第四章回热加热系统

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串联连接: 串联连接:全部给水流经冷却器 并联连接: 并联连接:只有一部分给水进入冷却器
内置式蒸汽冷却器单级串联
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 (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 单级并联 单级串联 与主水流分流两级并联 两级并联;(e)先j+1级 级的两级串联;(f)先 j+1级的两级串联 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
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—水联箱;14—配水管;15— 淋水盘;16—水平隔板;17—止 回阀;18—平衡管
第三节、实际回热系统的损失及回热 系统的优化
影响具有回热抽汽的汽轮发电机组热经济性的因素有: (1)蒸汽循环参数:p0、t0、prh、trh、pc; (2)回热循环主要参数:z、i、tfw; (3)回热系统:疏水收集方式、疏水冷却器、蒸汽冷却器 的应用; (4)实际回热系统的损失:抽汽管道压降损失、面式加热 器端差、加热器散热损失、实际给水焓升分配损失。
a t, ° C 2 a A, m2 1 b θ ∆t
p′ j
1 2 b θ twj twj+1 tsj
分析:θ ↓,热经济性↑
表面式加热器端差的选择
端差与换热面积的关系: 端差与换热面积的关系:
θ=
∆t e
KA −1 Gcp
t, ° C 2 a
1 b θ ∆t
换热面积↑,θ ↓ 无过热蒸汽冷却段: 无过热蒸汽冷却段: θ = 3~6°C 有过热蒸汽冷却段: 有过热蒸汽冷却段: θ = -1~2°C
热量法:考虑对高一级与低一级抽汽量的影响; 热量法:考虑对高一级与低一级抽汽量的影响; 做功能力法: 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,使逐水流温度升高,端差 疏水与主水流混合后,使逐水流温度升高, 热经济性↑ θ↓ ,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↓ 高一级抽汽量↑,低一级抽汽量↓,热经济性↓
(三)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↓ 回热加热器内汽水换热的不可逆损失↓ 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θ↓,热经济性↑ 加热器出口水温↑ 端差θ 加热器出口水温 热经济性↑
2、蒸汽冷却器类型 内置式蒸汽冷却器: 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) 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, 外置式蒸汽冷却器:具有独立的加热器外壳,布置灵活
第四章 回热加热系统
• 回热加热器的型式 • 表面式加热器及系统的热经济性 • 实际回热系统损失及回热系统的优化 • 汽轮机组回热原则性热力系统计算
第一节、 第一节、回热加热器的型式
回热循环 —— 由回热加热器、回热抽汽管道、水管道、疏 水管道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 汽水接触方式 表面式加热器:汽水不接触,通过金属壁面换热
第二节、 第二节、表面式加热器及系统的热经济性 (一)表面式加热器的端差
1——加热蒸汽 加热蒸汽 2——汽测压力 p′ 下的饱和状态 汽测压力 j tsj ——疏水温度 疏水温度 twj+1 ——进入加热器的给水温度 进入加热器的给水温度 twj——离开加热器的凝结水温度 离开加热器的凝结水温度 θ ——端差:θ = tsj – twj 端差: 端差
1
C
H1
H2
H3
H5
H6
H7
SG
2
至CΒιβλιοθήκη (三)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 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 端差(上端差、出口端差) 端差(上端差、出口端差)——表面式加热器管内流动的 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、 布置方式:卧式、立式 水的引入引出方式:水室结构、 水的引入引出方式:水室结构、联箱结构
θj+1 tsj
p′ j
twj θj
Δpj的影响因素
抽汽管的介质流速(或管径) 局部阻力(即装设的阀门多少和阀门类型等) 抽汽压力高低 经过技术经济比较,一般面式加热器抽汽管压降Δpj 不应大于抽汽压力pj的10%,大容量机组取4%~6%。
每1%抽汽压损引起机组热耗率变化的百分数
给水焓/Kj/kg 机组热耗率变化/% 100 0.0033 200 0.004 300 0.0046 400 0.0058 500 0.0069 600 0.0081
立式加热器 卧式加热器
受热面布置方式 式
(一)混合式与表面式加热器比较
(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:水泵、水箱
(二)回热系统
1、全表面式加热器回热系统
2、全混合式加热器回热系统
3、带有两组重力布置方式的混合式加热器回热系统 带有两组重力布置方式的混合式加热器回热系统
(1)水室结构加热器(U形管管板式加热器) 水室结构加热器( 形管管板式加热器)
用途:低压加热器、 用途:低压加热器、 中小机组高压加热器
管板—U 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; 形管; 拉杆和定距管; 疏水冷却段端板; 疏水冷却段进口; 疏水冷却段隔板; 给水进口; 人孔密封板; 独立的分流隔板; 给水出口; 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; 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;1915-蒸汽冷却段隔板;16-隔板;17-疏水进口;18-防冲板;19-疏水出口
疏水冷却段的加热器示意图
下端差(入口端差) 下端差(入口端差) ——加装疏水冷却器(段)后, 加装疏水冷却器( 加装疏水冷却器 疏水温度与本级加热器进口水 温之差
′ ϑ = t sj − t wj +1
=5~ 一般推荐 ϑ =5~10℃
加疏水冷却器的影响
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 技术经济比较:对热经济性影响约为0.5%~0.15% 15% (1)疏水逐级自流方式:简单、可靠、费用少 疏水逐级自流方式:简单、可靠、 应用:高压加热器、 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 系统复杂, 应用: 应用:大、中型机组的最后一、二级低压加热器 中型机组的最后一、 –N600MW机组:全疏水逐级自流方式 N600MW机组: MW机组 –N300MW机组:全疏水逐级自流方式或 N300MW机组: MW机组 第3台低加采用疏水泵方式
3、疏水冷却器的设置
目的: 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 布置方式:外置式、
pj hj hwj hwj+1
ϑ
pj+1 hj+1
hwj+2
θ
h′j h′j+1
a twj+1 tsj
A, m2
p′ j
1 2 b θ twj
(二)抽汽管道压降∆pj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p′ 之差,即
j
pj+1
pj ∆pj
twj+1
∆pj = pj − p′ j
影响因素:蒸汽流速、局部阻力 一般∆pj不大于抽汽压力pj的10% 大容量机组取4%~6% 分析: 热经济性↑ 分析: ∆pj ↓ ,热经济性↑
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; 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, 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, 优点:给水系统阻力小,泵功消耗少 缺点:进水温度小,换热温差大,火用损大; 缺点:进水温度小,换热温差大,火用损大; 回热抽汽做功少, 回热抽汽做功少,热经济性稍差
(b) 外置式,SC2与主水流并联
(c) 外置式,SC2与主水流串联 (a) 内置式
(1)内置式蒸汽冷却器(过热蒸汽冷却段) 内置式蒸汽冷却器(过热蒸汽冷却段)
优点: 优点:简单,投资小 缺点: 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)外置式蒸汽冷却器
(2)联箱结构加热器
用途: 用途:大机组高压加热器
—给水入口联箱 给水入口联箱; —正常水 1—给水入口联箱;2—正常水 上级疏水入口; 位;3—上级疏水入口;4—给 上级疏水入口 给 水出口联箱; 凝结段; 水出口联箱;5—凝结段;6— 凝结段 人孔; 安全阀接口; 人孔;7—安全阀接口;8—过 安全阀接口 过 热蒸汽冷却段; 9—蒸汽入口 热蒸汽冷却段 ; 蒸汽入口 10—疏水出口 11—疏水冷 疏水出口; ;10 疏水出口;11 疏水冷 却段;12—放水口 却段;12 放水口
压力较低的混合式加热器放在压力较高的混合式加热 器上方,被加热的凝结水依靠重力自流入下部压力较 高的混合式加热器
4、高、低加热器为表面式的系统
5、全部低压加热器为混合式的系统
p5 pc p7
p4 p6 p1 p2 p3
6、带有部分混合式低压加热器的热力系统
1 2 3 4
H4 5 6 7 8 H8 SG
(四)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) (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 利用汽侧压差, 利用汽侧压差 流到压力较低的加热器中, 流到压力较低的加热器中 , 逐级自流直至与主水 流汇合
疏水逐级自流方式
(2)疏水泵方式
——由于表面式加热器汽侧压力远小于水 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 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, 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
2、两种疏水方式的热经济性分析
优点: 优点:减少本级端差,提高最终给口水温度; 换热面积大,热经济性可提高0.3% ~ 0.5%; 布置方式灵活 缺点: 缺点:造价高
3、蒸汽冷却器的连接方式 水侧连接方式: 水侧连接方式:
(1)内置式蒸汽冷却器: 内置式蒸汽冷却器: 串联连接(顺序连接) 串联连接(顺序连接)
(2)外置式蒸汽冷却器: 外置式蒸汽冷却器:
2、混合式加热器结构
除氧器 分类:卧式、 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
加热器散热损失 加热器的散热损失可用加热器效率η表示,一般取 η=0.98~0.99。 实际回热焓升分配损失 实际的回热分配偏离理论上最佳回热分配导致热经济 性降低,称为实际回热焓升分配损失。 给水回热热经济性不仅与回热参数∑pj、 ∑ tj、z、i、 tfw有关,还与系统的连接方式及上述四项损失有关。 以下为7级回热加热的12种方案机组热耗率的比较, 方案1是比较的基础,方案12的7级回热全为混合式加 热器,较方案1热耗率降低的最大。
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