高压加热器热力计算及强度结构设计

1、 1994-2010 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. http:/高压加热 器热力计算及强度结构设计高压加热器热力计算及强度结构设计何雨花张华杨书英南京汽轮电机集团泰兴宁兴机械有限公司李业勤常州化工设备有限公司摘要介绍高压加 热 器的热力计算及强度结构设计,同时阐述了安全阀流量计算关键词高压加 热 器热 力计算强度结构设计安全 阀流量计算前言某工程机组汽轮机配套的高压给水加热器共三台,形管管板式,卧式布置,用于过热蒸汽冷却段一饱和蒸汽凝结段一疏水冷却段 的传热,管程进出口为高压给水

2、,壳程进口为过热水蒸气,而出口为冷却疏水,如图所示。凝成凝结水疏水。在传热面积的计算中需计算传热系数,而包括管外放热系数,和管内传热系数,传热系数计算中使用的公式,国内一般都大致相同、需说明的是管外放热系数即蒸汽凝结放热系数,传统上使用公式 水平管束。二。二至典压叼试咬一、勺图高压加热器由于在设计过程中采用了较先进 的设计理念,因此,取得理想的结果,用户满意。热力计算热力计算按热平衡图汽轮机最大连续 出力工况设计,与一般按额定工况设计相比传热面积较大,于是更加可靠。公称传热面积号高压加热器为耐,号高压加热器为一,号高压加热器为,能够满足给水出口温度等热力性能。该高压加热器编号系从锅炉到给水泵顺

3、序排列,如图所示。高压加热器的主体是饱和蒸汽凝结段,饱和蒸汽在管外加热给水而蒸汽本身放出热量被冷式中汽化潜热氏管外径水平管束沿垂直方向的管子平均排数系数双蒸汽饱和温度汽侧管壁温度式的理论依据在于蒸汽凝结成的凝结水在管外表面 呈水膜传热,排数越多,水膜积聚得越厚,传热越差,越小。但 自大型卧式加热器 出现以后,国际上流行一种理论,认为大型加热器管排数多,而管外积聚的蒸汽凝结水积到一定厚度后,就会滴下去,所以厚度并不是按原来的比例增加,因此提出一个公式,把式内的知变为汗。采用。、式即为二该公式已得到国际上的普遍采用管内给水传热分系数,其公式为何雨花,女,年生,本科,工程师南京市, 1994-201

4、0 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. http:/化工装备技术第卷第期年,粤。式中人给水热导率管内径雷诺准数普朗特准数而国内一般常采用式的数学简化式孟酬一,聊式中译管内给水流速系数,决定于给水平均温度二一一,式适用于中小型加热器,其相对于式简化造成的误差影响较小。但对于大型加热器而言,一个不大的误差比例就会造成很多 甘传热面的误差,经实际验算式比式的。要多出约,这是一个很大的误差。再则,式计算并不繁琐,在电脑普及的今天,该简化计算已更无必要。因此大型加热器热力计算应该采用式,而不应该

5、采用式。蒸汽从过热段出来以后进人凝结段的上部成水平流动,然后垂直向下,折流板布置方式如图所示,使从上向下的蒸汽流动方向与蒸汽冷凝成的疏水从上向下的流动方向一致,避免了蒸汽上升逆着阻碍下降的疏水而造成撞击和波动。而不采用一会儿向上一会儿向下的弓形流动方式。图蒸汽流向路差强度结构设计传热管子材质按美国选用无缝冷拔碳素钢管,规格为,比之国内一般必厚度多,有利于结构可靠性,并且使用寿命长,预期能达一年。管子和管板连接采用先焊后胀,用自动氢弧焊机填丝焊,然后用超高压液压胀管机胀接。设计要求在寿命期内不泄漏。根据以往经验,预计在运行第一年内,可能不漏也可能有极少数一个管口泄漏运行一年以后一般不会再漏。在完

6、成管子 和管板连接后并经密封性试验合格,在管板上占管口总数一半的给水进口侧的每根管子口内,塞进厚不锈钢防磨套管并胀紧,如图所示,以防止给水呈漩涡状进人而磨损管子内壁,也有助于保护管端焊缝。给水进出口斜向引入半球形水室,与一般类同。但如果用户需要可提供连接弯管,则设计院可垂直连接给水管道而不再需要弯管,如图内点划线所示。给水侧设计压力,该值取得高,强度足够,并留有裕量,可适应各种热平衡图和各种给水泵的压力。高压加热器的疏水冷却段,其热力性能的衡量指标“疏冷段端差”设计值为,从过去国内一些高压加热器 的实际运行测量结果看,疏冷段温度端差远远达不到设计值,只能在左右。因此该设计在疏冷段的结构上尽量采

7、取优良设计,在疏水管外包壳内的流程中,消除折流板和包壳之间的间隙,采用折流板与包壳相焊接的方式,如图所示,防止因疏水短路而降低传热效果。疏水出口接管与包壳二者之间的间隙,用厚 的不锈钢板卷成圆管作为内套管与二者相焊接,防止泄漏短防磨套管图疏冷折流板装配图防磨套管另外,更为主要 的是,为了改善疏冷段温度端在疏冷段结构中创新设计出新的结构,使疏冷 1994-2010 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. http:/高压加热器热力计算及强度结构设计端差有望接近达到设计值。该创新结构已获专利,

8、专利号“可实现低疏冷端差的卧式加热器”。水室给水进出接管与球形封头的焊接,传统上采用单面焊。由于焊缝根部易产生未焊透等缺陷,以焊后加工的方法用机床机械加工切削去根部焊缝,如图所示。但此时接管已焊至水室,把沉重的水室放在机床上可能压伤机床,如整个加热器制成后再加工更显困难和麻烦。采取给水管以双面焊焊至水室,接管短且管内直径必,人在水室内手拿焊条能伸进接管内焊底焊缝,再从外面挑去焊根去除可能的缺陷,然后从外面焊满,如图所示,其焊缝质量比单面焊更好。温为,则每台高压加热器的给水平均温升二一二水进、出口阀刚关闭时,每台高压加热器进口处为进口温度,它与蒸汽饱和温度、的差值为出口处为出口温度,它与蒸汽饱和

9、温度的温度端差为,即蒸汽饱和温度界等于给水出口温度,如图所示。图温度变化单面焊双面焊高压加热器停运进、出口阀关闭则蒸汽开始加热静止给水,开始时水的平均温度,与蒸汽饱和温度天 的温度差为图给水接管双面焊一一一尔一一一水侧安全阀流量计算高压加热器停运时,给水进口阀和出口阀均快速关闭,高压加热器体内给水停止不动,如果进汽阀仍继续开着,进入的蒸汽仍在加热给水使温度升高、体积膨胀,水室内压力因之升高,水室有爆破之虞。为此,高压加热器系统必须设置一个水侧安全阀,以泄放压力。该安全阀系从国外进口,国外阀门制造厂要求提供该水侧安全阀的流量,为此进行了该阀流量计算,下列计算方法可供高压加热器制造等同行业参考。高

10、压加热器系统如图所示。三台高压加热器管内被加热的水量合计为,不包括水室和管道内的水。,连艺一二二全二大乙一、二从开始时的给水平均温度加热达到饱和温度双时即端差为的给水温升为,一二。二笔,则在这段时间蒸汽与给水之间的传热平均温差,。按算术平均温差计算则有十,、二二子卫岁二艺二二一“三台高压加热器合计的总传热量为二、一二弘,二式中给水比热容为由于给水没有流动,其传热系数较低,取耐足够有余三台高压加热器总传热面积则从 刚停运时的给水温度被升高到蒸汽饱和温度的时间为图高压加热系统高压加热器总进水温度号高压加热器进水温为,总出水温号高压加热器出水卫一尺户公水的体积膨胀系数一“口,则在此时间 1994-2

11、010 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. http:/化工装备技术第卷第期年给水温升造成的体积膨胀量一必。二一一二则水侧安全阀需要排放流量计 算安 全阀的排 放 量,给水比容二,、阀起跳压力二、阀喉径。、开启高度氏,则安全阀最小排放截面积二芭二,考虑裕量,取为二在给水被加热到蒸汽饱和温度以后,蒸汽过热度仍在加热给水。此时蒸汽与给水之间的温差较大,但过热蒸汽传热系数更低而上述计算中的饱和蒸汽温度与给水的温差虽较小,但传热系数大,所以两相比较,传热效果几乎是相当的。因此,此后过热蒸汽加热

12、时段所产生的给水膨胀速度与上述饱和蒸汽时段也是相当的,所需的排放流量也可视为相等。水侧安全阀公称压力为犯,公称通径为,水侧工作压力为,起跳压力定位为。安全阀的排放量为二滩一在凡二一丫田二允许。参考文献 月蔡锡琼高压给水加热器 北京水利电力出版社,收稿日期一一付朴谧 于一升弓 今一干荟弓 圣弓 圣钓朴弓 奋朴一之 十招 圣毛 奋弓于 牛卜弓 盈弓 心弓 卜备卜 名 圣朴上接第页图现场检测波形名 圣弓 圣一瑞圣付咨冬 名 奋矛卜干 冬弓 圣弓 堪弓 心备卜杆弓卜干备于 备一名于于卜 招心付褚 福名洛弓卜的数据土壤环境分析、外防腐层检测和阴极保护检测等不开挖检测技术是了解在用埋地燃气管道的运行状况的重要手段通过在外防腐层不好或者阴极保护效果不理想处开挖,验证不开挖检测的准确性,实践证明不开挖检测技术能很好地反映管道的外防腐层的状况开挖点处的管道可采用常规检测方法 和超声导波检测方法,来对埋地管道管体进行检测在不开挖检测的基础上,可采用评价方法更好的检测评价埋地燃气管道的安全情况。检测结论通过处开挖验证检测发现不开挖检测结论基本正确外防腐层总体质量很好,管体质量总体上也较好,壁厚值在一之间