600MW機組抽汽及加熱器系統(tǒng)解析

1、1600MV 機組抽汽及加熱器系統(tǒng)施晶一、概述在純凝汽式汽輪機的熱力循環(huán)（朗肯循環(huán)）中，新蒸汽的熱量在汽輪機 中轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ牟糠种徽?30%30%左右，而其余的 70%70%左右的熱量隨乏汽（在汽輪機 中作完功的排汽）進入凝汽器，在凝結(jié)過程中被循環(huán)水帶走了?？梢姺ζ?凝汽器內(nèi)的熱損失是很大的。如果能將這部分損失于循環(huán)水的熱量回收一部 分，用其加熱鍋爐給水，以減小給水吸收燃料的熱量，則必能使熱力循環(huán)的 效率提高。用乏汽直接加熱鍋爐給水，由于溫度太低（不存在傳熱溫度差） 是不可能的。但是可以設想利用在汽輪機內(nèi)作了一定量功后的蒸汽，即進入 汽輪機的蒸汽一部分按朗肯循環(huán)繼續(xù)作功直至凝汽器；而另一部分則

2、在汽輪 機中間抽出，用來加熱由凝汽器來的凝結(jié)水或鍋爐給水，提高給水溫度。顯 然這部分抽汽的熱量重新回入鍋爐，沒有了在凝汽器中被冷卻水帶走的熱量 損失，故這部分蒸汽的循環(huán)熱效率可以等于 100%100%。其余部分的蒸汽進入凝汽 器，其熱效率為朗肯循環(huán)熱效率。整個熱力循環(huán)便由上述兩循環(huán)組成，其總 的熱效率必大于同樣參數(shù)下的純凝汽式循環(huán)的效率。這種具有利用抽汽加熱 給水的熱力循環(huán)稱為給水回熱循環(huán)。給水回熱循環(huán)是提高火電廠循環(huán)效率的 措施之一。 （ 其它措施包括：提高新蒸汽參數(shù)、降低汽輪機排汽終參數(shù)、采用 中間再熱、采用熱電聯(lián)產(chǎn)等。 ）火電廠中都采用多級抽汽回熱，這樣凝結(jié)水可以通過各級加熱器逐漸提 高

3、溫度。用抽汽加熱凝結(jié)水和給水，可減少過大的溫差傳熱所造成的蒸汽作 功能力損失。從理論上講，回熱抽汽級數(shù)越多，則熱效率越高，但也不能過 多，因為隨著抽汽級數(shù)的增多、熱效率的增加趨緩，而設備投資費用增加， 系統(tǒng)復雜，安裝、維修、運行都2比較困難。目前，大容量單元制機組都采用 八級抽汽回熱（三高四低一除氧） 。采用抽汽回熱循環(huán)的優(yōu)點：1 1、顯著地提高了火電廠循環(huán)的熱效率， 使鍋爐熱負荷降低。 此時汽耗率 雖然增加了，但熱耗率卻降低了，鍋爐中換熱量反而減少，故換熱面 積需要得較少。（汽輪發(fā)電機組每發(fā)出 1KWh1KWh 電能所消耗的蒸汽量稱為 汽耗率。汽輪發(fā)電機組每發(fā)出 1KW1KWh h電能所消耗

4、的熱量稱為熱耗率。 熱 耗率等于汽耗率與單位公斤的工質(zhì)在鍋爐中的吸熱量的乘積。汽耗率 和熱耗率是發(fā)電廠汽輪發(fā)電機組的重要經(jīng)濟指標。但汽耗率只能反映 同參數(shù)機組的經(jīng)濟性高低， 而熱耗率不僅能反映出汽輪機的完善程度， 也能反映出發(fā)電廠熱力循環(huán)的效率和運行技術水平的高低。 ）2 2、采用回熱后，若凝汽量相同，則汽輪機前面幾級（抽汽前）的蒸汽流 量增加；若汽輪機進汽量相同，則最后幾級（抽汽后）的流量減少。 因蒸汽在汽輪機中膨脹到終壓時比容增加幾百甚至幾千倍，而汽輪機 的最大功率總是受限了末級的通流量。現(xiàn)在回熱循環(huán)的效果正好有利 于解決這一困難，因此對于具有同樣末級葉片通流能力的汽輪機，采 用回熱循環(huán)后

5、增大了單機功率。3 3、進入凝汽器的蒸汽流量減少了， 凝汽器熱負荷減小， 換熱面積可減小。 循環(huán)水泵容量也相應減小。抽汽回熱管道一側(cè)是汽輪機，一側(cè)是具有一定水位的加熱器和除氧器。在汽輪機負荷突降和甩負荷時 （進汽壓力突降 ） ，就可能使蒸汽倒流入汽輪機， 引起汽輪機超速及水擊事故。為防止上述事故的發(fā)生，在抽汽回熱管道上采 取以下措施：1 1、裝設液動或氣動逆止門 （ 我廠為帶電磁閥的氣控門 ） 。當電網(wǎng)或汽輪機發(fā) 生故障，主汽門關閉時，聯(lián)鎖快速關閉逆止門，切斷抽汽管路。對于大 容量機組，由于除氧器的汽化能量較大，在與除氧器連接的抽汽管道上 均增設一個逆止門，3以加強保護。2 2、設置電動隔絕門

6、。當任何一臺加熱器因管系破裂或疏水不暢，水位升高 到事故警戒水位時， 通過水位信號聯(lián)鎖自動關閉相應抽汽管道的電動隔 絕門，與此同時，該抽汽管道上的逆止門也自動關閉。電動隔絕門的另 一個作用是在加熱器故障停用時，切斷加熱器汽源。在有些抽汽電動隔 絕門上還設置旁路門，以減小大口徑電動隔絕門的預啟力，同時在加熱 器故障檢修重新投入時，對加熱器預熱，以避免熱應力過大。3 3、在每一根與抽汽回熱管道相連的外部蒸汽管道 （如小汽輪機備用汽源管 道，輔助蒸汽汽源管道）上，均設置電動隔絕門和逆止門，嚴防蒸汽倒 流。4 4、安裝在汽輪機抽汽口側(cè)的電動隔絕門或逆止門，應盡量靠近汽輪機，以 減少汽輪機甩負荷時閥前抽

7、汽管道內(nèi)貯存的蒸汽能量， 有利于防止汽輪 機超速。5 5、電動隔絕門前或后、逆止門前后的抽汽管道低位點，均設有疏水門。當 任何一個電動隔絕門關閉時，連鎖打開相應的疏水門，將抽汽管內(nèi)可能 積聚的凝結(jié)水疏至擴容器，防止汽輪機進水。在機組啟動時，疏水門開啟，將抽汽管道暖管的凝結(jié)水及時疏放出去。當機組低負荷時，利用疏水門保持抽汽管道處于熱備用狀態(tài)，以便隨時恢復供汽。二、抽汽系統(tǒng)特點我廠機組設有八級抽汽，抽出的蒸汽供各級加熱器、輔助蒸汽系統(tǒng)、除 氧器及給泵小汽機。在八級抽汽中，除一、二級抽汽沒有抽汽隔絕門和逆止 門外，其余六級均有電動隔絕門和逆止門，各級疏水逆止門前后全部設有疏 水點。各級抽汽壓力、溫度

8、表名稱抽汽量（ kg/s ）壓力（ bar ）溫度C）八級抽汽37.4871.0354.64七級抽汽35.9445.8301.4六級抽汽23.4224.0477.2五級抽汽27.2612.02363.4四級抽汽19.313.92236.8三級抽汽19.352.31182.7二級抽汽13.40.7692.1一級抽汽19.110.2564.9八級抽汽是從高壓缸的第 1616 壓力級后抽出的 （高壓轉(zhuǎn)子：調(diào)節(jié)級 2121 級）， 經(jīng)八抽逆止門和電動隔絕門去八號高壓加熱器，加熱給水。七級抽汽是從高 壓缸 A A、B B 兩側(cè)排汽管上接出，經(jīng)高排逆止門 A A、B B 后合為冷再汽母管，供各 冷再汽用戶

9、，冷再母管再經(jīng)電動隔絕門和七抽逆止門去七號高壓加熱器，加 熱給水。六級抽汽是從中壓缸機頭側(cè)第 6 6 級后抽出（中壓轉(zhuǎn)子：2 2X 1717 級），經(jīng) 六抽逆止門和電動隔絕門去六號高壓加熱器，加熱給水。五級抽汽從中壓缸 機尾側(cè)第 1111 級抽出，此管道上另有一路是從高壓缸二端高壓側(cè)軸封泄汽來， 高壓缸近機頭端參數(shù)較高的漏汽回收送到第五級抽汽管，既回收了漏汽的熱量及工質(zhì)， 又有利于縮短高壓轉(zhuǎn)子的長度。 五級抽汽經(jīng)過五抽逆止門分別去 給泵小汽機 A A、B B 和除氧器。除氧器采用壓力較高的五級抽汽作為汽源，減小 了除氧器因高加疏水進入量大而產(chǎn)生自身沸騰的可能性；同時也減少了高加 因故停止運行時

10、，鍋爐給水溫度過低對鍋爐運行可靠性、安全性的影響。去 除氧器另外還有二個汽源，一個是從輔助蒸汽母管上來的，另一個是由高壓 缸的排汽，即冷段再熱蒸汽。去給泵小汽機的抽汽分別經(jīng)電動隔絕門、逆止 門去 A A、B B 小汽機，作為給泵小汽機的低壓汽源 （ 高壓汽源：從冷段再熱汽系 統(tǒng)經(jīng)電動隔絕門、逆止門而來 ） 。四級抽汽來自中壓缸排汽，經(jīng)四抽逆止門和 電動隔絕門去四號低壓加熱器，加熱凝結(jié)水。三級抽汽分別從二只低壓缸（ 低壓轉(zhuǎn)子：一號機 2 2X 5 5 級、二號機 2 2X 6 6 級）第 1 1 級后抽出的，經(jīng)三抽逆止門和 電動隔絕5門去三號低壓加熱器，加熱凝結(jié)水。二級抽汽分別從二只低壓缸的 第

11、 3 3 級后抽出，不經(jīng)過任何閥門，直接去二號低壓加熱器，加熱凝結(jié)水。一 級抽汽分別從二只低壓缸的第 4 4 級后抽出，直接去一號低壓加熱器，在軸封 蒸汽母管的末端有一個泄壓閥，當軸封汽母管壓力超過108kpa108kpa 時，該泄壓閥自動打開（軸圭寸汽母管額定壓力 105kpa105kpa、額定溫度 150150C）,將過剩的軸圭寸蒸 汽排放到一號低壓加熱器的抽汽管，加熱凝結(jié)水。在八級抽汽中， 七級抽汽管道上的疏水去大氣擴容箱， 其余抽汽管的疏水 全部去凝汽器擴容箱。所有抽汽管道上的疏水，都先經(jīng)過一個疏水立管，然 后經(jīng)疏水調(diào)整門，去凝汽器擴容箱或大氣擴容箱。當汽輪機脫扣或給水加熱 器水位高高

12、時，各級抽汽管上電動隔絕門和抽汽逆止門自動關閉，各抽汽逆 止門前后疏水調(diào)整門連鎖打開。在疏水立管上有二個水位開關，在疏水立管 水位高時，水位開關動作自動打開疏水調(diào)整門；在疏水立管水位高高時，發(fā)出報警，運行人員根據(jù)情況處理在七級抽汽管上有一溫度測點，當冷再進汽溫度大于 400400C 時，自動關閉 七抽電動隔絕門和逆止門，以保護七號加熱器不發(fā)生超溫。三、加熱器給水回熱加熱器是電廠的重要輔助設備之一。我廠采用的是八級回熱。 一、二、三、四號為低壓加熱器，六、七、八號為高壓加熱器。除了除氧器 外，一律采用表面式加熱器，高、低壓加熱器全部采用不銹銅管子。表面式 加熱器在熱經(jīng)濟性方面存在端差（加熱器的飽

13、和溫度和加熱器出口水溫之 差）。隨著高參數(shù)大容量機組的發(fā)展，表面式高壓加熱器設有過熱蒸汽冷卻 段（ 過熱段） 、加熱器本體凝結(jié)段和疏水冷卻段，加熱器端差可趨于零或甚至 為負值。我廠六號、八號高加設置了過熱蒸汽冷卻段以減小加熱器端6差，所 有加熱器都設有凝結(jié)段和疏水冷卻段。在大容量高參數(shù)機組中，其高壓抽汽往往具有很大的過熱度，所謂過熱 段就是充分利用蒸汽的過熱度，讓抽汽先進入加熱器過熱段，用降低過熱度 所釋放出的熱量進一步提高給水溫度，使給水溫度達到接近于、等于、甚至 超過該抽汽壓力下的飽和溫度，即其端差趨于零或甚至為負值。顯然這種減 小端差的方法比單純加大加熱器受熱面積的方法更好，但也只能用于

14、過熱度 較大的幾級高壓抽汽上。根據(jù)有關資料，設置過熱段一般需滿足下列條件： 在機組滿負荷時，蒸汽的過熱度大于等于 8383C ;抽汽壓力大于等于1.034Mpa;1.034Mpa; 流動阻力小于等于 0.034Mpa;0.034Mpa;加熱器端差在 0 0 1.71.7 C ;蒸汽離開過熱段時尚有一定的過熱度（30-5030-50 C）。我廠機組為超臨界機組，因其抽汽的壓力提高很多，而抽汽溫度變化不 大，故抽汽的過熱度比亞臨界機組的抽汽過熱度反而降低，根據(jù)這一情況， 我廠二臺機組僅在第八、第六級抽汽相聯(lián)的二只高壓加熱器上設置過熱段， 使這二只加熱器的端差降低為 1.31.3 C和2 2C,而沒

15、有過熱段的七號高加端差 為 2 2C。我廠七只表面式加熱器全部設有疏水冷卻段，它對提高系統(tǒng)的熱經(jīng)濟性 和安全性起重要作用。在表面式加熱器中蒸汽放熱后形成凝結(jié)水（ 疏水）必須引出加熱器予以疏放，疏水的處理有疏水泵和疏水自流二種。前者可以減少 或避免通往凝汽器的直接冷源損失，熱經(jīng)濟高 （ 將疏水用泵打入系統(tǒng) ），但系 統(tǒng)復雜。我廠高、低壓加熱器全部采用疏水自流，其系統(tǒng)簡單、運行安全可 靠，而熱經(jīng)濟性較差的問題就靠疏水冷卻段來補償。加熱器的疏水自流進入下一級相鄰的壓力較低的加熱器，由于疏水放熱， 導致排擠了低壓抽汽而形成熱經(jīng)濟性降低。而疏水冷卻段則是將加熱器疏水 與本級加熱器的被加熱給水進行熱交換。

16、顯然，由于疏水溫度高于給水溫度， 熱交換是疏水放熱溫度降低，7給水吸熱溫度升高。疏水溫度降低將由于它在 下一級放熱減少而使該級的低壓抽汽量加大；給水溫度升高將導致本級抽汽 量減少。這二者的綜合效果就是使抽汽在汽輪機中的作功增大，因而減少了 冷源損失。簡而言之，就是疏水被冷卻后，減少了對下一級抽汽的排擠，因 此提高了經(jīng)濟性。加熱器加設疏水冷卻段不但能提高經(jīng)濟性，對安全性也有好處。因為原 來的疏水是飽和水，在流向下一級較低壓的加熱器時必須經(jīng)過節(jié)流減壓，而 飽和水一經(jīng)節(jié)流減壓，就會因生成蒸汽而形成二相流體，它將對管道及下一級加熱器帶來沖擊、振動等不利后果。而經(jīng)冷卻后的疏水成了不飽和水，這樣在節(jié)流減壓

17、過程中大大減少了形成二相流體的可能性，因而保證了機組運行的安全。另外，對高壓加熱器而言，其疏水最后都是流到除氧器去的。疏水在除氧器中的放熱不但排擠了供給除氧器這一級抽汽，而且也是形成除氧 器自身沸騰的因素之一。現(xiàn)疏水經(jīng)冷卻后再進入除氧器，自然對除氧器的正 常運行更為有利。自身沸騰：除氧器內(nèi)的給水不需要回熱抽汽的加熱就自己產(chǎn)生沸騰的現(xiàn) 象。此時除氧器內(nèi)壓力會不受控制的升高，使排汽量加大，帶來較大的工質(zhì) 和熱能損失。另一方面，原來設計的內(nèi)部汽水逆向流動受到破壞，在除氧器 底部形成一個不動的蒸汽層，妨礙逸出氣體的順利排走，因而導致除氧效果 惡化。高、低壓加熱器的疏水除了通過疏水調(diào)整門逐級自流，每一只

18、高、低壓 加熱器都設有緊急疏水調(diào)整門，直接與凝汽器相連，在事故或加熱器水位調(diào) 節(jié)特性不好的情況下，高、低加疏水通過緊急疏水調(diào)整門直接流入凝汽器。一、二、三、四號低壓加熱器，六號高壓加熱器都是隨機啟、停，工作 壓力隨汽輪機負荷的增減而增減。 七、八號高壓加熱器則是在機組負荷 210MW210MW 時，手動投、停。為了減小回熱加熱器的傳熱熱阻，增強傳熱效果，防止氣體對熱力設備 的腐蝕，在8所有加熱器的汽側(cè)設有排氣管道系統(tǒng)，以排除加熱器內(nèi)的不凝結(jié) 氣體。低壓加熱器排氣分別獨立排入凝汽器 （ 凝空門 ） ，而高壓加熱器的排汽 在機組啟動初期各自獨立排入凝汽器 （凝空門 ） ，在三臺高壓加熱器全部投運

19、后手動切換至除氧器 （ 除空門 ）。除氧器正常運行時采用滑壓運行方式，工作壓力和高、低壓加熱器相仿， 隨汽輪機負荷的增減而增減，這樣就可以避免定壓運行時除氧器壓力調(diào)整門 處蒸汽經(jīng)常存在的節(jié)流損失，提高了除氧器后的給水溫度，使第五級抽汽的 加熱能力得到充分利用，增加了給水回熱的節(jié)能效果。一、二號低壓加熱器水側(cè)為一個單元，共用一個旁路門，不能單獨隔絕。 一旦一號低加或二號低加出現(xiàn)高高水位，旁路門會立即打開，同時，一號低 加進口門、二號低加出口門會迅速關閉，使一、二號低加出系，走旁路運行。 三、四號低壓加熱器水側(cè)為各自獨立單元，進、出口門和旁路門的動作均參 與水位高高保護。同時，也和抽汽逆止門和抽汽

20、隔絕門聯(lián)動，一旦出現(xiàn)高高 水位，進、出口門關閉，同時旁路門打開，抽汽隔絕門、抽汽逆止門關閉， 低加走旁路運行。當?shù)图铀换謴驼：?，確認低加進、出水門、抽汽隔絕 門自動開足，旁路門自動關閉。六、七、八號高壓加熱器水側(cè)共用一個旁路。運行中只要有一臺高加出 現(xiàn)高高水位，則三臺高加汽側(cè)全部出系，給水走旁路。當高加水位恢復正常 后，確認高加進、出水門自動開足，高加 6 6 進汽門自動開足，等高加 6 6 汽側(cè)投 用正常后，再逐臺投用高加 7 7、 8 8汽側(cè)，監(jiān)視高加水位調(diào)節(jié)正常。除一、二號加熱器外， 其余幾個加熱器都有從氮氣系統(tǒng)來的氣源， 這是為 了在機組大小修時， 加熱器長時間停運后進行充氮保養(yǎng)，

21、 防止氧化腐蝕。 （ 高、 低壓加熱器的啟、停及運行分別在給水系統(tǒng)及凝結(jié)水系統(tǒng)中講解。 ）加熱器的正常投運與否對機組的安全、經(jīng)濟、滿發(fā)影響很大。對直流鍋9爐來講，由于給水溫度下降（我廠正常運行給水溫度 284284C，高加全切給水溫 度下降 100100C左右），若要維持蒸發(fā)量及過熱器出口溫度不變，勢必增加燃煤而使單位面積熱負荷上升，有可能導致傳熱惡化，水冷壁結(jié)焦超溫甚至發(fā)生 爆管事故。我廠機組原設計在高加全切后能帶 600MW600MW 滿負荷，而實際考濾鍋爐 結(jié)焦超溫等情況只帶90%MCR(90%MCR( 540M540M)而低壓加熱器的停用會使汽輪機末幾 級的蒸汽流量增大而導致浸蝕加劇。

22、在低壓加熱器停用時，若要維持機組出 力不變，貝 M M 亭用的抽汽口以后的各級葉片、隔板及軸向推力都可能過負荷， 為保證機組安全，也要適當降低出力運行。四、有關控制邏輯除氧器水位3250mm-3250mm-除氧器五抽進汽門自動關(ES013)(ES013)除氧器水位正常- -除氧器五抽進汽門自動開(ES013)(ES013)除氧器五抽進汽逆止門自動開(ES014)(ES014):除氧器水位v3250mm除氧器五抽進汽門開除氧器五抽進汽逆止門開汽機不脫扣除氧器五抽進汽逆止門自動關(ES014)(ES014):除氧器水位3250mm除氧器五抽進汽門關Q)k五抽進汽逆止門關汽機脫扣三、四級抽汽電動隔

23、絕門:10加熱器水位高高-抽汽電動隔絕門自動關加熱器水側(cè)旁路門打開X-抽汽電動隔絕門自動開六、級抽汽電動隔絕門:加熱器抽汽逆止門:七級抽汽電動隔絕門:抽汽電動隔絕門自動關八級抽汽電動隔絕門:加熱器水位高高抽汽電動隔絕門自動關11加熱器高高水位信號聯(lián)鎖動作:CRT 報警低加二水位咼咼低加 1、2 旁路門 CD019 打開低加 1、2 進/出水門 CD017/CD018 關閉二抽 A/B 管疏水門 ES001 打開加熱器抽汽逆止門自動關12CRT 報警低加 3 旁路門 CD011 打開低加 3 進/出水門 CD012 打開/CD010 關閉低加 3 進汽門 ES003 關閉低加 3 進汽逆止門 ES004 關閉低加 3 進汽逆止門前/后疏水門 ES002/ES005 打開CRT 報警低加 4 進/出水門 CD009 打開/CD007 關閉 低加 4 進汽門 ES008