第二章 发电厂的回热加热系统

（3）外置式蒸汽冷却器两种连接方式的比较
串联方式 优点：蒸汽冷却器的进水温度高，与蒸汽换热平均温差小，冷却器内火用 损少，效益较显著； 缺点：主水流全部通过冷却器，给水系统的阻力增大，泵功消耗多。 并联方式 优点：主水流中分了一部分到冷却器，给水系统的阻力小，泵功可减小。 缺点： 进入较高压力加热器的水量减少，相应的回热抽汽量减小，回热抽汽做 功减少，热经济性稍逊于串联式; 进入冷却器的水温较低，换热温差较大，冷却器内火用损稍大。 蒸汽冷却器是提高大容量、高参数机组热经济性的有效措施。
混合式加热器结构简单，金属耗量少，造价低，便于汇集各种不同参数 的汽、水流量。 混合式加热器可以兼作除氧设备使用，避免高温金属受热面氧腐蚀。
混合式比表面式系统复杂，导致运行安全性、可靠性低，系统投资大。
一方面凝结水需依靠水泵提高压力后才能进入比凝汽器压力高的 混合式加热器内；另一方面为防止输送饱和水的水泵发生汽烛，水 泵应有正的吸入水头，需设置一水箱安装在适当高度。 根据技术经济全面综合比较，绝大多数电厂都选用了热经济性较差 的面式加热器组成回热系统，只有除氧器采用混合式，以满足给水除氧 的要求。
三、热力除氧原理
热力除氧原理是建立在亨利定律和道尔顿定律基础上。 1.亨利定律 一定温度条件下，单位体积水中溶解的气体量b与水面上该气体的分压 力pb成正比。其关系式为：
bK pb p0
K为溶解度系数，如图2－22所示。
p体的全压力等于各组成气(汽)体分压力之和。
p p j ps
二、 抽汽管道压降Δ Pj及热经济性
1. 抽汽管道压降的计算
抽汽管道压降指汽轮机抽汽口压力Pj 和j级回热加热器内汽侧压力Pj'之差，即
p j p j p 'j
2. 抽汽管道压降对机组热经济性的影响 抽汽压降ΔPj加大，则Pj'、tsj随之减小， 引起加热器出口水温twj降低，使整机回热 抽汽做功比Xr↓→ηi↓。
五、实际机组回热原则性热力系统
● 一般系统都采用一台混合式加热器作为除氧器，将回热加热器分为
高压加热器组和低压加热器组。 高压加热器疏水逐级自流进入除氧器，低压加热器疏水也采用逐级自 流方式进入凝汽器热井或在末级或次末级加热器采用疏水泵将疏水打入 加热器出口水管道中。
● 300MW及以上机组的回热系统，通常高压加热器全部采用内置式蒸
3. 影响抽汽管道压降的因素及选择 抽汽压降ΔPj与蒸汽在管内的流速、局部 阻力(阀门、管道附件的数量、类型、开度)及管 道的长短有关。 ΔPj选取要通过技术经济比较而定。一般表 面加热器的抽汽管道压降ΔPj≤10％Pj，对大型 机组，可取（4％～6％） Pj。
三、 蒸汽冷却器及热经济性分析
1.蒸汽冷却器的作用 降低抽汽的过热度，减小加热器因温差换热在所引起的不可逆损失， 同时可提高加热器的出水温度，以改善回热系统的热经济性。 2. 蒸汽冷却器的类型 内置式（也称为过热蒸汽冷却段）：它实际上是在加热器内 隔离出一部分加热面积，使加热蒸汽先流经该段加热面。它 蒸汽冷却器 只提高的是本级加热器出口水温。 外置式：是一个独立的换热器，既可减小本级加热器的端差， 又可提高最终给水温度，降低机组热耗，提高热经济性。 3. 蒸汽冷却器提高热经济性原因分析 （1）火用方法（做功能力损失法） 内置式：同上面所讲的作用。 外置式：除上面作用外，还可提高锅炉给水温度，减小锅炉换热温差不 可逆损失。 另一方面，不论是哪种类型，都使蒸汽温度降低，减小了加热器内的 换热温差所造成的不可逆损失。
4.国外混合式加热器系统
三、表面式加热器
1.表面式加热器的结构
电厂最常用的是U形管管板式加热器。
2.表面式加热器的特点及系统连接 （1）特点 ●有端差存在，热经济性较混合式加热器差。 ●金属消耗量大，结构复杂，造价高。 ●不能除去水中的氧气和其它气体。 ●表面式加热器组成的系统简单，运行安全可靠，布置方便，系统投资 和土建费用少。 （2）系统连接
一、回热加热器的分类
按照内部汽、水接触方式的不同分为：混合加热器、表面式加热器。 立式：占地面积小，便于安装和检修，为中、小机组和部分 按受热面 大机组采用
布置方式
卧式：换热效果好，热经济性高于立式。一般大容量机组采用。
二、混合式加热器
1.混合式加热器的结构
2.系统连接
3.特点
混合式可以将水加热到该级加热器蒸汽压力下所对应的饱和水温度， 充分利用了加热蒸汽的能位，热经济性较表面式加热器高。
2.端差对机组热经济性的影响
端差的存在，使加热器出水温度降低，从而使高压抽汽量加大，低压 抽汽量减少，使回热抽汽做功比Xr↓→ηi↓
3.影响端差的因素

e
t
KA Gcp
1
分析：●其它条件不变，传热系数K↓→θ ↑；换热面积A↑→θ ↓ ●θ 的选定主要取决于钢煤的比价。
●一般无过热蒸汽冷却段时， θ＝3～6℃；有过热蒸汽冷却段 时，θ＝－1～2℃。
失增大。 ●火用方法：简要说明。 措施：加装疏水冷却器。
（2） 带疏水泵的疏水系统 如图2－16所示。 优点：避免了对低压抽汽的排挤，避免了附加冷源热损失，热经济 性 较高。 缺点：系统复杂，需设置疏水泵，投资大，运行中耗电，可靠性较 差，维护工作量大。
国产125MW机组和200MW机组仅在次末级低加上采用。
二、给水除氧方法
给水除氧有化学除氧和物理除氧两种方法。 化学除氧 化学除氧是向水中加入化学药剂，使水中溶解氧与它产生化学反应生 成无腐蚀性的稳定化合物，达到除氧的目的。 该法能彻底除氧，但不能除去其它气体，且价格较贵，还会生成盐类， 电厂中较少单独采用。
物理除氧
物理除氧是借助于物理手段，将水中溶解氧和其他气体除掉，并且水 中无任何残留物质。 火电厂中应用最普遍的物理除氧是热力除氧法。热力除氧价格低廉， 但可除去水中的氧气，同时可除去水中的其它气体，而且不会产生其它 残留物质，同时还可作为一台加热器。
第二章 发电厂的回热加热系统
第一节 回热加热器的类型 第二节 表面式加热器系统的热经济性 第三节 给水除氧及除氧器 第四节 除氧器的运行及其热经济性分析 第五节 汽轮机组原则性热力系统计算
第一节 回热加热器的类型
回热系统既是汽轮机热力系统的基础．也是全厂热力系统的核心、它 对机组和电厂的热经济性起着决定性的作用。
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.端差的定义
（1）上端差（出口端差） 加热器汽侧压力下的饱和温度与加热器水侧出口水温之差，即
t dj t wj
（2）下端差（入口端差） 加热器汽侧压力下的饱和温度与加热器水侧进口水温之差，即
tdj t wj 1
注：●若无特殊说明，端差是指 上端差。 ●加热器若有疏水冷却器， 对下端差而言，tsj 指疏水 冷却器出水温度。
水应该被加热到除氧器工作压力下的饱和温度。 必须把水中逸出的气体及时排走，以保证液面上氧气及其他气体分压 力维持为零或最小。 被除氧的水与加热蒸汽应有足够的接触面积，蒸汽与水应逆向流动， 确保有较大的不平衡压差。 气体自水中逸出的传质过程可分为两个阶段： 初期除氧阶段 此时水中有大量溶解气体，不平衡压差ΔP较大，通过加热给水，气体 以小气泡的形式克服水的黏滞力和表面张力离析出来，此阶段大致可除 去80%~90%的气体。
2.除氧器的结构 大气压式除氧器
该除氧器均为立式淋水盘式。如图2-25所示。 这种除氧器对淋水盘的安装要求较高，对负荷的适应能力差，现多应 用在中参数及以下的电厂。
喷雾式除氧器
由两部分组成
上部为喷雾层、由喷嘴将水雾化，除去水中大部分溶解氧 及其他气体(初期除氧)；
四、表面式加热器的疏水方式及热经济性分析
疏水：加热蒸汽进入表面式加热器放热后，冷凝而成的凝结水。 1.疏水方式
疏水收集方 式有两种
疏水逐级自流方式：利用相邻表面式加热器汽侧压差，将压 力较高的疏水自流到压力较低的加热器中，如图2-15所示。
带疏水泵的疏水系统，如图2-16所示。
图2-15表面式加热器 采用逐级自流方式
深度除氧阶段 给水中还残留少量气体，ΔP很小，气体难以克服水的黏滞力和表面张力 逸山，只有靠单个分子的扩散作用慢慢离析出水面。此过程扩散速度很慢， 往往还辅之以化学除氧。
四、热力除氧器类型及结构
除氧器包括：除氧塔(除氧头)、给水箱。 给水除氧主要是在除氧塔中进行，因此主要对除氧塔进行介绍。
1.除氧器的类型及选择
热力除氧原理： 对水定压加热，温度上升，水蒸发加深，水蒸气的分压力Ps加大，溶于水 中的其他气体的分压力减少。由道尔顿分压定律知，当水被加热到饱和温度，Ps 接近或等于P时，其它气体的分压力 p 趋向于零，再由亨利定律知水其它气体 就会自动逸出水面，从而达到除氧的目的。
j
保证热力除氧效果的基本条件：
汽冷却段，高低压加热器全部都有内置式疏水冷却段，疏水采用逐级自流 方式。 ●我国200MW及以下机组，通常配电动给水泵；300MW及以上机组 通常配电动给水泵和汽动给水泵。机组正常运行中，汽动给水泵运行，电 动给水泵作为备用或启动用。
第三节
给水除氧及除氧器
一、给水除氧的必要性
水中含有溶解的活性气体，特别是氧气，与金属发生化学反应，使 金属表面遭到腐蚀。另外这些气体也影响换热器的换热效果。 影响机组运行的安全性和经济性。
图2-16表面式加热 器采用疏水泵方式
2.两种疏水方式的比较
（1） 疏水逐级自流 高加疏水逐级自流，最后汇于除氧器；低加疏水逐级自流，最 后汇于凝汽器，如图2－15所示。国产300MW及以上机组中采用。 优点：系统简单可靠，无需疏水泵，投资省，也不耗厂用电，便于 运行维护。 缺点：热经济性较差，如图2－17所示。 ●热量法：排挤低压抽汽（低压抽汽量减少）： Xr↓→ηi↓；还使冷源损
大气压式除氧器
除氧器内工作压力较大气压稍高（约0.118MPa），离析出的气体能 在该压差的作用下自动排出。 优点：工作压力低，造价低，土建费用也低，适宜于中、低参数发电厂、 热电厂补充水及生产返回水的除氧设备。
高压除氧器
除氧器工作压力大于0.343MPa时称为高压除氧器，它多应用在高参 数电厂中。
3.疏水冷却段(器)及其热经济性
（1）疏水冷却的种类 分为内置式疏水冷却器和外置式疏水冷却器两种。
内置式疏水冷却器又称为疏水冷却段。 外置式疏水冷却器如图2－19所示。
（2）热经济性分析 从热量法分析： 将加热器中疏水出口水温降低后 再排至压力较低的j+1级加热器中， 可减少对低压抽汽的排挤，即高压 抽汽量减少，低压抽汽量增大， Xr↑→ηi↑ 。 从做功能力法分析： 加装疏水冷却段(器)后，加热蒸汽在j级加热器中的放热过程平均温 度降低了。如图2—18中(d)，蒸汽放热过程由1-3-2变为1′-3-2′，换热温 差由ΔTr降为ΔTr′，熵增由Δs减为Δs′，火用损减少Δerj=Tenδs。故热 经济性获得改善。
按结构分（根据水在除氧塔内的播散方式）：淋水盘(细流)式、喷雾填 料(喷雾膜式)式。 按除氧器内压力大小分：真空式、大气压式和高压式除氧器。 按除氧塔的布置方式分：立式、卧式除氧器。 真空式除氧器 是借助于凝汽器内的高真空，在 凝汽器底部两侧布置适当的除氧装置 (如图2-24所示)， 当凝结水和补充水从凝汽器上部 进入集水板，通过淋水盘成细水流落 在溅水板上，形成的水珠被汽轮机排 汽加热，达到除氧的目的。
（2）热量法 内置式：提高了该加热器的出口水温，使得该加热器的抽汽量加大， 高一级回热抽汽量减小→ Xr↑→ηi↑。 外置式：除上面作用外，还提高给水温度，使Xr进一步提高， ηi增加更
多。
4. 蒸汽冷却器的连接方式
（1）内置式蒸汽冷却器 通常水侧连接为顺序连接，如图2－12所示。 （2）并联蒸汽冷却器 蒸汽侧连接较简单，水侧的连接方式不同，主要有串联和并联。 串联指全部给水流经冷却器，如图2-14中(b)、(d)、(e)、(f)所示； 并联连接只有部分给水进入冷却器，离开冷却器的给水再与主水流混合后送往 锅炉，如图2-14中(a)和(c)所示。