第四章回热加热系统.ppt

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1、第四章第四章 回热加热系统回热加热系统 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、回热加热器的型式第一节、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 表面式加热器：汽水不接触，通过金属壁面换热 立式加热器 卧式加热器汽水接触方式汽水接触方式受热面布置方式式（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（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

2、式复杂：水泵、水箱（二）回热系统（二）回热系统1 1、全表面式加热器回热系统全表面式加热器回热系统2 2、全混合式加热器回热系统全混合式加热器回热系统3 3、带有两组重力布置方式的混合式、带有两组重力布置方式的混合式加热器回热系统加热器回热系统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 4、高、低加热器为表面式的系统、高、低加热器为表面式的系统 pc p1 p2 p3 p4 p5 p7 p65 5、全部低压加热器为混合式的系统、全部低压加热器为混合式的系统12345678CH1H2H3H4H5H6H7H8SG2SG1至C6 6

3、、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（三）加热器的结构（三）加热器的结构1 1、表面式加热器、表面式加热器疏水疏水表面式加热器中加热蒸汽在管外冲刷放热后的凝表面式加热器中加热蒸汽在管外冲刷放热后的凝 结水结水端差端差（上端差、出口端差）（上端差、出口端差）表面式加热器管内流动的水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吸热升温后的出口温度与疏水温度之差分类分类布置方式：卧式、立式布置方式：卧式、立式水的引入引出方式：水室结构、联箱结构水的引入引出方式：水室结构、联箱结构（1 1）水室结构加热器（）水室结构加热器（U U形管管板式加热器）形管

4、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中小机组高压加热器管板管板U U形管束卧式高压加热器结构示意形管束卧式高压加热器结构示意 1-1-U U形管；形管；2-2-拉杆和定距管；拉杆和定距管；3-3-疏水冷却段端板；疏水冷却段端板；4-4-疏水冷却段进口；疏水冷却段进口；5-5-疏水冷却段隔板；疏水冷却段隔板；6-6-给水进口；给水进口；7-7-人孔密封板；人孔密封板；8-8-独立的分流隔板；独立的分流隔板；9-9-给水出口；给水出口；10-10-管板；管板；11-11-蒸汽冷却段遮热板；蒸汽冷却段遮热板；12-12-蒸汽进口；蒸汽进口；13-13-防冲板；防冲板；

5、14-14-管束保护环；管束保护环；15-15-蒸汽冷却段隔板；蒸汽冷却段隔板；16-16-隔板；隔板；17-17-疏水进口；疏水进口；18-18-防冲板；防冲板；19-19-疏水出口疏水出口 （2 2）联箱结构加热器）联箱结构加热器用途：大机组高压加热器用途：大机组高压加热器11给给水水入入口口联联箱箱；22正正常常水水位位；33上上级级疏疏水水入入口口；44给给水水出出口口联联箱箱；55凝凝结结段段；66人人孔孔；77安安全全阀阀接接口口；88过过热热蒸蒸汽汽冷冷却却段段；99蒸蒸汽汽入入口口；1010疏疏水水出出口口；1111疏疏水水冷冷却却段；段；1212放水口放水口2 2、混合式加热

6、器结构、混合式加热器结构除氧器除氧器分类：卧式、立式分类：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1加热蒸汽进口；2凝结水进口；3轴封来汽；4除氧器余汽；53号加热器和热网加热器的余汽；6热网加热器来疏水；73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

7、管第二节、表面式加热器及系统的热经济性第二节、表面式加热器及系统的热经济性（一）表面式加（一）表面式加热器的端差热器的端差1加热蒸汽加热蒸汽2汽测压力汽测压力 下的饱和状态下的饱和状态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端差：端差：=tsj twj分析：，热经济性 t,CtabA,m212abtwj+1twjtsj12表面式加表面式加热器端差的选择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：换热面积换热面积，无过热蒸汽冷却段：无过热蒸汽冷却段：=36C有过热蒸汽冷却段：有过热蒸汽冷却段：=-

8、12Ct,CtabA,m212abtwj+1twjtsj12（二）抽汽管道压降（二）抽汽管道压降pj及热经济性及热经济性抽汽管道压降pj汽轮机抽汽口压力pj和j级回热加热器内汽侧压力 之差，即影响因素：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：分析：p pj j ，热经济性热经济性twj+1twjtsjjj+1ppj j的影响因素的影响因素l抽汽管的介质流速（或管径）l局部阻力（即装设的阀门多少和阀门类型等）l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pj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

9、数给水焓/Kj/kg100200300400500600机组热耗率变化/%0.00330.0040.00460.00580.00690.0081（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 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回热加热器内汽水换热的不可逆损失加热器出口水温加热器出口水温，端差，端差，热经济性热经济性2 2、蒸汽冷却器类型、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）外置式蒸汽冷却器外置式蒸汽冷却器：具有独立的加热器外壳，布置灵活：具有独立的加热器外

10、壳，布置灵活(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 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 2）外置式蒸汽冷却器）外置式蒸汽冷却器 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 3、蒸汽冷却器的连接方式、蒸汽冷却器的连接方式水侧水侧连接方式：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）串联连

11、接（顺序连接）（2 2）外置式蒸汽冷却器：）外置式蒸汽冷却器：串联连接：全部给水流经冷却器串联连接：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内置式蒸汽冷却器单级串联外置式蒸汽冷却器连接方式外置式蒸汽冷却器连接方式(a)a)单级并联；单级并联；(b)b)单级串联；单级串联；(c)c)与主水流分流两级并联；与主水流分流两级并联；(d)d)与主水流串联与主水流串联两级并联；两级并联；(e)e)先先j+1j+1级，后级，后j j级的两级串联；级的两级串联；(f)f)先先j j级，后级，后j+1j+1级的两级串联级的两级串联 （1 1

12、）串联连接）串联连接优点：优点：进水温度高，换热温差小，火用损小；进水温度高，换热温差小，火用损小；缺点：缺点：给水全部流经冷却器，给水系统阻力大，给水全部流经冷却器，给水系统阻力大，泵功消耗多泵功消耗多（2 2）并联连接）并联连接优点：优点：给水系统阻力小，泵功消耗少给水系统阻力小，泵功消耗少缺点：缺点：进水温度小，换热温差大，火用损大；进水温度小，换热温差大，火用损大；回热抽汽做功少，热经济性稍差回热抽汽做功少，热经济性稍差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（四）表面式加热器的疏水方式及热经济性分析（四）表面式加热器的疏水方式及热经济性分析1 1、疏水收集方

13、式、疏水收集方式将将疏疏水水收收集集并并汇汇集集于于系系统统的的主主水水流流（主给水或主凝结水）中（主给水或主凝结水）中（1 1）疏水逐级自流方式）疏水逐级自流方式利利用用汽汽侧侧压压差差，将将压压力力较较高高的的疏疏水水自自流流到到压压力力较较低低的的加加热热器器中中，逐逐级级自自流流直直至至与与主主水水流汇合流汇合疏水逐级自流方式疏水逐级自流方式 （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，汇入点常为该将疏水与水侧的主水流汇合，汇入点常

14、为该加热器的出口水流中加热器的出口水流中2 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：热量法：考虑对高一级与低一级抽汽量的影响；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考虑换热温差和相应的火用损变化（1 1）疏水泵方式）疏水泵方式疏疏水水与与主主水水流流混混合合后后，使使逐逐水水流流温温度度升升高高，端端差差 ，热经济性热经济性（2 2）疏水逐级自流方式）疏水逐级自流方式高一级抽汽量高一级抽汽量，低一级抽汽量，低一级抽汽量，热经济性热经济性3 3、疏水冷却器的设置、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

15、所引起的附加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冷源热损失或因疏水压力降产生热能贬值带来的火用损；损；降低疏水经节流后产生蒸汽形成两相流的可能性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：布置方式：外置式、内置式外置式、内置式pjhjhwjpj+1hj+1hjhj+1hwj+1hwj+2疏水冷却段的加热器示意图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（段）后，疏水温度与本级加热器进口水疏水温度与本级加热器进口水温之差温之差 一般推荐一般推荐 =5=51010 加疏水冷却器的影响

16、加疏水冷却器的影响4 4、实际系统疏水方式的选择、实际系统疏水方式的选择 技术经济比较：技术经济比较：对热经济性影响约为对热经济性影响约为0.5%0.5%0.15%0.15%（1 1）疏水逐级自流方式：）疏水逐级自流方式：简单、可靠、费用少简单、可靠、费用少应用：应用：高压加热器、低压加热器高压加热器、低压加热器 （2 2）疏水泵方式）疏水泵方式 ：系统复杂，投资大系统复杂，投资大应用：应用：大、中型机组的最后一、二级低压加热器大、中型机组的最后一、二级低压加热器 N600MWN600MW机组：机组：全疏水逐级自流方式全疏水逐级自流方式 N300MWN300MW机组：机组：全疏水逐级自流方式或

17、全疏水逐级自流方式或 第第3 3台低加采用疏水泵方式台低加采用疏水泵方式第三节、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。n加热器散热损失 加热器的散热损失可用加热器效率表示，一般取=0.980.99。n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。

18、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。第四节、汽轮机组原则性热力系统计算第四节、汽轮机组原则性热力系统计算1、计算目的、计算目的1）确确定定汽汽轮轮机机组组在在某某一一工工况况下下的的热热经经济济指指标标和和各各部部分分汽汽水水流量；流量；2）根据计算结果选择辅助设备和汽水管道；）根据计算结果选择辅助设备和汽水管道；3）确定某些工况下汽轮机的功率或新汽耗量；）确定某些工况下汽轮机的功率或新汽耗量；4）新机

19、组本体热力系统定型设计。）新机组本体热力系统定型设计。2、计算基本公式、计算基本公式热平衡式、物质平衡式、汽轮机功率方程。热平衡式、物质平衡式、汽轮机功率方程。1）加热器的热平衡式）加热器的热平衡式（1 1）吸热量）吸热量 =放热量放热量 h h h h加热器效率加热器效率 （2 2）流入热量流入热量 =流出热量流出热量 流入热量中的蒸汽部分乘以蒸汽焓的利用系数流入热量中的蒸汽部分乘以蒸汽焓的利用系数 h h 2）汽轮机物质平衡汽轮机物质平衡或或3）汽轮机功率方程汽轮机功率方程 3、计算内容 机组的原则性热力计算，一般使在汽轮机类型、容量、参数（初、终参数，回热、再热参数，供热抽汽参数等）、机

20、组相对内效率以及回热系统具体组成已知的条件下进行的。对于上述任何计算目的，回热（机组）原则性热力系统计算的主要内容为：通过加热器热平衡式来求各级抽汽量；通过物质平衡式求凝汽量；通过汽轮机功率方程式求pe（定流量计算）或D0（定功率计算）。为此，热平衡式、物质平衡式、汽轮机功率方程式，就是回热（机组）原则性热力系统计算的三个基本公式。4、计算方法和步骤n回热系统（机组原则性热力系统）计算方法，有传统的常规算法，以及简捷计算方法、等效焓降法和循环函数发等。在此主要是常规计算法。n计算时一般采用正平衡(i=wi/Q0)求i，然后用反平衡(i=1-(Qc/Q0)计算进行校验，计算过程即步骤如下：n1）

21、整理原始资料：当所提供的原始资料不够直接和完整时，计算前必须进行适当的整理和选择假定，以满足计算的需要，包括：将原始资料整理成计算所需的各处汽、水比焓值，如新汽、抽汽、凝汽比焓（h0、hj、hc），加热器出口水、疏水及凝汽器出口水比焓（hwj、hj、hc），1kg再热蒸汽的吸热量qrh等。合理选择未给出的数据 新蒸汽压损p0=(3%-5%)p0 再热压损prh10%prh(prh为高压缸排汽压力）抽汽压损pj=(3%-8%)pj；加热器出口端差：-1-2有过热蒸汽冷却段、3-6 入口端差：5-10 加热器效率j=0.98-0.99 或加热蒸汽焓的利用系数0.985-0.995 发电机效率g=0

22、.98-0.99 机械损失m=0.99左右n2）按加热器热平衡式，由高到低进行各级回热抽汽量Dj（或抽汽系数aj）的计算n3）排汽量Dc（或凝汽系数ac）或新汽耗量D0的计算，或汽轮机功率计算。n4）对计算结果进行校核，包括计算误差的校核和计算中假设数据的校核。可利用流量（通过物质平衡）或功率（通过功率方程式）来进行。n5）热经济性指标和各处汽水流量计算。5 5、典型热平衡式示例、典型热平衡式示例hjhwjhw(j+1)()()1()1()1()1()1()1()1(+-=-=+=+=jwwjjwhwjjjwjwjjwjwhjjwjwjjwjwjjjwjwjhhhhhhhhhhhh或或（1）混

23、合式加热器）混合式加热器（2 2）表面式加热器）表面式加热器)()()()()()()1()1()1(+-=-=-=-jwwjwjjhjjjwwjwjhjjjjwwjwjjjjhhhhhhhhhhhhhh或或（3）表面式加热器不同连接方式下热平衡方程的处理方法hwz-1z-1hwzzhchwzmhwzzchwc(a)(b)hwz-1z-1hwzzhchwzmhwzzchwc(a)(b)本章小结：本章小结：1 1）回热加热器的型式）回热加热器的型式 表面式和混合式、表面式加热器的特点、加热器的结构原理、表面式和混合式、表面式加热器的特点、加热器的结构原理、回热系统的连接形式回热系统的连接形式2 2）表面式加热器及其系统的热经济性）表面式加热器及其系统的热经济性 表面式加热器的端差、抽气管道压降对热经济性的影响、表面式加热器的端差、抽气管道压降对热经济性的影响、蒸汽冷却器及其连接方式、疏水冷却器、疏水及疏水方式蒸汽冷却器及其连接方式、疏水冷却器、疏水及疏水方式3 3）实际回热系统损失及回热系统的优化）实际回热系统损失及回热系统的优化 影响回热损失大小的因素，及各回热机组热耗率的比较影响回热损失大小的因素，及各回热机组热耗率的比较4 4）汽轮机组原则性热力系统计算）汽轮机组原则性热力系统计算 计算目的、计算基本公式及计算方法计算目的、计算基本公式及计算方法