第三章 发电厂的回热加热系统

Qingdao University
4）外置式蒸汽冷却器连接方式比较
（1）串联连接
优点：进水温度高，换热温差小，火用损小；
缺点：给水全部流经冷却器，给水系统阻力大， 泵功消耗多 （2）并联连接 优点：给水系统阻力小，泵功消耗少 缺点：进水温度低，换热温差大，火用损大； 回热抽汽做功少，热经济性稍差
Qingdao University
1 — 加热蒸汽进口； 2 — 凝 结水进口；3—轴封来汽； 4—除氧器余汽；5—3号加 热器和热网加热器的余汽 ；6—热网加热器来疏水； 7—3号加热器疏水；8—排 往凝汽器的事故疏水管； 9—凝结水出口；10—来自 电动、启动给水泵轴封的 水； 11 — 止回阀的排水； 12 — 汽、气混合物出口； 13 — 水联想； 14 — 配水管 ； 15 — 淋水盘； 16 — 水平 隔板； 17 — 止回阀； 18 — 平衡管
Qingdao University

2.2 抽汽管道压降Δpj及热经济性
抽汽管道压降Δpj—— 汽轮机抽汽口压力pj和j级回热 加热器内汽侧压力 pj之差，即
p j 1 pj p j
twj+1 j+1 tsj
p j p j pj
影响因素：蒸汽流速、局部阻力
一般表面式加热器抽气管pj不大于抽 汽压力pj的10% 大容量机组取4%~6% 分析： pj ↓ ，热经济性↑
Qingdao University
（1）水室结构加热器（U形管管板式加热器）
用途：低压加热器、 中小机组高压加热器
Qingdao University
管板—U形管束卧式高压加热器结构示意
1-U形管；2-拉杆和定距管；3-疏水冷却段端板；4-疏水冷却段进口； 5-疏水冷却段隔板；6-给水进口；7-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 Qingdao University
pj hj
hwj hwj+1
pj+1 hj+1

Qingdao University

h j
hwj+2
hj+1
疏水冷却段的加热器示意图
Qingdao University
下端差（入口端差）
——加装疏水冷却器（段）后，
疏水温度与本级加热器进口水温
之差
twj 1 tsj
一般推荐 =5～10℃
Qingdao University
图2-13 内置蒸汽冷却器单级串联
内置式蒸汽冷却器单级串联
Qingdao University
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
Qingdao University
pj-1 Dj-1
pj Dj
pj+1 Dj+1
pj-1 Dj-1
pj Dj
pj+1 Dj+1
b hwj-1 hwj-1
a
hj
Qingdao University
3）疏水冷却器的设置
目的：减少疏水逐级自流排挤低压抽汽所引起的附加冷源
热损失或因疏水压力降产生热能贬值带来的火用损；降低 疏水经节流后产生蒸汽形成两相流的可能性 布置方式：外置式、内置式
（2）联箱结构加热器
用途：大机组高压加热器
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
Qingdao University
Qingdao University
2.4表面式加热器的疏水方式及热经济性分析
1）疏水收集方式
—— 将疏水收集并汇集于系统的主水流（主给 水或主凝结水）中
（1）疏水逐级自流方式 —— 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
Qingdao University
Qingdao University
3.4 热力除氧器类型及结构 旋膜式
凝结水及补充水进入除氧头内旋膜器组水室,在一定的 压差下从旋膜管的小孔斜旋喷向内孔,形成射流,由于 内孔充满了上升的加热蒸汽,水在射流运动中便将大量 的加热蒸汽吸卷进来,在极短时间内很小的行程上产生 剧烈的混合加热作用,水温大幅度提升,而旋转的水沿 着旋膜管内孔壁继续下旋,形成一层翻滚的水膜裙,此 时紊流状态的水传热传质效果最理想,水温达到饱和温 度.氧气即被分离出来,由于旋转水流基本上是紧贴管 壁旋转而下,在旋膜管中间形成汽—气通道,不存在气 体流动死区,因氧气在内孔内无法随意扩散,析出的不 凝结气体被讯速排出,只能随上升的蒸汽从排汽管排向 大气(老式除氧器虽加热了水,分离出了氧但氧气比重 大于加热蒸汽,部分氧又被下流的水带入水箱,也是造 成除氧效果差的一种原因). Qingdao University
3）带有两组重力布置方式的混合式加热器回热系统
使汽轮机内效率提高0.3%~0.5%，同时，减小了系统的复杂性。
Qingdao University
4）高、低压加热器为表面式的系统
Qingdao University
5）全部低压加热器为混合式的系统
p5
p4 p1 p2 p3 pc
p7 p6
Qingdao University
一、回热加热器的类型
回热循环系统 —— 由回热加热器、回热抽汽管道、水管道、疏
水管道等组成的一个加热系统。回热加热器是该系统的核心。
类型 混合式加热器：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 立式加热器 卧式加热器
Qingdao University
汽、水接触方式
受热面布置方式
1.1 混合式与表面式加热器比较
Qingdao University
三．给水除氧及除氧器
3.1 给水除氧的必要性 1 ）金属表面腐蚀：氧对钢铁构成的热力管道 及设备产生较强的氧腐蚀，二氧化碳加剧了这 种腐蚀。 2 ）传热恶化：水中的不凝性气体使得传热恶 化，热阻增加。
Qingdao University
3.2 给水除氧的方法
1）化学除氧
疏水逐级自流方式
Qingdao University
（2）疏水泵方式
——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
Qingdao University
2）两种疏水方式的热经济性分析
热量法：考虑对高一级与低一级抽汽量的影响； 做功能力法：考虑换热温差和相应的火用损变化 （1）疏水泵方式 疏水与主水流混合后，端差 ↓ ，热经济性↑ （2）疏水逐级自流方式 高一级抽汽量↑，低一级抽汽量↓，热经济性↓
Qingdao University
(b)
(a) 内置式； (b) 外置式，SC2与主水流并联；(c) 外置式，SC2与主水流串联
Qingdao University
（1）内置式蒸汽冷却器（过热蒸汽冷却段）
优点：简单，投资小
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%
Qingdao University
pj
twj j
2.3 蒸汽冷却器及其热经济性分析
1）蒸汽冷却器作用 •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↑
2）蒸汽冷却器类型 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
Qingdao University
二、表面式加热器及系统的热经济性
2.1 表面式加热器的端差 1——加热蒸汽 2——汽测压力 pj下的饱和状态 tsj ——疏水温度 t/℃ 2 1 b Δt
a
twj+1 ——进入加热器的凝结水/给水温度
twj——离开加热器的凝结水/给水温度 ——端差： = tsj – twj 分析： ↓ ，热经济性↑ a
Qingdao University
加疏水冷却器的影响
Qingdao University
4）实际系统疏水方式的选择
技术经济比较：对热经济性影响约为0.5%～0.15% （1）疏水逐级自流方式：简单、可靠、费用少
应用：高压加热器、低压加热器 （2）疏水泵方式 ：系统复杂，投资大 应用：大、中型机组的最后一、二级低压加热器 N600MW机组：全疏水逐级自流方式 N300MW机组：全疏水逐级自流方式或第3 台低加采用疏水泵方式
Qingdao University
2）热力除氧的基本条件：
（1）水温达到除氧器工作压力下的饱和温度
（ 2 ）保证液面上氧气及其它气体的分压力维持为
零或最小 （3）确保较大的不平衡压差
Qingdao University
3.4 热力除氧器类型及结构 1）类型
按结构：淋水盘式、喷雾填料式等；
按压力：真空式、大气压式和高压除氧器； 按布置：卧式和立式。
采用添加化学药剂的方法，能够彻底除氧，但不能 除去其它气体，且费用较高，生成盐类，一般不 单独使用。现在一般加入联氨N2H4作为除氧剂。
2）物理除氧
热力除氧：是一种电厂普遍采用的方法，既可以除 去氧气又可以作为回热系统中的一级混合式回热 加热，价格便宜，热经济性高。
Qingdao University
2）混合式加热器结构
除氧器 分类：卧式、立式
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—事故时凝结水到凝结水泵进口联箱的引出口； 7— 加 热蒸汽进口；8—事故时凝结水到凝汽器的引出口；A—汽气混合物出口 ；B—凝结水进口；C—加热蒸汽入口；D—凝结水出口
（2）外置式蒸汽冷却器
优点：减少本级端差，提高最终给水温度；换热面积大， 热经济性可提高0.3% ~ 0.5%；布置方式灵活 缺点：造价高
Qingdao University
3）蒸汽冷却器的连接方式
水侧连接方式：
（1）内置式蒸汽冷却器：
串联连接（顺序连接） （2）外置式蒸汽冷却器： 串联连接：全部给水流经冷却器 并联连接：只有一部分给水进入冷却器
A/m2
pj
1 2 b
twj+1
tsj
twj
Qingdao University
表面式加热器端差的选择
端差与换热面积的关系：
t, ℃ 2 a A, m2 1 b Δt

e
换热面积↑， ↓
t
KA 1 Gc p
pj
a twj+1 tsj 1 2 b twj
无过热蒸汽冷却段： = 3~6°C 有过热蒸汽冷却段： = -1~2°C
6）带有部分混合式低压加热器的热力系统
1 2 3 4
H4 5 H3 H5 6
7
H7 H8
8 SG
1ห้องสมุดไป่ตู้
C
H1
H2
H6
SG
2
至C
Qingdao University
1.3 加热器的结构
1）表面式加热器 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。（以区别于凝结水） 端差（上端差、出口端差）—— 表面式加热器管内流 动的水吸热升温后的出口温度与疏水温度之差 分类：布置方式：卧式、立式 水的引入引出方式：水室结构、联箱结构
2）结构
立式淋水盘式（中参数及以下，P87图2-25）
喷雾式（P88图26、27）
旋膜式
Qingdao University
3.4 热力除氧器类型及结构
喷雾式 除氧水首先进入中心进水管， 继而流入环形配水管，在环形 配水管上装有若干可调式不锈 钢弹簧喷嘴，水由喷嘴喷成雾 状。加热蒸汽从除氧塔下部向 上流动，由于汽水间传热面积 增大，水被很快地加热到除氧 塔内压力下的饱和温度，于是 水中溶解的气体大部分以小气 泡的形式逸出。
3.3 热力除氧 1）原理
亨利定律：在一定温度下气体溶于水中和气体自水 中逸出是动态过程，当处于动态平衡时，单位体 积中溶解的气体量与水面上该气体的分压力成正 比。要除去水中的某种气体，只须将水面上该气 体的分压力降为零。
道尔顿定律：混合气体的全压力等于各组成气体的 分压力之和。给水温度上升，水面上水蒸气的分 压力增大，其它气体的分压力减小，并逐渐趋于 零。除氧器也是除气器。
（1）热经济性 混合式高 （2）结构 混合式简单 （3）除氧 表面式不可以除氧 （4）回热系统复杂性及可靠度 混合式复杂：需要水泵、水箱
Qingdao University
1.2 回热系统
1）全表面式加热器回热系统
Qingdao University
2）全混合式加热器回热系统
Qingdao University