热力发电厂课件_回热系统计算

回热系统的计算与分析 4.4 回热加热器的运行
4.3 回热系统的计算与分析
4.3.1 4.3.2 4.3.3
4.3.4
4.3.5
计算目的及基本公式 计算方法和步骤 热平衡式的拟定 简捷热平衡计算 回热效果的完善化
4.3.1工况时机组的经济指标和汽水流量分布 确定最大工况下的汽水流量选择辅助设备和管道 确定热力系统不同连接方式的经济性选择技改方案 定功率计算：已知功率，计算进汽量和各级抽汽量 定流量计算：已知进汽量，计算功率和各级抽汽量 简捷热平衡：单位进汽下计算各级抽汽份额和指标


机组的经济指标计算

回热效果的改善

蒸汽冷却器，减少端差，实现过热度的跨级利用 疏水冷却器和疏水泵使疏水热量得到利用

蒸汽冷却器内部传热过程


蒸汽冷却器的使用

4.3.5 回热效果的完善化5


外置式SC
外置式蒸汽冷却器 是充分利用抽汽过 热度的装置。它可 以实现抽汽过热度 的跨级利用。形式 有外置串联和外置 并联两种。前者稳 定但过热度利用少； 后者过热度利用充 分但不稳定
4.3.5 回热效果的完善化6


计算方法


基本公式
汽轮机内效率ηi＝Wi/Q0=wi/q0 汽轮机功率平衡3600Pel＝Wiηmηg＝D0wiηmηg
4.3.2 计算方法和步骤1

热平衡计算的实质

对于含有z级抽汽的汽轮机，热平衡计算涉及z＋2变量 需要已知电功率、进汽量中的1个，则含z＋1个未知量 共可列出z个加热器的热平衡以及1个功率方程 并联计算：联立求解在z＋1个独立的方程组 串联计算：依由高到低的顺序计算z个抽汽流量和指标 整理或取用数据（加热器参数制约关系详见后述） 用加热器的热平衡求抽汽份额；用功率方程求功率 对计算结果进行校核；并计算经济指标

最佳回热级数


最佳给水焓升




最佳给水焓

hfwop＝ hc’＋∑Zτjop
回热的热力系统及经济性分析
逐级自流 疏水泵系统 疏水泵将疏水打入入口水管道 疏水泵将疏水打入出口水管道 混合式加热器
经 济 性 增 加
实际回热加热原则性热力系统
第四章、给水回热加热系统 4.3


F型加热器回热效果的改善

减少管侧导热热阻（受热面清洁） 减少壳侧对流热阻（不凝结气体抽出） 保持加热器正常水位（疏水调节阀工作正常） 防止疏水带汽 末级疏水回收至热井

利用疏水热量

4.3.5 回热效果的完善化3

表面式加热器疏水热量损失

疏水自流进入低压级造成高压热能用于低压级 疏水损失热量决定于疏水温度和疏水流量 使用疏水冷却器可降低疏水温度减少热量损失 使用疏水泵可切断排放疏水从而避免热量损失 因无转动设备疏水冷却器可用于高低压加热器 虽然疏水泵节能效果好但消耗厂用电维修量大常见用 于低压加热器，而且一般不超过两台
第四章、给水回热加热系统 4.1
热力系统的概念及分类 4.2 回热原则性热力系统 4.3 回热系统的计算与分析 4.4 回热加热器的运行
加热器的结构 混合式加热器 P133 表面式加热器 P130～131（T-S图） 加热器的端差 F型加热器回热效果的改善 减少抽汽管道流动阻力提高壳侧压力，提高出水温度 强化传热降低端差，提高出水温度 利用疏水热量

初终再热参数

h0=f(p0,t0);hr=f(pr,tr) △H=hr-hct=f(pr,tr,pc) hc=hr-△H*ηri (已知效率) hc＝f(pc,xc) (已知干度) hj=f(pj,tj) ( j=1,2,3)

抽汽参数


加热器参数



tsj=f(pnj)其中pnj=(1-δpj)pj twj=tsj-θj其中θj取为常数 tdj=tsj 无疏水冷却器 tdj=twj+1+ψj ψj取为常数 hwj=twj*4.18 hdj=tdj*4.18

疏水温度的确定


4.3.5 回热效果的完善化7

疏水泵的作用

截断疏水的自流排放，疏水热量为本级加热器回收利用 疏水热量回收的效果表现为出水温度提高和无疏水排放 含疏水泵的加热器的热力过程可以等效为混合式加热器 出水温度提高幅度与截流的疏水流量和加热器端差有关 热力计算中按照混合式加热器的定义计算各种吸放热量

疏水冷却器的作用

进口凝(给)水在DC中对疏水冷却降温
疏水冷却器内部传热过程


加热器被分成主凝结段与疏水冷却段 DC 为壳侧(饱和)水管侧凝(给)水换热 DC单相工质换热, 疏水温度得以降低
疏水端差：ψ=tdj-twj+1,则tdj=twj+1+ ψ 其中twj+1是j+1级加热器的出口水温 在热力计算中ψ ＝8～12℃ 说明：只有含DC加热器才有疏水端差对于无 疏水冷却器的加热器tdj=tsj

表面式加热器

本章小结2

抽汽、给水和疏水参数的计算

使用参数制约关系，计算各点汽水焓值 依加热器类型，计算抽汽吸热、疏水放热和给水吸热 由j-1级加热器的流量平衡，计算j级出水和疏水份额 使用抽汽份额计算通式计算汽轮机汽水流量分布 计算汽轮机内效率、机组热耗率和标准煤耗率
加热器和热力系统的热平衡
出水温度与壳侧压力

疏水温度与壳侧压力


出水焓与疏水焓


精确计算：hwj＝f(pwj,twj) 近似计算：hwj＝4.18*twj
hdj=f(pnj,tdj) hdj=4.18*tdj
4.3.3 热平衡式的拟定

热力系的取定

热力系可以是一个或数个相邻加热器（加热器组） 对带疏水泵的加热器，常将混合点划入该加热器单元 当末级加热器疏水至热井时连同热井视作加热器单元 两种热平衡计算方法

疏水热量利用的途径


疏水冷却器的使用

4.3.5 回热效果的完善化4

蒸汽冷却器的作用

利用抽汽过热度可以提高出口水温度从而达 到降低加热器传热端差的目的 加热器被分成蒸汽冷却段与主凝结段抽汽进 蒸汽冷却段而疏水进主凝结段 在加热器的蒸汽冷却段中壳侧为过热蒸汽对 流换热，管侧为给水对流换热 由于加热器的壳侧是单相工质对流换热，抽 汽过热度可用于提高出水温度 常用于抽汽过热度较高的F 型加热器

热平衡计算方法


计算步骤

4.3.2 计算方法和步骤2

参数整理（初终焓、抽汽焓、加热器进、出口焓） 表面式加热器参数制约关系

加热器出水温度及疏水温度与壳侧压力的关系 twj＝tsj－θ 其中θ取决于传热效果 其中tsj是壳侧压力(pnj)饱和温度而pnj＝pj(1-δpj) 在热力计算中θ＝2～3(高加)； θ＝3～5(低加) tdj=twj+1+ ψ 其中ψ疏水端差与DC传热状况有关 其中twj+1是j+1级加热器的出口水温 在热力计算中ψ ＝8～12℃

影响回热效果的因素

4.3.5 回热效果的完善化2

加热器的出口水温



定义：θ＝tsj－twj，则twj＝tsj－θ 其中tsj是壳侧压力(pnj)饱和温度而pnj＝pj(1-δpj) 在热力计算中θ＝2～3(高加)； θ＝3～5(低加) 减少抽汽管道流动阻力提高壳侧压力，提高出水温度 强化传热降低端差，提高出水温度

循环作功量



绝对内效率


4.3.5 回热效果的完善化1

回热效果的标志

回热由于作功能力相对增长故能够提高循环效率 效率增长的程度取决于动力系数和朗肯循环效率 动力系数Ar＝Wr/ Wc为回热汽流功与凝汽流功比 回热汽流功：Wr＝∑[αr(h0-hr)] 对于非再热机组 凝汽流作功：Wc＝αc(h0-hc) 对于非再热机组 热力系统FmCFn中F型居多其中mn为高低加个数 F 型存在端差和疏水排挤低压抽汽双重消极影响 C型加热器工作压力决定其位置及高低加的个数

热力计算

本章小结1

给水回热的目的

提高给水温度，减少锅炉传热温差，提高经济性 在等功率条件下，进汽量增加排汽量减少，型线合理 给水回热有利于克服初压力提高带来的负面影响 混合式加热器


加热器的分类

结构简单，热量利用充分 连成系统需要配置给水泵，防止给泵汽蚀需要高位水箱 结构复杂，存在端差和疏水排放，热量利用不充分 连成系统时，管侧与壳侧工质各行其道，简单可靠


加热器的散热损失

吸热量＝放热量×ηh；吸放热量为流量与焓降的积 流入热量＝流出热量；流入热量为流量、焓以及ηh的积

广义冷源损失
吸放热量方式，冷源损失＝∑放热量×（1－ηh） 进出热量方式，冷源损失＝∑放热流量×焓×（1－ηh） （ηh为加热器效率）

4.3.4 简捷热平衡计算
以单位进汽为计算基准 各计算节点汽水焓值计算（参数制约关系） 加热器的热平衡
4.3.4 简捷热平衡计算3

＃1加热器的热平衡计算


吸放热量：q1=h1-hd1；γ1=0；τ1=hw1-hw2 进出水量：A1=1； B1=0 抽汽份额：α1=τ1/ q1 吸放热量：q2=h2-hw3；γ2=hd1-hw3；τ2=hw2-hw3 进出水量：A2=1； B2=α1 抽汽份额：α2=(τ2-B2γ2)/ q2 吸放热量：q3=h3-hd3； γ3=0；τ3=hw3-hwc 进出水量：A3=1-α1-α2；B3=0 抽汽份额：α3=(A3τ3)/ q3

热力计算

4.3.5 回热效果的完善化8

末级疏水热量的利用

末级疏水排放至热井，疏水热量为本级加热器回收利用 疏水热量回收效果为进水温度提高和无疏水排放凝汽器 末级疏水回收热井的热力过程可以等效为混合式加热器 进水温度提高幅度与截流的疏水流量和末级疏水焓有关 热力计算中按照混合式加热器的定义计算各种吸放热量

＃2加热器的热平衡计算


＃3加热器的热平衡计算



4.3.4 简捷热平衡计算4

循环吸热量

循环吸热量：q0=h0-hw1+(1-α1)(hr-h1)
循环放热量


循环放热量：qc＝αc(hc-hwc)+α3(hd3-hwc) 式中凝汽份额αc=1-α1-α2-α3
作功量：wi＝q0－qc 作功量：wi＝(h0-hc+σ)-α1(h1+σ-hc)-α2(h2-hc) –α3(h3-hc) 绝对内效率：ηi＝ wi/q0 绝对电效率：ηe＝ηiηmηg 热耗率：HRt＝3600/ηe

经济指标计算


功率或进汽量计算


回热系统各加热器的计算公式
计算顺序： 由高加至低加
计算所需的量(抽汽放热量qj、给水焓升τj、 疏水放热量γj)


高加抽汽份额的计算； 混合式（除氧器）抽汽份额的计算； 低加抽汽份额的计算； 功率方程；
4.3.4 简捷热平衡计算1
4.3.4 简捷热平衡计算2


抽汽放热量、疏水放热量、给凝水吸热量(C型、F型) 抽汽份额计算（需要j－1加热器流量平衡的支持） 单位进汽的循环吸热量、循环放热量、循环作功量 汽轮机内效率、汽轮发电机组热耗率、机组热效率 定功率计算：已知功率，D0＝3600Pel/wiηmg 定流量计算：已知流量，Pel＝ D0wiηmg/3600

防止疏水带汽 末级疏水回收至热井
回热系统重点
＊ 回热的意义 ＊ 加热器的类型 ＊ 影响回热的主要因素(tfw、z、△τj ＊ 回热的热力系统及经济性分析 ＊ 回热系统的计算
回热系统的参数

对回热效率产生影响的参数

回热级数Zop、给水焓升τjop、给水焓hfwop（给水温度tfw） ηt≈1－1/[1+M/(Z+1)Z+1]→1－1/eM 效率是Z的递增函数；但增长率逐步下降 高效段曲线较平坦；一般取Zop＝7－9级 ηt≈1－[qc/(qb0+τb0)]∏[q /(q+τ)] 因优化假设不同有平均分配、焓降分配和几何分配 平均分配法：τjop＝(hb’－hc’)/(Z+1) 最佳给水焓升的本质是汽轮机抽汽压力的优化