1、电厂汽轮机原理教案,史月涛 13589089752 ,绪论,电厂流程 电站锅炉系统 能量转换系统,电厂能量循环热力学基础,卡诺循环 朗肯循环,汽轮机的发展方向,（降低生产成本、提高经济性和安全性） 增大单机功率 提高蒸汽参数 采用中间再热 采用蒸汽燃气联合循环 提高机组的自动化水平 提高机组的运行水平,增大单机功率,发展状况 电网主力机组一般500MW-600MW机组等级水平。 1972年瑞土BBC公司制造的1300MW双轴全速汽轮机(24MPa538538、n3600rmin)在美国投入运行； 1976年联邦德国KWU公司制造的单轴半速(n=1500rmin)1300MW饱和蒸汽参数汽轮机投
2、入运行； 1982年世界最大1200MW单轴全速汽轮机(24MPa540540)在前苏联投入运行。 前苏联正在全力推进2000MW的高参数全速汽轮机的开发工作。,增大单机功率优点,单位功率投资成本低。 800MW机组的比500MW机组的低17%，12000MW机组比800MW低15%20%。 单机功率越大，机组的热经济性越好。 法国的600MW机组热耗率比125MW低276.3KJ/KWh 加快电站建设速度，降低电站建设投资和运行费用,提高蒸汽参数,效率与蒸汽初参数的关系,0 300 350 400 450 500 550,t%,35,36,37,38,39,40,3,2,1,4,5,T1,T
3、1,蒸汽初温对循环热效率的影响,s,T,初温 t,550,500,400,350,0.48,0.44,0.40,0.36,s,3,2,5,4,1,1,T,T1,T,0 3 6 9 12 15 18 21,初压p1 MPa,蒸汽初压对循环热效率的影响,蒸汽初压对循环热效率的影响,2 4 6 8 10 12 14 16 18 20,0.40,0.41,0.42,0.43,0.44,0.45,0.46,0.47,0.48,p2 kPa,1,4,5,3,2,s,s1,s3,s3,T0,T1,T,背压对循环热效率的影响,t,蒸汽参数的影响归纳如下:,(1)提高蒸汽初参数 p1，t1,可以提高循环热效率（
4、蒸汽温度提高50 ，循环效率提高2个百分点）现代蒸汽动力循环朝着高参数方向发展。我国目前采用的亚临界机组参数见表11.1。,低参数 中参数 高参数 超高参数 亚临界参数,初压/MPa,初温/,发电功率/MW,1.3 3.5 9.0 13.5 16.5,340 435 535 550, 535 550, 535,1.53 625 50100 125, 200 200, 300, 600,亚临界及以下参数的机组(汽轮机进口参数),超临界参数机组(锅炉出口参数),我国超临界机组的参数尚未形成标准系列。,注：临界压力：22.12 MPa, 临界温度：374.15 第一台试验性超临界125MW机组（31
5、 MPa,621/566/538）,1957年在美国投运。第二台超临界325MW机组（34.4 MPa,649/566/566）,1959年在美国投运。,国外火电机组蒸汽参数的发展,部分超临界机组经济性举例,(2)降低乏气压力可以提高循环热效率(乏气压力每降低2kPa,循环效率提高1个百分点)。但乏气压力受环境温度限制。目前火力发电厂一般在0.004MPa0.006MPa的乏气压力下运行。,1,5,7,H.P,L.P,8,9,3,Boiler,Reheater,Low-P turbine,High-Pturbine,Pump,Condenser,qin,qout,蒸汽再热循环系统示意图,wtu
6、rb,out,wpump,in,蒸汽再热循环系统示意图,普遍采用中间再热,1,6,5,4,3,2,2,s,T,蒸汽再热循环的T-s图和h-s图,蒸汽再热循环在T-s图中表示,1,6,4,3,2,s,T,再热压力对循环热效率大小的影响,T1,5,T2,再热压力对循环热效率大小的影响,采用中间再热后可降低低压缸末级排汽湿度，减轻末级叶片水蚀程度，为提高蒸汽初压创造了条件，从而可提高机组内效率、热效率和运行可靠性。有些机组甚至采用了二次再热。,1,2,A,4,T,s,A,1,5,3,回热循环系统示流程图和T-s图,Boiler,Turbine,Pump,Condenser,Open FWH,FWH=
7、Feedwater heater,qin,qout,4,3,6,6,5,Pump,1kg,kg,kg,wturb,out,普遍采用回热循环,采用燃气-蒸汽联合循环，使电厂效率高于50%,燃气轮机联合循环技术,效率高：E级联合循环效率5152F级5557，H级达到60以上 污染少： 可将NOx排放控制在50mg/Nm3以内 启动快、适合调峰： 燃机单循环可以在20分钟内带满负荷 联合循环可以在60分钟内带满负荷 可以实现黑启动、提高电网安全性 自动化程度高、人员配置少,当代先进燃气轮机及联合循环性能,提高机组自动化水平,以计算机为主体的全自动化火力发电厂 DCS、FSSS、DEH、DAS、SCS
8、、MEH,正在锻造的汽缸,提高机组的运行水平,大机组调峰运行（抽水蓄能、两班制、热备用等） 机炉电的协调运行 保护、报警和状态监测系统（ETS、TSI）,汽轮机的分类,按工作原理分：冲动式和反动式 按工作压力分： 按热力特性分：,按工作压力分,低压汽轮机：主蒸汽压力小于1.47Mpa； 中压汽轮机：主蒸汽压力为1.96-3.92Mpa； 高压汽轮机：主蒸汽压力为5.88-9.8Mpa； 超高压汽轮机：主蒸汽压力为11.77-13.93Mpa； 亚临界压力汽轮机：主蒸汽压力为15.69-17.65Mpa； 超临界压力汽轮机：主蒸汽压力大于22.15Mpa； 超超临界压力汽轮机：主蒸汽压力大于32
9、Mpa；,按热力特性分（热电联产）,凝汽式汽轮机 背压式汽轮机 凝汽背压式汽轮机 抽汽凝汽式汽轮机 抽汽背压式汽轮机 热电分产,凝汽式汽轮机原则性热力系统图,背压式汽轮机原则性热力系统图,抽汽背压式汽轮机原则性热力系统图,抽汽凝汽式汽轮机原则性热力系统图,汽轮机的分类,按轴的数目分：单轴式和双轴式汽轮机,日本相马共同火力发电公司新地发电厂第一号机组1,000MW级双轴汽轮发电机,汽轮机的分类,按流动方向分：轴流式、辅流式和周流式 大部分汽轮机是轴流式汽轮机。 按用途分：移动式和固定式 按缸数分：多缸和单缸汽轮机,汽轮机的型号,CLN600-24.2/566/566,汽轮机的功率,(1)发电机功
10、率：发电机输出端的功率 (2)净电功率：发电机功率减去厂用电功率 (3)经济功率(ECR) ：设计功率 (4)保证最大连续功率(T-MCR)：在规定的端部条件（主汽参数、再热蒸汽参数、最终给水温度、真空、转速、抽汽要求等）和运行寿命期内，机组在发电机输出端连续输出的功率。考核工况,汽轮机的功率,(5)调节汽阀全开工况的功率(VWO工况)：在规定的主蒸汽参数下，汽轮机调节阀门全开，机组所能输出的最大功率。(6)最大过负荷能力：在规定的过负荷条件下，如末级加热器停运货提高主蒸汽压力，汽轮机调节阀门全开，机组所能输出的最大功率,主要技术规范,额定功率（在发电机端）： MW 660 汽轮机型式：超临界
11、、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、凝汽式。 参数主汽门前额定压力： MPa（a） 24.2主汽门前额定温度： 566再热主汽阀前额定温度： 566 回热加热级数： 8 设计背压： kPa（a） 凝汽器，热平衡按双背压4.4/5.4kPa(a) 平均背压4.9kPa(a)计算 给水温度（TRL工况）： 约279.9 工作转速 r/min 3000 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 Hz 48.551.5 从汽轮机向发电机看，润滑油管路为左侧布置（暂定）。 给水泵为每台机组配置2台50容量的汽动给水泵和一台30%容量的启动及备用电动给水泵。,铭牌工况（TRL）,汽轮发电机
12、组能在下列条件下在保证寿命期内任何时间都能安全连续运行，发电机输出铭牌功率660MW（当采用静态励磁或不与汽机同轴的电动主油泵时，扣除各项所消耗的功率），此工况称为铭牌工况（TRL），此工况下的进汽量称为铭牌进汽量，此工况为出力保证值的验收工况，其条件如下： 额定主蒸汽参数、再热蒸汽参数及所规定的汽水品质； 汽轮机低压缸排汽平均背压为11.8kPa(a)； 补给水量为3； 最终给水温度约为279.9； 全部回热系统正常运行，但不带厂用辅助蒸汽； 汽动给水泵满足额定给水参数； 发电机效率98.9，额定功率因数0.90，额定氢压。,TMCR,汽轮机进汽量等于铭牌工况（TRL）进汽量，能在下列条件下
13、安全连续运行，此工况下发电机输出的功率（当采用静态励磁或不与汽机同轴的电动主油泵时，扣除各项所消耗的功率）称为最大连续功率（TMCR），其条件如下： 额定主蒸汽再热蒸汽参数及所规定的汽水品质； 汽轮机低压缸排汽平均背压为4.9 kPa(a)； 补给水量为0； 规定的最终给水温度为280.2； 全部回热系统正常运行，但不带厂用辅助蒸汽； 汽动给水泵满足规定给水参数； 发电机效率98.9，额定功率因数0.90，额定氢压。,VWO,汽轮发电机组能在调节阀全开工况下安全连续运行，汽轮机的进汽量为2101.775t/h不小于(105的铭牌工况（TRL）进汽量)，其它条件同TMCR，此工况称为调节门全开（VWO）工况,此时机组最大计算出力为739.15MW。,热耗率验收工况（THA）,当机组功率（当采用静态励磁、电动主油泵时，扣除各项所消耗的功率）为660MW时，除进汽量以外其它条件同TMCR时称为机组的热耗率验收（THA）工况，此工况为热耗率保证值的验收工况。热耗保证值为7526kJ/kW.h。,轴系临界转速,我国已经投产的超临界机组,
