【火电机组高压加热器选型分析3300字】

火电机组高压加热器选型分析目录TOC\o"1-3"\h\u20750火电机组高压加热器选型分析 1286601.1高压加热器常见结构及特点 1309571.1.1U形管高压加热器 1191201.1.2蛇形管高压加热器 2302901.1.3主要特点对比 271351.2布置方式 3205531.3旁路系统 4103761.4单、双列高压加热器 5208061.4.1单、双列高压加热器的应用情况 5196551.4.2双列高压加热器的经济性分析 667911.5小结 8高压加热器的作用是提高机组热效率、保证机组出力。随着机组的压力、温度、容量等参数不断提高，与之相应的高加参数也会发生变化[6]，其结构形式、布置方式和旁路系统选择等等均要考虑得更复杂。1.1高压加热器常见结构及特点一般的加热器有表面式和混合式两种基本结构型式[7]。混合式加热器的原理是让蒸汽与锅炉给水直接接触、混合以此来传递热量，使得锅炉给水的温度升高。表面式加热器的原理是蒸汽通过金属传热面凝结放热，相较于混合式加热器的传热过程，表面式加热器在传热过程中，会存在热阻，损失一定的热量，所以混合式加热器从热能利用率来说，比表面式加热器更好，但是表面式加热器的优势是系统结构简单、稳定性高、易于维修，所以通常采用表面式加热器。1.1.1U形管高压加热器U形管高压加热器主要由管板、管束、壳体、水室、隔板、固定支座和滑动支座等组成，如图1.1所示。图1.1U形管高加结构图1.1.2蛇形管高压加热器蛇形管高压加热器主要由壳体、管束（短接头、蛇形管等）、进出口水室、水位计、固定支座和滑动支座组成[8]，如图1.2所示。图1.2蛇形管高加结构图1.1.3主要特点对比U形管高压加热器的结构空间利用率高、布置合理且目前国内技术成熟，传热管可以自由膨胀，U形管与管板之间连接方式为胀接和焊接，易发生管道管口泄漏故障，通常采用氦来检漏。与之相比，蛇形管高压加热器发生故障机率更低，安全性能更好，但是由于其体积大、国内技术不成熟，目前国内的高加生产厂商普遍采用U形管的管束布置方式。表2-1U型管与蛇形管高加的主要特点对比项目U形管高加蛇形管高加结构管板和管束分隔联箱和管束分隔管侧流程23-4联箱、管板厚度/mm400-80070-50最大温升/℃5-1025使用寿命/年12-1535-50外观尺寸基准较大管束振动有振动，较少无振动制造工艺及难度国内成熟、可靠国外专利技术故障率高低初投资基准价格昂贵综上所述，虽然蛇形管高加比U形管高加的安全性能更好，但是目前国内技术不成熟，设备主要依靠进口，以至于蛇形高加投入成本较高，本设计采用表面式加热器管束布置方式中的U形管束布置方式。1.2布置方式高压加热器按照结构布置形式可以分为卧式和立式，立式又可分为正立式和倒立式。立式布置的占地面积小，卧式布置占地面积相对更大，但是其结构更加简单。卧式加热器主要由筒体、U形管束、管板和隔板等部件组成。加热蒸汽由入口进入简体，依次经过过热蒸汽冷却段、凝结段和疏水冷却段，加热蒸汽在这三个换热段中慢慢地从气态变为液态，最后从疏水出口流出[9]，其结构如图1.3所示。U形管；2-拉杆和定距管；3-疏水冷却段端板；4-疏水冷却进口；5-疏水冷却段板；6-给水进口；人孔密封板；8-独立的分流隔板；9-给水出口；10-管板；11-蒸汽冷却段遮热板；12-蒸汽进口；13-防冲板；14-管束保护环；15-蒸汽冷却段隔板；16-隔板；17-疏水进口；18-防冲板；19-疏水出口图1.3管板-U形管束卧式高压加热器立式加热器选用U形管束，材质为钢管或铜管，整个管束放置筒体内并用专门的支架加以固定。加热蒸汽从筒体上部进入，经过导向板从而形成S形流动方向，蒸汽冷凝后进入疏水集箱的容水空间，最后通过疏水管排出，其结构如图1.4所示。国内大型汽轮发电机组大都采用卧式加热器，在相同的条件下，卧式加热器的结构更有利于内置蒸汽冷却段和疏水冷却段，且卧式加热器多采用分层布置，因为在机组启动和低负荷运行时，疏水可以利用高度差，因此卧式加热器有更高的热经济性，本设计采用卧式布置。水室；2-拉紧螺栓；3-水室法兰；4-筒体法兰；5-管板；6-U形管束；7-支架；8-导流板；9-抽空气管；10、11-上级加热器来的疏水入口管；12-疏水器；13-疏水器浮子；14-进气管；15-护板；16、17-进、出水管；18-上级加热器来的空气入口管；19-手柄；20-排疏水管；21-水位计图1.4为管板-U形管束立式加热器1.3旁路系统当高压加热器出现故障而发生壳侧满水时，水侧旁路系统的设计就十分重要了。高压加热器的水侧旁路系统可以分为三类：小旁路系统、大旁路系统以及混合旁路系统；如图1.5、图1.6所示，图中为高加的大旁路系统及小旁路系统，是这一部分主要的介绍对象。在图中可以清晰地分辨到，小旁路系统中的每一个加热器旁都配备有一个旁路，当该系统中的某一加热器发生故障时，不会使其他加热器受到影响；而在大旁路系统中，每一组加热器共用一个旁路，在这种组装情况下，每当存在一个加热器发生故障时，与其位于同一组的其他所有加热器都不得不停止运行，共同接受故障检查[10]。由此我们可以发现，虽然与大旁路系统相比小旁路系统在机组运行上展现出更好的优越性，但当我们综合考虑成本及安装问题时，大旁路系统则更加优越于小旁路系。图1.5高压加热器大旁路系统示意图图1.6高压加热器小旁路系统示意图从电厂的实际情况上考虑，机组高压加热器的安全性相对较高，旁路使用的机会较少，综合考虑机组的运行经济性以及成本，本设计采用大旁路系统。1.4单、双列高压加热器1.4.1单、双列高压加热器的应用情况1000MW超超临界高压加热器有单列布置和双列布置之分。小容量机组通常是采用单列布置，每台高压加热器只设一台，给水泵出口的给水全部顺次通过各高压加热器，而双列布置通常是每台高压加热器都并联配置2台50%容量的加热器[12]。小容量机组大多采用单列布置，因为单列布置的给水系统结构更加简单、成本较低，但是随着机组的压力、温度、容量等参数的提高，对高压加热器的设计要求也越来越严格，如果每台高加仍旧只设置一台，那么其设计难度也会越来越大，因此超超临界参数机组大多采用双列布置。（a）单列布置（b）双列布置图1.7单双列高加布置高压加热器示意图1.4.2双列高压加热器的经济性分析（1）热经济性高压加热器在回热系统中的作用非常重要，如果采用单列布置，一旦有一台高压加热器发生故障，整个回热系统将无法正常运行，而采用双列布置的时候就不会发生这种状况，当一台机组发生事故的时候，另一组的高压加热器仍然可以正常运行[13]。有研究表明，当发生故障时，单列布置的高压加热器热损失将比双列布置的高压加热器大。假设抽汽压力、抽汽焓值、给水焓升等初始条件相同时，在运行过程中单列高压加热器解列、双列高压加热器中的其中一列高压加热器解列与正常运行时的热经济性对比如下表（计算方法见附录A）。表2-2高压加热器解列后热经济性影响名称单位单列高加解列双列高加一列解列全部正常投运给水温度℃127.3191.9251.0给水焓值kJ/kg556.92826.701097.57汽轮发电机组热耗率kJ/(KW·h)7898.87781.27619.9根据上表可以看出，无论是单列高加解列还是双列高加的其中一列解列，其汽轮发电机组热耗率均会增加。将单列高加与双列高加进行对比，单列高压加热器一旦发生故障，其汽轮发电机组热耗量率比双列高压加热器故障的汽轮发电机组热耗率高110kJ/(KW·h)左右。除此之外，单列高压加热器的布管数量比双列高加加热器多许多，一旦出现较大面积的换热死区，同样也会对机组的热经济性造成很大的影响。（2）投资经济性从国内同容量机组招标情况以及单、双列高压加热器制造水平来看，2×1000MW机组的单列高压加热器的设备成本比双列高压加热器的设备成本高出600万元左右[14]。单列高压加热器同层布置除氧间框架容积较双列高压加热器分层布置少，同层布置的工程造价比分层布置低，单列高压加热器的土建费用约比双列高压加热器的土建费用低100万元。单列高压加热器的给水、抽汽、疏水阀门均比双列的高压加热器少一组，且单列高压加热器管道数量少，长度短，因此单列高压加热器管道和阀门的价格比双列高压加热器低480万元左右。表2-3单列、双列高压加热器投资对比 万元项目单列高加双列高加高压加热器设备成本+6000土建费用-1000管道、阀门费用-4800总费用差值+200从上述分析来看，投资费用约可节省20万元。因此，综合考虑单、双列高压加热器的热经济性以及投资费用，