單元機組課程設計--發(fā)電廠1000mw火電機組汽機部分熱力系統(tǒng)

1、<p>　　單元機組運行原理課程設計</p><p>　　———— 國電泰州發(fā)電廠1000MW火電機組汽機部分熱力系統(tǒng)及燃燒器管理系統(tǒng)（BMS）系統(tǒng)設計</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 國電泰州發(fā)電廠1000MW火電機組熱力系統(tǒng)設計--------------------------3</p&g

2、t;<p>　　1.1 泰州發(fā)電廠1000MW火電機組設備概述---------------------------------3</p><p>　　（1） 鍋爐設備概述 -------------------------------------------3</p><p>　?。?）汽機設備概述 -----------------------------------

3、--------3</p><p>　?。?）電氣設備概述 -------------------------------------------3</p><p>　　1.2 汽機的主要子系統(tǒng)設計 ----------------------------3</p><p>　?。?）高加疏水及放氣系統(tǒng) ----------------------------

4、-------------5</p><p>　　（2）給水系統(tǒng) -------------------------------------7</p><p>　?。?）抽氣系統(tǒng) ---------------------------------9</p><p>　　2 燃燒器管理系統(tǒng)（BMS）設計 ------------------------------

5、----11</p><p>　　2.1 煤層概貌 -------------------------------------- -----11</p><p>　　2.2 A磨煤機控制 -----------------------------------------------11</p><p>　　2.3 輔助風擋板控制 ---------------

6、----------------------------12</p><p>　　3 課程設計總結 ---------------------------------------------14</p><p>　　1 國電泰州發(fā)電廠1000MW火電機組熱力系統(tǒng)設計</p><p>　　1.1國電泰州發(fā)電廠1000MW機組設備概述</p><p

7、><b>　　鍋爐設備概述</b></p><p>　　國電泰州電廠一期工程2×1000MW超超臨界燃煤機組鍋爐是由哈爾濱鍋爐廠有限責任公司在日本三菱重工業(yè)株式會社（Mitsuibishi Heavy Industries Co. Ltd）的技術支持下，設計的超超臨界變壓運行直流鍋爐，采用П型布置、單爐膛、改進型低NOX PM（Pollution Minimum）主燃燒器和M

8、ACT（Mitsuibishi Advanced Combustion Technology）型低NOx 分級送風燃燒系統(tǒng)、反向雙切圓燃燒方式，爐膛采用內螺紋管垂直上升膜式水冷壁、循環(huán)泵啟動系統(tǒng)、一次中間再熱、調溫方式除煤/水比外，還采用煙氣分配擋板、燃燒器擺動、噴水等方式。鍋爐采用平衡通風、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構架、全懸吊結構，燃用神府東勝、兗州、同忻煤。</p><p>　　鍋爐型號：HG-2980/26

9、.15-YM2型。其中HG表示哈爾濱鍋爐廠，2980表示該鍋爐BMCR工況蒸汽流量，單位是t/h。26.15表示該鍋爐額定工況蒸汽壓力，單位是MPa，YM2表示該鍋爐設計煤種為煙煤，設計序列號為2。</p><p><b>　　汽機設備概述 </b></p><p>　　國電泰州電廠一期工程2×1000MW機組主汽輪機是由哈爾濱汽輪機有限責任公司與日本東芝株

10、式會社聯合設計制造的。根據我國規(guī)定的汽輪機型號標準為：CLN1000-25.0/600/600；其東芝型號為TC4F-48”，其中T指單軸（Tandem），C指凝汽式（Condensing），4F指四個排汽口（Four-Flow），48”指末級葉片高度為48英寸，即1219.2mm。它是凝汽式、超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、凝汽式、八級回熱抽汽式汽輪機，最大連續(xù)出力為1037.411MW，額定出力1000MW；機組設

11、計壽命不少于30年，但基于一個合理的壽命損耗系數。機組采用定壓－滑壓－定壓運行方式。汽輪機具有八級非調整回熱抽汽，額定轉速為3000轉/分。</p><p>　　汽機特點：1．由于本機容量大，因此在中壓缸部分，蒸汽就采用了對外分流式，籍此來減少中壓缸葉片的高度；在低壓缸部分，由于蒸汽容積流量很大，所以采用了四分流式，即低壓缸A及B各為對向分流，這樣在末級葉片高度為1219.2mm下，蒸汽可膨脹到0.0049MPa

12、（平均），進入二個凝汽器。中低壓缸的分流布置最大程度上平衡了機組的軸向推力。</p><p>　　2．四個汽缸采用模塊設計，均為雙層缸、水平中分面結構，并保證汽缸和隔板精確的同心度。其目的在于：減少汽缸壁厚，以降低汽缸壁的熱應力，使之有利于縮短機組的啟動時間和提高汽輪機對負荷的適應性。</p><p>　　3．汽輪機各個轉子與發(fā)電機各轉子采用剛性連接方式，并采用無中心孔的整鍛轉子，每個轉子

13、配有獨立的雙軸承支撐。 </p><p>　　4．本汽機參考了國外同類型多種機組的優(yōu)秀設計技術，在高中低壓缸上采用了通流設計技術和高溫設計技術，軸系采用了軸系設計系統(tǒng)。</p><p>　　5．本機的末級葉片采用由GE公司動力系統(tǒng)與東芝公司共同開發(fā)設計的48英寸鋼制葉片。就環(huán)形面積來說，48英寸葉片是世界上最長的3000rpm鋼制末級葉片。葉片采用了圓弧樅樹型葉根和作為減振件的拉金凸臺、套

14、筒，以及整體圍帶。48英寸末級葉片的應用，將明顯提高汽輪機的性能和可靠性。</p><p>　　6．在易受固粒腐蝕的區(qū)域采取了防蝕措施：高壓噴嘴采用滲硼的方法防止腐蝕，中壓第1級的靜葉片采用涂陶瓷材料的方法防止腐蝕。</p><p>　　7．為減少和避免激振力的影響，從設計和按裝上采取了多種措施。比如每根轉子在出廠前進行低速和高速動平衡試驗，將不平衡量降到最??；轉子的臨界轉速和額定速度不產

15、生相互的影響；轉子設計精確對中，保證在運轉時不會產生額外的力和力矩；合理設計動靜之間的間隙，保證在啟動和停機時轉子和汽封不會產生摩擦；安裝防汽流渦動的汽封，防止轉子的不穩(wěn)定振動等等。</p><p>　　8．采用了轉子冷卻系統(tǒng)設計，防止高中壓轉子在高溫部位的熱損傷，并在機組高溫區(qū)域選用合適的材料來適應高蒸汽參數。</p><p>　　9．低壓末級隔板低壓末級隔板由內環(huán)、外環(huán)、靜葉片組成，內

16、環(huán)、外環(huán)、靜葉片均采用空心設計。末級產生的水滴由疏水縫隙收集，通過空心靜葉片、空心內環(huán)、空心外環(huán)及在中分面出設計的連接管，最后由下半的疏水管流入冷凝器，防止水蝕。</p><p>　　10．采用高效率的沖動式葉型及經過驗證的葉片固定方式，提過了汽輪機的效率。</p><p><b>　　電氣設備概述</b></p><p>　　發(fā)電機為哈爾濱電

17、機有限責任公司和日本東芝聯合設計制造的水氫氫冷卻、靜態(tài)勵磁汽輪發(fā)電機。 </p><p>　　發(fā)電機主要技術參數： 銘牌功率 1000 MW 、額定容量 1120 MVA 、額定電壓 27kV 、功率因素 0.9 、效率99% 、勵磁方式 靜態(tài)勵磁 、冷卻方式 定子線圈水冷、定子鐵芯、轉子繞組氫冷。</p><p>　　1.2.汽機主要子系統(tǒng)設計</p><

18、p>　　汽輪機高加疏水及放氣系統(tǒng)</p><p>　　大型汽輪機組在啟動、停機和變負荷工況下，蒸汽與汽輪機本體和蒸汽管道接觸，蒸汽一般被冷卻。當蒸汽溫度低于與蒸汽壓力相對應的飽和溫度時，蒸汽就凝結成水。若不及時排出這些凝結水，它會積存在某些管段和汽缸中。運行中，由于蒸汽和水的密度、流速不同，管道對它們的阻力也不同，這些積水可能引起管道水沖擊，輕則使管道振動，產生噪聲污染環(huán)境；重則使管道產生裂紋，甚至破裂。更

19、為嚴重的是，一旦部分積水進入汽輪機，將會使動靜葉片受到水沖擊而損傷、斷裂，使金屬部件因急劇冷卻而造成永久性變形，甚至導致大軸彎曲。另外汽輪機本體疏放水應考慮一定的容量，當機組跳閘時，能立即排放蒸汽，防止汽輪機超速和過熱。</p><p>　　為了有效防止汽輪機發(fā)生這些惡劣的工況，必須及時地把汽缸和蒸汽管道中積存的凝結水排出，以確保機組安全運行。同時盡可能地回收合格品質的疏水，以提高機組的經濟性。為此，汽輪機都設置

20、有疏水系統(tǒng)，它包括汽輪機的高、中壓主汽門前后，各主汽、中壓調節(jié)閥前后及這些高溫高壓閥門的閥桿漏汽疏水管道，抽汽管道，軸封供汽母管等。</p><p>　　另外汽輪機的輔汽系統(tǒng)，小汽輪機本體及高、低壓主汽門前后進汽管，除氧器加熱以及高低加等系統(tǒng)也都有自己的疏水系統(tǒng)。這些疏水有直接排放至疏水擴容器后回收至凝汽器的，也有直接排放至地溝的。</p><p>　　高壓加熱器疏水采用逐級自流疏水方式，

21、最后一級高加疏水自流至除氧器。每臺高加設有單獨的事故疏水管路至凝汽器；高加水側、汽側均設有放氣管道；高加連續(xù)運行時排氣至除氧器，在高加連續(xù)排氣口內，設有內置式節(jié)流孔板，以控制高加排氣量。高加的汽側和水側還設有停機期間充氮保護管道。</p><p>　　汽輪機疏放水主要由以下部分組成：主蒸汽、再熱蒸汽管道上低位點疏水，汽輪機缸體及主汽調門、高壓導汽管疏水，抽汽管道疏水，給水泵汽輪機供汽管道疏水、輔助蒸汽、除氧器加熱

22、管道疏水，軸封系統(tǒng)疏水及門桿漏汽，其它輔助系統(tǒng)的疏放水等。</p><p>　　汽輪機高加疏水及放氣系統(tǒng)的流程圖如下：</p><p>　　圖 1-1 汽機高加疏水及放氣系統(tǒng)</p><p>　?。?）汽輪機給水系統(tǒng)</p><p>　　采用單元制給水系統(tǒng)，每臺機組配置二臺汽動給水泵，一臺電動調速給水泵作為啟動和備用給水泵，其中汽動給水泵組為

23、2×50%BMCR，電動給水泵組為1×30%BMCR。汽動給水泵組的給水前置泵采用獨立的電動機驅動。電動給水泵組的給水前置泵和主泵由同一臺電動機驅動。在一臺汽動給水泵故障時，電動給水泵和另一臺汽動給水泵并聯運行可以滿足汽輪機90%額定負荷的需要。給水泵小汽輪機正常工作汽源采用四抽，備用和啟動用汽源采用冷再或輔汽。給水系統(tǒng)三臺高壓加熱器采用大旁路系統(tǒng)。</p><p>　　給水泵出口設有最小流量

24、再循環(huán)管道并配有相應的控制閥門等，以確保在機組啟動或低負荷工況流經泵的流量大于其允許的最小流量，保證泵的運行安全。每根再循環(huán)管道都單獨接至除氧器水箱。</p><p>　　給水系統(tǒng)還為事故情況下的鍋爐再熱器減溫器、汽輪機的高壓旁路減溫器提供減溫噴水。鍋爐再熱器減溫噴水從給水泵的中間抽頭引出，汽機高壓旁路的減溫水從給水泵的出口母管中引出。</p><p>　　系統(tǒng)設雙列全容量、臥式、雙流程高

25、壓加熱器。每列三臺高加給水側采用大旁路系統(tǒng)。當任一臺高加故障時，同列三臺高加同時從系統(tǒng)中退出，此時運行列的高加可通過60%~65%的給水流量。機組在雙列高加均解列時仍能帶額定負荷。</p><p>　　該機組的給水系統(tǒng)主要設備包括：兩臺50％容量的汽泵及其前置泵、小機及前置泵驅動電機、30％容量的電泵、液力偶合器、前置泵及其驅動電機、# 1A、#2A、#3A、# 1B、#2B、#3B高壓加熱器、閥門、濾網等設備以

26、及管道組成。</p><p><b>　　該系統(tǒng)流程如下：</b></p><p>　　圖1-2 給水系統(tǒng) </p><p><b>　　汽機抽氣回熱系統(tǒng)</b></p><p>　　現代電廠機組利用給水回熱循環(huán)，將蒸汽從汽輪機中壓級抽出并在給水加熱器中凝結放熱。抽汽中的大部分熱量（包括凝結

27、熱）傳遞至經過加熱器的給水，使進入鍋爐省煤器的給水的最終溫度比沒有給水加熱器的純凝汽循環(huán)中獲得的要高得多，因此減少了鍋爐對能量的要求，提高了總的循環(huán)效率。雖然與純冷凝式汽輪機中同樣的主蒸汽流量相比，它的輸出功率要小（這是因為有一部分蒸汽并沒有在汽輪機中做功完全，犧牲了一部分出力，用來加熱給水、凝結水），但是整個鍋爐汽機的聯合熱力循環(huán)性能的改進顯得更為重要。</p><p>　　輪機具有八級非調整抽汽。一、二、三級

28、抽汽分別向＃1、2、3高壓加熱器供汽，四級抽汽除供除氧器外，還向兩臺給水泵汽輪機及輔助蒸汽系統(tǒng)供汽；二級抽汽作為輔助蒸汽系統(tǒng)和給水泵汽輪機的備用汽源。五至八級抽汽分別向四臺低壓加熱器供汽；為防止汽輪機超速和進水，除七、八級抽汽管道外，其余抽汽管道上均設有氣動止回閥和電動隔離閥，前者作為防止汽輪機超速的保護，同時也作為防止汽輪機進水的輔助保護措施；后者主要是作為防止汽輪機進水的隔離措施。由于四級抽汽管道上所接設備較多，且所接設備還接有其他

29、輔助汽源，為防止汽輪機甩負荷或除氧器滿水等事故狀態(tài)時水或蒸汽倒流進入汽機，故多增加了一個氣動止回閥，并且在四段抽汽各用汽點的管道上亦均設置了一個電動隔離閥和止回閥。表2－5是汽輪機額定負荷（THA工況）時各級抽汽參數。</p><p>　　表1-3汽輪機額定負荷（TMCR工況）時各級抽汽參數</p><p>　　抽氣系統(tǒng)的組成：汽輪機共設八段非調整抽汽，第一段抽汽引自高壓缸，供#1A、#1

30、B高加；第二段抽汽引自高壓缸排汽，供給#2A、#2B高加、給水泵汽輪機及輔汽系統(tǒng)的備用汽源；第三段抽汽引自中壓缸，供給#3A、#3B高加；第四段抽汽引自中壓缸，供給除氧器、給水泵汽輪機、輔汽系統(tǒng)；第五至第八段抽汽均引自低壓缸A和低壓缸B，相應地供給各對應的加熱器，作為加熱汽源。除第七、八段抽汽外，各抽汽管道均裝設有氣動逆止閥和抽汽電動閥，前者作為防止汽輪機超速的一級保護，同時也作為防止汽輪機進水的輔助保護措施；后者是作為防止汽輪機進水的

31、隔離措施。由于四抽連接到輔汽聯箱、除氧器和給水泵汽輪機等，用戶多且管道容積大，管道上設置兩道逆止閥。四段抽汽各用汽點的管道上亦設置了一個氣動逆止閥和電動截止閥。</p><p>　　圖1-3 抽氣系統(tǒng)</p><p>　　2燃燒器管理系統(tǒng)（BMS）設計</p><p><b>　　2.1 煤層概貌</b></p><

32、;p>　　通過管理磨煤機給煤機等制粉系統(tǒng)實現對燃燒的控制。</p><p><b>　　圖2-1煤層概貌</b></p><p><b>　　2.2 磨煤機控制</b></p><p>　　通過bms系統(tǒng)及啟動條件控制磨煤機的啟動。</p><p>　　圖2-2 A磨煤機的控制</p&

33、gt;<p>　　2.3 輔助風擋板控制</p><p>　　通過對輔助風擋板的控制實現燃燒控制管理。</p><p>　　圖2-3輔助風擋板控制</p><p><b>　　3 課程設計總結</b></p><p>　　兩周的課程設計很快結束了。通過本次單元機組課程設計，我有了一次全面綜合應用以前所學的《

34、鍋爐原理》、《汽輪機原理》、《熱工控制系統(tǒng)》、《熱力發(fā)電廠》、《單元機組運行原理》等課程的過程。通過設計，了解了某電廠000MW火電機組部分熱力系統(tǒng)的運行特點，加深了對火電機組的全面認識，掌握了BMS系統(tǒng)的功能和部分控制邏輯。課程設計過程中，提高了我查找資料、綜合分析問題、閱圖和畫圖的能力，也掌握了VISIO畫圖工具的使用方法。同時，通過本課程設計也深刻地認識到，自己還欠缺許多。</p><p>　　謝謝老師的認

35、真指導！</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　1. 樊泉桂，閻維平．鍋爐原理[M]．北京：中國電力出版社2004．10．</p><p>　　2. 鄭體寬《熱力發(fā)電廠》 編 中國電力出版社</p><p>　　3. 《汽輪機原理》 沈士一 莊賀慶 康松 龐立云 編 中國電力