主蒸汽

蒸汽在再熱系統(tǒng)中的流動阻力對機(jī)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(jìn)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)）。

在鍋爐啟動和事故停機(jī)時(shí)，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?fù)p壞，除采用耐高溫合金鋼材料外,還應(yīng)有保護(hù)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(shí)引入主蒸汽冷卻（見汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)）等。

作用是為了提高大型發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(gè)別試驗(yàn)機(jī)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(jī)裝置的熱力系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)和運(yùn)行調(diào)節(jié)都變得復(fù)雜，造價(jià)增加，故在100兆瓦以上的發(fā)電機(jī)組中才采用,通常只采用一次中間再熱。

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）。

火力發(fā)電廠常用的主蒸汽系統(tǒng)有以下幾種類型。

主蒸汽母管制系統(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(jī)連接，每臺鍋爐出口和汽輪機(jī)人口裝有隔離門，必要時(shí)實(shí)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(yùn)。為提高其可靠性。通常單母管上用兩個(gè)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(yùn)行時(shí)，分段閥門處于開啟狀態(tài)。

單母管制的特點(diǎn)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(yùn)行靈活，設(shè)備故障時(shí)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(jī)臺數(shù)不匹配，而熱負(fù)荷又必須確保可靠供應(yīng)的熱電廠以及單機(jī)容量在6MW以下的電廠。

主蒸汽切換母管制系統(tǒng)

每臺鍋爐與其對應(yīng)的汽輪機(jī)組成一個(gè)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(gè)切換閥門，這樣機(jī)爐既可單元運(yùn)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(diǎn)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(jìn)行各爐間的最佳負(fù)荷分配。其主要缺點(diǎn)是系統(tǒng)較為復(fù)雜，閥門多，事故可能性較大。我國中壓機(jī)組的電廠主蒸汽管道投資比重不大(相對于單元制機(jī)組)，而供熱式機(jī)組的電廠機(jī)爐容量義不完全匹配，這時(shí)應(yīng)采用切換母管制主蒸汽系統(tǒng)。

主蒸汽單元制系統(tǒng)

單元制系統(tǒng)中每臺汽輪機(jī)與為其供應(yīng)蒸汽的鍋爐組成獨(dú)立的單元，與其他機(jī)爐問無橫向聯(lián)系。單元制的特點(diǎn)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(yùn)行相對獨(dú)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(jià)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(jì)制造水平和管理水平的提高，自動化控制的采用使機(jī)組的可靠性大大提高，為機(jī)組采用單元制創(chuàng)造了條件，單元制方便實(shí)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(jī)組都采用單元制系統(tǒng)。

系統(tǒng)向汽輪機(jī)的汽水分離器/再加熱器和軸封系統(tǒng)提供蒸汽。當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)不可用時(shí)，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(diǎn)可歸納為：

1)根據(jù)APl000設(shè)備分級確定設(shè)計(jì)使用的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，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(jì)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(zhǔn)則。

4)系統(tǒng)鑒定遵循先漏后破(LBB)準(zhǔn)則。

5)在電廠階躍降負(fù)荷期間，系統(tǒng)能將40%滿負(fù)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(jì)容量來防止蒸汽壓力超過主蒸汽系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力的110%。

7)電廠的每條主蒸汽管線均提供6個(gè)安全閥。

S109FA機(jī)組聯(lián)合循環(huán)蒸汽系統(tǒng)采用三壓、再熱系統(tǒng)。余熱鍋爐中產(chǎn)生的蒸汽有三種壓力，即高壓(HP)蒸汽、再熱(RH)蒸汽和低壓(LP)蒸汽，它們相應(yīng)地進(jìn)入汽輪機(jī)(ST)的高、中、低壓缸做功。

主蒸汽系統(tǒng)的范圍，從余熱鍋爐蒸汽出口開始至汽輪機(jī)高、中、低壓進(jìn)汽點(diǎn)，并從汽輪機(jī)(高壓缸排汽)開始至余熱鍋爐再熱器止。本節(jié)主要介紹高壓蒸汽系統(tǒng)、再熱蒸汽系統(tǒng)與低壓蒸汽系統(tǒng)。

主蒸汽系統(tǒng)的作用是將余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽送人汽輪機(jī)做功，同時(shí)保證機(jī)組的安全啟停。

(1)高壓蒸汽系統(tǒng)

高壓蒸汽系統(tǒng)將來自余熱鍋爐高壓過熱器出口的高溫高壓蒸汽輸送到汽輪機(jī)高壓缸進(jìn)口，通過高壓主汽閥和高壓調(diào)節(jié)閥組合閥(簡稱高壓主汽聯(lián)合閥)進(jìn)入高壓缸做功。

(2)再熱蒸汽系統(tǒng)

再熱蒸汽系統(tǒng)又分冷再熱蒸汽系統(tǒng)和熱再熱蒸汽系統(tǒng)。冷再熱蒸汽系統(tǒng)將高壓缸排汽輸送到余熱鍋爐再熱器人口，并與中壓過熱蒸汽匯合；熱再熱(HRH)蒸汽系統(tǒng)將來自余熱鍋爐再熱器出口的再熱蒸汽輸送到汽輪機(jī)中壓缸入口，通過兩組中壓主汽閥和中壓調(diào)節(jié)閥(簡稱中壓蒸汽聯(lián)合閥)進(jìn)人中壓缸做功。

(3)低壓蒸汽系統(tǒng)

低壓蒸汽系統(tǒng)將來自余熱鍋爐低壓過熱器出口的蒸汽輸送到汽輪機(jī)低壓缸入口，通過低壓主汽閥和低壓調(diào)節(jié)閥在連通管內(nèi)與中壓排汽混合，進(jìn)入低壓缸做功，乏汽最終排入冷凝器。

主蒸汽系統(tǒng)包含高壓主蒸汽系統(tǒng)、中壓(再熱)主蒸汽系統(tǒng)和低壓主蒸汽系統(tǒng)三個(gè)部分。其中，中壓主蒸汽系統(tǒng)又分為兩部分，高壓缸排汽至鍋爐再熱器入口部分稱為冷再熱蒸汽系統(tǒng)；鍋爐再熱器出口至中壓缸部分稱為熱再熱蒸汽系統(tǒng)。

主蒸汽系統(tǒng)采用單元制的連接方式，結(jié)構(gòu)簡單、閥門少、阻力小，有利于整套機(jī)組的自動化控制與減少管道損失。

(1)高壓主蒸汽系統(tǒng)

高壓過熱蒸汽由余熱鍋爐的高壓過熱器聯(lián)箱出口引出，經(jīng)過高壓主汽聯(lián)合閥進(jìn)入汽輪機(jī)高壓汽缸噴嘴室，去高壓汽缸膨脹做功。主汽聯(lián)合閥MSCV由主蒸汽截止閥SV和主蒸汽控制閥CV串聯(lián)而成，在主汽聯(lián)合閥前有一條高壓蒸汽的旁路管道，在必要時(shí)將多余的高壓蒸汽。

(2)中壓主蒸汽系統(tǒng)

中壓主蒸汽系統(tǒng)依據(jù)再熱器的前后劃分，可分為冷再熱蒸汽系統(tǒng)和熱再熱蒸汽系統(tǒng)兩部分。冷再熱蒸汽系統(tǒng)為：蒸汽輪機(jī)的高壓缸排汽經(jīng)冷再熱蒸汽管道回到余熱鍋爐，在進(jìn)入再熱器之前與余熱鍋爐中壓過熱器出來的蒸汽混合，進(jìn)入再熱器。

熱再熱蒸汽系統(tǒng)為：從余熱鍋爐的再熱器聯(lián)箱出口的再熱蒸汽，直接接至蒸汽輪機(jī)中壓缸的中壓主汽閥和中壓調(diào)節(jié)閥，進(jìn)入汽輪機(jī)中壓部分做功。

來自余熱鍋爐再熱器的中壓再熱蒸汽，經(jīng)過兩只并聯(lián)的再熱蒸汽聯(lián)合閥進(jìn)入蒸汽輪機(jī)中壓汽缸噴嘴室，去中壓汽缸膨脹做功。再熱蒸汽聯(lián)合閥CRV由再熱蒸汽控制閥IV和再熱蒸汽截止閥RSV串聯(lián)而成。

來自余熱鍋爐過熱器的中壓過熱蒸汽和高壓汽缸排出的蒸汽匯合后進(jìn)人余熱鍋爐再熱器。在匯合前，來自余熱鍋爐過熱器的中壓過熱蒸汽經(jīng)氣動調(diào)壓閥調(diào)壓，所以機(jī)組運(yùn)行時(shí)調(diào)壓閥執(zhí)行壓力控制，完成中壓過熱蒸汽與高壓汽缸排汽的并汽任務(wù)。在調(diào)壓閥前有一條中壓蒸汽的旁路管道，在必要時(shí)將多余的中壓蒸汽經(jīng)減溫、減壓后排向凝汽器。

(3)低壓蒸汽系統(tǒng)

來自余熱鍋爐的低壓過熱蒸汽，經(jīng)過低壓蒸汽進(jìn)汽截止閥ASV和低壓蒸汽進(jìn)汽控制閥ACV，將低壓過熱蒸汽匯流到汽輪機(jī)中壓汽缸和低壓汽缸之間的聯(lián)通管內(nèi)，去低壓汽缸膨脹做功。低壓蒸汽進(jìn)汽截止閥ASV和低壓蒸汽進(jìn)汽控制閥ACV都是帶液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的蝶閥。它們之前有一條低壓蒸汽的旁路管道，在必要時(shí)將多余的低壓蒸汽經(jīng)減溫、減壓后排向凝汽器。

主蒸汽溫度指主汽輪機(jī)噴嘴閥前的蒸汽溫度。

中文名稱

主蒸汽溫度

英文名稱

main steam temperature

定　　義

主汽輪機(jī)噴嘴閥前的蒸汽溫度。

應(yīng)用學(xué)科

船舶工程（一級學(xué)科），船舶機(jī)械（二級學(xué)科）