[科普中國]-主蒸汽

設(shè)置在鍋爐內(nèi)用于將汽輪機高壓缸或中壓缸的排汽再加熱到所要求溫度的部件。主蒸汽系統(tǒng)的功能是把鍋爐產(chǎn)生的蒸汽送到各用汽點。它包括從鍋爐過熱器出口至汽輪機入口，從汽輪機高壓缸排汽至鍋爐再熱器入口(再熱冷段管道)和從再熱器出口至汽輪機壓缸入口(熱段再熱蒸汽管道)的所有管道及其附件。

發(fā)電廠主蒸汽系統(tǒng)具有輸送工質(zhì)流量大、參數(shù)高、管道長且要求金屬材料質(zhì)量高的特點，它是電廠公稱壓力最高的管道系統(tǒng)，它對發(fā)電廠運行的安全、可靠、經(jīng)濟性影響很大，所以對主蒸汽的基本要求是系統(tǒng)力求簡單、安全、可靠性好運行調(diào)度靈活、投資少、便于維修、安裝和擴建。

選擇主蒸汽系統(tǒng)時，應(yīng)根據(jù)發(fā)電廠的類型、機組的形式和參數(shù)，經(jīng)過綜合經(jīng)濟比較后確定。1

作用作用是為了提高大型發(fā)電機組循環(huán)熱效率，廣泛采用中間再熱循環(huán)。從鍋爐過熱器出來的主蒸汽在汽輪機高壓缸作功后，送到再熱器中再加熱以提高溫度，然后送入汽輪機中壓缸繼續(xù)膨脹作功，稱為一次中間再熱循環(huán)，可相對提高循環(huán)效率4～5%。有些大型機組，在中壓缸后再次將排汽送回鍋爐加熱，稱為兩次中間再熱循環(huán),可再相對提高循環(huán)效率的2%左右。個別試驗機組甚至采用三次中間再熱循環(huán)。采用再熱循環(huán)后,鍋爐汽輪機裝置的熱力系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)和運行調(diào)節(jié)都變得復(fù)雜，造價增加，故在100兆瓦以上的發(fā)電機組中才采用,通常只采用一次中間再熱。

結(jié)構(gòu)和類型再熱器由管子和集箱組成。蒸汽和煙氣分別在管內(nèi)、外流過。按傳熱方式的不同，再熱器可分為對流式和輻射式。對流式再熱器布置在對流煙道內(nèi)；輻射式再熱器布置在爐膛內(nèi)（見過熱器）。

工作特點蒸汽在再熱系統(tǒng)中的流動阻力對機組循環(huán)熱效率影響較大，每增加0.1兆帕阻力,循環(huán)熱效率就降低0.2～0.3%。因此,常用較大的管子直徑(42～60毫米)和較低的蒸汽質(zhì)量流速〔250～400千克/(米2·秒)或更低〕，以控制再熱器本體阻力不超過其進口蒸汽壓力的5～7%。再熱蒸汽的壓力比主蒸汽的壓力低，管內(nèi)蒸汽對管壁的對流傳熱較差，所以管壁金屬溫度較高，需采用較好的耐高溫鋼，甚至鉻鎳奧氏體鋼。再熱蒸汽的溫度可以調(diào)節(jié)（見鍋爐汽溫調(diào)節(jié)）。

保護措施在鍋爐啟動和事故停機時，再熱器中沒有蒸汽流過，或者蒸汽流量很小。為了防止再熱器超溫損壞，除采用耐高溫合金鋼材料外,還應(yīng)有保護措施,常用的有:控制鍋爐啟動速度、將再熱器布置在低煙溫區(qū)域、啟動和事故時引入主蒸汽冷卻（見汽輪機旁路系統(tǒng)）等。

類型火力發(fā)電廠常用的主蒸汽系統(tǒng)有以下幾種類型。

母管制系統(tǒng)母管制系統(tǒng)中多臺鍋爐連接到供汽母管上，供汽母管又與多臺汽輪機連接，每臺鍋爐出口和汽輪機人口裝有隔離門，必要時實現(xiàn)與母管的隔離。

單母管系統(tǒng)。與母管相連的任一閥門事故，全廠即要停運。為提高其可靠性。通常單母管上用兩個串聯(lián)的分段閥將母管分段．以確保隔離，使事故局部化．也便于分段閥門本身的檢修。正常運行時，分段閥門處于開啟狀態(tài)。

單母管制的特點是系統(tǒng)復(fù)雜、管道長、設(shè)備多、投資大；散熱損失和管道阻力損失大；蒸汽參數(shù)互相影響．調(diào)節(jié)閑難；運行靈活，設(shè)備故障時可相互支援，總體可靠性較高。因此這種系統(tǒng)通常用于鍋爐和汽輪機臺數(shù)不匹配，而熱負荷又必須確保可靠供應(yīng)的熱電廠以及單機容量在6MW以下的電廠。

切換母管制系統(tǒng)每臺鍋爐與其對應(yīng)的汽輪機組成一個單元，而各單元之間仍裝有母管，每一單元與母管出口還裝有三個切換閥門，這樣機爐既可單元運行，也可切換到蒸汽母管上由鄰爐取得蒸汽。該系統(tǒng)中的備用鍋爐和減溫減壓器均與母管相連。

這種系統(tǒng)的主要優(yōu)點是既有足夠的可靠性，又有一定的靈活性，能充分利用鍋爐的富裕容量進行各爐間的最佳負荷分配。其主要缺點是系統(tǒng)較為復(fù)雜，閥門多，事故可能性較大。我國中壓機組的電廠主蒸汽管道投資比重不大(相對于單元制機組)，而供熱式機組的電廠機爐容量義不完全匹配，這時應(yīng)采用切換母管制主蒸汽系統(tǒng)。

單元制系統(tǒng)單元制系統(tǒng)中每臺汽輪機與為其供應(yīng)蒸汽的鍋爐組成獨立的單元，與其他機爐問無橫向聯(lián)系。單元制的特點是系統(tǒng)簡單、管道短、設(shè)備少、投資少；散熱損失和管道阻力損失??；各單元運行相對獨立，參數(shù)變化對其他單元無影響，各單元缺少聯(lián)系，不能相互支援配合。

現(xiàn)代熱力電廠參數(shù)高、容量大，相應(yīng)地設(shè)備和管道也大，金屬材料要求高、價格高，采用母管制系統(tǒng)投資更大，而且隨著科技的發(fā)展，電廠設(shè)計制造水平和管理水平的提高，自動化控制的采用使機組的可靠性大大提高，為機組采用單元制創(chuàng)造了條件，單元制方便實現(xiàn)自動控制，減少人員數(shù)量，提高勞動生產(chǎn)率。所以現(xiàn)代電站大型機組都采用單元制系統(tǒng)。1

主蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)系統(tǒng)向汽輪機的汽水分離器/再加熱器和軸封系統(tǒng)提供蒸汽。當汽輪發(fā)電機不可用時，蒸汽通過排放閥排放到冷凝器或者通過大氣釋放閥或主蒸汽安全閥向大氣釋放。

主蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)的主要技術(shù)特點可歸納為：

1)根據(jù)APl000設(shè)備分級確定設(shè)計使用的規(guī)范和標準，系統(tǒng)包含B級和C級安全相關(guān)設(shè)備。

2)系統(tǒng)安全相關(guān)部分的設(shè)計能承受安全停堆地震，并且能在假想事故下執(zhí)行其預(yù)設(shè)功能。

3)系統(tǒng)安全相關(guān)部分的能動設(shè)備滿足單一故障準則。

4)系統(tǒng)鑒定遵循先漏后破(LBB)準則。

5)在電廠階躍降負荷期間，系統(tǒng)能將40%滿負荷蒸汽流量排到冷凝器。

6)主蒸汽安全閥提供足夠的設(shè)計容量來防止蒸汽壓力超過主蒸汽系統(tǒng)設(shè)計壓力的110%。

7)電廠的每條主蒸汽管線均提供6個安全閥。2

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

張靜 - 副教授 - 西南大學(xué)