第四章回热加热系统

（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
1
C
H1
H2
H3
H5
H6
H7
SG
2
至C
（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
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
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
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。
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
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：
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
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
（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
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
（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。
(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
（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
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↑
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
θFra Baidu bibliotek
h′j h′j+1
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
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
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
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
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↓
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