走这些热量，否则泵内也会发生汽化，而锅炉的用水量又是随着负荷大小而变化的，为此在高、低压给水泵出口与除氧水箱之间各装了一根再循环管，在锅炉负荷较小时，也能保证有适量的水通过给水泵，并用再循环阀门来调节锅炉的给水量。

3．在再循环管上装有节流孔板和逆止阀。装置节流孔板是为了使给水减压，以免高压给水进入水箱内引起除氧器水箱水位的不稳；装置逆止阀是为了防止在某一台给水泵停用后，由于出口水门关闭不严，给水管路中的高压水倒流回停用的泵中，使泵发生倒转。

给水泵启动时，在出口阀门全关的情况下，为了防止过大的冲击力冲坏水泵出口压力表和防止因给水不流动而发热汽化，此时应把再循环阀门打开少许。

4．在锅炉和汽轮机的汽水循环系统中，不可避免地会有水的损耗。为此必须及时进行补充，化学补充水是由除盐水泵打入除氧器的。

本电站两台机组共用一套疏水系统。从除氧水箱溢流筒排出的水，进入疏水箱；来自除盐水泵的化学补充水压力较高，需经过疏水扩容器（容积0.78m³），再进入疏水箱；疏水箱中的水经由疏水泵打入除氧器。疏水泵型号为SLW50-200B，流量22m³/h，扬程38m，电机功率5.5kW，转速2900r/min，1用1备。当疏水箱水位升到一定值时，必须有一台疏水泵投入运行，当疏水箱水位低于设定值时，应将疏水泵停止运行。

5.疏水箱容积10m³，它吸纳高、低压管道疏水，除氧器的溢流水和除盐水，同时用疏水泵把存在其中的水打入到除氧器中，其目的是为了保证除氧器水箱的水位维持在规定的高度，提高给水泵向锅炉供水的可靠性。

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