[科普中国]-回热全面性热力系统

机组的回热全面性热力系统是回热设备实际运行的系统，是在回热原则性热力系统基础上考虑了所有运行工况(包括非正常工况如起、停、事故及低负荷等)下工质的流程、设备间的切换、运行的可靠性、安全性和灵活性以及总体投资的经济性。1

简介机组的回热全面性热力系统（如图1）是回热设备实际运行的系统，是在回热原则性热力系统基础上考虑了所有运行工况(包括非正常工况如起、停、事故及低负荷等)下工质的流程、设备间的切换、运行的可靠性、安全性和灵活性以及总体投资的经济性。1

回热抽汽隔离阀与止回阀为防止汽轮机甩负荷或跳闸时，抽汽管道中积聚的蒸汽会倒流进入汽轮机本体，致使汽轮机发生意外的超速；当汽轮机低负荷运行时，或某加热器水位太高、或加热器水管泄漏破裂、或疏水管道不畅时，水可能倒灌到汽轮机本体，这些情况对汽轮机本体都是很危险的，不允许的；同时为了使某一加热器在出现事故时需隔离而又不影响汽轮机的运行，需要在抽汽管道上设置抽汽隔离阀和止回阀。1

通常除了回热抽汽压力最低的一、二级管道外，都设有电动隔离阀和气动控制止回阀。它们均应尽量地靠近汽轮机回热抽汽口布置，以减少抽汽管道上可能储存的蒸汽能量。如图2所示。在抽汽隔离阀和止回阀上下游，设有接到疏水联箱的疏水管路，其疏水阀由气动控制。此外，在抽汽隔离阀与止回阀之间，还有一根疏水、排汽管路，在停机或需要对阀门进行检修时，打开手动疏水隔离阀，即可将该管段内的积水排尽。许多机组压力最低的二级回热加热器通常布置在凝汽器喉部，该机组的二级低压加热器位于高压凝汽器和低压凝汽器喉部，所以第7、8段抽汽管路直接从抽汽口接至加热器进口，不设任何阀门。每根抽汽管上都应装有吸收管道热膨胀量的膨胀节。1

回热抽汽止回阀通常采用由仪器仪表用压缩空气控制的翻板式止回阀，如图3(1-阀体；2-阀盖；3-阀盘；4-阀盘臂；5-气缸活塞；6-弹簧；7-密封圈)所示。其中(a)抽汽翻板式止回阀结构；(b)强关装置控制原理。止回阀主要由阀体、阀盖、阀盘等部件组成。阀盘的一端吊挂在阀体的转轴上，介质依靠阀盘两边的压力差将阀盘绕转轴顶开，正向流过，反之则自动关闭。该止回阀强制关闭装置控制原理如图3(b)所示。操作机构由电磁三通阀、试验阀及空气筒组成。正常运行时，压缩空气可通过继动阀直达空气筒下部，将活塞杆顶上，带动强关机构与止回阀转轴啮合片脱开，此时止回阀作为一只自由摆动的翻板阀工作。当汽轮机的危急保安系统动作导致继动阀动作，或加热器出现高一高水位电磁阀动作时，压缩空气来源被切断，空气筒里的活塞杆在弹簧力作用下向下移，带动强关机构将止回阀转轴压制在使阀盘关闭的位置，达到强迫切断汽流通道的目的。试验阀可用手动检查止回阀的强关装置的动作是否可靠。1

表面式加热器的疏水装置表面式加热器的疏水必须及时排走，以维护汽侧压力一定，换热面积一定，同时又不允许蒸汽流入下一级加热器而降低热经济性，需要依靠疏水装置保持适当的水位。发电厂中常用的疏水装置有以下几种：

1．U形水封利用U形管中水柱高度来平衡相邻加热器间压差，实现自动排水和维持一定汽侧水位。U形水封一般只在压力较低的最后一、二级低压加热器或轴封加热器中使用，由于加热器往往布置在凝汽器喉部，适宜安装水封疏水装置。U形管也可做成多级水封。这种疏水装置的优点是无转动机械部分，结构简单，维护方便，运行可靠。缺点是设备占地面积大，需要挖深坑放置。1

2．浮子式疏水器图4（1-杠杆；2-两半对开环；3-滑阀；4-心轴连杆；5-心轴；6-连杆；7-滑阀杆）所示为外置浮子式疏水器及其连接系统。其中(a)外置浮子式疏水器；(b)外置浮子式疏水器连接系统。浮子式疏水器由浮子、滑阀及其相连接的一套转动连杆机械组成。当疏水水位升高时，浮子随之上升并通过连杆系统带动滑阀，使疏水阀开大；反之则关小疏水阀。外置浮子式疏水器，通过汽、水平衡管和加热器汽侧相连接，以间接反映加热器中疏水水位的变化。该疏水器多用于中、小型机组的低压加热器中。1

3．疏水调节阀大机组的高压加热器疏水装置多由如图5（1-滑阀套；2-滑阀；3-钢球；4-杠杆；5-上轴套；6-下轴套；7-心轴；8-摇杆；9-阀杆）所示的疏水调节阀及其控制系统来实现。其中(a)疏水调节阀；(b)控制系统。摇杆8绕心轴7转动，通过杠杆4使阀杆9上下移动，从而实现疏水调节阀的启闭。而摇杆8的动作是由控制系统来操作的。如图5(b)所示的是电动控制系统。加热器水位的变化信号通过壳侧水位计接受并经差压变送器、比例积分单元、操作单元，最后由电动执行机构来操作摇杆8。1

轴封加热器轴封加热器是表面式加热器，且多为卧式。其加热蒸汽为汽轮机各汽缸末端的轴封漏出的汽气混合物，显然它不属于回热抽汽，但是汽气混合物的热量却利用于回热系统中。根据轴封漏汽量的大小和能位的高低，可设一或二级轴封加热器，并插入回热系统中适宜的位置。由于轴封加热器利用了汽气混合物的热量，提高了系统热经济性，此外轴封加热器也使汽轮机轴封系统的正常运行获得保障又防止了汽轮机车间的蒸汽污染。所以现代火电厂中都设置了轴封加热器。轴封加热器的疏水装置通常为多级水封，与凝汽器热井相连。由于加热蒸汽流量与主凝结水流量过于悬殊，往往在主凝结水管道设置节流孔板分流一部分水流经轴封加热器使蒸汽凝结成疏水。1

表面式加热器的水侧旁路及保护装置表面式加热器管束内的水压比筒体内的汽压高得多，在运行中若管束破裂、泄漏，压力水会沿着抽汽管道倒流人汽轮机，造成严重事故。为了避免汽轮机进水、加热器简体超压和锅炉给水中断，在设计回热加热系统时，必须考虑设置水侧旁路系统，尤其是要求严格的高压加热器组，不仅应有适宜的旁路，而且更应有自动保护装置。1

加热器水侧旁路通常有单个加热器的小旁路和两个加热器以上的大旁路两种。单个加热器的小旁路运行灵活，事故波及面小对热经济性的影响也小，但系统复杂、连接管路及管制件多，投资大。大旁路则刚好相反，系统简单，但事故波及面大，对热经济的影响大，随着高压加热器制造质量的提高，大旁路也应用较多。如某660MW机组的三台高压加热器中，压力最高的加热器设置一小旁路，压力次之的两台加热器设置一大旁路，如图6所示。额定工况运行时的给水温度为271.1℃，除氧器出水温度为185.5℃。若大旁路内的加热器发生故障，由于压力最高的加热器设计有一定富余量，此时给水温度为253.2℃，下降相对要小些；若压力最高压加热器热器发生故障，给水温度仍可达254.6℃，下降也不很多。这种一大一小旁路的设置是较合理的。

低压加热器组也有另外的考虑，仍以660MW机组中4台低压加热器为例。将压力最低的2台加热器和压力次之的另两台加热器分别设置了大旁路，必要时(如除氧器上水时)通过切换阀门可将主凝结水直接输入除氧器。如图7所示。1

锅炉给水不允许中断，所以现代大型火电机组的高压加热器均配有水侧自动旁路保护装置，主要有水压液动控制和电动控制两种。图8（1、3、5-截止阀；2-过滤阀；4-快速启闭阀；6-开阀电磁铁；7-闭阀电磁铁；8-启闭阀旁通阀；9-节流孔板；10-活塞缸；11-高压加热器入口联成阀；12、13、14-3、2、1号高压加热器；15-高压加热器出口止回阀）所示为国产高压加热器水压液动自动旁路装置示意图。该旁路采用3台加热器的大旁路。该装置在水侧进口和出口装有靠液压操纵活塞而动作的人口联成阀11和出口止回阀15，入口联成阀是外置活塞机构，控制水来自凝结水(0.78—0.98MPa)；电磁阀为快速启闭阀。若高压加热器出现故障，水位上升至发出信号使电磁阀7动作，联成阀11上部活塞10在水压作用下自动关闭入口联成阀11，隔断了给水进入加热器的通路，同时出口止回阀因下部失去水压而落下关闭，给水由旁通管至加热器出口，完成旁路，整个动作时间为2s。此时给水温度为除氧器出口水温度。1

该装置在水侧进、出口管路上还装有电动闸阀和旁路电动闸阀，其目的是将整个高压加热器组解列，以便对其进行检修。另外为保护高压加热器的安全，水侧、汽侧均装有安全阀，筒体还设有排气系统(启动和正常运行时排气)，该系统能排除蒸汽停滞区内的不凝结气体，改善传热环境，减少加热器的腐蚀。1

图9（1-电动出口阀；2-电动旁通阀；3-电动入口阀；4-水位信号器；5-回转调节器；6-执行机构；7-凋节器；8-继电器；9-信号灯；10-启动注水器；11-高压加热器；12-疏水冷却器）为高压加热器水侧旁路采用电动控制保护示意图。该装置中，给水进口阀3、出水阀1及旁通阀2均为电动的，它们同时受3台高压加热器的3个继电器控制。每台高压加热器都装有1个带电接点的水位信号器4，它可发出两个信号，一是在正常范围内调节，保持加热器水位；二是在加热器发生水管破裂或泄漏等故障时，水位升至极限位置，继电器动作发出电信号，加热器的进出口阀门关闭，旁通阀打开，给水由旁通管道直供锅炉，同时信号灯发出闪光信号，表示电动旁通装置已动作。显然该旁路属于大旁路，系统较简单，操作方便，投资也省，如有的600MW机组的高压加热器水侧旁路即是如此。也有大机组的高压加热器组水侧旁路采用小旁路的，如某300MW机组的3台高压加热器都有自己的旁路，该系统运行灵活，事故影响面小。针对具体的机组究竟采用大旁路、小旁路或大小兼顾要通过技术经济比较来确定。1

回热系统中的抽空气管路各加热器汽侧与加热蒸汽管道相连，运行中蒸汽不断凝结成疏水，而蒸汽中含有部分不凝结性气体则会在筒体中停留，影响加热器中的传热系数值。为此在加热器汽侧设置了抽空气管道以排除不凝结性气体。通常低压加热器抽空气系统与凝汽器的真空维持系统相连接，为减少抽空气过程中携带蒸汽造成的热损失和降低抽气器负担，在抽气管路上设置有节流孔板，用以阻止蒸汽大量流入下一级或凝汽器(见图1)。1

高压加热器汽侧也有抽空气管路与除氧器相连接。如图1所示，也有将空气直接排入大气的。凝结水泵与疏水泵入口处也应设置抽空气管路，分别引至凝汽器和相应加热器的抽空气管路，不断抽出漏入泵内的空气以维持泵的正常运行。1

回热系统中的水泵回热系统中给水泵向锅炉提供合格给水，凝结水泵向除氧器提供凝结水，运行中都不允许中断供水，为此给水泵和凝结水泵必须设置备用泵，按设计规程要求至少一台备用泵，图1中所示给水泵二台运行一台备用，凝结水泵一台运行一台备用。1

给水泵、凝结水泵和疏水泵的进、出水管、空气管、疏水管上都应设置关断阀门，为使事故时及时对设备进行隔离检修。同时，它们的出水管上还应设有止回阀，以防止事故时或运行泵对备用泵造成水倒流时使泵反转。1

为防止给水泵在小流量情况下不能将热量带走而引起泵水汽化的危险，在给水泵出水管与除氧器水箱之间连接一管道，称为给水泵再循环管，一般该管道中装设两个关断阀和一个调节阀，由给水泵最小流量控制装置自动控制，当给水小到某一值时，再循环管接通，部分给水进行再循环，当给水逐渐增加到某另一值时，再循环管切断，全部给水经过高压加热器后进入锅炉。凝结水泵出口管与凝汽器之间一般也设置有再循环管来达到同样的目的。1

回热系统中的备用管路由于除氧器必须高位布置，在低负荷时还必须切换到较高压力的抽汽管，为防止在低负荷时高压加热器的疏水不能自流人除氧器，须设置一备用管路与相应阀门连接到相邻的低压加热器，以保证低负荷时高压加热器的正常疏水。也有的机组将高压加热器疏水备用管路直接连接到疏水扩容器后进人凝汽器，如300MW优化引进型机组。在启动和低负荷时疏水泵不投入运行，采用备用管路逐级自流方式运行，因此疏水泵不需设再循环管。1

本词条内容贡献者为:

郑国忠 - 副教授 - 华北电力大学