開題報告U形管高壓加熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計和熱力計算

畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告課題名稱：U形管高壓加熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計和熱力計算隨著生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活的提高，迫切需要更多的能源，尤其是電力的供應(yīng)，而火力發(fā)電則是電力生產(chǎn)的重要組成部分。目前火力發(fā)電機(jī)組正向高參數(shù)、大容量方向發(fā)展，提高發(fā)電廠的效率、經(jīng)濟(jì)性、可靠性就成為人們迫切需要解決的新課題。在火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程中，除了鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)三大主機(jī)起著主導(dǎo)作用以外，還有著各種輔助設(shè)備對電廠的運(yùn)行可靠行和經(jīng)濟(jì)性也起著非常重要的作用。給水回?zé)嵯到y(tǒng)作為發(fā)電廠熱力系統(tǒng)的核心，它對電廠的熱經(jīng)濟(jì)性起著決定性的作用。目前發(fā)電廠普遍采用了回?zé)岢槠麃砑訜徨仩t給水，以提高吸熱的平均溫度，減少吸熱的不可逆損失；同時降低排汽參數(shù)，使蒸汽能夠最大限度地在汽輪機(jī)中膨脹做功，減少冷源損失。于是在朗肯循環(huán)基礎(chǔ)上采用回?zé)嵫h(huán)，提高循環(huán)效率和熱經(jīng)濟(jì)性。回?zé)嵫h(huán)是提高電廠效率的措施之一，現(xiàn)代大型熱電廠毫無例外的采用了回?zé)嵫h(huán)，回?zé)嵫h(huán)是由回?zé)峒訜崞?、回?zé)岢闅夤艿?、水管道、疏水管道等組成的一個加熱系統(tǒng)，而回?zé)峒訜嵯凳窃撓到y(tǒng)的核心。高壓加熱器是利用在汽輪機(jī)內(nèi)已作過一部分功的蒸汽來加熱給水，以減少排汽在凝汽器中的熱損失，從而提高循環(huán)熱效率。它可以提高電廠熱效率，節(jié)省燃料，并有助于機(jī)組安全運(yùn)行。因此，研究回?zé)岢槠到y(tǒng)以及高壓加熱器的設(shè)計對提高電廠的熱經(jīng)濟(jì)性具有重大的理論和實踐意義在回?zé)嵯到y(tǒng)中，高壓加熱器是接在高壓給水泵之后的加熱給水的表面式加熱器。高壓加熱器一般由筒體、管板、U形管束和隔板等主要部件組成，筒體的右側(cè)是加熱器水室。它采用半球形，小開孔的結(jié)構(gòu)形式。水室內(nèi)有一分流隔板，將進(jìn)出水隔開。給水是由給水進(jìn)口處進(jìn)入水室下部，通過U形管束吸熱升溫后從水室上部出水口處離開加熱器，加熱蒸汽由入口進(jìn)入筒體，進(jìn)過蒸汽冷卻段，冷凝段，疏水冷卻段后蒸汽由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，最后由疏水出口流出。高壓加熱器是汽輪機(jī)最重要的輔助設(shè)備之一，如果發(fā)生故障，高壓加熱器一旦停運(yùn)，給水只能通過旁路管道進(jìn)入鍋爐，這就會大大降低進(jìn)入鍋爐的給水溫度，從而增加燃料耗量，增加發(fā)電成本，降低經(jīng)濟(jì)性。進(jìn)入鍋爐的給水溫度降低，水在鍋爐中的吸熱量增加，相對于爐膛內(nèi)熱負(fù)荷的蒸發(fā)量就減少，蒸汽在鍋爐過熱器中被加熱度提高，引起過熱蒸汽溫度過高，過熱器可能被燒壞，威脅鍋爐安全。高壓加熱器停運(yùn)，沒有抽汽進(jìn)入高壓加熱器，這部分蒸汽就繼續(xù)在汽輪機(jī)內(nèi)流通，造成汽輪機(jī)缸體與轉(zhuǎn)子間的膨脹差增大，威脅汽輪機(jī)安全。因此電廠在高壓加熱器停運(yùn)時往往降低發(fā)電負(fù)荷約為10%～15%。由此可見，高壓加熱器是汽輪機(jī)車間熱力系統(tǒng)中不可缺少的環(huán)節(jié)，如果運(yùn)行中發(fā)生故障或操作失誤，都會影響安全經(jīng)濟(jì)發(fā)電，甚至損壞設(shè)備和造成人身事故。以哈爾濱第三電廠600MW亞臨界壓力、一次中間再熱、單軸、反動式、四缸四排汽機(jī)組為例。該機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)由三臺高壓加熱器、一臺除氧器和4臺低壓加熱器組成。汽輪機(jī)的主凝結(jié)水由凝結(jié)水泵送出，依次流過軸封加熱器、4臺低壓加熱器，進(jìn)入除氧器。然后由氣動給水泵升壓，經(jīng)三級高壓加熱器加熱，最終給水溫度達(dá)到274.1℃，進(jìn)入鍋爐。其中高壓加熱器采用臥式布置，三段式U形管結(jié)構(gòu)，疏水方式為逐級自流，水室則采用半球型封頭。表1高加回?zé)嵯到y(tǒng)抽汽參數(shù)項目單位H1H2H3抽氣壓力P’jMpa5.8943.5931.612抽氣溫度tj℃380.9316.9429.1抽氣焓hjKJ/kg3132.930163317.7加熱器上端差δt℃-1.700加熱器下端差δt1℃5.55.55.5水側(cè)壓力pwMpa20.1320.1320.13抽汽管道壓損Δpj%333圖2U形管式高壓加熱器的結(jié)構(gòu)示意圖由于高加的設(shè)計制造較為成熟，通過文獻(xiàn)查閱，資料的整理分析，參考既有600MW高壓加熱器的具體技術(shù)參數(shù)及高加給水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。600MW機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)高壓加熱器一般采用臥式雙流程U形管結(jié)構(gòu)，分為三段，即過熱蒸汽冷卻段、凝結(jié)段和疏水冷卻段。水室設(shè)計采用半球形封頭，疏水方式為逐級自流。殼體是鋼板焊接構(gòu)件，材料SA516Gr70。為保證其焊縫質(zhì)量，焊縫都經(jīng)100%無損檢測。殼體和水室是焊接連接。為了便于殼體的拆移，還安裝了牽引吊耳及殼體滾輪，并使其在運(yùn)行時能自由膨脹。殼體組件還包括蒸汽接管、疏水接管、安全閥接管等。水室由半球形封頭（材料SA516Gr70）和管板（材料20MnMo）組成，管板鉆有孔，以便插入U形管。水室組件還包括給水進(jìn)口接管、出口接管、排氣接管和引導(dǎo)水流按規(guī)定動的分隔板以及帶密封墊圈的人孔蓋、人孔座等。圖3球形封頭水室結(jié)構(gòu)示意圖根據(jù)汽輪機(jī)的系統(tǒng)熱平衡圖數(shù)據(jù)，先計算傳熱量，校核抽氣需要量，對于三段式的U形管高壓加熱器，先計算各分段的傳熱面積，最終求出傳熱總面積。按照給水流量和選定的流速，管子的直徑及壁厚，計算管子根數(shù)及行程數(shù)，并按照上述預(yù)估的總面積計算管子的平均長度，然后初步布置傳熱面，安排管板上管控和水室內(nèi)徑。根據(jù)上述布置的結(jié)構(gòu)，計算各段的傳熱面積，如何原預(yù)估面積基本符合，即為布置合理；如果有所差別，則重新布置管子等結(jié)構(gòu)，直至計算域預(yù)估面積基本符合為止大量資料與理論知識的學(xué)習(xí)，了解高壓加熱器技術(shù)知識，完成初步準(zhǔn)備；文獻(xiàn)的大量閱讀，查閱具體設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，獲得設(shè)計依據(jù)和了解設(shè)計流程；根據(jù)原始數(shù)據(jù)開始具體的設(shè)計：高壓加熱器采取臥式布置，雙流程，三段式結(jié)構(gòu)，疏水方式為逐級自流；水室采用球形封頭；U形管采用采用SA-556Gr.C2，殼體是鋼板焊接構(gòu)件，材料采用SA516Gr70；使用AutoCAD繪制系統(tǒng)及主要裝置設(shè)計圖紙；Office軟件撰寫論文。Office軟件編輯論文，AutoCAD繪制設(shè)計圖，設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)第1-2周，畢業(yè)實習(xí)，撰寫開題報告第3-4周，按需查資料，編寫論文第5-6周，提出計算方法，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)第7-8周，確定設(shè)計參數(shù)第9-10周，確定最終數(shù)據(jù)第11-12周，繪制裝配圖及零件圖第13-16周，畢業(yè)論文的撰寫，整理，完善第17周，提交畢業(yè)報告和論文。主要為以下內(nèi)容目錄摘要緒論（研究背景，研究現(xiàn)狀及發(fā)展）正文結(jié)論和展望（總結(jié)，工作展望）參考文獻(xiàn)致謝附錄．．蔡錫琮．高壓給水加熱器［Ｍ］．北京：水利電力出版社，1995．葉濤．熱力發(fā)電廠（第四版）．中國電力出版社2012錢頌文．換熱器設(shè)計手冊［Ｍ］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002．楊世銘．傳熱學(xué)［Ｍ］．北京：高等教育出版社，1987．劉瑞梅．200MW機(jī)組三段臥式高壓加熱器設(shè)計．鍋爐制造，2012虞佶．660MW超超臨界機(jī)組高壓加熱器優(yōu)化設(shè)計研究上海交通大學(xué)，2012毛申允，許天民給水加熱設(shè)備上海電站輔助廠，1995何雨花，張華，楊書英．高壓加熱器熱力計算及強(qiáng)度結(jié)構(gòu)設(shè)計，2006傅敏．高壓加熱器的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行華能上系石洞口第二電廠，1995于海波，劉方中，國金蓮．淺談臥式U管高加幾個重點部位哈爾濱哈鍋鍋爐容器工程有限責(zé)任公司，2006表面式給水加熱器標(biāo)準(zhǔn)第四版熱交換學(xué)會，1984JB/T4717-92U形管式換熱器型式與基本參數(shù)中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，1992JB-T8190-1999高壓加熱器技術(shù)條件.中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，1999JB-T5862-1991汽輪機(jī)表面式給水加熱器性能試驗規(guī)程中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，1991指導(dǎo)教師意見：開題報告已經(jīng)按計劃完成前期文獻(xiàn)調(diào)研和基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，并且針對擬開展的設(shè)計工作提出可行的方案?；A(chǔ)資料準(zhǔn)備較充分，技術(shù)路線合理，目標(biāo)明確，600MW凝汽式發(fā)電機(jī)組高壓加熱器設(shè)計的總體思路具有可行性。不足之處是設(shè)計計算和設(shè)備選型方面的資料準(zhǔn)備還不完善，在此后的工作中作為重點突破。同意