汽轮机设备及系统要点.pdf
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1、国电宝鸡第二发电厂2 660MW 扩建工程 (汽轮机设备及系统) 技 术 讲 义 1 宋明伟 2008 年 4 月 汽轮机设备系统介绍 一、汽轮机部分简介 1、 汽轮机型式为超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、海勒 式间接空冷凝汽式汽轮机。 2、 设备使用条件 机组布置方式:室内纵向布置,机组右扩建(从汽机房向锅炉 房看),机头暂定朝向固定端。 机组安装检修条件:机组运转层标高13.7 m。 旋转方向(从汽机向发电机看)顺时针。 最大允许系统周波摆动:48.551.5 Hz 。 润滑油管路布置:从汽轮机向发电机看暂定为右侧布置。 汽轮机配上海电气电站设备有限公司上海发电机厂制造的 QFSN
2、660-2 型静态励磁水氢氢发电机。 2 给水泵配置:给水系统为单元制。 一台机组配备 2 50%BMCR 汽动给水泵 ,一台 30%BMCR 启动电动给水泵。汽动给水泵排汽排至 主汽轮机喷射式混合凝汽器。 3、 冷却方式 对海勒空冷系统: 冷却介质为水和空气, 冷却设备为喷射式混合 凝汽器和间冷塔。开式冷却水采用循环水,补充水为水库来水,闭式 循环冷却水采用除盐水。闭式循环冷却水系统的最高温度为40 , 开式冷却水温度为33 。 4、 机组的额定设计参数 (1)在汽机主汽阀前额定压力: 24.2MPa 额 定 温 度 : 566 (2)中压联合汽门前额定压力:90%汽机高压缸排汽压力 (约
3、4.13 MPa )。额定温度:566 汽轮机不同工况下特性 项目单位夏季工况额定工况VWO 工况阻塞背压工况 机组出力MW 630 660 683 汽轮发电机组热 耗值 kJ/kWh 8293 7966 7970 主蒸汽压力MPa.a 24.2 24.2 24.2 再热蒸汽压力MPa.a 3.91 3.93 4.13 3 高压缸排汽压力MPa.a 4.34 4.36 4.58 主蒸汽温度566 566 566 再热蒸汽温度566 566 566 高压缸排汽温度312 312 317 主蒸汽流量kg/h 1953 1953 2050 再热蒸汽流量kg/h 1696 1705 1793 背压kP
4、a.a 27 11 11 低压缸排汽焓kJ/kg 2518 2429 2426 低压缸排汽流量kg/h 1285 1275 1320 补给水率% 3 0 0 (3)汽轮机主要数据汇总表 序 号 项目单 位数据备注 1 机组型式 超临界、一次中间再热、 三缸四排汽、海勒式海勒 空冷凝汽式 2 汽轮机型号NK600-24.2/566/566 3 夏季出力MW 637.441 4 铭牌出力MW 675.950 5 最大出力( VWO )MW 703.666 6 额定主蒸汽压力MPa(a) 24.2 7 额定主蒸汽温度566 8 额定再热蒸汽进口温度566 11 主蒸汽额定进汽量t/h 2019 12
5、 主蒸汽最大进汽量(VWO 工况)t/h 2120 13 阻塞背压kPa(a) 7.5 15 配汽方式喷嘴 +节流 16 额定给水温度281.5 额定工况 4 序 号 项目单 位数据备注 17 夏季出力热耗kJ/kWh 8323 18 铭牌出力工况热耗kJ/kWh 7934 19 低压末级叶片长度mm 665 20 汽缸数量个3 21 汽轮机总内效率% 89.85 高压缸效率% 87.7 中压缸效率% 93.2 低压缸效率% 89.3 22 通流级数级 高压缸级I+11 中压缸级8 低压缸级2 7 7 23 临界转速(分轴系、轴段的试验值 一阶、二阶) 高压转子r/min 无 中压转子r/mi
6、n 无 低压转子r/min 无 24 低压缸排汽喷水量kg/h 25 调节装置DEH 制造厂 26 安全检测( TSI )制造厂 27 数据管理系统(DM2000 )制造厂 28 机组外形尺寸m m m 28 11 8 29 最大件起吊高度(带横担时)m 10 30 冷态启动从汽机冲转到带满负荷 所需时间 min 241 31 变压运行负荷范围% 18 100 32 定压、变压负荷变化率%/min 2、5 33 轴振动最大值mm 0.075 34 临界转速时轴承振动最大值mm 0.15 35 最高允许背压值kPa(a) 48 5 序 号 项目单 位数据备注 36 报警背压kPa(a) 43 3
7、7 跳闸背压kPa(a) 65 38 最高允许排汽温度(额定负荷)120 39 排汽报警温度93 40 排汽跳闸温度121 41 噪声水平dB(A) 85 42 盘车转速r/min 2.38 43 油系统装油量m332 主油箱容量m348 油冷却器型式管式 顶轴油泵制造厂DENISON/REXTOTH 44 抗燃油牌号见表 5-22 抗燃油泵制造厂见表 5-22 抗燃油系统装油量kg 见表 5-22 抗燃油箱容量m3见表 5-22 抗燃油冷却器型式见表 5-22 45 机组总重t 汽轮机本体t 1000 主汽门、调节阀等t 67.4 润滑油系统t 50 (4)汽轮机运行参数 序 号 项目单 位
8、数据 1 全真空惰走时间min 65 2 无真空惰走时间min 40 3 主开关断开不超速跳闸的最高负荷MW 703.666 4 超速跳闸转速: 5 机械超速跳闸转速r/min 3300 3360 6 电气超速跳闸转速r/min 3300 6 序 号 项目单 位数据 7 汽轮机正常运行允许的最高背压(额定负荷)kPa(a) 48 8 汽机报警背压kPa(a) 43 9 汽机跳闸背压kPa(a) 65 10 汽轮机持续运行允许的最高背压/相应的负荷kPa(a)/ MW 铭牌进汽量 48/612.872 11 最高背压下允许的最大负荷变化率MW/min 33.8 12 汽轮机正常运行允许的最高排汽
9、温度(额定负荷)120 13 汽机排汽报警温度93 14 汽机排汽跳闸温度121 15 最小持续允许负荷/相应的背压值MW/kPa(a) 5% 额定负荷,背 压参照背压限制 曲线。 16 盘车装置型式齿轮传动式 17 盘车转速r/min 2.38 18 盘车可停止时汽缸的最高温度150 19 盘车可停止时转子的最高温度150 20 汽轮机停机后需盘车运行的冷却时间h 120 21 汽轮机轴承最高允许温度 22 汽轮机轴承最高回油温度 23 高压缸末级叶片最高允许温度427 24 低压缸末级叶片最高允许温度120 25 低压缸排汽喷水量kg/h (5)启动方式及时间min 启动状态冲转方式 冲转
10、参数 (/MPa) 冲转至额定 转速时间 并网至带额 定负荷时间 每次循环的 寿命损耗 冷态启动 高中压联合 启动 375/8.4 84 157 0.015% 7 启动状态冲转方式 冲转参数 (/MPa) 冲转至额定 转速时间 并网至带额 定负荷时间 每次循环的 寿命损耗 温态启动 高中压联合 启动 440/8.4 60 98 0.008% 热态启动 高中压联合 启动 475/8.4 10 50 0.002% 极热态启动 高中压联合 启动 525/8.4 10 90%额定负荷。 4、 机组旁路系统型式选择:汽机高低压串联旁路(两级) 5、 机组启动方式:高中压缸联合启动。 (五)旁路系统设备运
11、行环境 1、 高压旁路装置布置在汽机房6.90m 层上。阀门形式为角式:水 平进下出,执行机构水平布置或垂直布置。 2、 低压旁路装置布置在汽机房13.70m 层上。阀门形式为角式:水 平进下出,执行机构垂直布置。 (六)旁路系统装置的功能 81 1、改善机组的启动性能。 机组在各种工况下(极冷态、冷态、温态、热态和极热态)用高 中压缸启动时投入旁路系统控制锅炉蒸汽温度使之与汽机汽缸金属 温度较快地相匹配, 从而缩短机组启动时间和减少蒸汽向空排放,减 少汽机循环寿命损耗,实现机组的最佳启动。 2、有利减少和防止汽机颗粒侵蚀。回收工质,减少噪音。 3、 防止冬季空冷凝汽器冻坏。 (七)驱动装置(
12、待定) 本工程的旁路装置各阀门的驱动执行器选用气动或电动执行器, 由投标方设计和配套供应。 (八)旁路系统设备性能 1、 旁路系统设备性能应满足机组在各种启动工况下能自动或手动 (遥控操作)进行启动。 2、旁路阀如采用电动控制,对高旁调节控制全开全关时间小于30 秒,对低旁调节控制全开全关时间小于30 秒。如采用气动和液动, 厂家根据经验明确阀门全开全关所能达到的最小时间。 3、 低压旁路的安全保护功能 当机组在启动或运行中有下列情况之一发生时,低旁应能自动快 速关闭。同时应说明具体关闭时间。 凝汽器真空下降到设定值; 排汽装置温度高于设定值; 82 凝汽器热井水位高于设定值; 低旁出口压力或
13、温度高于设定值; 低旁减温水的压力低于设定值。 4、 旁路阀门动作应符合下列要求 (1)高压旁路阀的开度在95以下时: 主蒸汽压力上升,阀门则应随之逐渐开启。 主蒸汽压力下降,阀门则应随之逐渐关闭。 (2)高压旁路阀的开度在95以上时: 主蒸汽压力上升,阀门则应几乎不动; 主蒸汽压力下降, 阀门则随之向关闭方向动作,直至压力达到 设定值为止。 (3)主蒸汽流量在旁路装置设计容量以下时,新蒸汽压力下降, 旁路阀则应几乎不动。 (4)新蒸汽流量在旁路装置设计容量以上时,新蒸汽压力下降, 旁路阀则应随之向关闭方向动作。 (5)当新蒸汽压力达到一定负荷要求时(需由锅炉厂、汽机厂和旁 路制造厂共同确定
14、),阀门将向关闭方向动作,直到关完为止。 5、 旁路系统应具有下列联动保护功能 83 (1)旁路喷水调节阀打不开,则旁路阀应关闭。 (2)高压旁路喷水阀不能超前旁路阀开启,而应稍滞后开启。 (3)当高压旁路阀快速关闭时,其喷水调节阀则应同时或超前关 闭,并应自动闭锁温度自控系统。 (4)低压旁路阀快速打开时,其喷水阀应同时开启。 (5)当低压旁路阀快速关闭时,高旁则不需随动,但可手动(遥 控)快速关闭。 6、 对于旁路阀系统,当正在动作中的控制电源突然失电时,此时各 阀应能停留在断电前的位置。 7、旁路阀支承装置的设置: 高压旁路阀阀门型式角式 (水平进下出), 执行机构可水平或垂直布置。低压
15、旁路阀阀门型式角式(水平进下 出),执行机构垂直布置。 减温水管道上的调节阀、 阀门采用直通式。 8、 旁路装置在设计参数下动作时,其噪声不得超过85dB(A)(距 装置 1 米处的空间范围)。 9、高、低压旁路阀应采用阀内减温结构,使其之间的距离压缩至 最短距离。 10、本工程为海勒式间接空冷机组。低压旁路阀出口的三级减温器 安装在混合式凝汽器本体上。 十四、除氧器 (一)设计条件 84 1、除氧器能适应定压和滑压运行; 滑压范围0.1471.269 MPa(a) 2、除氧器出水中的溶解氧不应超过5 g/L 3、 除氧器运行参数: 项目单位额定工况夏季工况VWO 工况 阻塞背压 工况 40%
16、 额定工 况 机组出力MW 660 609.886 685.012 668.651 264.0 主蒸汽压力MPa(a) 24.2 24.19 24.2 24.2 9.759 再热蒸汽压力MPa(a) 4.211 4.17 4.419 4.216 1.743 高压缸排汽压力MPa(a) 4.678 4.635 4.908 4.682 1.932 主蒸汽温度566 566 566 566 566 再热蒸汽温度566 566 566 566 566 主蒸汽流量t/h 1946.016 1946.016 2051 1946.016 748.944 再热蒸汽流量t/h 1653.192 1642.968
17、 1736.784 1653.588 670.896 背压kPa(a) 11 27 11 5.8 11 补给水率% 0 3 0 0 0 最终给水温度285.9 285.4 289.5 285.9 232.6 凝结水量t/h 1470.636 1513.188 1542.348 1471.068 611.388 进入除氧器凝结水温 度 141.9 140.7 143.5 142.1 115 进入除氧器凝结水焓 值 kJ/kg 598.6 593.7 605.5 599.4 484.2 4 段抽汽参数MPa.a/ 1.279/391 1.221/386.9 1.335/390.2 1.293/39
18、2.2 0.5901/406.3 4 段抽汽流量t/h 116.136 116.338 123.048 117.144 40.896 除氧器进口 4 段抽汽焓 值 kJ/kg 3237 3229.7 3235 3239.2 3282.8 85 项目单位额定工况夏季工况VWO 工况 阻塞背压 工况 40% 额定工 况 高加正常疏水流量t/h 359.496 375.48 385.884 358.092 96.876 高加正常疏水焓值kJ/kg 851.9 841.4 861.2 854.4 695.7 除氧器出水参数MPa.a/ 1.217/188.6 1.157/186.3 1.269/190
19、.5 1.231/189.1 0.574/157.1 除氧器出水流量kg/h 1946.016 2004.408 2051 1904.016 748.944 除氧器出水焓值kJ/kg 801.3 791.2 803.6 803.7 662.9 4、 启动工况:(锅炉负荷为30 % B-MCR ) 进除氧器的凝结水流量620 t/h ; 温度 20;焓 134.2kJ/kg 加热蒸汽汽源流量t/h;压力: 0.147MPa(a) ;温度: 350, 焓:3174.76 kJ/kg 除氧器运行压力:0.147MPa(a) 5、 进入除氧器的凝结水水质 总硬0 mol/l 溶解氧 30 g/l 铁
20、10 g/l 铜 5 g/l 二氧化硅 15 g/l 油0mg/l PH 值8.09.0 电导率 25 0.2 S 86 钠 5 g/l 含二氧化硅:保证蒸汽二氧化硅符合标准 6、 机组运行方式:复合运行。 负荷性质:主要承担基本负荷,并具有调峰能力。 (二)设备规范 除氧器型式:内置式卧式,三支墩 除氧器型号: 除氧器有效容积:235 m3 除氧器最大出力:2170t/h 除氧器设计压力: 1.65MPa (g) ;最高工作压力MPa(a);全 真空。 由于加热蒸汽完全由水箱内最低水位控制线以下进入除氧器,实 际运行时除氧器内温度一般在饱和水的温度,除氧器壁厚按照 300计算 ; 除氧器四段
21、抽汽的最高工作温度:396 除氧器运行方式:定压 -滑压-定压。 (三)除氧器的功能 除氧器用于从给水中除去溶解氧和其它不凝结的气体,其方法是 用蒸汽直接与给水混和, 从而加热给水至除氧器运行压力所对应的饱 87 和温度。 1、 在除氧器入口对含氧无限制及除氧器在正常运行情况下(定压- 滑压-定压) ,出力为 10%-110% 除氧器最大出力范围之间时,除氧器 出口含氧量5 g/l。 2、 当锅炉冷态启动且使用其它汽源的蒸汽时,除氧器应能在指定的 压力、流量压力下运行,且给水水温应能满足锅炉启动的要求。 3、 当除氧器下游的低压加热器停用或不能正常运行而除氧器的抽汽 量增加以维持水温时,除氧器
22、应能适应此时的给水温度和流量要求。 4、 除氧器水箱的有效容积是指除氧器水箱正常水位至出水管顶部水 位之间的贮水量。 5、 除氧器的最大出力不应小于BMCR 蒸发量 105% 时所需给水量。 6、 厂家保证除氧器的性能满足汽轮机组各种运行工况下热平衡图的 要求。 7、 除氧器应以汽轮机额定工况为基准。在汽轮机阀门全开VWO 工 况时,除氧器仍能可靠地运行。 在负荷突变与汽机跳闸等所有负荷工 况中,除氧器都能安全平稳可靠的运行,并无水击、过大的噪音、振 动与变形等现象发生 在机组跳闸情况下,应预防蒸汽返流入汽轮机。 采取必要的措施来预防给水泵汽蚀的产生。 8、 除氧器的设计压力应保证除氧器运行安
23、全,一般不应小于VWO 热平衡工况下回热抽汽压力的1.25 倍。 9、除氧器应有三个低压给水管道接口,每个管道接口管径应按能通 88 过 50%最大给水流量,管径大小应按汽机满负荷时的给水温度和允 许的介质流速进行设计, 最高流速 2m/s ,低压给水管道在给水箱上 的具体开口位置与设计院协商确定。 10、为把除氧器内的积水排尽, 除氧器底部应设有管径适当,数量足 够的排水管。 11、 除氧器设计应至少满足如下几点: (1) 除氧器应设有用于高加疏水的除氧闪蒸区。 (2) 除氧器应设有一个汽水分离装置或区域,以保证稳定运行并达 到应有性能。 12、 除氧器应能承受所有运行工况下可能出现的各种荷
24、载的最不利 组合。应至少包括: (1) 除氧器的内部运行中出现的最高压力及其压力波动; (2) 除氧器的外部运行中出现的最高压力及其压力波动; (3) 除氧器的壳体重量、附件重量、保温材料重量、检修平台扶梯 重量和检修平台上的载荷; (4) 充水重量; (5) 安全阀开启时的反作用力和力矩; (6) 外部管道系统传给接管座的作用力和力矩; (7) 支座反力; (8) 地震载荷。 89 13、 设备的接口应能承受从外部管道传来的同时作用的反作用力和 力矩,并留有足够的余量。 14、为防止任何汽源引起除氧器超压,应装设安全阀。 安全阀宜采用 全启式弹簧安全阀。 安全阀的数量不应少于二只。 阀体材料
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