φ500×4 抽汽管 7 φ650×5 抽汽管8 φ1200×5 设置切断阀;为在超压时保护设备,设置安全阀。 为防止水汽倒流入汽轮机,管道上设置启动逆止阀;为防止事故扩大和及时检修,设置切断阀;为在超压时保护设备,设置安全阀。 为防止事故扩大和及时检修,设置切断阀;为在超压时保护设备,设置安全阀;为节约成本,该级抽汽管道上不设置逆止阀。 5.局部热力系统设计说明
5.1 主蒸汽、再热蒸汽系统
主蒸汽系统包括从锅炉过热器出口至汽轮机进口的主蒸汽管道,和通往各用新蒸汽的支管。对于中间再热式机组还包括再热蒸汽系统,即从汽轮机高压缸排汽至锅炉再热器入口的冷再热管道,和从再热器出口至汽轮机中压缸进口的热再热蒸汽管道。 5.1.1主蒸汽系统的选择
主蒸汽系统型式主要是从可靠性、灵活性、经济性、方便性四个方面来进行分析比较。
(1) 可靠性
单母管系统,与母管相连的任一阀门事故,全厂即要停运,可靠性最差。为提高其可靠性,通常以串联两个关断阀门将母管分段,以确保隔离,使事故局部化,并便于分段阀门本身的检修。正常运行时,分段阀门处于开启状态。切换母管制系统,为便于母管的检修,扩建时不致影响原有机炉的运行,也可用两个串联的关断阀门将母管分段。而单元制系统,既无母管又无切换阀门,系统最简单,系统本身的可靠性最好。但是,与单元内主汽管相连的任一设备或阀门发生事故,整个单元即被迫停运,又影响其可靠性。
(2) 灵活性
灵活性指的是在不同工况下能保证汽轮机正常运行的适应性,切换母管制系统的灵活性最好,单母管制系统次之,单元制系统最差,它没有灵活性。
(3) 经济性
经济性包括投资和运行费用两方面。单元制系统既无母管,管线又短,阀门数量最少,不仅管道和阀门的投资费最少,而且相应的保温、支吊架的费用也减少。管线短,压损小,热损失少,检修工作量减少,因而运行费用也相应地减少。
(4) 方便性
31
要便于安装维修和扩建。单元制系统没有母管,便于布置,并有助于采用煤仓间和除氧间合并的主厂房布置型式,使主厂房的土建等费用减少。
上述四个方面,互相影响,须结合具体工程通过综合技术经济比较来确定。 基于上述四个方面,300MW的蒸汽中间再热式机组都是大容量机组,其工作参数高的大直径新蒸汽管和热再热蒸汽管均为耐热合金钢管,价格昂贵,有的还要耗用大量外汇来进口,此时单元制主蒸汽系统的管线短、阀门少、投资省等优点显得很重要。单元式机组的控制系统是按单元设计制造的,各单元的情况不尽相同,而且同容量相同蒸汽初参数的再热式机组的再热参数却相互间有差异,所以再热凝汽式机组应采用单元制主蒸汽系统。
主蒸汽管道接法采用常规的“双管-单管-双管系统,整个管系不设电动主气阀,以减少运行压损。但是炉侧总管上装有永久性供锅炉水压实验用的可卸的堵板阀。为保证主蒸汽管系不超压,在主蒸汽管道锅炉侧设置了弹簧式安全阀和压力控制式释放阀。再热蒸汽管道分为热段和冷段2部分,都采用“双-单-双”制接法,在靠锅炉侧都设置永久性的供锅炉水压实验用的可卸阀芯式堵板阀。
本电厂设计的300MW汽轮机主蒸汽管道系统是从锅炉过热器出口联箱两侧各有一根引出管,经斜三通后汇集成单管;到汽轮机处再经斜三通分成两根支管,分别接到汽轮机两侧主汽阀。从主汽管接给水泵汽轮机新蒸汽管道、高压旁路管道及轴封供汽管道。由于汽轮机自动主汽阀具有可靠的严密性,主蒸汽管道不再装设任何隔离汽阀,汽轮机启动暖机、冲转及升速使用主汽阀内旁路阀及调节阀。在锅炉过热器出口的主蒸汽管道是安装两只弹簧式安全阀和一只电磁泄压阀。设置电磁泄压阀的目的是为了避免弹簧安全阀过于频繁动作,运行人员可以在控制室内操作。
主蒸汽管道设计有通畅的疏水系统。在锅炉过热器出口联箱两侧的主蒸汽管道上,各连接有一路放气管(启动放气用)、一只弹簧式安全阀和一只电磁安全阀。两个斜三通之间的单管上,引出汽轮机高压旁路管道、去锅炉给水泵汽轮机的高压蒸汽管道和至汽轮机轴封蒸汽系统的高压汽源管道。在靠近主汽门斜三通前设有疏水点。靠近主气门前两侧的主蒸汽管道上,装设有疏水管和暖管用的疏水蒸汽管道。 5.1.2主蒸汽、再热蒸汽(一、二次汽)系统的温度偏差、压损及管径的优化 (1)高、中压主汽门和高压缸排汽逆止门
再热式机组的新汽参数高、流量大(本设计中为870t/h),一般配置两个自动主
32
汽门(高压主汽门)、四个高压调速汽门;再热后蒸汽的压力虽不高,但汽温比主汽温度略高,蒸汽容积流量很大,一般也配置两个中压联合汽门,即中压缸的自动主汽门及其相应的调速汽门合为一体,简称中压主汽门或中压联合汽门。高、中压主汽门以汽轮机调速系统的高压油来控制其瞬间(0.1~0.3s)自动关闭;而新蒸汽管道上电动隔离门(电动主汽门)用以严密关断其进汽。高压缸排汽至再热器进口的冷再热管道上均设有逆止门,以防甩负荷时,蒸汽倒流入汽轮机。汽轮机甩负荷时,在自动瞬间关闭高、中压自动主汽门的同时,高压缸的排汽逆止门,以及各级回热抽汽管道上的自动(气动或液动)抽汽逆止门也均应联锁关闭,以免因各抽汽管中的存汽倒流入汽轮机而引起超速。 (2)主蒸汽和再热蒸汽(一、二次汽)的混温措施
由于主蒸汽、再热蒸汽均系双侧,随着机组容量的增大,炉膛宽度加大,烟气流量、温度分配不均,造成一、二次汽的两侧汽温偏差增大,要求有混温措施。再热式机组单元制一、二次汽系统,又分为单管、双管两种系统。
本设计机组中主蒸汽、再热蒸汽系统均采用“双管-单管-双管”系统。 双管系统的主蒸汽管,分左右两侧进入汽轮机高压缸的自动主汽门;;高压缸的排汽也分两侧进入再热器,再热后蒸汽仍分两侧进入汽轮机中压缸的中压联合汽门。双管系统的特点是可避免采用大直径厚壁的一、二次汽管,管道压损较小,若相同流量,双管的总重与单管的相近;双管与单管相比因总的支吊重量不太集中,便于管道布置,应力分析中有较大的柔性。但是,左右两侧管道中的一、二次汽温存在温度偏差,若两侧汽温偏差过大,将使汽缸等高温部件因受热不均而导致变形。有的国产再热机组的一次汽温偏差达30~50℃,二次汽温偏差更大,在管道设计时应采取有力混温措施。 5.1.3主蒸汽、再热蒸汽系统的全面性热力系统及运行
A 用新汽支管的引出 (1)汽轮机加热装置用汽
本设计高、中压缸为双层缸,设有汽缸夹层加热装置、法兰螺栓蒸汽加热装置,都用新汽加热,所用蒸汽应从电动主汽门之前的主汽管上引出,在主汽管暖管的同时,汽缸夹层和法兰螺栓装置要同时暖管,其疏水引至第8级混合比回热加热器。 (2)辅助蒸汽用汽
在汽轮机冲转前就要投运的辅助蒸汽,也应从电动主汽门之前引出。辅助蒸汽用于:①汽轮机轴端汽封供汽以前,汽封系统也应暖管,一般在汽轮机冲转前15min左右
33
向轴封送汽。采用自密封汽封系统的机组,汽轮机启动时仍须辅助汽源。 ②锅炉启动时需加热蒸汽,以建立正常水循环,控制汽包上、下壁温差,缩短启动时间,节约燃油,使锅炉点火后过热器、再热器有蒸汽冷却。 ③锅炉点火后用的燃油,需先用蒸汽加热。 ④机组起、停、甩负荷时,向除氧器供汽等等。 (3)小汽轮机用高压蒸汽源
机组主给水泵是由小汽轮机驱动的,正常运行时用主机的回热抽汽。小汽轮机的汽源为双汽源自动内切换,所用另一高压汽源为新蒸汽。 (4)引至高压旁路系统 B 汽轮机本体的疏水系统 (1)疏水的来源
机组启动暖管、暖机时,蒸汽滞留在某管段死区不流时,停机后残存在汽缸、管道的蒸汽凝结成水,蒸汽带水或减压减温器喷水过多时,都可能在汽缸或管道中聚集成凝结水。由于汽、水密度和流速不同,管内积存的凝结水会引起管道中发生水击,使管道振动乃至破裂。为了保证机组的安全运行,必须及时地将聚集的凝结水予于疏泄。 1)汽轮机本体疏水系统
汽轮机的高、中压缸自动主气门前后,各调速气门前后,汽缸及各个抽气管逆止门前后,高压缸排气逆止门前后,高中压内外缸的疏水、高、中压导气管,以及高、中压主汽管的最低点都设有疏水点。小气轮机的气管道上也设有疏水点。
所有疏水管、疏水门均有足够的内径,疏水管具有一定的坡度,以便疏水排放流畅。每路疏水具有两只阀门,其中一只为动力驱动,有阀开关位置指示,并可在主控室内操作。 2)防止汽轮机进水
防止汽轮机的疏水系统,包括一、二次蒸汽管道的疏水,汽轮机抽气管道的疏水,给水加热器紧急放水,汽轮机汽封管道疏水。 3)防高压缸过热
带旁路系统的机组,在主气门关闭和旁路投入运行时,蒸汽可通过冷再热管道逆止阀门,高中压缸之间的密封面或通过高压主汽门,调节气门漏入高压缸,使高压缸内的气压升高,在鼓风作用下,高压缸过热。
本机组采用反向气流冷却,在高压缸排气逆止阀处并联设置反向流阀门,在主汽
34
门后管道上设置一通气阀。正常运行时,反向流阀和通气阀都处于关闭状态。机组启动、冲转、升速过程和甩负荷停机过程中,依靠反向流阀,通气阀建立一股小流量的反向蒸汽流过高压缸,以防止高压缸过热。 (2)主蒸汽系统的运行
为防止主蒸汽系统运行不当,引起汽轮机疏水不畅,或汽轮机进水,就注意: ①机组启动前,主蒸汽管和汽轮机主蒸汽门座前的所有疏水阀必须全部打开,按要求的温升率进行暖管暖机,直至机组开始带负荷汽温具有一定的热热度,才关闭全部疏水阀。
②汽轮机甩负荷不久再启动时,开疏水阀可能使主汽管降压,会使主蒸汽管、过热器骤冷,应适当疏水并防止过度降压。
③冷再热蒸汽管宜采用自动疏水系统。热再热蒸汽管道的疏水阀,在汽轮机启动前,由主控室运行人员打开,直到机组并网,并确信该汽温有足够和稳定的过热度后方可关闭。机组准备解列前,应重新打开疏水阀,阀门位置应有灯光指示装置。若发现可能有水进入汽轮机时,应立即打开疏水阀。
④再热器减温器入口汽温的过热度低于规定值,不应投喷水。截止阀未开时,喷水控制阀必须关闭。控制阀必须在截止阀全开后方可开启,以防截止阀被冲刷导致漏泄。
5.2 旁路系统
旁路系统是蒸汽中间再热单元机组热力系统的重要组成部分,它是指高参数蒸汽不进入汽轮机,而是经过与汽轮机并联的减温减压器,将降压减温后的蒸汽送入再热器或低参数的蒸汽管道或直接排至凝气器的连接系统。旁路系统一般有三种旁路:新汽绕过汽轮机高压缸流至冷再热蒸汽管道的称为高压旁路(Ⅰ级旁路),再热后蒸汽绕过中、低压缸,直接引入凝汽器的称为低压旁路(Ⅱ级旁路),新汽绕过整个汽轮机而直接引至凝汽器的称为大旁路(Ⅲ级旁路)。
旁路系统采用高压旁路和整机旁路两级串联。高压旁路用以保护再热器,在机组启动时用于暖管,此时蒸汽通过疏水管至凝气器。热态启动时,用以迅速提高再热气温使接近中压缸温度,但是再热管段上向空排气门要打开。整机旁路用以在各种工况时将剩余蒸汽排至凝气器。主蒸汽超压时,能自动动作而使主气阀不动作或者少动作,起安全阀的作用。旁路管道与主蒸汽管道一样,也采用耐热合金钢材制造。
本设计机组采用两极串联旁路系统:由锅炉来的主蒸汽绕过汽轮机高压缸,经I级
35