600MW机组抽汽及加热器系统行业二类

600MW机组抽汽及加热器系统施 晶一、概述在纯凝汽式汽轮机的热力循环（朗肯循环）中，新蒸汽的热量在汽轮机中转变为功的部分只占30%左右，而其余的70%左右的热量随乏汽（在汽轮机中作完功的排汽）进入凝汽器，在凝结过程中被循环水带走了。可见乏汽在凝汽器内的热损失是很大的。如果能将这部分损失于循环水的热量回收一部分，用其加热锅炉给水，以减小给水吸收燃料的热量，则必能使热力循环的效率提高。用乏汽直接加热锅炉给水，由于温度太低（不存在传热温度差）是不可能的。但是可以设想利用在汽轮机内作了一定量功后的蒸汽，即进入汽轮机的蒸汽一部分按朗肯循环继续作功直至凝汽器；而另一部分则在汽轮机中间抽出，用来加热由凝汽器来的凝结水或锅炉给水，提高给水温度。显然这部分抽汽的热量重新回入锅炉，没有了在凝汽器中被冷却水带走的热量损失，故这部分蒸汽的循环热效率可以等于100%。其余部分的蒸汽进入凝汽器，其热效率为朗肯循环热效率。整个热力循环便由上述两循环组成，其总的热效率必大于同样参数下的纯凝汽式循环的效率。这种具有利用抽汽加热给水的热力循环称为给水回热循环。给水回热循环是提高火电厂循环效率的措施之一。(其它措施包括：提高新蒸汽参数、降低汽轮机排汽终参数、采用中间再热、采用热电联产等。)火电厂中都采用多级抽汽回热，这样凝结水可以通过各级加热器逐渐提高温度。用抽汽加热凝结水和给水，可减少过大的温差传热所造成的蒸汽作功能力损失。从理论上讲，回热抽汽级数越多，则热效率越高，但也不能过多，因为随着抽汽级数的增多、热效率的增加趋缓，而设备投资费用增加，系统复杂，安装、维修、运行都比较困难。目前，大容量单元制机组都采用八级抽汽回热（三高四低一除氧）。采用抽汽回热循环的优点：1、 显著地提高了火电厂循环的热效率，使锅炉热负荷降低。此时汽耗率虽然增加了，但热耗率却降低了，锅炉中换热量反而减少，故换热面积需要得较少。(汽轮发电机组每发出1KWh电能所消耗的蒸汽量称为汽耗率。汽轮发电机组每发出1KWh电能所消耗的热量称为热耗率。热耗率等于汽耗率与单位公斤的工质在锅炉中的吸热量的乘积。汽耗率和热耗率是发电厂汽轮发电机组的重要经济指标。但汽耗率只能反映同参数机组的经济性高低，而热耗率不仅能反映出汽轮机的完善程度，也能反映出发电厂热力循环的效率和运行技术水平的高低。)2、 采用回热后，若凝汽量相同，则汽轮机前面几级（抽汽前）的蒸汽流量增加；若汽轮机进汽量相同，则最后几级（抽汽后）的流量减少。因蒸汽在汽轮机中膨胀到终压时比容增加几百甚至几千倍，而汽轮机的最大功率总是受限了末级的通流量。现在回热循环的效果正好有利于解决这一困难，因此对于具有同样末级叶片通流能力的汽轮机，采用回热循环后增大了单机功率。3、 进入凝汽器的蒸汽流量减少了，凝汽器热负荷减小，换热面积可减小。循环水泵容量也相应减小。抽汽回热管道一侧是汽轮机，一侧是具有一定水位的加热器和除氧器。在汽轮机负荷突降和甩负荷时(进汽压力突降)，就可能使蒸汽倒流入汽轮机，引起汽轮机超速及水击事故。为防止上述事故的发生，在抽汽回热管道上采取以下措施：1、 装设液动或气动逆止门(我厂为带电磁阀的气控门)。当电网或汽轮机发生故障，主汽门关闭时，联锁快速关闭逆止门，切断抽汽管路。对于大容量机组，由于除氧器的汽化能量较大，在与除氧器连接的抽汽管道上均增设一个逆止门，以加强保护。2、 设置电动隔绝门。当任何一台加热器因管系破裂或疏水不畅，水位升高到事故警戒水位时，通过水位信号联锁自动关闭相应抽汽管道的电动隔绝门，与此同时，该抽汽管道上的逆止门也自动关闭。电动隔绝门的另一个作用是在加热器故障停用时，切断加热器汽源。在有些抽汽电动隔绝门上还设置旁路门，以减小大口径电动隔绝门的预启力，同时在加热器故障检修重新投入时，对加热器预热，以避免热应力过大。3、 在每一根与抽汽回热管道相连的外部蒸汽管道（如小汽轮机备用汽源管道，辅助蒸汽汽源管道）上，均设置电动隔绝门和逆止门，严防蒸汽倒流。4、 安装在汽轮机抽汽口侧的电动隔绝门或逆止门，应尽量靠近汽轮机，以减少汽轮机甩负荷时阀前抽汽管道内贮存的蒸汽能量，有利于防止汽轮机超速。5、 电动隔绝门前或后、逆止门前后的抽汽管道低位点，均设有疏水门。当任何一个电动隔绝门关闭时，连锁打开相应的疏水门，将抽汽管内可能积聚的凝结水疏至扩容器，防止汽轮机进水。在机组启动时，疏水门开启，将抽汽管道暖管的凝结水及时疏放出去。当机组低负荷时，利用疏水门保持抽汽管道处于热备用状态，以便随时恢复供汽。二、抽汽系统特点我厂机组设有八级抽汽，抽出的蒸汽供各级加热器、辅助蒸汽系统、除氧器及给泵小汽机。在八级抽汽中，除一、二级抽汽没有抽汽隔绝门和逆止门外，其余六级均有电动隔绝门和逆止门，各级疏水逆止门前后全部设有疏水点。各级抽汽压力、温度表名称 抽汽量（kg/s） 压力（bar） 温度（）八级抽汽37.4871.0354.6七级抽汽35.9445.8301.4六级抽汽23.4224.0477.2五级抽汽27.2612.02363.4四级抽汽19.313.92236.8三级抽汽19.352.31182.7二级抽汽13.40.7692.1一级抽汽19.110.2564.9八级抽汽是从高压缸的第16压力级后抽出的(高压转子：调节级21级)，经八抽逆止门和电动隔绝门去八号高压加热器，加热给水。七级抽汽是从高压缸A、B两侧排汽管上接出，经高排逆止门A、B后合为冷再汽母管，供各冷再汽用户，冷再母管再经电动隔绝门和七抽逆止门去七号高压加热器，加热给水。六级抽汽是从中压缸机头侧第6级后抽出(中压转子：217级)，经六抽逆止门和电动隔绝门去六号高压加热器，加热给水。五级抽汽从中压缸机尾侧第11级抽出，此管道上另有一路是从高压缸二端高压侧轴封泄汽来，高压缸近机头端参数较高的漏汽回收送到第五级抽汽管，既回收了漏汽的热量及工质，又有利于缩短高压转子的长度。五级抽汽经过五抽逆止门分别去给泵小汽机A、B和除氧器。除氧器采用压力较高的五级抽汽作为汽源，减小了除氧器因高加疏水进入量大而产生自身沸腾的可能性；同时也减少了高加因故停止运行时，锅炉给水温度过低对锅炉运行可靠性、安全性的影响。去除氧器另外还有二个汽源，一个是从辅助蒸汽母管上来的，另一个是由高压缸的排汽，即冷段再热蒸汽。去给泵小汽机的抽汽分别经电动隔绝门、逆止门去A、B小汽机，作为给泵小汽机的低压汽源(高压汽源：从冷段再热汽系统经电动隔绝门、逆止门而来)。四级抽汽来自中压缸排汽，经四抽逆止门和电动隔绝门去四号低压加热器，加热凝结水。三级抽汽分别从二只低压缸(低压转子：一号机25级、二号机26级)第1级后抽出的，经三抽逆止门和电动隔绝门去三号低压加热器，加热凝结水。二级抽汽分别从二只低压缸的第3级后抽出，不经过任何阀门，直接去二号低压加热器，加热凝结水。一级抽汽分别从二只低压缸的第4级后抽出，直接去一号低压加热器，在轴封蒸汽母管的末端有一个泄压阀，当轴封汽母管压力超过108kpa时，该泄压阀自动打开（轴封汽母管额定压力105kpa、额定温度150），将过剩的轴封蒸汽排放到一号低压加热器的抽汽管，加热凝结水。在八级抽汽中，七级抽汽管道上的疏水去大气扩容箱，其余抽汽管的疏水全部去凝汽器扩容箱。所有抽汽管道上的疏水，都先经过一个疏水立管，然后经疏水调整门，去凝汽器扩容箱或大气扩容箱。当汽轮机脱扣或给水加热器水位高高时，各级抽汽管上电动隔绝门和抽汽逆止门自动关闭，各抽汽逆止门前后疏水调整门连锁打开。在疏水立管上有二个水位开关，在疏水立管水位高时，水位开关动作自动打开疏水调整门；在疏水立管水位高高时，发出报警，运行人员根据情况处理。在七级抽汽管上有一温度测点，当冷再进汽温度大于400时，自动关闭七抽电动隔绝门和逆止门，以保护七号加热器不发生超温。三、加热器给水回热加热器是电厂的重要辅助设备之一。我厂采用的是八级回热。一、二、三、四号为低压加热器，六、七、八号为高压加热器。除了除氧器外，一律采用表面式加热器，高、低压加热器全部采用不锈铜管子。表面式加热器在热经济性方面存在端差（加热器的饱和温度和加热器出口水温之差）。随着高参数大容量机组的发展，表面式高压加热器设有过热蒸汽冷却段(过热段)、加热器本体凝结段和疏水冷却段，加热器端差可趋于零或甚至为负值。我厂六号、八号高加设置了过热蒸汽冷却段以减小加热器端差，所有加热器都设有凝结段和疏水冷却段。在大容量高参数机组中，其高压抽汽往往具有很大的过热度，所谓过热段就是充分利用蒸汽的过热度，让抽汽先进入加热器过热段，用降低过热度所释放出的热量进一步提高给水温度，使给水温度达到接近于、等于、甚至超过该抽汽压力下的饱和温度，即其端差趋于零或甚至为负值。显然这种减小端差的方法比单纯加大加热器受热面积的方法更好，但也只能用于过热度较大的几级高压抽汽上。根据有关资料，设置过热段一般需满足下列条件：在机组满负荷时，蒸汽的过热度大于等于83；抽汽压力大于等于1.034Mpa；流动阻力小于等于0.034Mpa；加热器端差在0-1.7；蒸汽离开过热段时尚有一定的过热度(30-50)。我厂机组为超临界机组，因其抽汽的压力提高很多，而抽汽温度变化不大，故抽汽的过热度比亚临界机组的抽汽过热度反而降低，根据这一情况，我厂二台机组仅在第八、第六级抽汽相联的二只高压加热器上设置过热段，使这二只加热器的端差降低为1.3和2，而没有过热段的七号高加端差为2。我厂七只表面式加热器全部设有疏水冷却段，它对提高系统的热经济性和安全性起重要作用。在表面式加热器中蒸汽放热后形成凝结水(疏水)必须引出加热器予以疏放，疏水的处理有疏水泵和疏水自流二种。前者可以减少或避免通往凝汽器的直接冷源损失，热经济高(将疏水用泵打入系统)，但系统复杂。我厂高、低压加热器全部采用疏水自流，其系统简单、运行安全可靠，而热经济性较差的问题就靠疏水冷却段来补偿。加热器的疏水自流进入下一级相邻的压力较低的加热器，由于疏水放热，导致排挤了低压抽汽而形成热经济性降低。而疏水冷却段则是将加热器疏水与本级加热器的被加热给水进行热交换。显然，由于疏水温度高于给水温度，热交换是疏水放热温度降低，给水吸热温度升高。疏水温度降低将由于它在下一级放热减少而使该级的低压抽汽量加大；给水温度升高将导致本级抽汽量减少。这二者的综合效果就是使抽汽在汽轮机中的作功增大，因而减少了冷源损失。简而言之，就是疏水被冷却后，减少了对下一级抽汽的排挤，因此提高了经济性。加热器加设疏水冷却段不但能提高经济性，对安全性也有好处。因为原来的疏水是饱和水，在流向下一级较低压的加热器时必须经过节流减压，而饱和水一经节流减压，就会因生成蒸汽而形成二相流体，它将对管道及下一级加热器带来冲击、振动等不利后果。而经冷却后的疏水成了不饱和水，这样在节流减压过程中大大减少了形成二相流体的可能性，因而保证了机组运行的安全。另外，对高压加热器而言，其疏水最后都是流到除氧器去的。疏水在除氧器中的放热不但排挤了供给除氧器这一级抽汽，而且也是形成除氧器自身沸腾的因素之一。现疏水经冷却后再进入除氧器，自然对除氧器的正常运行更为有利。自身沸腾：除氧器内的给水不需要回热抽汽的加热就自己产生沸腾的现象。此时除氧器内压力会不受控制的升高，使排汽量加大，带来较大的工质和热能损失。另一方面，原来设计的内部汽水逆向流动受到破坏，在除氧器底部形成一个不动的蒸汽层，妨碍逸出气体的顺利排走，因而导致除氧效果恶化。高、低压加热器的疏水除了通过疏水调整门逐级自流，每一只高、低压加热器都设有紧急疏水调整门，直接与凝汽器相连，在事故或加热器水位调节特性不好的情况下，高、低加疏水通过紧急疏水调整门直接流入凝汽器。一、二、三、四号低压加热器，六号高压加热器都是随机启、停，工作压力随汽轮机负荷的增减而增减。七、八号高压加热器则是在机组负荷210MW时，手动投、停。为了减小回热加热器的传热热阻，增强传热效果，防止气体对热力设备的腐蚀，在所有加热器的汽侧设有排气管道系统，以排除加热器内的不凝结气体。低压加热器排气分别独立排入凝汽器(凝空门)，而高压加热器的排汽在机组启动初期各自独立排入凝汽器(凝空门)，在三台高压加热器全部投运后手动切换至除氧器(除空门)。除氧器正常运行时采用滑压运行方式，工作压力和高、低压加热器相仿，随汽轮机负荷的增减而增减，这样就可以避免定压运行时除氧器压力调整门处蒸汽经常存在的节流损失，提高了除氧器后的给水温度，使第五级抽汽的加热能力得到充分利用，增加了给水回热的节能效果。一、二号低压加热器水侧为一个单元，共用一个旁路门，不能单独隔绝。一旦一号低加或二号低加出现高高水位，旁路门会立即打开，同时，一号低加进口门、二号低加出口门会迅速关闭，使一、二号低加出系，走旁路运行。三、四号低压加热器水侧为各自独立单元，进、出口门和旁路门的动作均参与水位高高保护。同时，也和抽汽逆止门和抽汽隔绝门联动，一旦出现高高水位，进、出口门关闭，同时旁路门打开，抽汽隔绝门、抽汽逆止门关闭，低加走旁路运行。当低加水位恢复正常后，确认低加进、出水门、抽汽隔绝门自动开足，旁路门自动关闭。六、七、八号高压加热器水侧共用一个旁路。运行中只要有一台高加出现高高水位，则三台高加汽侧全部出系，给水走旁路。当高加水位恢复正常后，确认高加进、出水门自动开足，高加6进汽门自动开足，等高加6汽侧投用正常后，再逐台投用高加7、8汽侧，监视高加水位调节正常。除一、二号加热器外，其余几个加热器都有从氮气系统来的气源，这是为了在机组大小修时，加热器长时间停运后进行充氮保养，防止氧化腐蚀。(高、低压加热器的启、停及运行分别在给水系统及凝结水系统中讲解。)加热器的正常投运与否对机组的安全、经济、满发影响很大。对直流锅炉来讲，由于给水温度下降（我厂正常运行给水温度284，高加全切给水温度下降100左右），若要维持蒸发量及过热器出口温度不变，势必增加燃煤而使单位面积热负荷上升，有可能导致传热恶化，水冷壁结焦超温甚至发生爆管事故。我厂机组原设计在高加全切后能带600MW满负荷，而实际考滤锅炉结焦超温等情况只带90%MCR （540MW）。而低压加热器的停用会使汽轮机末几级的蒸汽流量增大而导致浸蚀加剧。在低压加热器停用时，若要维持机组出力不变，则停用的抽汽口以后的各级叶片、隔板及轴向推力都可能过负荷，为保证机组安全，也要适当降低出力运行。四、有关控制逻辑除氧器水位3250mm-除氧器五抽进汽门自动关(ES013)除氧器水位正常-除氧器五抽进汽门自动开(ES013)除氧器五抽进汽逆止门自动开(ES014)：除氧器水位3250mm除氧器五抽进汽门开汽机不脱扣除氧器五抽进汽逆止门开除氧器五抽进汽逆止门自动关(ES014)：除氧器水位3250mm除氧器五抽进汽门关汽机脱扣五抽进汽逆止门关三、四级抽汽电动隔绝门：加热器水位高高加热器水侧旁路门打开抽汽电动隔绝门自动关抽汽电动隔绝门自动开六、级抽汽电动隔绝门：加热器水位高高加热器水位168mm高加三通旁路位置5s抽汽电动隔绝门自动关抽汽电动隔绝门自动开七级抽汽电动隔绝门：加热器水位高高加热器水位168mm高加三通旁路位置5s抽汽电动隔绝门自动关七抽温度400八级抽汽电动隔绝门：加热器水位高高加热器水位168mm高加三通旁路位置5s抽汽电动隔绝门自动关加热器抽汽逆止门：加热器水位无高高信号加热器水侧旁路门关闭加热器抽汽进汽门打开汽机不脱扣加热器抽汽逆止门自动开加热器水位高高加热器水侧旁路门打开加热器抽汽进汽门关闭汽机脱扣加热器抽汽逆止门自动关加热器高高水位信号联锁动作：低加一水位高高CRT报警低加1、2旁路门CD019打开低加1、2进/出水门CD017/CD018关闭一抽A/B管疏水门ES022/ES027打开低加二水位高高CRT报警低加1、2旁路门CD019打开低加1、2进/出水门CD017/CD018关闭二抽A/B管疏水门ES001打开低加三水位高高CRT报警低加3旁路门CD011打开低加3进/出水门CD012打开/CD010关闭低加3进汽门ES003关闭低加3进汽逆止门ES004关闭低加3进汽逆止门前/后疏水门ES002/ES005打开低加四水位高高CRT报警低加4旁路门CD008打开低加4进/出水门CD009打开/CD007关闭低加4进汽门ES008关闭低加4进汽逆止门ES009关闭低加4进汽逆止门前/后疏水门ES006/ES007打开任一高加水位高高CRT报警高加进/出水门FW003/FW005关闭走旁路高加6、7、8进汽门关闭高加6、7、8进汽逆止门关闭高加6、7、8进汽逆止门前/后疏水门打开注意：1、任一加热器高水位，则CRT、光示牌报警，该加热器紧急疏水调整门打开。2、若下一级加热器高水位，则加热器正常疏水调整门关闭。五、抽汽逆止门松动试验1、 抽汽逆止门松动试验，每月进行一次。2、 抽汽逆止门松动试验，由机组值班员监护，巡操员进行操作。3、 试验在就地进行，必须与控制室机组值班员保持联系。4、 试验应包括主机三八级抽汽逆止门、高压缸排汽逆止门A/B、除氧器五级抽汽逆止门、小机A/B五级抽汽逆止门。5、 抽汽逆止门松动试验方法（1）在现场，操作相应的抽汽逆止门松动试验手柄，使逆止门控制气缸泄气。（2）确认该抽汽逆止门动作关小。（3）立即放开抽汽逆止门松动试验操作手柄，确认该抽汽逆止门开足，恢复正常。6、 试验注意事项：（1）操作试验手柄应迅速，以防止抽汽逆止门关闭，影响对应设备正常运行。（2）抽汽逆止门松动试验应在汽轮机正常运行或汽轮机复置后进行。思考题1、 什么是给水回热循环？2、 提高火电厂循环效率的措施有哪些？3、 我厂抽汽系统的特点有哪些？4、 什么是加热器的过热段、凝结段和疏水冷却段？5、 什么是除氧器的自身沸腾？有什么危害？6、 高压加热切除对机组运行有何影响？7、 抽汽逆止门松动试验如何进行？注意事项有哪些？8、 什么叫汽耗率？什么叫热耗率？两者之间有何关系？16文书#借鉴