第27课时单元电厂热力设备及运行第16章发电厂的热力系统4课时单元
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
汽轮机进入凝汽器的凝汽量减少，减少冷源损失，提 高机组的热经济性。
提高给水温度，减少锅炉受热面和给水因温差过大而 产生的不可逆损失，提高机组的热经济性。
提高锅炉给水温度，工质的平均吸热温度提高，提高 机组的热经济性。
提高了给水温度，可以减少锅炉受热面因传热温差过 大而产生的热应力，从而提高了设备的可靠性。
下的饱和温度，即无端差，热经济性高。 • 没有金属受热面，构造简单，价格低，制造容易。 • 便于汇集不同压力和温度的水、汽，如：疏水，补充水，
扩容蒸汽等。 • 能除去水中的气体。（例：除氧器）。
5.混合式加热器
缺点： • 工作可靠性差。每台加热器均需配置升压水泵，而水泵
要在较高温度下工作（通常为饱和水），水泵容易出现 汽蚀现象。 • 特别是汽轮机变工况运行时，会更严重影响水泵工作的 可靠性，因而需配置备用水泵，使系统复杂，造价提高， 运行费用也增加。 • 为了泵工作安全，每台水泵必须装设有一定高度的较大 容积的给水箱，以避免水泵汽蚀，不但使热力系统布置 复杂，主厂房的造价也增加了。 适用范围：除氧器。混合式加热器在常规发电厂中并没 有被普遍采用，只用一台作为系统的除氧器。
换热面积，钢材耗量大，造价高。 优点： • 布置方式灵活。 • 既可减小本级加热器的端差，又可提高最终给水温度，
降低机组热耗，从而使热经济性获得较大提高。热经 济性可提高0.3%～0.5%。
3.外置式蒸汽冷却器
图16-10 外置式蒸汽冷却器连接方式
（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
六、轴封加热器
定义：回收主汽门、调速汽门门杆溢汽及轴封漏汽来加 热凝结水的加热器，称为轴封加热器，也称轴封冷却器。
作用： • 防止轴封蒸汽从汽轮机轴端逸至机房或泄漏至油系统中
去。 • 利用轴封蒸汽的热量加热凝结水，减少热量损失。 • 回收轴封漏汽，减少工质的损失。 轴封加热器属于低压加热器。 轴封加热器一般采用卧式加热器。
作用： • ↓回热加热器内汽水换热的不可逆损失。 • ↑加热器出口水温，↓端差，↑热经济性。 类型： • 内置式蒸汽冷却器：与加热器本体合成一体（过热蒸
汽冷却段）。 • 外置式蒸汽冷却器：具有独立的加热器外壳，布置灵
活。
2.内置式蒸汽冷却器
高参数、大容量机组的表
面式加热器结构上采用多
种传热形式的组合。包括
2.内置式蒸汽冷却器
疏水冷却段的作用： • 降低加热器的进口端差，即使离开该加热器的疏水由饱
和水变为过冷水，一方面由于疏水温度的降低，减少了 对下一级加热器抽汽量的“排挤”以减少了传热不可逆 损失，因而提高了系统的经济性;另一方面疏水温度的降 低可以避免或减轻疏水管道的汽蚀，故对运行的安全性 也有好处。疏水冷却段可以设置在加热器内部，称内置 式疏水冷却器，也可以单独设置，称外置式疏水冷却器。
回热循环：具有给水回热加热的热力循环。 回热抽汽：从汽轮机某中间级后抽出的一部分蒸汽。 回热过程：回热抽汽在回热加热器里加热锅炉给水的
过程。 回热加热器：利用汽轮机抽汽加热进入锅炉的给水，
从而提高热力循环效率的换热设备。 给水回热系统：利用汽轮机抽汽来加热给水以提高机
组热效率的一组设备和管道系统。
二、给水回热加热的意义
却设备。 适用范围:低压加热器和高压加热器。目前，我国电厂中
的回热加热系统除了除氧器外，均采用表面式加热器。
5.混合式加热器
加热过程：通过蒸汽和被 加热的水直接接触混合进 行传热。
混合式加热器可以将水加 热到该加热器蒸汽压力下 的饱和水温度。
图16-4 混合式加热器工作原理图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 5.混合式加热器
优点： • 由于汽水直接混合，可以将给水加热到该级加热器压力
三部分：
• 过热蒸汽冷却段(过热段)
• 加热器本体部分(凝结段) • 疏水冷却段(过冷段)
图16-7 带内置式蒸汽冷却器 和疏水冷却段的面式加热器
2.内置式蒸汽冷却器
过热蒸汽冷却段的作用： • 具有过热度高的回热抽汽先引入过热段以降低其过热度，
所放出的热量用来加热全部或部分给水，使离开过热段 时的出水温度接近于、或等于、甚至超过该抽汽压力下 的饱和温度。所以，有内置式过热段的加热器，其出口 端差一般为-1～2℃，减小端差提高了系统的热经济性。
2.立式加热器
优点： • 检修方便。 • 占地面积小。 缺点： • 在决定汽轮机房屋架高度
时要考虑吊装管束及必要 时跨越运行机组的因素。 • 热经济性较卧式差。 适用范围：一般用在中、 小型电厂。
图16-1立式加热器
3.卧式加热器
优点： • 传热系数高。 • 布置疏水冷却段较方便。 • 汽轮机房的高度可不必考
虑吊出其管束的要求。 缺点： • 在安装、检修吊装管束等
部件时，不太方便。 • 占厂房面积也大。 适用范围：一般用在
300M以上大型电厂。
图16-2 卧式加热器
4.表面式加热器
加热过程：加热蒸汽与水 在加热器内通过金属管壁 进行传热，通常水在管内 流动，加热蒸汽在管外。
疏水：表面式加热器中加 热蒸汽在管外冲刷放热后 的凝结水。
三、给水回热加热器
1.类型
按布置方式分： • 卧式加热器 • 立式加热器 按传热方式分： • 混和式加热器：汽水直接接触。 • 表面式加热器：汽水不接触，通过金属壁面换热。 按水侧压力分：以除氧器作为分界。 • 高压加热器：位于给水泵和省煤器之间的加热器。 • 低压加热器：位于凝结水泵和除氧器之间的加热器。
优点： • 没有疏水泵，系统简单，安全可靠性高。 • 不耗厂用电，运行维护方便。 缺点：热经济性最差。
九、发电厂广泛采用的回热加热系统
一般采用混合式加热器作为除氧器。 高压加热器的疏水逐级自流入除氧器。 低压加热器的疏水逐级自流入凝汽器。
图16-15 发电厂广泛采用的回热加热系统
十、作业
（1）为什么给水回热加热可以提高机组热经济性？ （2）表面式加热器有什么特点？
端差(出口端差)：表面式 加热器汽侧压力下的饱和 水温与管内流动的水吸热 升温后的出口温度之差。
图16-3 表面式加热器工作原理图
4.表面式加热器
优点： • 表面式加热器所组成的系统简单。只需配备一台水泵，
就可以使水流过一串加热器。 • 系统所需的水泵数量少，节省厂用电。 • 系统所需的水泵数量少，工作可靠。 缺点： • 表面式加热器的换热效果较差,存在端差，热经济性低。 • 加热器金属消耗量大，造价高，有的还需要配备疏水冷
七、全混合式加热器回热系统
图16-11 全混合式加热器回热系统
八、表面式加热器回热系统
1.采用疏水泵的回热系统 特点：疏水与主凝结水混合后提高了上一级加热器的入
口水温，减少了上一级压力较高的回热抽汽量，故经济 性较好。
图16-12 疏水送入加热器出口（往后打）
1.采用疏水泵的回热系统 特点：疏水与主凝结水混合后提高了本级加热器的入口
四、疏水冷却器
1.定义与作用
定义：疏水自流入下一级加热器之前，先经过换热器， 用主凝结水将疏水适当冷却后再进入下一级加热器，这 个换热器就是疏水冷却器。
作用： • ↓疏水逐级自流排挤低压抽汽所引起的附加冷源热损失。 • ↓疏水温度可以避免或减轻疏水管道的汽蚀，提高运行
的安全性。
2.特点与类型
优点： • 系统简单，运行可靠。 • 可提高热经济性，不耗费厂用电。 缺点： • 设备投资增加。 适用范围： • 故多用于热经济性较高的大机组中。 类型： • 内置式疏水冷却器：与加热器本体合成一体（疏水冷却
段）。 • 外置式疏水冷却器：具有独立的加热器外壳，布置灵活。
3.内置式疏水冷却器连接系统 图16-5 内置式疏水冷却器连接系统
4.外置式疏水冷却器连接系统 图16-6 外置式疏水冷却器连接系统
五、蒸汽冷却器
1.定义、作用与类型
定义：利用抽汽过热度来提高加热器出口水温，这部 分受热面称为蒸汽冷却器。
第十六章 发电厂的热力系统
给水回热加热系统 给水除氧系统 发电厂的汽水损失与补充 原则性热力系统图 发电厂全面性热力系统
第一节 给水回热加热系统
提高电厂热经济性的途径: • 提高蒸汽初参数 • 降低蒸汽终参数 • 给水回热循环 • 蒸汽再热循环 • 热电联合循环
一、基本概念
给水回热加热：从汽轮机的某些中间级后抽出部分蒸 汽加热锅炉给水以提高给水温度，称给水回热加热， 简称给水回热。
2.内置式蒸汽冷却器 图16-8 管板-U形管卧式高压加热器结构示意图
2.内置式蒸汽冷却器
优点： • 简单，节省钢材和投资。 缺点： • 冷却段面积小，只能提高本级出口水温，热经济性改
善小，提高0.15%～0.20%。
2.内置式蒸汽冷却器 图16-9 内置式蒸汽冷却器连接系统
3.外置式蒸汽冷却器 缺点： • 外置式蒸汽冷却器是一个独立的换热器，具有较大的
2.疏水逐级自流的回热系统 疏水逐级自流：利用相邻加热器间的压力差将加热器疏
水依次从压力高的加热器中自流入压力较低一级的加热 器中，最后一台加热器的疏水自流入除氧器或汽轮机的 凝汽器。
图16-14 疏水逐级自流系统
2.疏水逐级自流的回热系统
排挤抽汽原理：若有热量引入回热系统，排挤了部分低 压抽汽,增加了压力较高的上一级抽汽，使1kg蒸汽在汽 轮机中的作功量减少。为维持功率不变，增加新蒸汽流 量，冷源损失增大，热经济性下降。
水温，减少了本级的回热抽汽量，即减少的是压力较低 的抽汽（排挤低压抽汽），故经济性较差。
图16-13 疏水送入加热器入口（往前打）
1.采用疏水泵的回热系统
优点： • 疏水与主水流混合后，↓端差，↑热经济性。 缺点： • 需要配置疏水泵，系统复杂，投资增加。 • 耗电增加，事故率增加，维修费用增加。
提高给水温度，减少锅炉受热面和给水因温差过大而 产生的不可逆损失，提高机组的热经济性。
提高锅炉给水温度，工质的平均吸热温度提高，提高 机组的热经济性。
提高了给水温度，可以减少锅炉受热面因传热温差过 大而产生的热应力，从而提高了设备的可靠性。
下的饱和温度，即无端差，热经济性高。 • 没有金属受热面，构造简单，价格低，制造容易。 • 便于汇集不同压力和温度的水、汽，如：疏水，补充水，
扩容蒸汽等。 • 能除去水中的气体。（例：除氧器）。
5.混合式加热器
缺点： • 工作可靠性差。每台加热器均需配置升压水泵，而水泵
要在较高温度下工作（通常为饱和水），水泵容易出现 汽蚀现象。 • 特别是汽轮机变工况运行时，会更严重影响水泵工作的 可靠性，因而需配置备用水泵，使系统复杂，造价提高， 运行费用也增加。 • 为了泵工作安全，每台水泵必须装设有一定高度的较大 容积的给水箱，以避免水泵汽蚀，不但使热力系统布置 复杂，主厂房的造价也增加了。 适用范围：除氧器。混合式加热器在常规发电厂中并没 有被普遍采用，只用一台作为系统的除氧器。
换热面积，钢材耗量大，造价高。 优点： • 布置方式灵活。 • 既可减小本级加热器的端差，又可提高最终给水温度，
降低机组热耗，从而使热经济性获得较大提高。热经 济性可提高0.3%～0.5%。
3.外置式蒸汽冷却器
图16-10 外置式蒸汽冷却器连接方式
（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
六、轴封加热器
定义：回收主汽门、调速汽门门杆溢汽及轴封漏汽来加 热凝结水的加热器，称为轴封加热器，也称轴封冷却器。
作用： • 防止轴封蒸汽从汽轮机轴端逸至机房或泄漏至油系统中
去。 • 利用轴封蒸汽的热量加热凝结水，减少热量损失。 • 回收轴封漏汽，减少工质的损失。 轴封加热器属于低压加热器。 轴封加热器一般采用卧式加热器。
作用： • ↓回热加热器内汽水换热的不可逆损失。 • ↑加热器出口水温，↓端差，↑热经济性。 类型： • 内置式蒸汽冷却器：与加热器本体合成一体（过热蒸
汽冷却段）。 • 外置式蒸汽冷却器：具有独立的加热器外壳，布置灵
活。
2.内置式蒸汽冷却器
高参数、大容量机组的表
面式加热器结构上采用多
种传热形式的组合。包括
2.内置式蒸汽冷却器
疏水冷却段的作用： • 降低加热器的进口端差，即使离开该加热器的疏水由饱
和水变为过冷水，一方面由于疏水温度的降低，减少了 对下一级加热器抽汽量的“排挤”以减少了传热不可逆 损失，因而提高了系统的经济性;另一方面疏水温度的降 低可以避免或减轻疏水管道的汽蚀，故对运行的安全性 也有好处。疏水冷却段可以设置在加热器内部，称内置 式疏水冷却器，也可以单独设置，称外置式疏水冷却器。
回热循环：具有给水回热加热的热力循环。 回热抽汽：从汽轮机某中间级后抽出的一部分蒸汽。 回热过程：回热抽汽在回热加热器里加热锅炉给水的
过程。 回热加热器：利用汽轮机抽汽加热进入锅炉的给水，
从而提高热力循环效率的换热设备。 给水回热系统：利用汽轮机抽汽来加热给水以提高机
组热效率的一组设备和管道系统。
二、给水回热加热的意义
却设备。 适用范围:低压加热器和高压加热器。目前，我国电厂中
的回热加热系统除了除氧器外，均采用表面式加热器。
5.混合式加热器
加热过程：通过蒸汽和被 加热的水直接接触混合进 行传热。
混合式加热器可以将水加 热到该加热器蒸汽压力下 的饱和水温度。
图16-4 混合式加热器工作原理图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 5.混合式加热器
优点： • 由于汽水直接混合，可以将给水加热到该级加热器压力
三部分：
• 过热蒸汽冷却段(过热段)
• 加热器本体部分(凝结段) • 疏水冷却段(过冷段)
图16-7 带内置式蒸汽冷却器 和疏水冷却段的面式加热器
2.内置式蒸汽冷却器
过热蒸汽冷却段的作用： • 具有过热度高的回热抽汽先引入过热段以降低其过热度，
所放出的热量用来加热全部或部分给水，使离开过热段 时的出水温度接近于、或等于、甚至超过该抽汽压力下 的饱和温度。所以，有内置式过热段的加热器，其出口 端差一般为-1～2℃，减小端差提高了系统的热经济性。
2.立式加热器
优点： • 检修方便。 • 占地面积小。 缺点： • 在决定汽轮机房屋架高度
时要考虑吊装管束及必要 时跨越运行机组的因素。 • 热经济性较卧式差。 适用范围：一般用在中、 小型电厂。
图16-1立式加热器
3.卧式加热器
优点： • 传热系数高。 • 布置疏水冷却段较方便。 • 汽轮机房的高度可不必考
虑吊出其管束的要求。 缺点： • 在安装、检修吊装管束等
部件时，不太方便。 • 占厂房面积也大。 适用范围：一般用在
300M以上大型电厂。
图16-2 卧式加热器
4.表面式加热器
加热过程：加热蒸汽与水 在加热器内通过金属管壁 进行传热，通常水在管内 流动，加热蒸汽在管外。
疏水：表面式加热器中加 热蒸汽在管外冲刷放热后 的凝结水。
三、给水回热加热器
1.类型
按布置方式分： • 卧式加热器 • 立式加热器 按传热方式分： • 混和式加热器：汽水直接接触。 • 表面式加热器：汽水不接触，通过金属壁面换热。 按水侧压力分：以除氧器作为分界。 • 高压加热器：位于给水泵和省煤器之间的加热器。 • 低压加热器：位于凝结水泵和除氧器之间的加热器。
优点： • 没有疏水泵，系统简单，安全可靠性高。 • 不耗厂用电，运行维护方便。 缺点：热经济性最差。
九、发电厂广泛采用的回热加热系统
一般采用混合式加热器作为除氧器。 高压加热器的疏水逐级自流入除氧器。 低压加热器的疏水逐级自流入凝汽器。
图16-15 发电厂广泛采用的回热加热系统
十、作业
（1）为什么给水回热加热可以提高机组热经济性？ （2）表面式加热器有什么特点？
端差(出口端差)：表面式 加热器汽侧压力下的饱和 水温与管内流动的水吸热 升温后的出口温度之差。
图16-3 表面式加热器工作原理图
4.表面式加热器
优点： • 表面式加热器所组成的系统简单。只需配备一台水泵，
就可以使水流过一串加热器。 • 系统所需的水泵数量少，节省厂用电。 • 系统所需的水泵数量少，工作可靠。 缺点： • 表面式加热器的换热效果较差,存在端差，热经济性低。 • 加热器金属消耗量大，造价高，有的还需要配备疏水冷
七、全混合式加热器回热系统
图16-11 全混合式加热器回热系统
八、表面式加热器回热系统
1.采用疏水泵的回热系统 特点：疏水与主凝结水混合后提高了上一级加热器的入
口水温，减少了上一级压力较高的回热抽汽量，故经济 性较好。
图16-12 疏水送入加热器出口（往后打）
1.采用疏水泵的回热系统 特点：疏水与主凝结水混合后提高了本级加热器的入口
四、疏水冷却器
1.定义与作用
定义：疏水自流入下一级加热器之前，先经过换热器， 用主凝结水将疏水适当冷却后再进入下一级加热器，这 个换热器就是疏水冷却器。
作用： • ↓疏水逐级自流排挤低压抽汽所引起的附加冷源热损失。 • ↓疏水温度可以避免或减轻疏水管道的汽蚀，提高运行
的安全性。
2.特点与类型
优点： • 系统简单，运行可靠。 • 可提高热经济性，不耗费厂用电。 缺点： • 设备投资增加。 适用范围： • 故多用于热经济性较高的大机组中。 类型： • 内置式疏水冷却器：与加热器本体合成一体（疏水冷却
段）。 • 外置式疏水冷却器：具有独立的加热器外壳，布置灵活。
3.内置式疏水冷却器连接系统 图16-5 内置式疏水冷却器连接系统
4.外置式疏水冷却器连接系统 图16-6 外置式疏水冷却器连接系统
五、蒸汽冷却器
1.定义、作用与类型
定义：利用抽汽过热度来提高加热器出口水温，这部 分受热面称为蒸汽冷却器。
第十六章 发电厂的热力系统
给水回热加热系统 给水除氧系统 发电厂的汽水损失与补充 原则性热力系统图 发电厂全面性热力系统
第一节 给水回热加热系统
提高电厂热经济性的途径: • 提高蒸汽初参数 • 降低蒸汽终参数 • 给水回热循环 • 蒸汽再热循环 • 热电联合循环
一、基本概念
给水回热加热：从汽轮机的某些中间级后抽出部分蒸 汽加热锅炉给水以提高给水温度，称给水回热加热， 简称给水回热。
2.内置式蒸汽冷却器 图16-8 管板-U形管卧式高压加热器结构示意图
2.内置式蒸汽冷却器
优点： • 简单，节省钢材和投资。 缺点： • 冷却段面积小，只能提高本级出口水温，热经济性改
善小，提高0.15%～0.20%。
2.内置式蒸汽冷却器 图16-9 内置式蒸汽冷却器连接系统
3.外置式蒸汽冷却器 缺点： • 外置式蒸汽冷却器是一个独立的换热器，具有较大的
2.疏水逐级自流的回热系统 疏水逐级自流：利用相邻加热器间的压力差将加热器疏
水依次从压力高的加热器中自流入压力较低一级的加热 器中，最后一台加热器的疏水自流入除氧器或汽轮机的 凝汽器。
图16-14 疏水逐级自流系统
2.疏水逐级自流的回热系统
排挤抽汽原理：若有热量引入回热系统，排挤了部分低 压抽汽,增加了压力较高的上一级抽汽，使1kg蒸汽在汽 轮机中的作功量减少。为维持功率不变，增加新蒸汽流 量，冷源损失增大，热经济性下降。
水温，减少了本级的回热抽汽量，即减少的是压力较低 的抽汽（排挤低压抽汽），故经济性较差。
图16-13 疏水送入加热器入口（往前打）
1.采用疏水泵的回热系统
优点： • 疏水与主水流混合后，↓端差，↑热经济性。 缺点： • 需要配置疏水泵，系统复杂，投资增加。 • 耗电增加，事故率增加，维修费用增加。