第一节 回热加热器分析

3．应用：在实际工程中，疏水方式往往在一台机组上综合 应用，即采用疏水逐级自流+疏水泵或加疏水冷却器的系统。 三、表面式加热器的构造 (1)表面式加热器的类型 1)按布置方式分类 ①卧式表面式加热器: 主要特点:传热效果较好。 原因：凝结换热时竖管凝结水膜所形成的附面层厚度比横 管厚。 应用：但由于横管占地面积大、不便布置，故中、小容量 机组便用较少，国产300MW机组和国外大容量机组中常采用它。 ②立式表面式加热器： 主要特点:占地面积小，便于布置，检修方便，使用较多。 分类：根据换热方式可以分为纯凝结放热的表面式加热器 和带有利用过热度的表面式加热器两种。 应用：所有机组的低压加热器以及中压电厂的高压加热器 一般都采用带有利用过热度的表面式加热器。
四、高压加热器的自动保护装置 在高压加热发生故障时，为了不致 中断锅炉给水或高压水从抽汽管倒流入 汽轮机，造成严重的水击事故，在高压 加热器上设有自动旁路保护装置。 高压加热器的自动保护装置的作用是： 当高压加热器发生故障或管子破裂时， 能迅速切断进人力。热器管束的给水， 同时又能保证向锅炉供水。 1.水压液动旁路保护装置 图2－13所示的旁路保护装置由入 口阀门、旁通阀门和出口逆止阀门，以 及控制这些阀门动作的高压水管路系统 组成。入口阀门与旁通阀门公用一个门 盘（阀瓣），称之为联成阀；逆止阀位 于力磁器出水管口，联成阀与逆止阀通 过加热器外面的一根旁路管相连。
第一节
回热加热器
一、回热加热器的型式 (一)按传热方式分： 1.混和式加热器 定义及工作过程：混合式加热器是利用蒸汽和给水直 接接触换热的。在加热器内蒸汽与较低温度的给水接触， 蒸汽凝结放热，将热量传给给水，提高给水温度。因此， 混合式加热器的给水温度可以达到加热蒸汽压力下的饱和 温度。 混合式加热器的特点：(1)传热效果好；(2)结构简单， 造价低； (3) 便于汇集不同温度的疏水； (4) 加热器后要设 置给水泵，而且高压加热器的给水泵要在较高水温条件下 工作； (5) 给水泵台数增多，使厂用电消耗增大； (6) 对采 用非调节抽汽的汽轮机或滑压运行的除氧器，当机组负荷 突然降低时，给水泵工作的可靠性降低。
2)按水侧压力分类 ①依据：表面式加热器水侧压力的高低。 ②分类： a.高压加热器: 除氧器后的加热器受热面承受的是给水 泵出口的压力，水压较高，称为高压加热器。 b. 低压加热器 : 除氧器前的加热器其受热面承受的是凝 结水泵出口的压力，水压比较低，称为低压加热器。 (2)低压加热器 ①特点：低压加热器(见图2—2)的汽侧压力一般较低， 所以对受热面的耐温性能要求不太高。因此，各种类型机组 的低压加热器其受热面的材料均为黄铜。 ②结构及工作过程：加热器的受热面一般是由黄铜管形 成的U型管束组成的。管子胀装在管板上，整个管束安置在加 热器的圆筒形外壳内，管束还用专门的骨架加以固定，以免 振动。加热器外壳，管板及水室采用法兰螺栓连接。
（二）按布置方式分：卧式、立式 （三）按水侧压力分：高加、低加 二、表面式加热器的疏水连接方式 (一)疏水逐级自流的连接系统 1.系统及原理：该系统如图 (a) 所示，它是利用各个加热 器间的压力差，让疏水逐级自流入压力较低的相邻加热器的 蒸汽空间。 2.对经济性的影响： 1)由于这种疏水方式的高温疏水在流入压力较低的相邻的 加热器中时，要放出一部分热量，因此，取代了该级一部分 回热抽汽的加热作用。为了维持加热器的热平衡，进入该级 加热器的抽汽量必然减少，其值称为疏水逐级自流时排挤的 抽汽量。若维持机组功率一定，并假定各段抽汽压力不变， 则排挤的抽汽量在抽汽口前少作功要由凝汽流量作功来弥补 。因此，进入凝汽器的冷源损失量就增加了，机组的热经济 性降低了。
b.结构特点：在主凝结水管路上还设有旁路管，当水量 过大，主凝结水不能全部通过轴封加热器时，可使一部分水 由旁路管通过；在轴封加热器后的主凝结水管道上设有再循 环管通往凝汽器，其作用是在汽轮机启动或低负荷运行时， 为保证轴封漏汽得到冷却，应有足够的水量通过轴封加热器。 第一级加热器的疏水若疏至凝汽器，则在疏水管上应设 有疏水器，并应装有油水分离器，将可能由汽轮机轴承漏入 汽封的油除去。若将疏水通往地沟， 则疏水管应有足够高 度的U形水封管。第二级加热器的疏水若通往凝汽器，则要 在疏水管上装设疏水器。 五、表面式加热器的疏水装置 表面式加热器疏水装置的作用是在加热器运行时及时地 排出蒸汽的凝结水（即疏水），而不致使蒸汽排出，以保持 加热器有一定的疏水水位，从而维持加热器蒸汽空间的工作 压力。 发电厂中常用的疏水装置有浮子式疏水器、疏水调节阀 和U形水封（包括多级水封）三种。
被加热的水由连接短管进入水室的一侧，流经U 型管束后， 再送入水室的另一侧连接管流出。加热蒸汽从加热器外壳的上部 进入扣热器汽室，借导向隔板的作用，使汽流在加热器内成 S 形 曲折流动，在冲刷管子外壁的过程中凝结放热，把热量传 给被加热的水。在加热器蒸汽进口处的管束外壁上装有护板，以 减轻汽流对管束的冲刷。为了便于对管束进行清洗和检修，整个 管束制成一个整体，使其从外壳里可以抽出。 (3)高压加热器 1)分类:高压加热器根据换热面的结构可以分成联箱—螺旋 管式和U型管式加热器。 ①螺旋管表面式加热器: a.结构及工作过程：其换热面是由许多螺旋管组成的，在加 热器的圆柱形外壳内对称地放置着四盘螺旋管，每盘由若干组水 平螺旋管组成。给水由一对直立的集水管送入这些螺旋管中，并 经另外的一对直立集水管导出，每个双层螺旋管的管端都焊接在 邻近的进水和出水集水管上。
（一）浮子式疏水
器
浮子式疏水器分为 内置式（见图2－10所 示）和外置式两种。因 检修维护困难，现内置 式已很少采用，外置式 应用于125MW以下的中、 小型机组的低压加热器 中。 图2－10所示为外 置式疏水器及其连接系 统，浮子式疏水器是由 浮子、浮子滑阀3及连 杆4组成。
外置式疏水器及其连接系统的构造工作原理为：当疏水 水位升高时，浮子随之上升并通过连杆系统带动滑阀，使疏 水阀开大；反之，则由于浮子的下降关小疏水阀。外置浮子 式疏水器，通过汽、水平衡管和加热器汽侧相连接，以间接 反映加热器中的凝结水水位的变化。 （二）疏水调节阀 图2一11所示为早期使用在高压加热器上的疏水调节阀。 其开启和关闭是通过摇杆8绕心轴7的转动来实现的，阀门启 闭的信号来自加热器疏水水位的变化。 这种疏水装置是根据加热器的水位变化，通过电子调节 系统来实现调节控制的。加热器的水位变化信号经过压差变 送、比例积分传送到操作单元，最后由电动执行机构来操纵 摇杆，再依靠杠杆传给带有滑阀的阀杆来控制疏水量的大小。 图3一5中摇杆A的位置是调节阀关闭的位置。当摇杆从A绕心 轴转向B时，心轴带动杠杆向顺时针方向转动，并带动阀杆9 在上、下轴套5、6内向下滑动，由此带动滑阀2向下移动， 滑阀即逐渐打开。
立式低压加热器 1—水室；2—锚形拉撑；3—管板； 4—U形管；5—导向板；6一隔板； 7—抽空气接管；8—U形管固定板； 9—邻近加热器来的疏水管；10—加 热器疏水管；11—疏水器；12—疏 水器浮球；13—骨架；14—保护板； 15—进汽管；16—主凝结水进口管 道
b.特点：U形管式高压加热器的水侧压力一般在18～20MPa 以上，压力过高，很厚的管板与较薄的管壁的焊接在技术上是 个新问题。因此，国产超高压以上机组的高压加热器，其换热 面与管板的焊接采用了氩弧焊或爆炸法等新工艺。 四、轴封加热器． 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，同时利用轴封蒸汽的热量加热凝结水，减少热量和工 质的损失。 ②结构及工作过程： a.工作过程：来自轴封的汽—气混合物首先进入第一级加 热器，放出热量加热凝结水，被冷却了的汽—气混合物被抽气 器抽出后，随抽气器的工作蒸汽一起压入第二级加热器。在加 热器中蒸汽加热凝结水，剩余温度较低的汽—气混合物由排气 口排向大气，加热蒸汽的凝结水经下部疏水口疏出。 主凝结水由冷却水进口进入，先在第一级加热器内回流，吸收 汽—气混合物的热量，再进入第二级加热器内回流，最后由冷 却水出口流出。
2．特点：采用疏水泵可将疏水送到该级加热器的入口，也 可送到加热器的出口。两者相比，前者提高了本级加热器的入 口水温，因此，排挤的是本级加热器的抽汽。后者却是减小了 本级加热器的端差，使得进入下一级加热器 ( 按给水流向 ) 的入 口水温提高，即排挤了相邻的压力较高一级的抽汽。用疏水泵 将疏水打至加热器出口的主凝结水管道中，可以克服逐级自流 对相邻低压抽汽的排挤，显然热经济性要高。考虑疏水泵的工 作条件，一般装在低压加热器的疏水管道上。 (三)采用疏水冷却器的连接系统 1 ．系统及原理：该系统的连接方式如图 (b.c) 所示。这种 方式是疏水自流入下一级加热器之前，用一部分主凝结水在疏 水冷却器中将疏水冷却，使疏水温度降低，以减少排挤低压抽 汽引起的热损失。 2 ．特点：疏水冷却器可以放置在加热器内部 ( 叫疏水冷却 段)，也可以制成单独的热交换器。但这种减少热损失的措施必 须增加相应的设备和管道。故疏水冷却器一般用在被排挤抽汽 最严重的地方，中小容量的机组上使用较少。
（三）U形水封 U形水封一般只用在最后几段抽汽的 低压加热器中，它是应用水力学原理工 作的。大机组最后一段抽汽的低压加热 器，因其抽汽压力低，蒸汽比容大，加 热器往往布置在凝汽器喉部，易于布置 水封式疏水装置。 水封式疏水装置实际上是靠压力 （水柱高度）来关住容器里的蒸汽，其 值为nHρ g，这里的n是多级水封管中的 水封管数目，H为每级水封管的高度，ρ 为水的密度，当两个容器内的压力分别 为P1，P2时，它们之间的关系为：H=(P1P2）/nρ g+（0.5～1.0）m 式中（0.5～1.0）为富裕度。多级水 封原理如图2－12所示
2)冷源损失量增加的多少与排挤抽汽量的压力有关，若排 挤的抽汽数量 Δ Dc 相同，排挤抽汽的压力愈高，其抽汽的功率 损失愈小，凝汽循环流量作功的增量 Δ Dn 也愈少，因此，进入 冷源的附加热损失就愈少。反之，愈大。 3．结论： 1) 疏水逐级自流存在排挤现象，增加了凝汽器的冷源损失 ，使其热经济性降低了。但排挤抽汽的压力愈高，对机组热经 济性的影响比排挤低压抽汽愈小，这主要是因为排挤的高压抽 汽还具有较高的作功能力，它在汽轮机中还可以继续作功。 2)疏水逐级自流的热经济性较差，但系统简单，运行可靠 ，且设备系统投资较少等优点，因此，在实际工程中仍然得到 普遍地使用。 (二)采用疏水泵的连接系统 系统及原理：该系统的连接方式如图(d)所示。加热器的疏 水采用专用水泵(疏水泵)送入本级加热器出口的主凝结水管道 中。