第三章 發(fā)電廠的回熱加熱系統(tǒng)

第三章發(fā)電廠的回熱加熱系統(tǒng)第1頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月一、回熱加熱器的類型回熱循環(huán)系統(tǒng)

——由回熱加熱器、回熱抽汽管道、水管道、疏水管道等組成的一個加熱系統(tǒng)?；責峒訜崞魇窃撓到y(tǒng)的核心。類型混合式加熱器：汽水直接接觸

表面式加熱器：汽水不接觸，通過金屬壁面換熱立式加熱器 臥式加熱器汽、水接觸方式受熱面布置方式第2頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1混合式與表面式加熱器比較（1）熱經(jīng)濟性 混合式高（2）結(jié)構(gòu) 混合式簡單（3）除氧 表面式不可以除氧（4）回熱系統(tǒng)復(fù)雜性及可靠度 混合式復(fù)雜：需要水泵、水箱第3頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2回熱系統(tǒng)1）全表面式加熱器回熱系統(tǒng)第4頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月2）全混合式加熱器回熱系統(tǒng)第5頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月3）帶有兩組重力布置方式的混合式加熱器回熱系統(tǒng)使汽輪機內(nèi)效率提高0.3%~0.5%，同時，減小了系統(tǒng)的復(fù)雜性。第6頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月4）高、低壓加熱器為表面式的系統(tǒng)第7頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月pcp1p2p3p4p5p7p65）全部低壓加熱器為混合式的系統(tǒng)第8頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月12345678CH1H2H3H4H5H6H7H8SG2SG1至C6）帶有部分混合式低壓加熱器的熱力系統(tǒng)第9頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3加熱器的結(jié)構(gòu)1）表面式加熱器疏水

——表面式加熱器中加熱蒸汽在管外沖刷放熱后的凝結(jié)水。（以區(qū)別于凝結(jié)水）端差（上端差、出口端差）——表面式加熱器管內(nèi)流 動的水吸熱升溫后的出口溫度與疏水溫度之差分類：布置方式：臥式、立式水的引入引出方式：水室結(jié)構(gòu)、聯(lián)箱結(jié)構(gòu)第10頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月用途：低壓加熱器、中小機組高壓加熱器（1）水室結(jié)構(gòu)加熱器（U形管管板式加熱器）第11頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月管板—U形管束臥式高壓加熱器結(jié)構(gòu)示意1-U形管；2-拉桿和定距管；3-疏水冷卻段端板；4-疏水冷卻段進口；5-疏水冷卻段隔板；6-給水進口；7-人孔密封板；8-獨立的分流隔板；9-給水出口；10-管板；11-蒸汽冷卻段遮熱板；12-蒸汽進口；13-防沖板；14-管束保護環(huán)；15-蒸汽冷卻段隔板；16-隔板；17-疏水進口；18-防沖板；19-疏水出口第12頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）聯(lián)箱結(jié)構(gòu)加熱器

用途：大機組高壓加熱器1—給水入口聯(lián)箱；2—正常水位；3—上級疏水入口；4—給水出口聯(lián)箱；5—凝結(jié)段；6—人孔；7—安全閥接口；8—過熱蒸汽冷卻段；9—蒸汽入口；10—疏水出口；11—疏水冷卻段；12—放水口第13頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月2）混合式加熱器結(jié)構(gòu)除氧器 分類：臥式、立式1—外殼；2—多孔淋水盤組；3—凝結(jié)水入口；4—凝結(jié)水出口；5—汽氣混合物引出口；6—事故時凝結(jié)水到凝結(jié)水泵進口聯(lián)箱的引出口；7—加熱蒸汽進口；8—事故時凝結(jié)水到凝汽器的引出口；A—汽氣混合物出口；B—凝結(jié)水進口；C—加熱蒸汽入口；D—凝結(jié)水出口第14頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月1—加熱蒸汽進口；2—凝結(jié)水進口；3—軸封來汽；4—除氧器余汽；5—3號加熱器和熱網(wǎng)加熱器的余汽；6—熱網(wǎng)加熱器來疏水；7—3號加熱器疏水；8—排往凝汽器的事故疏水管；9—凝結(jié)水出口；10—來自電動、啟動給水泵軸封的水；11—止回閥的排水；12—汽、氣混合物出口；13—水聯(lián)想；14—配水管；15—淋水盤；16—水平隔板；17—止回閥；18—平衡管第15頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月二、表面式加熱器及系統(tǒng)的熱經(jīng)濟性2.1表面式加熱器的端差1——加熱蒸汽2——汽測壓力下的飽和狀態(tài)tsj——疏水溫度twj+1——進入加熱器的凝結(jié)水/給水溫度twj——離開加熱器的凝結(jié)水/給水溫度

——端差：=tsj–

twj分析：

↓

，熱經(jīng)濟性↑t/℃

ΔtabA/m212abtwj+1twjtsj12

第16頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月表面式加熱器端差的選擇端差與換熱面積的關(guān)系：換熱面積↑，

↓無過熱蒸汽冷卻段：

=3~6°C有過熱蒸汽冷卻段：

=-1~2°Ct,℃

ΔtabA,m212abtwj+1twjtsj12

第17頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2抽汽管道壓降Δpj及熱經(jīng)濟性抽汽管道壓降Δpj——汽輪機抽汽口壓力pj和j級回熱加熱器內(nèi)汽側(cè)壓力之差，即影響因素：蒸汽流速、局部阻力twj+1twjtsj

j

j+1一般表面式加熱器抽氣管

pj不大于抽汽壓力pj的10%大容量機組取4%~6%分析：pj

↓

，熱經(jīng)濟性↑第18頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3蒸汽冷卻器及其熱經(jīng)濟性分析1）蒸汽冷卻器作用回熱加熱器內(nèi)汽水換熱的不可逆損失↓加熱器出口水溫↑，端差

↓，熱經(jīng)濟性↑2）蒸汽冷卻器類型內(nèi)置式蒸汽冷卻器：與加熱器本體合成一體（過熱蒸汽冷卻段）外置式蒸汽冷卻器：具有獨立的加熱器外殼，布置靈活第19頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月(b)(a)內(nèi)置式；(b)外置式，SC2與主水流并聯(lián)；(c)外置式，SC2與主水流串聯(lián)第20頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）內(nèi)置式蒸汽冷卻器（過熱蒸汽冷卻段）優(yōu)點：簡單，投資小缺點：冷卻段面積小，只能提高本級出口水溫，熱經(jīng)濟性改善小，提高0.15%~0.20%（2）外置式蒸汽冷卻器優(yōu)點：減少本級端差，提高最終給水溫度；換熱面積大，熱經(jīng)濟性可提高0.3%~0.5%；布置方式靈活缺點：造價高第21頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月3）蒸汽冷卻器的連接方式水側(cè)連接方式：（1）內(nèi)置式蒸汽冷卻器： 串聯(lián)連接（順序連接）（2）外置式蒸汽冷卻器： 串聯(lián)連接：全部給水流經(jīng)冷卻器 并聯(lián)連接：只有一部分給水進入冷卻器第22頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月圖2-13內(nèi)置蒸汽冷卻器單級串聯(lián)內(nèi)置式蒸汽冷卻器單級串聯(lián)第23頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月外置式蒸汽冷卻器連接方式(a)單級并聯(lián)；(b)單級串聯(lián)；(c)與主水流分流兩級并聯(lián)；(d)與主水流串聯(lián)兩級并聯(lián)；(e)先j+1級，后j級的兩級串聯(lián)；(f)先j級，后j+1級的兩級串聯(lián)第24頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）串聯(lián)連接優(yōu)點：進水溫度高，換熱溫差小，火用損小；缺點：給水全部流經(jīng)冷卻器，給水系統(tǒng)阻力大，泵功消耗多（2）并聯(lián)連接優(yōu)點：給水系統(tǒng)阻力小，泵功消耗少缺點：進水溫度低，換熱溫差大，火用損大； 回熱抽汽做功少，熱經(jīng)濟性稍差4）外置式蒸汽冷卻器連接方式比較第25頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4表面式加熱器的疏水方式及熱經(jīng)濟性分析1）疏水收集方式 ——將疏水收集并匯集于系統(tǒng)的主水流（主給水或主凝結(jié)水）中（1）疏水逐級自流方式 ——利用汽側(cè)壓差，將壓力較高的疏水自流到壓力較低的加熱器中，逐級自流直至與主水流匯合第26頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月疏水逐級自流方式

第27頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）疏水泵方式

——由于表面式加熱器汽側(cè)壓力遠小于水側(cè)壓力（特別是高壓加熱器），借助疏水泵將疏水與水側(cè)的主水流匯合，匯入點常為該加熱器的出口水流中第28頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月2）兩種疏水方式的熱經(jīng)濟性分析熱量法：考慮對高一級與低一級抽汽量的影響；做功能力法：考慮換熱溫差和相應(yīng)的火用損變化（1）疏水泵方式 疏水與主水流混合后，端差

↓，熱經(jīng)濟性↑（2）疏水逐級自流方式 高一級抽汽量↑，低一級抽汽量↓，熱經(jīng)濟性↓第29頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

hwj-1pj-1Dj-1pjDjpj+1Dj+1bah

j

hwj-1pj-1Dj-1pjDjpj+1Dj+1第30頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月3）疏水冷卻器的設(shè)置pjhjhwjpj+1hj+1

h

jh

j+1hwj+1hwj+2

目的：減少疏水逐級自流排擠低壓抽汽所引起的附加冷源熱損失或因疏水壓力降產(chǎn)生熱能貶值帶來的火用損；降低疏水經(jīng)節(jié)流后產(chǎn)生蒸汽形成兩相流的可能性布置方式：外置式、內(nèi)置式第31頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月疏水冷卻段的加熱器示意圖第32頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月下端差（入口端差）——加裝疏水冷卻器（段）后，疏水溫度與本級加熱器進口水溫之差一般推薦=5～10℃

第33頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月加疏水冷卻器的影響第34頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月4）實際系統(tǒng)疏水方式的選擇

技術(shù)經(jīng)濟比較：對熱經(jīng)濟性影響約為0.5%～0.15%（1）疏水逐級自流方式：簡單、可靠、費用少應(yīng)用：高壓加熱器、低壓加熱器（2）疏水泵方式：系統(tǒng)復(fù)雜，投資大應(yīng)用：大、中型機組的最后一、二級低壓加熱器N600MW機組：全疏水逐級自流方式N300MW機組：全疏水逐級自流方式或第3臺低加采用疏水泵方式第35頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月三．給水除氧及除氧器3.1給水除氧的必要性1）金屬表面腐蝕：氧對鋼鐵構(gòu)成的熱力管道及設(shè)備產(chǎn)生較強的氧腐蝕，二氧化碳加劇了這種腐蝕。2）傳熱惡化：水中的不凝性氣體使得傳熱惡化，熱阻增加。第36頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2給水除氧的方法1）化學除氧采用添加化學藥劑的方法，能夠徹底除氧，但不能除去其它氣體，且費用較高，生成鹽類，一般不單獨使用?，F(xiàn)在一般加入聯(lián)氨N2H4作為除氧劑。2）物理除氧熱力除氧：是一種電廠普遍采用的方法，既可以除去氧氣又可以作為回熱系統(tǒng)中的一級混合式回熱加熱，價格便宜，熱經(jīng)濟性高。第37頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3熱力除氧1）原理亨利定律：在一定溫度下氣體溶于水中和氣體自水中逸出是動態(tài)過程，當處于動態(tài)平衡時，單位體積中溶解的氣體量與水面上該氣體的分壓力成正比。要除去水中的某種氣體，只須將水面上該氣體的分壓力降為零。道爾頓定律：混合氣體的全壓力等于各組成氣體的分壓力之和。給水溫度上升，水面上水蒸氣的分壓力增大，其它氣體的分壓力減小，并逐漸趨于零。除氧器也是除氣器。第38頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月2）熱力除氧的基本條件：（1）水溫達到除氧器工作壓力下的飽和溫度（2）保證液面上氧氣及其它氣體的分壓力維持為零或最小（3）確保較大的不平衡壓差第39頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月3.4熱力除氧器類型及結(jié)構(gòu)1）類型按結(jié)構(gòu)：淋水盤式、噴霧填料式等；按壓力：真空式、大氣壓式和高壓除氧器；按布置：臥式和立式。2）結(jié)構(gòu)立式淋水盤式（中參數(shù)及以下，P87圖2-25）噴霧式（P88圖26、27）旋膜式第40頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月3.4熱力除氧器類型及結(jié)構(gòu)噴霧式除氧水首先進入中心進水管，繼而流入環(huán)形配水管，在環(huán)形配水管上裝有若干可調(diào)式不銹鋼彈簧噴嘴，水由噴嘴噴成霧狀。加熱蒸汽從除氧塔下部向上流動，由于汽水間傳熱面積增大，水被很快地加熱到除氧塔內(nèi)壓力下的飽和溫度，于是水中溶解的氣體大部分以小氣泡的形式逸出。第41頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月3.4熱力除氧器類型及結(jié)構(gòu)旋膜式凝結(jié)水及補充水進入除氧頭內(nèi)旋膜器組水室,在一定的壓差下從旋膜管的小孔斜旋噴向內(nèi)孔,形成射流,由于內(nèi)孔充滿了上升的加熱蒸汽,水在射流運動中便將大量的加熱蒸汽吸卷進來,在極短時間內(nèi)很小的行程上產(chǎn)生劇烈的混合加熱作用,水溫大幅度提升,而旋轉(zhuǎn)的水沿著旋膜管內(nèi)孔壁繼續(xù)下旋,形成一層翻滾的水膜裙,此時紊流狀態(tài)的水傳熱傳質(zhì)效果最理想,水溫達到飽和溫度.氧氣即被分離出來,由于旋轉(zhuǎn)水流基本上是緊貼管壁旋轉(zhuǎn)而下,在旋膜管中間形成汽—氣通道,不存在氣體流動死區(qū),因氧氣在內(nèi)孔內(nèi)無法隨意擴散,析出的不凝結(jié)氣體被訊速排出,只能隨上升的蒸汽從排汽管排向大氣(老式除氧器雖加熱了水,分離出了氧但氧氣比重大于加熱蒸汽,部分氧又被下流的水帶入水箱,也是造成除氧效果差的一種原因).

第42頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5除氧器的熱平衡及自生沸騰1）除氧器的熱平衡混合式加熱器考慮到熱損失后第43頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5除氧器的熱平衡及自生沸騰2）除氧器的自生沸騰及防止方法自生沸騰：不需要回熱抽氣加熱，僅憑其它進入除氧器的蒸汽和疏水就可把水加熱到除氧器工作壓力下的飽和溫度。危害：回熱抽氣管上的止回閥關(guān)閉，破壞汽水逆向流動，排氣工質(zhì)損失加大，熱量損失加大，除氧效果惡化，同時威脅除氧器安全。防止措施：排污擴容器來的蒸汽、漏氣或高壓加熱器疏水等放熱物流引至他處；設(shè)置高壓加熱器疏水冷卻器；提高除氧器壓力；補水引入除氧器。第44頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月四.除氧器的運行及其熱經(jīng)濟性4.1除氧器的運行方式定壓運行：保持除氧器工作壓力為一定值。需要在進氣管上安裝壓力調(diào)節(jié)閥。（中小機組應(yīng)用）滑壓運行：在滑壓范圍內(nèi)運行時，其壓力隨主機負荷與抽氣壓力的變動而變化。沒有額外節(jié)流損失，熱經(jīng)濟性高。第45頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月四.除氧器的運行及其熱經(jīng)濟性4.2除氧器氣源連接方式第46頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月四.除氧器的運行及其熱經(jīng)濟性4.3除氧器的滑壓運行1）負荷驟升：除氧效果下降2）負荷驟降：水泵氣蝕3）水泵安全工作條件（P72-76）閃蒸返氧第47頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月五．回熱系統(tǒng)基本連接方式（1）一臺混合式加熱器作為除氧器，將回熱加熱器分為高壓加熱器組和低壓加熱器組；（2）高壓加熱器疏水逐級自流進入除氧器（3）低壓加熱器疏水逐級自流方式進入凝汽器熱井或在末級或次末級加熱器采用疏水泵將疏水打入加熱器出口水管道中?；責岢槠^熱度較小時不宜采用蒸汽冷卻器；小機組不宜采用蒸汽冷卻器和疏水冷卻器第48頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月六．汽輪機組原則性熱力系統(tǒng)計算1、計算目的1）確定汽輪機組在某一工況下的熱經(jīng)濟指標和各部分汽水流量；2）根據(jù)計算結(jié)果選擇輔助設(shè)備和汽水管道；3）確定某些工況下汽輪機的功率或新汽耗量；4）新機組本體熱力系統(tǒng)定型設(shè)計。2、計算基本公式熱平衡式、物質(zhì)平衡式、汽輪機功率方程。第49頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）吸熱量=放熱量×

h

h——加熱器效率（2）∑流入熱量=∑流出熱量流入熱量中的蒸汽部分乘以蒸汽焓的利用系數(shù)

h

1）加熱器的熱平衡式第50頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月2）汽輪機物質(zhì)平衡或3）汽輪機功率方程第51頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月3、典型熱平衡式示例hjhwjhw(j+1))()()1()1()1()1(')1()1()1(+++++++-=-=+=++=jwwjjwhwjjjwjwjjwjwhjjwjwjjwjwjjjwjwjhhhhhhhhhhahaaahaaaaaaa或或（1）混合式加熱器第52頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月)()()()()()()1('')1(')1('+++-=--=--=-jwwjwjjhjjjwwjwjhjjjjwwjwjjjjhhhhhhhhhhhhahaahaaa或或（2）表面式加熱器第53頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月（3