答：由于回热系统是电厂原则性热力系统的基础，因此应首先计算有关辅助系统，求出影响回热系统的有关函数关系后，再计算回热系统。即可进一步算出电厂的各项热经济指标。 6． 拟定新建电厂的原则性热力系统时，主要研究解决哪些问题？ 答：拟定新的原则性热力系统时，要研究解决下列问题

（1） 对于给水回热加热系统主要是拟定加热器的疏水方式，蒸汽冷却器和疏水冷却器的设置和联接

方式问题；

（2） 研究确定除氧器的工作压力、运行方式及联接方式等问题；

（3） 补充水系统的选择主要与电厂锅炉的形式、生水品质、工质损失量、蒸汽初参数等有关；目前

均采用化学除盐的水处理方法。一般需研究确定补充水进入热力系统的地点和方法等问题。 （4） 根据锅炉容量、参数及排污量大小需研究确定锅炉连续排污水利用系统问题；可采用一级或两

级扩容器的排污回收系统，但应通过技术经济比较确定。

（5） 供热系统：应依据供热负荷的具体要求选择供热方式。对于蒸汽供热系统应研究回水率问题，

对于供暖系统应研究热网加热器的联接及其凝结水回收地点问题等。

7． 供热机组电厂的原则性热力系统的特点是什么？

答：对于供热机组电厂，除要确定回热系统、除氧系统、补水系统、废热回收利用系统外，还要进行供热系统的确定。依据供热负荷的具体特性选择供热机组（直接供热或间接供热），要根据具体情况来选择经济性好的供热方式。对于采暖负荷要确定基本热网加热器的热源，而尖峰热网加热器的热源根据供热机组的容量及热网规模可采用本厂锅炉的富裕蒸汽量，或尖峰锅炉的蒸汽量作为调峰热源。在拟定系统时要合理的选择热网加热器的疏水汇入回热系统的地点。

第七章 发电厂全面性热力系统

思考题及习题

1． 全面性热力系统和原则性热力系统相比，有什么相同和不同点？是分别叙述各自的使用场合？

答：全面性热力系统和原则性热力系统是一种表达电厂热力系统不同要求特征的联接方式，它们反映了电厂热力系统的不同层次，而且具有不同的用途。

发电厂的原则性热力系统，主要用来反映电厂在某一工况下系统的热经济性。它是用规定的符号把主要的热力设备按某种热力循环联接起来的流程图，因此它不包括备用设备或管路，而全面性热力系统中不仅要反映原则性热力系统的内容，而且要全面反映主辅热力系统的联接及其附件，这就是他们的相同处和不同处。原则性热力系统一般用来计算和评价电厂的热经济性。

全面性热力系统是实际热力系统的反映，它包括运行工况下所有系统，以此显示出该系统的安全可靠性、经济性、灵活性。不言而喻，全面性热力系统图应画出实际所有的（运行的和备用的）设备、管线及阀门。全面性热力系统是电厂设计、施工和运行的主要依据。 2． 对一张管道错综复杂的全面性热力系统应采取怎样的看图步骤？

答：应采用以下看图步骤

1） 明确图例：不同国家的全面性热力系统图绘制及其图例有所不同。 2） 明确主要设备的特点和规格。 3） 明确原则性热力系统的特点。 4） 区分不同工程的不同工况：

不仅不同制造厂生产的主辅热力设备有所不同，既是同一制造厂的产品还有序号之分。 5） 化整为零地弄清楚各局部系统的全面性热力系统，实际工程中的发电厂全面热力系统是较为复

杂的，宜化整为零逐个弄清楚各种管路系统的局部全面热力系统，最后扩展联系成全厂的全面性热力系统。

6） 不同工况的运行方式分析：一般宜从正常工况入手，再依次分别对低负荷工况、启动、停运工

况和不同事故工况进行分析。

3． 分析发电厂各种主蒸汽管道系统和主给水管道系统的特点及应用范围？

答：（1）发电厂常用的主蒸汽管道系统有以下几种

1）集中母管制系统

发电厂所有锅炉蒸汽都引往一根蒸汽母管集中后，再由该母管引往各汽轮机和各用汽处。这种系统的供汽可相互支援，但当与母管相连的任一阀门发生故障时，全部锅炉和汽轮机必须停止运行，严重威胁全厂工作的可靠性。因此一般使用阀门将母管分成两个以上区段，分段阀门是两个串联的

关断阀，以确保隔离，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。集中母管分段后，发生事故后仍有一个区段不能运行。如母管分段检修，与该段相连的锅炉和汽轮机的仍要全部停止运行。所以只有在锅炉和汽轮机的台数不配合情况下，才采用这种系统。 2） 切换母管制系统

每台锅炉与其对应的汽轮机组成一个单元，而各单元之间仍装有母管，每一单元与母管出还装有三个切换阀门，这样机炉既可单元运行，也可切换到蒸汽母管上由邻炉取得蒸汽。该系统中的备用锅炉和减温减压器均与母管相连。这种系统的主要优点是既有足够的可靠性，又有一定的灵活性，能充分利用锅炉的富裕容量进行各炉间的最佳负荷分配。其主要缺点是系统较为复杂，阀门多，事故可能性较大，我国中压机组的电厂因主蒸汽管道投资比重不大（相对于单元制机组）而供热式机组的电厂机炉容量又不完全匹配，这时应采用切换母管制主蒸汽系统。

3）单元制机组

每台汽轮机和供应它蒸汽的一台或两台锅炉组成一个独立的单元，各单元之间无横向联系，需用新蒸汽的各辅助设备靠用汽支管与各单元的主蒸汽管道相连，称为单元制系统。该系统的优点是系统简单、管道短、管道附件少、投资省、压力损失和散热损失少。系统本身发生事故的可能性小，便于集中控制。其缺点是单元内与主蒸汽管道相连的任一设备或附件发生故障时，整个机组都要被迫停止运行，而相邻单元不能相互支援，机炉之间也不能切换运行，运行灵活性差；单元设备必须同时检修。我国单机容量100MW以上的凝汽式的发电厂，均采用单元制系统，超高参数或中间再热机组的发电厂。因新汽参数更高，其再热参数也各不一致，无例外的采用单元制机组。

（2）给水管道系统有以下几种

1） 集中母管制系统

其特点是系统安全可靠性高，但系统复杂，耗钢材，阀门较多，投资大，适用于中、低压机组小容量发电厂的给水泵容量与锅炉不配和时，如高压供热式机组的电厂。 2） 切换母管制系统

这种系统的特点是有足够的可靠性，运行灵活。当给水泵容量与锅炉容量相配合时，压力母管和锅炉给水母管均采用切换式母管系统。 3） 单元制系统

其主要优点与单元制主蒸汽系统相同。因其系统简单，投资省，试用于中间再热凝汽式或中间再热供热式机组电厂。 4） 扩大单元制系统

给水系统由两个相邻单元组成扩大单元制给水系统，这种系统可靠性高，两个单元共用一台备用水泵，节省投资，运行灵活，在变负荷时可节省厂用电，我国高参数凝汽式发电厂均采用这种系统。

4． 为什么中小供热机组需采用切换母管制而再热机组采用单元制？

答：热电厂承担了供电供热的双重任务，并以供热为主；其中有些热负荷又必须保证可靠供应，再加上机炉台数常不配和（如三炉两机），主蒸汽采用母管制，可增加机炉调度的灵活性，并便于减温减压器的连接。故对装有供热式机组的发电厂，应采用切换母管制主蒸汽系统，以增加机炉运行的灵活性。

蒸汽中间再热式机组都是大容量机组，其工作参数很高；大直径的新蒸汽管道和再热蒸汽管道均采用耐热合金钢，价格昂贵，甚至要耗用大量外汇进口。此时单元制主蒸汽系统管线短、阀门少、投资省等优点就显得很重要。大型机组为了提高自动控制水平，应尽可能简化热力系统，减少控制点；其控制系统均按单元制系统设计。为此，中间再热凝汽式机组或中间再热式供热机组的电厂，其主蒸汽系统应采用单元制系统。 5． 怎样才能减少单元制主蒸汽系统中并列蒸汽管内的温度偏差？当前我国的大机组在采用混温措施

上有什么困难？

答：防止大机组主蒸汽管道汽温偏差的措施有：

1） 主、再热蒸汽管设一定长度的单管，在进汽轮机前再变为双管。 2） 两蒸汽管道间另设联络管以混合汽温。

3） 有的系统采用四通混合联箱，其进出口各有两根。

4） 有的系统采用球型五通，其进汽管是两根，出汽管是三根，其中一根引入旁路系统，可将偏

差控制在正负10度以内。

6． 单元机组主蒸汽管道上的电动隔离阀是起什么作用的？在什么条件下可取消该阀门？

答：主汽管上的电动隔离阀主要用以严密关断进汽，水压试验时起隔离作用。有的机组用自动主汽门隔离，水压试验将门芯拆除，换成专用堵板，此时也不专设电动隔离阀；有的机组用?射线代替水压试验，就不必设电动隔离阀了。 7． 目前国内最广泛使用的汽机旁路系统是何种形式？它有那些优点，应如何 确定旁路系统的容

量？

答：目前国内外最广泛使用的汽机旁路系统是两级串联系统。这种两级旁路系统，在各种工况下，均能通过高压旁路保护再热器，通过两级旁路串联系统的协调，能满足启、停、事故等各种工况的要求，既适用于带基本负荷机组，也适用于调峰机组。

旁路系统的容量是指额定参数时的蒸汽流量Dby与锅炉蒸发量Dbr的比值,即旁路系统设计容量为

kby?DbyDbr?100%。旁路的容量的确定是较为复杂的，主要与机组在电网中承担的负荷性质、锅炉特

性、汽轮机特性、旁路系统设备的特点等因素有关，下面仅就与旁路系统容量有关的主要因素，做简要定性说明。

（1） 负荷性质：承担基本负荷机组，启停次数少，一般旁路容量较小，仅需满足启动和保护再热

器需要；承担中间负荷特别是承担调峰负荷的机组，启停频繁，常低负荷运行或两班制运行，停机不停炉或带厂用电运行，旁路系统的容量应较大。

（2） 锅炉特点：额定负荷时过热器进口烟温在860℃以上时，必须考虑再热器的保护，在减温减

压装置具有安全阀功能时，Kby=85%—100%

（3） 汽轮机特点：热态启动时，Kby的值应根据热态工况下中压缸所允许的进汽参数选择,冷态启

动时, Kby的值取决于启动时间.

结合我国实际情况,再热式机组的旁路容量,一般为锅炉最大连续蒸发量的30%.经设计任务书明确,必须两班制运行,甩负荷带厂用电或停机不停炉的再热式机组,旁路容量可增至锅炉最大连续蒸发量的90—50%.

8． 有些国外机组没有高压旁路系统，甚至不设旁路系统，它们是如何保证再热器的安全和机组运行的？

答：主要的措施有：再热器采用耐高温的奥氏体钢，采用滑参数启动，控制启动过程燃烧，使其烟温不超过450℃；汽轮机甩负荷或事故情况下要保护过热器（其中电磁安全阀先于汽包上的安全阀动作）、再热器、（其保护装置先于主调速汽门动作而关小2/3）；机组全部甩负荷时能快速（12s）切断燃料供应等。

9． 考虑到给水泵在各种工况下的运行及维修的可能，泵的进口需要加那些阀门和管路？它们各起什么作用？

答：需加的阀门有：给水泵入口装设闸阀：用于切断给水。泵的出口需装串联的两个阀门，其中一个为逆止阀以防泵故障时压力水倒流。为防止因备用给水泵出口的逆止阀泄漏，给水倒入备用前置给水泵而引起管道过压应装泄压阀。出口接至开式漏斗，以便检查、监视。装入口滤网：用于防止给水箱和吸水管内残渣、铁屑进入水泵而引起设备损坏。此外给水泵出口至除氧水箱应装设给水再循环管，以保证低负荷时给水泵的安全运行。

10． 为什么大机组在采用汽动给水泵？前置泵的作用是什么？

答：驱动给水泵的功率，随着汽轮机单机容量和蒸汽参数的提高而增大，给水泵耗功占主机功率的百分比也相应急剧增加。超高参数和亚临界参数机组为2—4%，超临界参数的机组还要高，若仍以3000r/min或以下的低速给水泵，不仅给水泵的级数增加很多，使给水泵的长度和重量大为增加，水泵的长度大了其轴挠度与轴长的四次方成正比，水泵易产生震动，严重影响水泵安全运行，而且还受电动机容量和容许启动电流的限制。因此，大机组中作为经常运行的主给水泵多采用汽动给水泵。 前置泵的主要作用是保证高速转动的主给水泵不汽化。 11． 在什么条件下采用汽动给水泵才是合理的？应如何配合选择汽动给水泵的汽轮机形式？

答：由于汽动泵的启动时间长，汽水管路复杂，需考虑备用汽源，加大锅炉容量或增设启动锅炉，均使采用汽动泵的方案的投资增加。通过给水泵拖动方式的不同方案的综合比较，200MW以下的机组不宜采用汽动泵作为经常运行泵，对于现代大型再热机组容量在300MW及以上的机组，多采用汽动泵作为运行泵在技术经济上才是合理的。

采用汽动泵的热经济性主要与小汽机的形式、汽源的选择和小汽机在热力系统中的连接方式有关。故小汽轮机的选择要结构简单，对主机的热经济性和安全性影响小；热力系统的选择要考虑小汽轮机的

抽汽、排汽在主热力系统中的合理利用问题。

第八章 发电厂的经济运行及其管理

思考题及习题

1 大型火电机组调峰运行的意义及方式？

答：意义：随着我国电力工业的发展，各电网的容量不断扩大，电网的构成的也在变化。市政生活用电年递增速度已大于工业用电的年递增速度，工业用电的比重逐渐下降。一般电网中水电的比重较小且多为径流式，并以灌溉、工业及生活为主，不宜弃水调峰，另网内中小容量火电机组也少，即使全部调峰仍不能满足峰谷差的容量要求。所以火电大机组参与调峰运行有重大意义 调峰运行的方式有

1） 低负荷运行：火电机组在低负荷下运行，其经济性恒低于额定工况。低负荷运行的方式有：（1）

额定参数运行，即新汽参数仍为额定工况时的设计值，简称定压运行。（2）变压或滑压运行，即汽轮机调节阀门全开，新汽温度保持或接近额定工况时的设计值，由锅炉改变新汽压力以适应负荷需要。（3）定压变压混合运行。

2） 两班制运行：即已满负荷开始降低负荷，直至停机；电网低谷过去，机组又重新启动，并列直至

带满负荷。它是全负荷调峰的一种方式。又简称为启停方式。

3） 停炉不停机运行：主蒸汽为母管制的机组，或单元制机组间加装了联络母管的机组，可采用停机

不停炉的全负荷调峰方式。

4） 少蒸汽无功运行：也是一种停炉不停机的全负荷调峰运行，其特点是不与电网解列，维持汽轮机

空转带无功功率，但汽缸尾部由于磨檫鼓风而发热，为防止超温，必须供给一定的冷却蒸汽。 2． 耗微增率与热耗微增率之间又何异同？

答：汽耗微增率表示负荷变化时汽耗（有效部分）的变化率；热耗微增率表示负荷变化时热耗的变化率。它们都表示负荷变化时有效部分的变化率，但各自的物理意义不同。 3． 微增率的几何意义、物理意义是什么？

答：微增率的几何意义是某种特性曲线的斜率，物理意义是每增加单位功率时某种量的增加值。 4．微增能耗率及热力设备的空载特性在经济分配中各有何作用？

答：负荷的经济分配有两种情况：一种是为了承担给定的负荷,可能不需要投入所有的机组,这是要决定机组投入的先后次序；另一种情况是给定负荷需要所有并列运行的机组承担，这时机组间如何实现负荷的经济分配，以达到生产一定电能时各并列机组的总能耗（或汽耗）最少。

由于汽轮发电机组的能耗微增率曲线的不连续或者线性化后是直线，所以不能应用等微增率分配法，具体分配应按微增率的大小由小到大依次分配。图a为两台具有喷管调节的并列运行的汽轮发电机组的热耗特性曲线。

第一种情况；即负荷只需一台机组承担。为确定机组的投入次序，先求出等热耗工况下的负荷pe来，由图a可见pe为Q1=Q2时的负荷，即：

Qn1+rs1Pe=Qn2+rs2Pe所以

pe?Qn1?Qn2

rs1?rs2给定的负荷小于pe时，显然先投入2号机比较经济，因其空载热耗Qn2较小，汽热耗Q2小于Q1。若给定的负荷大于pe时，则由于1号机组的热耗反而小于2号机组，所以先投入1号机组比较经济。 Q (kj/h) rs1

Qn1 rs2 Qn2

Pe P(kW) 图a 汽轮发电机组的热耗特性曲线