高压加热器

高压加热器
在现代大型电厂中广泛采用回热循环。

采用回热循环主要有以下优点：
1．提高热效率。

由于抽汽的原因，排至凝汽器的蒸汽量减少，冷源损失减少，所以循环热效率提高。

2．对于锅炉来说，因给水温度提高，锅炉热负荷降低，因此炉内换热面积减少，节约了钢材用量。

3．由于中间抽汽，使汽轮机末几级的蒸汽流量减少，减少了汽轮机末几级的流通面积，使末级叶片的长度减少，解决了汽轮机末级叶片设计、制造的难题。

4．由于进入凝汽器的蒸汽量的减少，凝汽器的热负荷减少，换热面积也减少，减少了钢材用量，节省了投资。

在电厂中，回热循环是由高、低压加热器来实现的。

回热循环的上述优点弥补了因采用高、低压加热器系统增大的投资，而在运行上也提高了整个电厂的经济性。

我厂采用了三高四低一除氧的回热系统。

此系统有加热器、抽汽管道、疏水管道、给水管道、排汽管道、各种控制阀门、安全阀、热工测量设备等组成。

七个加热器是壳管式结构，都采用水平布置方式，#7、8低加布置在凝汽器的颈部。

高压加热器采用大旁路系统，低压加热器采用小旁路系统。

除氧器是混合式加热器，也是水平布置。

加热器及除氧器都是由上海电力设备有限公司供货的。

一．工作原理
给水经过除氧器加热除氧后，由给水泵送入#3高加，给水从#3高加出来依次进入#2和#1高加。

在加热器的内部，抽汽首先进入汽侧过热段，该段将充分利用蒸汽的过热度，对即将离开本级的给水加热，进一步提高给水温度。

在过热段被冷却的接近饱和温度的蒸汽进入饱和段，与给水再次进行热交换，提高给水温度，使蒸汽冷凝成疏水。

疏水被引到疏水冷却段，与刚进入高加的给水进行热交换，使疏水温度降低到设定值。

二．结构简介
三台高压加热器都是表面式加热器，管板式结构。

高加为U形传热管、双流程、水室采用自密封结构。

加热器本体主要有壳体、半球形封头、水室、管板以及各种接口组成。

水室：水室是高加重要的高压给水集散及输入输出的腔室，由半球形封头、人孔、给水管和给水分隔板、管板组成。

管系：管系是高压加热器实现热交换的关键部件，它由U形管、隔板、不凝结气体抽出管等组成。

U形管均为整体弯制。

U形管与管板的连接采用爆炸胀接和管口密封焊的工艺。

管系使用整体隔板，增强管系的钢性，可以有效的控制管系的振动。

管系过热段利用包壳行程完整的加热空间，过热蒸汽只有在进行了充分的热交换后，冷却到接近饱和温度，才排出过热段进入饱和段。

从进口进入的过热蒸汽在一组隔板的导向下，以适当的线速度均匀的流过管子，并使蒸汽保留有足够的过热度，保证蒸汽离开该段时保持干燥。

这样，当蒸汽离开进入凝结段时，可防止湿蒸汽冲蚀和水蚀的损害。

管系凝结段利用蒸汽冷凝时的潜热加热给水，一组隔板使蒸汽沿着加热器长度方向均匀分布，起支撑传热管的作用。

进入该段的蒸汽，由饱和蒸汽凝结成饱和水，并汇集在加热器的底部，然后流向疏水冷却段。

管系疏水冷却段利用包壳和加厚端板形成密封的加热空间，充分保证了该段与外部腔室的压差，有利于饱和疏水顺利进入疏水冷却段。

疏水冷却段的上、下隔板使疏水形成折流传热状态。

确保了疏水与刚进入加热器的充分传热，减少了加热器的下端差。

同时，减弱了在管道内发生汽化的趋势。

壳体：壳体是保证高加安全可靠运行的重要受压部件。

壳体是钢板焊接构件，壳体和水室是焊接连接。

壳体内设置了两根在同一水平面的支撑角钢，其作用是支撑固定管系和作为管束受热后沿长度方向膨胀的滑道。

设备的支撑方式：我厂高加设计为两支撑方式，实际配置了三个支座，有一个固定支座和两个滑动支座，滑动支座为滚轮结构。

在电厂安装时，仅尾部支座安装滚轮，中间支座不装滚轮，任其悬空。

实际运行中支撑为头部的固定支座和尾部的滚动支座。

滚动支座适应高加热膨胀的需要。

中间滚动支座仅在检修时，必需切割并退掉外壳时，才装上滚轮以利于外壳的退出。

主要接口：给水进出口，抽汽口，正常疏水口，危急疏水口。

上级疏水入口：位于外壳尾部封头上，用于上级高加疏水的引入。

上级疏水进入外壳后，在扩容空间扩容，有挡板将疏水和管束隔开，以免U形管受到冲刷。

安全阀阀座
此外，高加还设置了不凝结气体抽出口，水侧放气、放水口，就地水位计接口，水位信号的接口，压力信号的接口，汽侧放气、放水口等。

三.加热器参数
四．高加的抽汽系统
高加的抽汽系统主要有抽汽管道、隔离阀、逆止阀、旁路阀、疏水槽、热工仪表及传送装置组成。

#1高加的抽汽来自高压缸的中间级抽汽，#2高压级抽汽来自冷再联箱，#3高压加热器抽汽来自中缸抽汽。

为了防止抽汽管道内的疏水及加热器内疏水返入汽轮机，在抽汽管道上设置有气动逆止阀，气动逆止阀前设置有电动截止阀。

在汽轮机跳闸或加热器事故满水情况下，电动截止阀及气动逆止阀可有效的关闭，防止水进入汽轮机，造成水冲击事故。

另外，当加热器需要检修时，此阀门还能使加热器与汽侧有效的隔离，安全的进行检修工作。

抽汽管道的设计应使抽汽点到加热器壳侧的压降在规定范围内。

五、抽汽管道疏水及其控制
在抽汽管道上，每个电动截止阀前及气动逆止阀后安装有疏水槽，每个疏水槽上装有两个液位开关。

液位开关能检测疏水槽液位，这个信号作为一个允许电动截止阀打开的条件。

当疏水槽液位达到一个预设的高值，它讲自动控制气动疏水阀打开，疏水至凝汽器。

#2高加较为特别，其电动阀及气动截止阀前后没有疏水槽，这是因为#2高加的抽汽来自冷再联箱，其管道疏水至冷再管道。

六、高加的疏水及其控制
在机组的运行中，运行人员应严密的监视加热器的水位。

加热器高水位的危害主要有以
下两点：一是防止返水至汽轮机，造成水冲击；一是水位过高，会影响正常的热交换，降低循环效率。

疏水系统的设计及控制应能使加热器在正常水位下运行，事故状态应能保证机组的安全。

高加的正常疏水是逐级自流式，既#1高加疏水至#2高加，#2高加疏水至#3高加，#3高加疏水至除氧器，疏水量由气动阀调节。

高加紧急疏水至凝汽器，疏水量有紧急疏水气动阀控制；事故疏水至事故疏水扩容器，由事故疏水电动阀控制。

紧急疏水控制阀都是由高加的水位开关控制的。

水位开关检测加热器的水位，将信号送至DCS，此信号同时作为打开加热器抽汽电动阀和高加给水入口电动阀打开的一个条件。

正常情况下，水位开关根据检测到的水位信号控制正常疏水阀开度的大小，达到控制疏水流量的目的。

当加热器的水位达到一个予设的高值时，水位开关打开紧急气动疏水阀，并调节疏水量，控制高加的水位。

同时它通过DCS报警。

当加热器的水位达到一个予设的高—高值时，水位开关将此信号送至DCS 并报警，同时，高加内设置有水位变送器，将水位信号送至DCS作为运行人员的监视，当水位达到予设的高值和低值时，它应报警。

事故情况下，如果通至凝汽器的疏水不能维持加热器水位或凝汽器不允许过多的热负荷进入，将疏水疏至事故疏水扩容器。

此疏水电动阀是由控制员在CRT上操作的。

高压加热器的水位定值：（距高加中心线数值）
高Ⅲ值：475mm
高Ⅱ值：525mm
高Ⅰ值：575mm
正常：613mm
低值：651mm
七、加热器的排气
每个加热器的壳侧及管侧都有排气管道。

壳侧的排气将壳内的非凝结气体排掉，这样能保证加热器在设计工况下运行，使加热器进行正常的热交换，防止由于不凝结气体的存在而造成换热系数降低。

高加壳侧排气有起停排气口和运行排气口。

运行排气口将气体排至除氧器，其流量通过安装在排气管道上的节流孔控制。

运行时，最小排气量大约时进入加热器蒸汽总量的0.5%。

加热器管侧的排气门在高加水侧投运时打开，进行注水排气，排气完毕后关闭。

也是防止热交换的下降，同时，水侧有气，不利于给水泵的运行。

八、加热器的运行
1、加热器的温度变化率及限制
加热器冷态启动或加热器运行工况发生变化时，温度的变化率限定在55≤℃/H，必要时可允许温度变化率≤110℃/H，但不能超过此值。

规定这高变化率可使厚实的水室组件、壳体和管束有足够的时间均匀的吸热或散热，以防止热冲击。

加热器的投运
加热器采用随机滑压启动方式。

此方式操作方便，温度变化率便于控制，热冲击小，能缩短机组达到满负荷的时间。

检查阀门、仪表完好，各辅助水电气接通；
高加旁路门关闭，，给水进、出口门打开，抽汽逆止门和电动隔离门打开，管壳侧启、停放气门打开。

初次启动时应将管、壳侧放水口打开，待冲除内部垃圾后关闭。

给水泵启动后，管侧开始充水，待起停放气口见水后关闭。

汽机冲转后，壳侧有蒸汽进入，待起停放气口见汽后关闭。

当末级高加的壳侧压力达到一定值，关闭该级高加向凝汽器的疏水阀门，打开至除氧器的正常疏水截止阀和运行排气门，调整水位在正常范围内。

带负荷的启动
检查各阀门，仪表正常无误后，打开起停放水门。

给水进口门的注水门打开，以规定温升率向高加注水。

放气门见水后关闭，当高加压力达到旁路管道压力，打开给水出口门，关闭旁路门。

打开抽汽逆止阀和电动截止阀，暖机并监视温升率，起停放气口，见汽后关闭。

按抽汽压力由低到高的顺序依次打开抽汽电动门，当末级高加达到一定压力后，疏水导向除氧器，打开运行排气门。

调整水位在正常范围，投入自动和保护。

高加的停运
随机停运：当末级高加抽汽压力下降到一定值时，关闭至除氧器的疏水截止阀。

打开至凝汽器的疏水调节门，机组停机后，打开管、壳侧起停放气、放水门，排尽给水。

带负荷的停运：
当末级高压加热器的抽汽压力降到一定值时，将正常疏水从除氧器切换到凝汽器，如果主机未降负荷而需解列某一只停运，此条不执行。

依照抽汽压力由低到高的顺序，依次缓慢关闭抽汽门，同时关闭运行排气门。

关闭高加疏水截止门，打开起停放气、放水门，关闭抽汽逆止阀，打开抽汽管道疏水门。

缓慢打开给水旁路门，关闭给水出口门和进口门，打开管侧起停放水门，压力泄尽后，
打开起停放气门。

九、加热器的保护
高加配置一套完整的全自动保护和调节控制系统。

由电动给水旁路系统、疏水水位气动控制系统、危急疏水电动排放系统、安全泄压装置、水位远方显示及声光报警装置和温压测量元件组成。

1、加热器的给水旁路
在某些事故状态下（如加热器泄露），必须切除高加运行，为不至于因高加自身故障而导致停机，高加设置有旁路系统。

我厂高加采用大旁路系统。

即一台高加故障，三台高加切除，给水走旁路，继续向锅炉供水。

当一台高加发生严重泄露时，高加入口电动门和其旁路电路门将进行自动切换，或者有操作员在控制室手动打开旁路门，关闭高加入口电动门。

防止加热器返水至汽轮机。

2、在下列条件下#1、3高加抽汽截止阀及气动逆止阀将自动关闭：
汽轮机跳闸；#1给水加热器高液位跳闸；#2给水加热器高液位跳闸；#3给水加热器高液位跳闸；
3、在下列条件下#2高加抽汽截止阀及气动逆止阀将自动关闭：
a、#1给水加热器高液位跳闸；
b、#2给水加热器高液位跳闸；
c、#3给水加热器高液位跳闸；
#2加热器的抽汽来自冷再联箱，它疏水至冷再管线，而且汽机跳闸时，高排逆止阀关闭，疏水不至于返回汽机，所以汽机跳闸时不须关闭抽汽电动阀及气动逆止阀。

4、每个加热器的壳侧和管侧均装有一个安全阀以保护加热器自身的安全。

当加热器因运行工况的变化或事故情况出现汽侧或水侧超压时，压力达到安全阀的动作值时，安全阀动作，将压力泄掉，使加热器承受的压力在规定的范围内，而不至于遭到损害。

十、加热器停运保养
停机阶段，对管子的水侧和壳侧进行保养是必要的，运行过程中短期停运时，在壳侧充满蒸汽和适当的调节水侧除氧水的PH值可以起到很好的保养作用。

停机时间较长，必须提供更持久的保养措施。

壳侧充氮，壳侧完全干燥后，充入干燥的氮气。

水侧可以用联氨保养。