第五章 给水回热加热系统.ppt

第五章给水回热加热系统,第一节回热加热器的类型及结构特点,第二节面式加热器的连接系统,第三节实际回热系统的损失,本章提要,第五节回热（机组）原则性热力系统计算,第四节回热加热器的运行,（1）介绍回热加热器的类型、结构特点及其连接方式，着重定性分析影响电厂热经济性的回热系统损失；（2）回热加热器运行的基本知识；（3）回热原则性热力系统的常规计算原理、方法、步骤，说明常规的串联法和电算并联法的热力计算。,内容提要,第一节回热加热器的类型及结构特点回热系统既是汽轮机热力系统的基础，也是全厂热力系统的核心，对机组和电厂的热经济性起着决定性的作用。其实际选择（设计或拟定）是继蒸汽参数、机组类型后又一个影响机组热经济性的重要方面。,一、回热加热器的类型1、混合式（接触式）：无端差，热经济性好，构造简单2、表面式：有端差，热经济性差，需要考虑热疏水的回收和利用，但系统简单，只有给水泵和凝结水泵，运行安全可靠，系统投资都优于混合式。,根据技术经济全面综合比较，绝大多数电厂都选用的面式加热器组成回热系统，只有除氧器采用混合式，划分成低压加热器组和高压加热器组。,第一节回热加热器的类型及结构特点,二、面式加热器的结构特点电厂广泛采用的面式加热器有立式和卧式两种。1、卧式换热效果好(换热系数大），热经济性高于立式易于布置蒸汽过热段和疏水冷却段布置上可利用放置高低来解决低负荷时疏水逐级自流压差动力减小的问题。2、立式占地面积小，便于安装和检修,面式加热器又可分为水室结构和联箱结构两大类：1、水室结构采用管板和U形管束连接结构简单、外形尺寸小、管束管径较粗、水阻小、管子损坏后易堵塞管板厚、厚管板与薄管壁的连接工艺要求高、对温度变化敏感、运行操作要求严格，多用于低压加热器2、联箱结构采用联箱与蛇形管束或螺旋形管束相连接管束的膨胀柔软性好、避免了管束与厚管板连接的工艺难点、对温度变化不敏感、局部热应力小、安全可靠性高外形尺寸大、管束水阻较大、管子损坏后堵管较困难，更适于高压加热器。,联箱折形管束立式高压加热器（带内置式过热蒸汽冷却段和疏水冷却段）1给水入口联箱；2正常水位；3上级疏水入口；4给水出口联箱；5凝结段；6人孔；7安全阀接口；8过热蒸汽冷却段；9蒸汽入口；10疏水出口；11疏水冷却段；12放水口,分配、汇集管螺旋管束立式高压加热器1进水总管弯头；2进水总管；3进水配水管；4出水总管；5出水配水管；6双层螺旋管；7进汽管；8蒸汽导管；9导流板；10抽空气管；11、12连接管；13排水管；14导轮；15配水管内隔板,三、混合式加热器的结构特点为使水能与蒸汽充分接触采取手段：淋水盘的细流式、压力喷雾的水滴式或水膜式采用重力式的混合式低压加热器加热水出口可不设集水室，后接中继泵的可设一定容积的集水室,卧式混合式加热器结构示意图(a)1号混合式加热器结构示意图；(b)该1号混合式加热内凝结水细流加热示意图；1-外壳；2-多孔淋水盘组；3-凝结水入口；4-凝结水出口；5-汽气混合物引出口；6-事故时凝结水到CP2进口联箱的引出口；7-加热蒸汽进口；8-事故时凝结水往凝汽器的引出口。A-汽气混合物出口；B-凝结水入口(示意)；C-加热蒸汽入口(示意)；D-凝结水出口。,第一节回热加热器的类型及结构特点,立式混合式加热器结构1-加热蒸汽进口；2-凝结水进口；3-轴封来汽；4-除氧器余气；5-三号加热器和热网加热器的余气；6-热网加热器来疏水；7-三号加热器疏水；8-排在凝汽器的事故溢水管；9-凝结水出口；10-来自电动、气动给水泵轴封的水；11-逆止门的排水；12-汽气混合物出口；13-水联箱；14-配水管；15-淋水盘；16-水平隔板；17-逆止门；18-平衡管。,（1）逐级自流：利用汽侧压差，将压力较高的疏水自流到压力较低的加热器中，逐级自流直至与主水流汇合（2）疏水泵：由于表面式加热器汽侧压力远小于水侧压力（特别是高压加热器），借助疏水泵将疏水与水侧的主水流汇合，汇入点常为该加热器的出口水流中,第二节面式加热器的连接系统一、疏水方式分类,疏水逐级自流方式的热经济性最差，采用疏水泵方式热经济性仅次于没有疏水的混合式加热器，不同疏水收集方式的热经济变化只有0.5%-0.15%,第二节面式加热器的连接系统二、疏水方式热经济性比较,三、疏水方式选择虽然疏水逐级自流的方式热经济性最差，但由于系统简单可靠、投资小、不需附加运行费、维护工作量小而被广泛采用，大型机组还普遍装设内置式疏水冷却器。一般大、中型机组可在最低一级低压加热器或相邻次末级低压加热器采用疏水泵方式，以减少大量疏水流入凝汽器增加冷源损失四、疏水设备（1）U形水封（最后一、二级低加或轴封加热器）（2）浮子式疏水器（中小机组低加）（3）疏水调节阀（大机组高加）,第二节面式加热器的连接系统,第二节面式加热器的连接系统,第二节面式加热器的连接系统,1、类型（1）内置式：可与加热器本体合成一体可节约钢材和投资，但只可提高本级加热器出口水温，吸热温差减小而提高了经济性，但提高幅度较小，可提高热经济性0.12-0.15%（2）外置式：可灵活设在不同位置，一方面提高给水温度，降低锅炉内火用损，提高热经济性，另一方面，采用外置式的那级加热器由于换热温差减小同样提高经济性，可提高经济性0.3-0.5%，但因具有独立的加热器外壳，钢材及投资较大。,第二节面式加热器的连接系统五、蒸汽冷却器,2、外置式蒸汽冷却器的连接方式并联和串联串联连接的优点是外置式蒸汽冷却器进水温度高，换热平均温差小，效益显著，缺点是给水系统阻力大；并联连接的优点是给水系统阻力小，但进入蒸汽冷却器的给水温度较低，传热温差大。如只设单级外置式蒸汽冷却器，恒设在再热后即中压缸第一个抽汽口；若设置两台外置式蒸汽冷却器，多设在再热抽汽一级和再热后的抽汽口。,第二节面式加热器的连接系统五、蒸汽冷却器,H1,H2,H3,外置式蒸汽冷却器的连接方式（a）单级并联；（b）单级串联；（c）与主水流分流两级并联；（d）与主水流串联两级并联；（e）先j+1级，后j级的两级串联；（f）先j级，后j+1级的两级串联,3、外置式蒸汽冷却器的应用外置式蒸汽冷却器，可单独退出运行，不影响整个高加系统运行，对于外置蒸汽冷却器多采用单级串联系统。若蒸汽冷却器内泄不易切除，水侧需装设旁路。国内机组一般采用单级串联系统，国外也有少数机组采用串联、并联的综合连接方式。进口大机组多采用内置式蒸汽冷却器。低压加热器很少采用蒸汽冷却器。,第二节面式加热器的连接系统五、蒸汽冷却器,一、回热抽汽汽轮发电机组的热经济性影响因素（1）蒸汽循环参数：（2）回热循环主要参数：（3）疏水收集方式、疏水冷却器和蒸汽冷却器的应用（4）回热系统损失：抽汽管道压降、表面式加热器端差、回热系统布置和实际给水焓升分配。,第三节实际回热系统的损失,凡使高压抽汽量增加、低压抽汽量减少的因素，都会使回热做功比减小，热经济性降低。抽汽管道压降和表面式加热器端差都会引起回热系统该级加热器出口水温下降，导致高一级抽汽量增加，导致机组热经济性降低。二、抽汽管道压降损失对抽汽管道压降影响最大的是抽汽管介质流速和局部阻力抽汽管介质流速见表，抽汽管道必须设的止回阀选用阻力小的类型；回热抽汽都是非可调整抽汽，若回热加热器采用滑压运行可免设阻力大的调节阀。一般表面式加热器抽汽管道压降不应大于抽汽压力的10%，大容量机组取4%-6%。,第三节实际回热系统的损失,三、表面式加热器的端差上端差：面式加热器端差都是指出口端差（加热器汽侧压力下的饱和水温tsj与出口水温twj之间的差值，=tsj-twj），又称上端差。下端差（入口端差）：指疏水冷却器端差（即入口端差），它是指离开疏水冷却器的疏水温度tsj/与进口水温twj+1间的差值，又称下端差。我国加热器端差，一般无过热蒸汽冷却段时，取3-6；有过热蒸汽冷却段时，取-1-2；大容量机组选用较小值。下端差一般推荐5-10,第三节实际回热系统的损失,四、布置损失理想回热循环及其系统全为混合式加热器。由于采用面式加热器以及在它回热系统中所排列位置的不同，引起的热耗率损失，称为布置损失。,五级回热系统十种方案的布置损失,五、实际回热焓升分配损失实际的回热分配偏离理论上最佳回热分配导致热经济性降低，称为实际回热焓升分配损失。该损失大小与循环参数、回热参数、汽机相对内效率、回热级数、回热加热器型式等有关,第三节实际回热系统的损失,实际回热系统,1、回热系统正常运行的重要性机组回热系统包括了回热加热器的抽汽（加热蒸汽）、疏水、抽空气系统和主凝水、主给水、除氧器等系统，对锅炉、汽轮机、给水泵的安全可靠运行和热经济性的影响很大。高压加热器的投运率不仅影响煤耗率，还会影响机组的出力，使推力轴承受到的应力超出设计值，引起锅炉过热蒸汽超温，危及设备安全。低压加热器的停用也会降低机组的热经济性，特别是最末一级低加的停用会使级后汽轮机叶片侵蚀加剧，应视情况降低负荷。,第四节回热加热器的运行,2、加热器的投运和停用为减小加热器尤其是高压加热器投入和停用过程中，因温差应力造成的结合面损坏泄漏，必须控制水温变化率。加热器的投运和停用方式规定：我国温升率为5/min，温降率为2/min。而美国FOSTERWHEEL(FW)公司规定的温升率、温降率均为1.85/min。,第四节回热加热器的运行,3、加热器的运行监督（1）加热器水位加热器汽侧水位过高、过低，不仅会影响热经济性，还威胁机组安全。水位过高，将淹没部分传热面积引起汽压摆动，水可能倒流至汽轮机造成水击，使抽汽管、加热器壳体产生振动。水位过低或无水位，蒸汽经疏水管流进相邻压力较低一级加热器，排挤该低压抽汽，降低热经济性，并可能使该级加热器汽侧超压、尾部管束受到冲蚀（对内置式疏冷器危害尤甚），同时加速对疏水管、阀门的冲刷和汽蚀。,第四节回热加热器的运行,3、加热器的运行监督（2）加热器出口水温加热器出口水温应维持设计值，若低于设计值，将使高压抽汽增加，低压抽汽减少，回热的热经济性下降。出口水温降低的主要原因为：端差增大：其原因可能是加热器的受热面结垢、汽侧主要抽空气不良、使传热系数值减小，水位过高淹没受热面，或水侧旁路门漏水引起的。抽汽管压降增大：如进汽阀或逆止阀开度不足或卡涩等原因造成。保护装置失灵：应定期进行抽汽逆止阀的严密性试验，高压加热器自动保护装置的试验。,第四节回热加热器的运行,4、加热器的防腐保护防止腐蚀措施：短期停用时，壳侧（即汽侧）充满了蒸汽，管侧（即水侧）充满pH值经过调整的给水，或加人其他化学抑制剂。要长期停用时，先将设备完全干燥，而后在壳侧、管侧均充氮气，或在壳侧充氮气，管侧充满加入联氧的给水，使其浓度达到200mg/l，控制其pH值为100。氮气压力维持在0.05MPa（表压），压力低于0.02MPa时，应再补充氮气，氮气纯度在99.5以上。,第四节回热加热器的运行,第五节回热（机组）原则性热力系统计算,一、计算目的及基本公式1、计算目的(1）确定某工况时机组的热经济性指标和各部分汽水流量；(2）根据最大工况时的各项汽水流量，选择有关的辅助设备及汽水管道；(3）确定某些工况下汽轮机的功率或新汽耗量；(4）新机组本体热力系统定型设计。分为：定功率计算和定流量计算,2、计算内容：在汽轮机类型、容量、参数（初终参数、回热再热参数、回热抽汽参数等）、机组相对内效率以及回热系统具体组成已知条件下进行。（1）通过加热器热平衡式来求各抽汽量（Dj或j）；（2）通过物质平衡式求凝汽量（Dc或c)；（3）通过汽轮机功率方程式求Pe（定流量计算时）或D0（定功率计算时）3、计算基本公式热平衡式、物质平衡式、汽轮机功率方程式,第五节回热（机组）原则性热力系统计算,一、计算目的及基本公式,二.计算方法和步骤1、计算方法常规计算法，循环函数法、等效焓降法等常规计算法：对Z个加热器热平衡式和一个功率方程式、或一个求凝汽流量的物质平衡式所组成的Z+1个线性方程组求解，最终求得Z个抽汽量和一个新汽量（或凝汽量）求i的计算一般多用热正平衡计算；计算次序：由高到低：先从抽汽压力最高的加热器算起，依次逐个算至抽汽压力最低的加热器（串联法）对线性方程组一次求解（并联法）,第五节回热（机组）原则性热力系统计算,二.计算方法和步骤2、计算步骤（1）整理原始资料并作合理假定将原始资料整理成计算所需的各处汽、水比焓值。如新汽、抽汽、凝汽比焓，加热器出口水、疏水及凝汽器出口水比焓，再热蒸汽比焓等。合理选择及假定某些未给出数据：新蒸汽压损取为（3%-7%）p0；再热压损10%prh；抽汽管压损取为3%-8%pj；加热器出口端差及有疏水冷却器时的入口端差（无蒸汽冷却器出口端差取3-6，有蒸汽冷却器出口端差取为-1-2，大容量机组选用较小值，下端差取5-10）h=0.98-0.99;m=0.99;g=0.98-0.99,第五节回热（机组）原则性热力系统计算,二.计算方法和步骤2、计算步骤（2）由高到低进行各级回热抽汽量的计算（3）凝汽系数或新汽耗量的计算，或汽轮机功率计算（4）对计算结果进行校核计算误差的校核计算假设数据的校核（5）热经济性指标和各处汽水流量计算,第五节回热（机组）原则性热力系统计算,三.热平衡式的拟定选择最合适热平衡范围，尽量减少方程数目,回热原则性系统计算中热平衡式的拟定范围选择,第五节回热（机组）原则性热力系统计算,若以凝汽器和加热器为热平衡对象，则有若以整个回热系统（包