热力发电厂 第4章 给水回热加热系统.ppt
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1、1第四章第四章 给水回热加热系统给水回热加热系统 本章先介绍回热加热器的类型、结构特点及其连接方式;着重定性分析影响电厂热经济的一些回热系统的损失。然后介绍回热原则热力系统的常规计算原理、方法、步骤,说明常规的串联法和电算并联法热力计算。最后说明有关回热加热器运行的基本知识。2第四章第四章 给水回热加热系统给水回热加热系统第一节第一节 热力系统的概念及分类热力系统的概念及分类第二节第二节 回热(机组)原则性热力系统回热(机组)原则性热力系统第三节第三节 回热(机组)原则性热力系统的计算回热(机组)原则性热力系统的计算第四节第四节 回热回热热加热器的运行热加热器的运行本本本本 章章章章 提提提提
2、 要要要要 3第一节第一节 热力系统的概念及分类热力系统的概念及分类 热力系统是火电厂实现热功转换热力部分的工艺系统。它通过热力管道及阀门将各主、辅热力设备有机地联系起来,以在各种工况下能安全、经济、连续地将燃料的能量转换成机械能最终转变为电能。用图来反映火电厂热力系统,称热力系统图。热力系统图广泛用于设计研究和运行管理。45第二节第二节 回热(机组)原则性热力系统回热(机组)原则性热力系统 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。回热原则性热力系统的热经济性用机组的热耗率 qo 来表征。现代大型汽轮机组的 m、g 较高,均为 99%
3、左右。由式(1-30a)机组热耗率 qo3600/img 可知,如视m、g 为定值,则 qo=f(i)。所以本书在定性分析各局部原则性热力系统的热经济性时,都用汽轮机绝对内效率(即实际循环热效率)I 来说明。6一、回热加热器的类型及其结构一、回热加热器的类型及其结构 7(a)全全混混合合式式加加热器回热系统热器回热系统(b)全全表表面面式式加加热热器回热系统器回热系统8(c)高、低加热器为表面式的系统高、低加热器为表面式的系统9(d)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p2p1p3p4p5p7p6pc实实 际际 电电 厂厂 采采 用用 的的 加加
4、 热热 器器 类类 型型实实 际际 电电 厂厂 采采 用用 的的 加加 热热 器器 类类 型型1012345678CH1H2H3H4H5H6H7H8SG2SG1至C(e)带有部分混合式低压加热器的热力系统带有部分混合式低压加热器的热力系统11(一)混合式与表面式加热器比较(一)混合式与表面式加热器比较(一)混合式与表面式加热器比较(一)混合式与表面式加热器比较混合式加热器因无端差,热经济性高;便于汇集汽水和除氧;全由混合式加热器组成的系统,每级混合式加热器的水泵应有正的吸入水头,而且需要有备用泵,反而使系统复杂化,又不安全;面式加热器有端差,热经济性差;面式加热器组成的系统却全较为混合式的简单
5、,而且可靠;现在电厂只设一个混合式的作为除氧器,其余的皆为表面式的。12(二)(二)(二)(二)面式加热器的类型及其结构特点面式加热器的类型及其结构特点面式加热器的类型及其结构特点面式加热器的类型及其结构特点电厂广泛采用的面式加热器有立式和卧式两种。电厂广泛采用的面式加热器有立式和卧式两种。卧式换热效果好,热经济性高于立式(在同样凝结放热条件下,由于横管面上积存的凝结水膜薄,单根横管放热系数为竖管的1.7倍),结构上易于布置蒸汽过热段和疏水冷却段,布置上可利用放置的高低来解决低负荷时疏水逐级自流压差动力减小的问题等,所以一般大容量机组的低压和部分高压加热器多采用卧式。立式占地面积小,便于安装和
6、检修,为中、小机组和部分大机组广泛采用。13加热器的结构加热器的结构加热器的结构加热器的结构 加热器由筒体、管板或联箱、U型或螺纹形管束和隔板等主要部件和附件构成。图4445为管板U形管束式加热器 图46为联箱折形管束 图47为联箱螺纹形管束 图48为卧式混合式 图49为立式混合式14图图图图4 44 4 管板管板管板管板UU形管束立式低压加热器形管束立式低压加热器形管束立式低压加热器形管束立式低压加热器(a)面式加热器图例(上部)及其结构示意图;(b)结构图外形及其剖面1水室;2拉紧螺栓;3水室法兰;4筒体法兰;5管板;6U型管束;7支架;8导流板;9抽空气管;10、11上级加热器来的疏水入
7、口管;12疏水器;13疏水器浮子;14进汽管;15护板;16、17进出水管;18上级疏水器来的空气入口;19手柄;20排疏水管;21水位计 15图图图图4-5 4-5 管板管板管板管板UU形管束卧式高压加热器形管束卧式高压加热器形管束卧式高压加热器形管束卧式高压加热器1筒体;2管板;3过热段包壳;4过热段外包壳;5不锈钢防冲板;6导流板;7支撑板;8拉杆;9防冲板;10疏水段包壳;11疏水段端板;12疏水段入口;13疏水出口;14水室分隔板;15人孔16图图图图4-6 4-6 联联联联箱箱箱箱折折折折形形形形管管管管束束束束立立立立式式式式高高高高压压压压加加加加热热热热器器器器(带内置式过热
8、蒸汽冷却段和疏水冷却段)1给水入口联箱;2正常水位;3上级疏水入口;4给水出口联箱;5凝结段;6人孔;7安全阀接口;8过热蒸汽冷却段;9蒸汽入口;10疏水出口;11疏水冷却段;12放水口图图图图4-7 4-7 分分分分配配配配、汇汇汇汇集集集集管管管管螺螺螺螺旋旋旋旋管管管管束束束束立立立立式式式式高压加热器 1进水总管弯头;2进水总管;3进水配水管;4出水总管;5出水配水管;6双层螺旋管;7进汽管;8蒸汽导管;9导流板;10抽空气管;11、12连接管;13排水管;14导轮;15配水管内隔板17(三)混合式低压加热器结构(三)混合式低压加热器结构(三)混合式低压加热器结构(三)混合式低压加热器
9、结构目的:为使水在加热时能与蒸汽充分接触,水最后可被加热到接近蒸汽压力下的饱和温度(一般欠热 1 左右)结构:一般采用1.淋水盘的细流式,2.压力喷雾的水滴式,3.水膜式等。若需要满足热除氧加热到饱和温度的要求,可加上鼓泡装置(利用在水中引入比加热器压力高的疏水或其他汽源),其机理详见第五章。加热和凝结过程分离出的不凝结气体和部分余汽被引至凝汽器。采用重力式的混合式低压加热器,其加热水出口可不设集水室。对于后接中继水泵的混合式低压加热器,为保证泵的可靠运行,应设一定容积的集水室。18 7 (a)(b)图图4-84-8 设计的卧式混合式加热器结构示意图设计的卧式混合式加热器结构示意图(a)1号混
10、合式加热器结构示意图;(b)该1号混合式加热内凝结水细流加热示意图;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CP2进口联箱的引出口;7-加热蒸汽进口;8-事故时凝结水往凝汽器的引出口。A-汽气混合物出口;B-凝结水出口(示意);C-加热蒸汽入口(示意);D-凝结水出口。19 图图4-9 BT4-9 BT设计的立式混设计的立式混合式加热器结构示意图合式加热器结构示意图1-加蒸汽进口;2-凝结水进口;3-轴封来汽;4-除氧器余气;5-三号加热器和热网加热器的余气;6-热网加热器来疏水;7-三号加热器疏水;8-排在凝汽器的事故溢水管;9-凝
11、结水出口;10-来自电动、气动给水泵轴封的水;11-逆止门的排水;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-逆止门;18-平衡管。20(四)(四)(四)(四)面式加热器的疏水设备面式加热器的疏水设备面式加热器的疏水设备面式加热器的疏水设备面式加热器的疏水设备主要有以下几种:面式加热器的疏水设备主要有以下几种:水封管:利用 U 型管中水柱高度来平衡加热器间压差,实现自动排水并在壳侧内维持一定水位。浮子式疏水器:系由浮子、滑阀及其相连接的一套转动连杆机构组成,所示。浮子随加热器壳铡水位上下浮动,通过传动连杆启闭疏水阀,实现水位调节。疏水调节阀:大机组的高
12、压加热器多采用疏水调节阀,它的动作由一套水位控制操作系统来操纵,常用的有电动、气动控制系统。新型水位控制器 21二、蒸汽冷却器的类型二、蒸汽冷却器的类型二、蒸汽冷却器的类型二、蒸汽冷却器的类型 蒸汽冷却器有内置和外置两种(一)内置式蒸汽冷却器(一)内置式蒸汽冷却器(一)内置式蒸汽冷却器(一)内置式蒸汽冷却器 图图4-12 4-12 带内置式蒸汽冷却段和疏带内置式蒸汽冷却段和疏水冷却段的面式加热器(a)汽水连接方式;(b)t-A图22(二)外置式蒸汽冷却器的连接方式(二)外置式蒸汽冷却器的连接方式(二)外置式蒸汽冷却器的连接方式(二)外置式蒸汽冷却器的连接方式(a)(b)(c)(d)(e)(f)
13、j+1jj1jj+1j1H1H2H3图图4-13 4-13 外置式蒸汽冷却器的连接方式外置式蒸汽冷却器的连接方式(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23(三)蒸汽冷却器及其热经济性分析(三)蒸汽冷却器及其热经济性分析(三)蒸汽冷却器及其热经济性分析(三)蒸汽冷却器及其热经济性分析1、蒸汽冷却器作用、蒸汽冷却器作用回热加热器内汽水换热的不可逆损失 加热器出口水温 ,换热温差 Tr ,热经济性 2、蒸汽冷却器类型、蒸汽冷却器类型内置式蒸汽冷却器(过热蒸汽冷却段):与加热器本体合
14、成一体(蒸汽凝结部分);外置式蒸汽冷却器:具有独立的加热器外壳,布置灵活;24(1 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:简单,投资小;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 2)外置式蒸汽冷却器)外置式蒸汽冷却器优点: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:造价高。3 3、蒸汽冷却器的连接方式、蒸汽冷却器的连接方式水侧连接方式:水侧连接方式:(1 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)25(2 2)外置式蒸汽冷却器:)外置
15、式蒸汽冷却器:串联连接:全部给水流经冷却器 并联连接:只有一部分给水进入冷却器4 4、外置式蒸汽冷却器连接方式比较、外置式蒸汽冷却器连接方式比较(1 1)串联连接)串联连接优点: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,泵功消耗多(2 2)并联连接)并联连接优点: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;回热抽汽做功少,热经济性稍差26三、回热系统的损失及回热系统的优化三、回热系统的损失及回热系统的优化三、回热系统的损失及回热系统的优化三、回热系统的损失及回热系统的优化 (一)面式加热器的疏水方式(一)面式加热器的疏水方式(一)面式加热
16、器的疏水方式(一)面式加热器的疏水方式1 1、疏水收集方式、疏水收集方式将面式加热器汽侧疏水收集并汇集于系统的主水流(主主给给水或主凝结水)水或主凝结水)中;(1 1)疏水逐级自流方式)疏水逐级自流方式利用汽侧压差,将压力较高的疏水自流到压力较低的加热器中,逐级自流直至与主水流汇合;27疏 水 逐 级 自 流 方 式疏 水 逐 级 自 流 方 式28(2 2)疏水泵方式)疏水泵方式 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;29(d)图图4-14 4-14 面式加热器面式加热器j j级的不同疏水收集方式级的不
17、同疏水收集方式(a)疏水逐级自流;(b)疏水逐级自流加外置式疏水冷却器;(c)采用疏水泵;(d)加疏水冷却器对j级换热的影响;(e)加疏水冷却器对在j+1级发生压降的影响302 2两种疏水方式的热经济性分析两种疏水方式的热经济性分析热量法:考虑对高一级与低一级抽汽量的影响;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,换热温差 Tr ,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 显显然然,不不同同疏疏水水收收集集方方式式的的热热经经济济性性高高低低、系系统统复复杂杂程程度度、投投资资大大小及运行维修费用是各不相同的。小及运行维修费用是各
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