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第八章第八章第八章第八章 辅助设备及系统辅助设备及系统辅助设备及系统辅助设备及系统 自动化工程学院自动化工程学院自动化工程学院自动化工程学院 陈立军陈立军陈立军陈立军 主要内容凝汽设备及系统给水回热加热设备及系统除氧设备及系统火力发电厂的原则性热力系统火力发电厂的全面性热力系统第一节、凝汽设备及系统第一节、凝汽设备及系统一、作用及工作原理 凝汽器、循环水泵、凝结水泵、抽气器等设备1、真空的形成及凝汽器的作用；2、抽气器的作用；3、循环水泵和凝结水泵的作用；二、凝汽器的结构和分类（一）凝汽器的结构 分表面式（常用）和混合式两种（二）表面式凝汽器的分类1、按冷却水流程分：单流程、双流程、三流程和多流程；2、按冷却水室的垂直隔板分：单一制和对分制3、按凝汽器抽气口位置分：（1）汽流向下式凝汽器；（2）汽流向上式凝汽器；（3）汽流向心式凝汽器；国内大机组多采用（4）汽流向侧式凝汽器。（三）冷却水管在管板上的布置（三）冷却水管在管板上的布置（1）正方形排列；管束紧凑换热效果好，汽阻较大；（2）三角形排列；汽阻小，多用在凝汽器喉部；（3）幅向排列；汽阻小，换热好，多用于凝汽器喉部；凝汽器排列应满足的要求：凝汽器排列应满足的要求：（1）足够的蒸汽通道，使蒸汽的平均流速低于50m/s；排汽至抽气口力求沿程阻力最小；（2）避免内层管束热负荷过低；（3）通过设置回热通道、安装凝结水收集板等措施减小凝结水过冷度；（4）设置空气冷却区，以有效地冷却进入凝汽器的空气，并使未凝结的蒸汽继续凝结，减少抽气器的负荷。三、凝汽器的运行与监督三、凝汽器的运行与监督（一）凝汽器运行好坏的标志（1）能否达到最有利真空（最佳真空）；（2）能否使凝结水的过冷度最小；（3）能否保证凝结水品质合格；（二）凝汽器的热力特性1、凝汽器真空与凝汽量及冷却水温度的变化关系，称为凝汽器热力特性。热平衡方程：近似计算可采用冷却倍率 冷却1kg排汽所需冷却水的倍数大：5-6小：7.5-11直流：50-70闭式循环：90 对于多流程，中小机组可以取t=7.511，大机组可以取t=56。2、凝汽器的端差 凝汽器中汽机排汽压力下的饱和温度（排汽温度）tb与冷却水出口温度t2之差。用符号t表示。即：3、特性曲线 真空（排汽温度tb）与蒸汽负荷qc的关系曲线。4、提高凝汽器真空的措施凝汽器真空的措施（1）降低冷却水进口温度t1；（2）增加冷却水量qw；（3）减低传热端差，即保持传热面清洁或改进旧设备，增加传热面积和传热效果。（三）凝汽器的最有利真空1、凝汽器真空并非越低越好并非越低越好（1）极限真空 级内膨胀有一个极限背压,低于此背压,将在级外突然膨胀,还会使损失突然增加；（2）背压太低时，容积流量将增加很大，势必增加末级叶片的通流面积或排汽速度，受叶片的长度限制，则只有排汽流速，使相对内效率；（3）更低的背压需要增加冷却面积或增加循环水量。设备投资和运行费用。2、最有利真空（或最佳真空）在排汽量、冷却水入口温度一定时，通过增加冷却水量使真空提高，从而使汽轮机焓降增加，发电量功率提高。当机组增加的功率与循环水泵增加循环水量而多耗的功率之差最大时的真空。（四）凝结水过冷却1、凝汽器的凝结水温度tc低于凝汽器喉部排汽压力pc对应的饱和温度的现象称为凝结水的过冷却过冷却；2、过冷度一般要求不超过0.51；3、凝汽器过冷度增大的原因：（1）凝汽器设计不合理,如管束排列不好或过密,汽阻大,缺乏回热通道；（2）凝汽器汽侧积存空气；（3）凝汽器水位高，淹没了一部分冷却水管，造成凝结水过冷却；（4）冷却水漏入凝汽器汽侧，导致凝汽器过冷却；（5）冷却水温度过低，凝汽器热负荷过小，尤其是抽汽供热机组冬季供热期间排汽减少。（五）凝汽设备（五）凝汽设备严密性严密性的检验方法的检验方法1、汽侧的严密性检验方法（1）真空严密性试验；（2）水压试验；（3）蜡烛法；（4）惰性气体法；2、水侧的严密性（监督凝结水品质）（六）凝汽器的清洗化学法；机械清洗；图4-8胶球自动清洗系统 1-二次滤网；2-反冲洗蝶阀；3-注球管；4-凝汽器；5-胶球；6-收球网；7-胶球泵；8-加球室 四、凝汽器的抽气器四、凝汽器的抽气器（一）抽气器的工作原理（二）射汽抽气器1、启动抽气器(建立启动真空)2、主抽气器及其连接系统（三）射水抽气器（四）水环式真空泵（偏心叶轮 改变容积 建 立真空）第二节、给水回热加热设备及系统第二节、给水回热加热设备及系统一、加热器的分类：1、表面式加热器：有端差（1）按加热介质分为：汽-水换热器，水-水换热器；（2）按加热面布置和构造分为：直管换热器，弯管换热器（U形管和螺旋管）；（3）按加热器的放置可分为：立式换热器和卧式换热器；（4）按加热器水侧参数可分为：低压加热器和高压加热器；2、混合式加热器：无端差，但需要出口安装水泵。二、表面式加热器的结构1、低压加热器（除氧器凝汽器之间）；2、高压加热器（除氧器锅炉之间）；3、轴封（回收）加热器：一个抽气器和一个加热器,属卧式的低压加热器,采用管板直管形式。三、表面式加热器的疏水排出方式三、表面式加热器的疏水排出方式（影响经济性）1、疏水逐级自流法的系统连接 排挤低压抽汽，增加冷源损失。2、疏水泵排出法的连接 系统复杂，需要增加疏水泵，增加投资和维修费用和厂用电，可靠性差。设置外置疏水冷却器。四、回热加热器的保护装置（一）回热加热器的疏水装置1、疏水器（及时将水排除保持水位和汽侧压力）2、疏水自动调节阀（维持正常液位）3、基于“汽液两相流”原理的疏水装置（二）高压加热器旁路保护 给水与蒸汽的压力差高，水管爆裂，开旁路，保证锅炉给水；1、水压控制旁路保护2、电动旁路保护（三）抽汽逆止阀（三）抽汽逆止阀 汽机故障时，自动主汽阀关闭等时刻自动关闭，防止蒸汽倒流入汽轮机。第三节第三节 除氧设备及系统除氧设备及系统一、除氧器的工作原理 除去水中的氧气及其他不溶气体的设备。（一）方法和原理1、物理除氧 道尔顿分压定律、亨利定律；为保证除氧效果，必须具备以下条件（1）除氧给水必须加热到一定压力下的饱和温度，并在除氧塔或水箱中有一定的停留时间；（2）除氧给水应有足够面积与加热蒸气接触，以保证较好的加热效果；（3）保证除氧给水在塔内为紊流状态，以保证良好的加热效果；（4）要及时排出从给水中分离出来的气体，以降低除氧器内部凝结气体的分压力；（5）保持加热蒸气与除氧给水逆向流动，使除氧给水中的气体加速分离。2、化学除氧 常采用亚硫酸钠（理论上可以降低到零）二、热力除氧器分类及结构 储水箱容积能满足锅炉在额定负荷下20min的用水量；（一）真空式除氧器：凝汽器内装真空除氧装置（二）大气式除氧器：0.1150.12MPa（三）高压除氧器：0.588MPa优点：（1）除氧器本身就是混合式加热器；（2）高加停用可采用除氧器直接为锅炉供水；（3）可防止发生“自生沸腾”；自生沸腾 过量的高温疏水等其他热源进入除氧器后，热量已能满足或超过除氧器用汽量，不需汽轮机抽汽就达到沸腾。逆向流动被破坏，除氧塔底部形成蒸气层，分离出的气体难以逸出，导致除氧恶化。1、淋水盘式除氧器2、喷雾填料式除氧器3、喷雾淋水盘式除氧器第四节第四节 火力发电厂的原则性热力系统火力发电厂的原则性热力系统一、发电厂原则性热力系统的组成：热力系统图 发电厂热力部分的主、辅设备按照热力循环的顺序用管道和附件连接起来的整体路线图。除锅炉和汽轮发电机组外，还有凝汽、回热、除氧以及各种泵等辅助设备。按照应用目的和编制方法的不同，有原则性和全面性热力系统两种基本型式。原则性热力系统图 以规定的符号来表示工质按热力循环顺序流经的各种热力设备之间联系的线路图。1、实质：用来表明工质的能量转换及其热量利用的过程，它反映了发电厂能量转换过程的技术完善程度和发电厂热经济性的好坏。2、特点：只表示工质流过时状态参数发生变化的各种热力设备，同类型同参数的设备只用一个来表示，它仅表明设备间的主要联系，备用设备、管道及附件一般不画出。3、主要构成：锅炉、汽轮机、主蒸汽及再热蒸汽管道和凝汽设备的连接系统；给水回热加热系统；除氧器和给水箱系统；补充水系统；连续排污及热量利用系统；供热机组还包括对外供热系统等。二、原则性热力系统图举例二、原则性热力系统图举例第五节第五节 火力发电厂的全面性热力系统火力发电厂的全面性热力系统一、发电厂全面性热力系统图的概念：全面性热力系统图 以规定的符号表明全厂主辅热力设备，包括运行和备用，以及按照电能生产过程连接这些热力设备的汽水管道和附件整体系统图。1、根据原则性热力系统图拟定的；2、原则性只考虑了能量转换和利用的基本过程，而全面性同时考虑了停运、检修时的备用设备以及安保、旁路和检测元件等；3、全面性热力系统图是按发电厂设备的实际数量绘制的；4、属于热力设备本身的组成部分一般均不加表示，属于一些次要管道系统一般只部分地表示；5、全面性热力系统标明一切必须连接的管路和管路上的一切附件，因而反映了全厂热力设备的配置情况和各种运行工况的切换方式，是发电厂操作的依据。二、主蒸汽系统1、主蒸汽管道系统（1）单元制主蒸汽管道系统；（2）切换母管制主蒸汽管道系统；（3）母管制主蒸汽管道系统。2 2、压损和汽温压损和汽温（1）采用双管（2）采用单根蒸汽管道系统（3）采用混温装置（4）减少自动主汽门作关闭试验时的压损（5）采用最少的管制件三、再热机组的旁路系统三、再热机组的旁路系统1、旁路系统的作用（1）保证锅炉最小负荷的蒸发量，机炉各自独立运行；（2）保护再热器；（3）加快启动速度，改善启动条件；（4）起到锅炉安全阀的作用；（5）回收工质和部分热量，减小排汽噪音；（6）保证蒸汽品质。2 2、旁路系统的形式、旁路系统的形式（1）一级大旁路系统；（简单，无再热器保护）（2）两级并联旁路系统；（再热器保护）（3）两级串联旁路系统；（启动、再热器保护、工质回收，最为常用）（4）三级旁路系统；（两级串联旁路系统+大旁路，复杂，较少采用）直接进入凝汽器减压后进入凝汽器减压后进入再热器一级减压二级减压二级串联+大旁路四、给水系统1、单元制给水管道系统；2、集中母管制给水管道系统；3、切换母管制给水管道系统。五、发电厂的循环水系统1、开式循环冷却水系统；2、闭式循环冷却水系统；3、循环水系统的冷却设备：冷水塔，双曲线型。六、发电机六、发电机密封油密封油系统系统 防止漏氢，空气进入，润滑和冷却。1、单回路供油系统（污染净化）；2、双回路供油系统。