发电厂的回热加热系统.pptx
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1、第一节第一节 回热加热器的型式回热加热器的型式卧式加热器卧式加热器回热循环回热循环 :由回热加热器、回热抽汽管道、由回热加热器、回热抽汽管道、水管道、疏水管道等组成的一个加热系统;水管道、疏水管道等组成的一个加热系统;加热器的类型:加热器的类型:汽、水接触方式:汽、水接触方式:混合式加热器:汽水直接接触:混合式加热器:汽水直接接触:表面式加热器:汽水不接触,通过金属壁面换热表面式加热器:汽水不接触,通过金属壁面换热立式加热器立式加热器受热面布置方式:受热面布置方式:一、混合式加热器一、混合式加热器混合式加热器:混合式加热器:加热蒸汽与水在加热器内直接加热蒸汽与水在加热器内直接接触,来完成热量交
2、换,从而提高水温。接触,来完成热量交换,从而提高水温。1、混合式加热器的结构、混合式加热器的结构(1)按布置方式分:卧式和立式)按布置方式分:卧式和立式卧式混合式加热器卧式混合式加热器1、外壳;、外壳;2、多孔淋水盘组;、多孔淋水盘组;3、凝结水入口;、凝结水入口;4、凝结水出口;、凝结水出口;5、汽水混合物引出口;、汽水混合物引出口;6、事故时凝结水到凝结水泵进口联箱的引、事故时凝结水到凝结水泵进口联箱的引出管;出管;7、加热蒸汽进口;加热蒸汽进口;8、事故时凝结水往凝汽器的引出管;、事故时凝结水往凝汽器的引出管;C、加热蒸汽入口、加热蒸汽入口D、凝结水出口、凝结水出口A、汽气混合物出口、汽
3、气混合物出口B、凝结水进口、凝结水进口(2)结构设计:)结构设计:汽水接触面积尽量大,热交换时间汽水接触面积尽量大,热交换时间尽量长。故将水变微细雾化和薄膜,逆向流动和多尽量长。故将水变微细雾化和薄膜,逆向流动和多层横向冲刷,目的增加传热量,使水出口温度达到层横向冲刷,目的增加传热量,使水出口温度达到该级加热器蒸汽压力下的饱和温度。该级加热器蒸汽压力下的饱和温度。(3)以除氧为主的混合式加热器,称除氧器。)以除氧为主的混合式加热器,称除氧器。(4)混合式加热器在加热或冷凝过程中分离出来的)混合式加热器在加热或冷凝过程中分离出来的不凝结气体和部分余汽被引至凝汽器或专设的冷却不凝结气体和部分余汽被
4、引至凝汽器或专设的冷却器中。器中。(5)在非重力式混合加热器和除氧器,应在出口设)在非重力式混合加热器和除氧器,应在出口设置一定容积的集水箱,以确保其后水泵运行安全可置一定容积的集水箱,以确保其后水泵运行安全可靠。靠。2、混合式加热器及其系统的特点:、混合式加热器及其系统的特点:(1)可以将给水加热到该级加热器压力下的饱和)可以将给水加热到该级加热器压力下的饱和温度。由于汽水直接混合,充分利用了蒸汽的能位,温度。由于汽水直接混合,充分利用了蒸汽的能位,热经济性比表面式的高。热经济性比表面式的高。(2)由于汽水直接混合,无金属传热面,结构简)由于汽水直接混合,无金属传热面,结构简单,金属耗量少,
5、造价低。便于汇集各种不同参数单,金属耗量少,造价低。便于汇集各种不同参数的汽、水流量,如:疏水,补充水,扩容蒸汽等。的汽、水流量,如:疏水,补充水,扩容蒸汽等。(3)可以兼作除氧设备使用;)可以兼作除氧设备使用;(4)全部由混合式加热器组成的系统:安全)全部由混合式加热器组成的系统:安全性可靠性低,系统投资大性可靠性低,系统投资大(每级都设置泵,才每级都设置泵,才能将饱和水压入高一级的加热器内能将饱和水压入高一级的加热器内)。图图2 21 1 全混合式加热器回热系统全混合式加热器回热系统(5)重力布置方式的混合式加热器回热系统)重力布置方式的混合式加热器回热系统采用重力式回热系统布置方式的混合
6、低压加热器采用重力式回热系统布置方式的混合低压加热器组可以解决前面的问题,同时提高热经济性。组可以解决前面的问题,同时提高热经济性。图图22 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12345678CH1H2H3H4H5H6H7H8SG2SG1至至C图图2 23 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二、二、表面式加热器表面式加热器 加热过程:加热过程:加热蒸汽与水在加热器内通过金属管壁进加热蒸汽与水在加热器内通过金属管壁进行传热,通常水在管内流动,加热蒸汽在管外。行传热,通常水在管内流动,加热蒸汽在管外。疏水疏水 表
7、面式加热器中加热蒸汽在管外冲刷放热后的表面式加热器中加热蒸汽在管外冲刷放热后的凝结水。凝结水。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。动的水吸热升温后的出口温度与疏水温度之差。1、表面式加热器的结构表面式加热器的结构(1)分类:)分类:布置方式:布置方式:卧式卧式(大容量常采用)(大容量常采用)、立式、立式水的引入引出方式:水的引入引出方式:水室结构、联箱结构水室结构、联箱结构管板管板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-U1-U形管;形管;2-2-拉杆和定距管;拉杆和定距管;3
8、-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-给给水出口;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;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)水室结构加热器()
9、水室结构加热器(U U形管管板式加热器)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中小机组高压加热器(2 2)联箱结构加热器)联箱结构加热器用途:用途:大机组高压加热器大机组高压加热器1 1给给水水入入口口联联箱箱;2 2正正常常水水位位;3 3上上级级疏疏水水入入口口;4 4给给水水出出口口联联箱箱;5 5凝凝结结段段;6 6人人孔孔;7 7安安全全阀阀接接口口;8 8过过热热蒸蒸汽汽冷冷却却段段;9 9蒸蒸汽汽入入口口;1010疏疏水水出出口口;1111疏水冷却段;疏水冷却段;1212放水口放水口2 2、表面式加热器的特点、表面式加热器的特点(1 1)有端差存
10、在,蒸汽能量利用率较低,热经)有端差存在,蒸汽能量利用率较低,热经济性比混合式差;济性比混合式差;(2 2)有金属传热,金属耗量大,内部结构复杂,)有金属传热,金属耗量大,内部结构复杂,制造困难,造价高;制造困难,造价高;(3 3)不能除去水中的氧和其它气体,未能有效)不能除去水中的氧和其它气体,未能有效地保护高温金属件。地保护高温金属件。(4 4)全部由表面式加热器组成地系统简单,运)全部由表面式加热器组成地系统简单,运行安全可靠,布置方便,系统投资和土建费行安全可靠,布置方便,系统投资和土建费用少;用少;图图26 全表面式加热器回热系统全表面式加热器回热系统图图2 27 7 实际电厂采用的
11、典型系统:高、低加热实际电厂采用的典型系统:高、低加热器为表面式的系统器为表面式的系统(5)由于给水被加热后是送入锅炉,因此加)由于给水被加热后是送入锅炉,因此加热器的水泵出口压力比锅炉压力高,各加热器的水泵出口压力比锅炉压力高,各加热器内水管应能承受比锅炉压力还高的水热器内水管应能承受比锅炉压力还高的水压,导致加热器地材料价格上升。压,导致加热器地材料价格上升。第二节第二节 表面式加热器及系统的热经济性表面式加热器及系统的热经济性一、表面式加热器的端差一、表面式加热器的端差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 进入加热器的凝结水温度
12、进入加热器的凝结水温度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:分析:,热经济性,热经济性tabA,m212abtwj+1twjtsj12 t分析:分析:,热经济性热经济性(1)如加热器出口水温)如加热器出口水温twj不变,端不变,端差减少意味着差减少意味着tsj不需要原来的那不需要原来的那样高,回热抽汽压力可以降低一样高,回热抽汽压力可以降低一些,回热抽汽做功比些,回热抽汽做功比Xr增加,热增加,热经济性变好;经济性变好;(2)如加热蒸汽压力不变,)如加热蒸汽压力不变,tsj不不变,端差变,端差 减少意味着出口水温减少意味着出口水温twj升高,其结
13、果是减少了压力较升高,其结果是减少了压力较高的回热抽汽做功比而增加了压高的回热抽汽做功比而增加了压力较低的回热抽汽做功比,热经力较低的回热抽汽做功比,热经济性得到改善。济性得到改善。tabA,m212abtwj+1twjtsj12 t表面式加热器端差的选择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:换热面积换热面积,减少,减少端差是以端差是以付出金属耗量付出金属耗量和投资为代价。和投资为代价。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:=-12CtabA,m212abtwj+1twjtsj12t二、抽汽管道压降二、抽汽管道压降pj及热经
14、济性及热经济性twj+1twjtsjjj+1抽汽管道压降抽汽管道压降ppj j:汽轮机抽汽口压力汽轮机抽汽口压力p pj j和和j j级回热级回热加热器内汽侧压力加热器内汽侧压力 之差,即之差,即影响因素:影响因素:蒸汽流速、局部阻力蒸汽流速、局部阻力一般一般 p pj j不大于抽汽压力不大于抽汽压力p pj j的的10%10%大容量机组取大容量机组取4%4%6%6%;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介质流速:抽汽管道介质流速:过热蒸汽:过热蒸汽:3560m/s;饱和蒸汽:饱和蒸汽:3050m/s;湿蒸汽:湿蒸汽:2035m/s。twj+1twjtsjjj+1分
15、析:分析:pj ,热经济性,热经济性三、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,布具有独立的加热器外壳,布置灵活置灵活讨论讨论P57:第三段中:内置式蒸汽加热器中:第三段中:内置式蒸汽加热器中有有2030的过热度
16、是如何反映在图的过热度是如何反映在图212中的?中的?(b)(a)(a)内置式;内置式;(b)(b)外置式,外置式,SC2SC2与主水流并联;与主水流并联;(c)(c)外置式,外置式,SC2SC2与主水流串联与主水流串联(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,冷却段面积小,只能提高本级出口水温,热经济性改善小,提高热经济性改善小,提高0.15%0.15%0.20 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;换减少本级端
17、差,提高最终给口水温度;换热面积大,热经济性可提高热面积大,热经济性可提高0.3%0.3%0.5%;布置方式灵活布置方式灵活缺点:缺点:造价高造价高3、特点、特点外置式蒸汽冷却器经济性分析外置式蒸汽冷却器是一个独立的换热器,具有较大外置式蒸汽冷却器是一个独立的换热器,具有较大的换热面积,钢材耗量大,造价高,但其布置方式的换热面积,钢材耗量大,造价高,但其布置方式灵活,即可减少本级加热器的端差,又可提高最终灵活,即可减少本级加热器的端差,又可提高最终给水温度,降低机组热耗,从而使热经济性获得较给水温度,降低机组热耗,从而使热经济性获得较大提高。大提高。(1)用做功能力法分析:)用做功能力法分析:
18、A:提高给水温度,减少:提高给水温度,减少锅炉换热温差;锅炉换热温差;B:蒸汽温度降低,减少了本级加:蒸汽温度降低,减少了本级加热器换热温差,佣损减少,同时提高给水出口温度,热器换热温差,佣损减少,同时提高给水出口温度,减少高压力级回热抽汽量。减少高压力级回热抽汽量。(2)热量法:最终给水温度提高,使热耗降低,回)热量法:最终给水温度提高,使热耗降低,回热抽汽做功增加,凝汽做功减少,冷源损失降低更热抽汽做功增加,凝汽做功减少,冷源损失降低更多,热经济性提高。多,热经济性提高。4 4、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
19、却器:串联连接(加热器顺序连接)串联连接(加热器顺序连接)(2 2)外置式蒸汽冷却器:)外置式蒸汽冷却器:串联连接:串联连接:全部给水流经冷却器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只有一部分给水进入冷却器提问:提问:P58?图2-13 内置蒸汽冷却器单级串联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
20、 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)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5 5、外置式蒸汽冷却器连接方式比较、外置式蒸汽冷却器连
21、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、疏水收集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。疏疏水水收收集集方方式式分分为为:疏疏水水逐逐级级自自流流方方式式和和疏疏水水泵方式泵方式疏水逐级自流方式疏水逐级自流方式(1)疏水逐级自流方式)疏水逐级自流方式利用相邻表面式加热器汽侧压差,将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,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。逐级自流直至与主水流汇合。(2 2)疏水泵方
22、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),疏水必须侧压力(特别是高压加热器),疏水必须借助疏水泵将疏水与水侧的主水流汇合,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,由于汇入点常为该加热器的出口水流中,由于此汇入地点的温差最小,因此混合产生的此汇入地点的温差最小,因此混合产生的附加冷源损失小。附加冷源损失小。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佣损变化考虑换
23、热温差和相应的佣损变化(1 1)疏水泵方式)疏水泵方式疏水与主水流混合后,疏水与主水流混合后,端差端差,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 h hwj-1wj-1 pj-1Dj-1 pjDj pj+1Dj+1 b ahj h hwj-1wj-1 pj-1Dj-1 pjDj pj+1Dj+1图图217 表面式加热器表面式加热器j级疏水不同收集方式的分析级疏水不同收集方式的分析图图218 表面式加热器表面式加热器j级疏水不同收集方式级疏水不同收集方式(a)疏水逐级自流;()疏水逐级自流;(b)疏水逐级直
24、流加外置式疏水冷却器;)疏水逐级直流加外置式疏水冷却器;(c)采用疏水泵;()采用疏水泵;(d)加疏水冷却器对)加疏水冷却器对j级换热的影响;级换热的影响;(e)加疏水冷却器对在)加疏水冷却器对在j-1级发生压降的影响。级发生压降的影响。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所引起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;带来的火用损;降低疏水经节流后产生蒸汽形降低疏水经节流后产生蒸汽形成两相流的可能性。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
25、、内置式pjhjhwjpj+1hj+1 h jh j+1hwj+1hwj+2 图图212 带有内置式蒸汽冷却段和带有内置式蒸汽冷却段和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)加装疏水冷却器(段)后,疏水温度与本级加热后,疏水温度与本级加热器进口水温之差器进口水温之差 一般推荐一般推荐 =5=510 10 设置疏水冷却段的意义:设置疏水冷却段的意义:提高热经济性,对系统的安全运行也有好处。提高热经济性,对系统的安全运行也有好处。因为:原来的疏水为饱和水,当自流到压力较低的因为:原来的疏水为饱和水,当自流到压力较低的加热器时,经过节流
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