1、第四章 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。,第四章 给水回热加热系统,第一节 热力系统的概念及分类,第二节 回热（机组）原则性热力系统,第三节 回热（机组）原则性热力系统的计算,第四节 回热热加热器的运行,本 章 提 要,第一节 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
2、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。,第二节 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% 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。,一、回热加热器的类型
3、及其结构,(a)全混合式加热器回热系统,(b)全表面式加热器回热系统,（c） 高、低加热器为表面式的系统,(d)带有两组重力布置方式的混合式加热器回热系统,p2,p1,p3,p4,p5,p7,p6,pc,实际电厂采用的加热器类型,(e)带有部分混合式低压加热器的热力系统,（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，而且可靠； 现在电厂只设一个混合式的作为除氧器，其
4、余的皆为表面式的。,（二） 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。 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，便于安装和检修，为中、小机组和部分大机组广泛采用。,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
5、螺纹形管束图48为卧式混合式图49为立式混合式,图44 管板U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,图4-5 管板U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
6、入口；13疏水出口；14水室分隔板；15人孔,（三）混合式低压加热器结构 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。,(a) (b)图4-8 设计的卧式混
7、合式加热器结构示意图 (a)1号混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。,图4-9 BT设计的立式混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-凝结水出口
8、；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。,（四） 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： 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,二、
9、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,图4-12 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,（二）外置式蒸汽冷却器的连接方式,图4-13 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,（三）蒸汽冷却器及其热经济性分析 1、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 内置式蒸汽冷却器（过热蒸汽冷却段）：与加热器本体
10、合成一体（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；,（1）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）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、蒸汽冷却器的连接方式 水侧连接方式： （1）内置式蒸汽冷却器：串联连接（顺序连接）,（2）外置式蒸汽冷却器：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、外置式蒸汽冷却器连接方式比较 （1）串联连接
11、 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）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,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 1、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（主给水或主凝结水）中； （1）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；,疏水逐级自流方式,（2）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
12、合，汇入点常为该加热器的出口水流中；,图4-14 面式加热器j级的不同疏水收集方式 （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,2两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 显然，不同疏水收集方式的热经济性高低、系统复杂程度、投资大小及运行维修费用是各不相同的。,3、疏水冷却器的设
13、置 目的：（1）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损；（2）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：外置式、内置式,疏水冷却段的加热器示意图,4实际系统疏水方式的选择 技术经济比较：对热经济性影响约为0.5%0.15% （1）疏水逐级自流方式：简单、可靠、费用少 应用：高压加热器、低压加热器 （2）疏水泵方式 ：系统复杂，投资大 应用：大、中型机组的最后一、二级低压加热器 N600MW机组：全疏水逐级自流方式 N300MW机组：全疏水逐级自流方式或第3台低加采用疏水泵方式,5.回热系统基本连接方式： （1）一台混合式加热器作
14、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； （2）高压加热器疏水逐级自流进入除氧器； （3）低压加热器疏水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。 回热抽汽过热度较小时不宜采用蒸汽冷却器；小机组不宜采用蒸汽冷却器和疏水冷却器。,（二）回热系统的损失热经济性的影响因素1.蒸汽循环参数 ；2. 回热循环主要参数 ；3. 回热系统有密切的关系，诸如上面提及的疏水收集方式，疏水冷却器、蒸汽冷却器的应用等，以及下面要分析的四项损失有关，即与抽汽管道压降、面式加热器的端差、回热系统的配置、实际给水焓升分配有关。,1. 抽汽管道压降 pj 损失影响
15、因素（1）回热做功比 的变化 当当机组做内功量 时， 只决定于回热做内功量的变化。当机组初、终参数，回热抽汽参数 一定时， 大小仅决定于各级抽汽量 的变化趋势。 （2）对 影响最大的是抽汽管的介质流速（或管径）和局部阻力（即装设的阀门多少和阀门类型等）。,2. 面式加热器的端差 上端差 -面式加热器端差都是指出口端差 （加热器汽侧压力下的饱和水温 与出口水温 之间的差值， ），又称上端差。 下端差（入口端差） -以后将提到的疏水冷却器端差则是指入口端差，它是指离开疏水冷却器的疏水温度 与进口水温 间的差值， ，又称下端差。,3. 布置损失 理想回热循环及其系统全为混合式加热器。由于采用面式加热
16、器以及在它回热系统中所排列位置的不同，引起的热耗率损失，称为布置损失。,表42五级回热系统十种方案的布置损失,4. 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。影响因素：循环参数、回热参数、汽机相对内效率、回热级数、回热加热器的型式等。,（三）回热系统的优化 回热的热经济性与回热参数、回热系统连接方式、 pj、j、布置损失等有关，并与汽轮机组的有关设计方案、参数密不可分； 因此，应综合统筹考虑进行优化，有成百的方案，要通过计算机来进行优化； 现代大型汽轮机，设计制造部门都是经过优化来确定，不仅要考虑热经济（节能）还要考虑钢一煤比价或成本
17、，可靠性和对环保的影响等因素。,第三节 回热（机组）原则性热力系统计算,回热原则性热力系统计算又称（汽轮）机组原则性热力系统计算。 一.计算目的 1. 确定某工况时机组的热经济指标和各部分汽水流量； 2. 根据最大工况时的各项汽水流量，选择有关的辅助设备及汽水管道； 3. 确定某些工况下汽轮机的功率或新汽耗量； 4. 新机组本体热力系统定型设计。 二.计算公式 对于上述任何计算目的，如确定热经济指标i，定流量时求Pe=f（Do） ，或定功率时求 Do=f（P e） 时，,需用热经济指标公式：应用功率方程式 ：其中：,计算内容 通过加热器热平衡式来求各抽汽量 ； 通过物质平衡式求凝汽量 ； 通过
18、汽轮机功率方程式求 Pe （定流量计算时）或 Do （定功率计算时）。 回热（机组）原则性热力系统计算的三个基本公式1.热平衡式2.物质平衡式3.汽轮机的功率方程式,三、计算方法和步骤 1.计算方法以热力学第一定律为主的方法有：代数运算法 矩阵分析法偏微分分析法以热力学第二定律为基础的分析法：以 分析法为代表回热（机组）原则性热力系统计算方法：有传统的常规计算法等效焓降法循环函数法等,2.计算步骤（详细内容见教材） 整理原始资料，整理成该机组回热系统的汽水参数表； “由高到低”进行各级回热抽汽量 Dj（或 j ）的计算； 凝汽系数 c 或新汽耗量 Do 的计算，或汽轮机功率计算； 对计算结果进
19、行校核； 机组经济指标和各处汽水流量计算。,四、热平衡式的拟定热平衡式一般有两种写法：1.吸热量=放热量h，h为加热器的效率；2.流入热量=流出热量；其中流入热量中的蒸汽部分应乘以蒸汽焓的利用系数 。 为了在同一个系统计算中采用相同的标准，应统一采用 或 ，故热平衡式的写法,在同一热力系统计算中也采用同一方式。拟定热平衡式时，最好根据需要与简便的原则，选择最合适的热平衡范围。,（a） （b） 图4-19 回热原则性系统计算中热平衡式的拟定范围选择 （a） 疏水流入热井的系统；（b） 带疏水泵的系统,回热系统热平衡范围选择,广义的冷源热损失,若以凝汽器和加热器为热平衡对象，则有若以整个回热系统（
20、包括凝汽器和所有加热器）为平衡对象 ，则有,图4-20 回热加热器的疏水类型 （a） 放流式加热器；（b）、（c） 汇集式加热器,回热加热器的疏水类型,加热器常规法分两种情况计算,疏水放流式加热器如图4-20(a)所示：汇集式加热器如图4-20（b）、（c）所示： 两类加热器的 计算都是一样的； 汇集式加热器的 均以进水焓 为基准的。,五、回热（机组）原则性热力系统的并联计算 常规的传统热力系统的计算“由高到低”串联进行的； 矩阵方程计算仍是系统的热力系统计算，都是并联进行； 并联计算特点是一次能计算几十个未知参数的热平衡方程，同时求得 。,东方汽轮机厂由引进技术生产的DH_600-40-H型
21、亚临界参数汽轮机,（一）并联法解矩阵方程现以图4-17所示的国产引进型600MW机组汽轮机的回热系统为例，用相对量计算，经整理写成：,写成矩阵方程 AX=T X=A1T 其中A矩阵的排列规律参考教材P177,（二）热经济指标计算 1. 汽轮机汽耗量：2. 功率校核：1kg 新汽比内功 wi 为：据此可得发电机的功率为：3. 1kg 新汽的比热耗 q0,4. 汽轮机的绝对内效率 i5. 汽轮发电机组绝对电效率 e6. 汽轮发电机组热耗率 q7. 汽轮发电机组汽耗率 d,第四节 回热加热器的运行,一、回热系统正常运行的重要性1. 机组回热系统构成：回热加热器的抽汽（加热蒸汽）、疏水、抽空气系统和主
22、凝水、主给水、除氧器等系统。 2. 重要性：对锅炉、汽轮机、给水泵的安全可靠运行，和热经济性的影响很大。如：给水回热加热器的完好率、高压加热器的投运率、低压加热器投运情况，都会影响机组的热经济性；还会影响机组的出力，使推力轴承受到的应力超出设计值，危及设备安全。,二、加热器的投运和停用方式1. 加热器的投运和停用方式规定：我国温升率为 5/min ，温降率为 2/min 。而美国 FOSTER WHEEL(FW) 公司规定的温升率、温降率均为 1.85/min 。2. 汽轮机组和加热器的状态不同，加热器的投入和停用方式也不同，如表4-5所示。,表 45,三、运行中监督1. 加热器水位（加热器汽
23、侧水位过高、过低，不仅影响回热经济性，还威胁机组的安全运行。）（1）水位过高，将淹没部分传热面积引起汽压摆动或升高，水可能从抽汽管倒流入汽轮机造成水击，使抽汽管，加热器壳体产生振动。（2）水位过低或无水位，蒸汽经疏水管流进相邻压力较低一级加热器，排挤该低压抽汽，降低热经济性，并可能使该级加热器汽侧超压、尾部管束受到冲蚀（对内置式疏冷器危害尤甚），同时加速对疏水管、阀门的冲刷和汽蚀。,2. 加热器出口水温（加热器出口水温应维持设计值，若低于设计值，将使高压抽汽增加，低压抽汽减少，回热的热经济性下降。） 出口水温降低的主要原因为： （1） 端差增大 其原因可能是加热器的受热面结垢、汽侧主要抽空气不
24、良、使传热系数值减小，水位过高淹没受热面，或水侧旁路门漏水引起的。 （2） 抽汽管压降增大 如进汽阀或逆止阀开度不足或卡涩等原因造成。 （3） 保护装置失灵所以：应定期进行抽汽逆止阀的严密性试验，高压加热器自动保护装置的试验。,第五章 给水除氧和发电厂的辅助汽水系统,除氧器是特殊的混合式回热加热器，兼有除氧，汇集各项汽水流量的作用，并与给水泵的安全运行有密切关系。本章围绕除氧器讲述与之有关的内容，先讲火电厂的工质损失及其补充，再讲锅炉连续排污利用系统和化学除氧。最后两节重点讨论热除氧机理及其原则性热力系统和除氧器的安全运行。,第五章 给水除氧和发电厂的辅助汽水系统,第二节 锅炉连续排污利用系统
25、,第四节 热除氧器及其原则性热力系统,第五节 除氧器的运行,第三节 化学除氧,第一节 发电厂的汽水损失及补充,本 章 提 要,第一节 火电厂的汽水损失及补充,一、汽水工质损失 （一）汽水工质损失类型 1.内部损失 ： （1）工艺上要求的正常性汽水工质损失 热力设备及其管道的暖管疏放水，加热重油、各种汽动设备(汽动给水泵、汽动油泵、汽动抽气器等)的用汽，蒸汽吹灰用汽、汽包炉的连续排污水、汽封用汽、汽水取样、设备检修时的排放水等， （2）偶然性非工艺要求的汽水损失 通常讲的热力设备或管道的跑冒滴漏。 2.外部损失热电厂对外供热设备及其管道的工质损失，它与热负荷性质(如热水负荷就完全不能回收)、供热
26、方式(直接或间接供汽、开式或闭式水网)以及回水质量(如是否含油、是否被制药的热用户细菌污染等)有关，变化范围很大，甚至完全不能回收，回水率为零。,（二）减少工质损失的技术措施1.火电厂汽水损失影响既是工质损失，又有热量损失，不仅影响电厂的经济性，有的还危及设备安全运行和使用寿命。 2.采取的技术措施选择合理的热力系统及汽水回收方式；尽量回收工质并利用其热量，如轴封冷却器、汽封自密封系统，锅炉连续排污水的回收与利用；改进工艺过程，如蒸汽吹灰改为压缩空气、炉水吹灰，锅炉、汽轮机和除氧器由额定参数启动改为滑参数启动或滑压运行；提高安装检修质量，如用焊接取代法兰连接等等。除了上述硬件改进，另外不可忽视
27、的是软件方面改善，如运行技术管理、维修运行人员素质的提高和相应的监督机制，考核管理办法的完善等。,二、水汽质量标准锅炉补给水、锅炉给水、炉水、蒸汽、汽轮机凝结水、疏水、生产返回水、热网补给水、冷却水以及水冷发电机冷却水(不允许导电)等标准。 三、控制指标 1. 给水含氧控制指标 为确保热力设备安全经济运行，我国“法规”规定，给水含氧控制指标为： 工作压力为5.88MPa(60ata)及以下锅炉，给水含氧应小于或等于15g/l； 工作压力为5.98MPa(61ata)及以上锅炉，给水含氧应小于或等于7g/l； 对亚临界和超临界的直流锅炉，由于无排污、蒸汽溶盐能力强等原因，给水要求彻底,2.PH控
28、制指标 水的pH值在9.29.6范围内的抗腐效果最佳，但对凝汽器和低压加热器采用铜管的系统，pH过高反会加剧腐蚀，故对采用铜管系统的水的pH值，一般控制在8.89.2之间。,第二节 锅炉连续排污利用系统,一、锅炉的汽水品质锅炉汽水品质，是指饱和蒸汽、过热蒸汽、锅炉给水和炉水。 蒸汽带出盐类和硅酸盐等越多，其品质越低，并可分为两类携带：蒸汽带了含盐浓度大的炉水水滴，称为水滴携带；蒸汽直接溶解某些盐类，称为溶解携带；而且其溶解度随蒸汽压 力增高而升高，尤以硅酸盐最为显著。 锅炉蒸汽质量标准,二、废热及工质的回收利用火电厂锅炉的连续排污水，汽轮机的门杆与轴封漏汽，以及发电机的冷却水、厂用蒸汽、疏放水
29、等，就其工艺本身而言，均属“废汽、废水”。为提高发电厂的经济性，通常设法利用其热量或再回收其部分工质。 （一）汽包炉连续排污扩容系统的热经济性分析,汽包锅炉单级连续排污利用系统,汽包内盐段炉水浓度高的炉水表面处 连续排污管 连续排污扩容器 （扩容降压蒸发出部分工质） 热力系统除氧器（回收工质利用其热量）（扩容蒸发后剩余的排污水） 排污冷却器（用以加热从化学车间来的软化水 排入地沟,根据扩容器的物质平衡、热平衡式、排污冷却器的热平衡式。三个方程式求解三个未知量：扩容蒸汽量 Df、未扩容的排污水量，排污冷却器出口的补充水比焓。 扩容器的物质平衡式（51）扩容器的热平衡式（52）排污冷却器的热平衡式
30、将式（51）代入式（52）得工质回收率：,锅炉排污率 ： 新“设规”规定，凝气式发电厂锅炉正常排污率不宜超过1%，供热式热电厂锅炉正常排污率不宜超过2%。 （二）汽轮机汽封系统用汽的回收和利用汽轮机的汽封系统用汽和漏汽有：主汽门和调速汽门的门杆漏汽，再热式机组中压联合汽门的门杆漏汽，高、中、低压缸的前后轴封漏汽和轴封用汽等。（三）火电厂工质回收和“废热”利用的原则 1.发电厂工质回收的同时，总有热量的回收利用，不仅考虑工质回收的数量多寡，还要考虑其能位贬值的高低。要尽可能减少回收利用热量时的能位贬值。例如轴封漏汽、汽轮机门杆漏汽，应视其压力高低，尽可能分别引至压力与其相近的回热加热器，使因之引
31、起的排挤回热抽汽导致额外冷源热损失增加尽可能地小，即降低尽可能小。,2.工质回收及“废热”利用的热经济性，不反映在机组的热经济指标上，而是体现在全厂的热经济指标上。 3.工质回收及“废热”利用，引入回热系统时，影响每千克工质做功量 wi 的变化，并应注意回收热量的质量影响，能位高的，单位热量增加的功较多，能位低的，单位热量增加的功较少。 4.实际工质回收和废热利用系统，不仅要考虑热经济性，还要考虑投资、运行费用等的影响，应通过技术经济比较来确定。 三、加热用厂用蒸汽系统 加热用的厂用蒸汽通常有：加热重油、空气(暖风器)、烟气(湿式烟气脱硫装置的烟气再热器)和厂内采暖加热器等。,第三节 化学除氧
32、,给水中溶解氧的影响：1.腐蚀热力设备及其管道；2.造成传热恶化，降低机组的热经济性；3.通过汽轮机通流部分，会在叶片上沉积，不仅降低汽轮机的出力，还会使轴向推力增加，危及机组安全运行。 一、给水除氧方法：1.化学除氧2.物理(热力)除氧,常用的化学除氧方法有： 1.亚硫酸钠 Na2SO3 处理 优点：Na2SO3易溶于水，无毒价廉，装置简单 缺点： Na2SO3 与 SO2化合成 Na2SO4 会增加给水含盐量，在温度大于280 后会分解成 H2S 和 SO2 等有害气体； 适用：用于中压(6.18MPa)以下的锅炉，不能用于高压以上的电站锅炉。 2.联胺 N2H4 处理 优点：N2H4 除
33、氧，生成 N2 和 H2O，不会增加水中含盐量，且有钝化钢铜表面； 缺点：N2H4 有毒、有挥发性、易燃烧，在保管、运输和使用时应遵守有关安全规定。N2H4 还被怀疑为是致癌物质，使用时要有相应安全措施； 适用：广泛用于高压及以上锅炉，也用于直流锅炉。,3.加氧处理(中性水处理 NWT ) 优点：使金属表面形成稳定氧化膜，促进钢表面进入钝化区，达到防腐效果； 缺点：对给水水质要求很严，中性纯水的缓冲性低； 适用：已在国外各类直流锅炉、空冷机组和核电机组上应用。 4.加氧加氨联合水处理 CWT 二、凝结水的化学处理 火电厂的凝结水包括汽轮机的主凝结水、各种疏水、补入凝汽器的软化水，热电厂还有生产
34、返回水。凝结水是锅炉给水的主要组成部分，其质量关系锅炉给水的质量。,影响凝结水质量的主要因素：因凝汽器泄漏混入的冷却水中的杂质，这项影响最大；补入软化水带入的悬浮物和溶解盐；机组启停及负荷变动，导致给水、凝结水溶解氧升高，使热力系统中腐蚀物增加。 凝结水精处理装置有两种连接方式： 低压系统，即除盐装置DE位于凝结水泵与凝结水升压泵之间，我国采用者多，在设备条件具备时，宜采用与凝结水泵同轴的凝结水升压泵。低压系统常因两级凝结水泵不同步及压缩空气阀门不严，导致空气漏入凝结水精处理系统，使凝结水中溶解氧含量大增。中压系统，无凝结水升压泵而直接串联在中压凝结水泵出口，中压系统设备少、阀门少、凝结水管道
35、短，简化了系统，便于操作，几乎无空气漏入凝结水系统，运行中未发生过问题。,第四节 热除氧器及其原则性热力系统,除氧器作用：1.以回热抽汽来加热除去锅炉给水中溶解气体的混合式加热器，它既是回热系统的一级，2.又用以汇集主凝结水、补充水、疏水、生产返回水、锅炉连排扩容蒸汽、汽轮机门杆漏汽等各项汽水流量成为锅炉给水，3.并要保证给水品质和给水泵的安全运行，是影响火电厂安全经济运行的一个重要热力辅助设备。,一、热除氧的机理 （一）分压定律(道尔顿定律) 混合气体全压力 p0 等于其组成各气体分压力之和，即除氧器内水面上混合气体全压力 P0，应等于溶解水中各气体(N2、O2、CO2水蒸汽等)分压力、之和
36、：（二）亨利定律气体在水中的溶解度，与该气体在水面上的分压力成正比。即单位体积水中溶解某气体量 b 与水面上该气体的分压力 Pb 成正比，其表达式为：式中 p0混合气体全压力，M Pa，k d 该气体的重量溶解度系数，mg/L 它与气体种类，水面上该气体分压力和水的温度有关。,图5-2 气体在水中的溶解量与水温的关系曲线(a) 水中O2的溶解度；(b) 水中CO2的溶解度,（三）传热方程创造能将水迅速加热到除氧器工作压力下饱和温度的条件，传热方程为：式中Q d 除氧器传热量，kJ/h；Kh传热系数，kJ/(m2h)；A汽水接触的传热面积，m2；t传热温差，。须强调指出的是必须将水加热到除氧器压
37、力下的饱和温度。 （四）传质方程创造气体离析出水面有足够的动力(p)，传质方程为：式中 G离析气体量，mg/h；Km传质系数，mg/(m2MPah)；A传质面积(即传热面积) m2，P不平衡压差(即平衡压力与实际分压力之差)，M Pa。,图5-3 水中溶解氧量与水温加热不足的关系曲线,综合以上四个公式可得到以下结论： 定压下一般气体(O2、CO2、空气等)在水中的溶解量与水温成反比； 根据传热方程，必须严格控制将水温加热至该压力下的饱和温度，这是热除氧的必要条件； 根据传质方程，要有足够的不平衡压差 p，这是热除氧的充分条件。除氧初期靠不平衡压差 p，除氧后期须靠加大汽水接触面（形成水膜，水膜
38、的表面张力小）或水紊流的扩散作用，使气体从水中离析出来。,二、热除氧器的构造 （一）对热除氧器构造的要求根据热除氧的机理，对热除氧器构造的要求为：1.为满足传热要求，需有足够的汽水接触面积，水应在除氧器内均匀喷散成雾状水滴或细小水柱，将水加热至除氧器工作压力下的饱和温度，差几分之一度也不行，故定压除氧器要装压力自动调节器。2.为满足传质要求，初期水应喷成水滴，后期要形成水膜，而且汽水应逆向流动，以保证有最大可能的p。3.要有足够空间，使汽水接触时间充分。据试验在0.1MPa压力下，其它条件一定时，汽水接触时间分别为10、20、30min时，水中溶氧量分别达0.056、0.017、0.006mg
39、/l。为符合允许的给水含氧量，可见应有2030min的持续时间，即除氧塔要有足够大的空间。,4.应及时将离析的气体排除，以减少水面上该气体分压力，否则，要发生“返氧”现象，故应设有排气口并有足够余气量。可通过除氧器的化学试验来确定排气口开度。 5. 贮水箱设再沸腾管，以免水箱的水温因散热降温低于除氧器压力下的饱和温度，产生返氧。 另外，除氧器、贮水箱还要满足强度、刚度、防腐等要求，并在除氧器和贮水箱上部装有弹簧安全门，水箱上装有水封等，是保护除氧器不会超压损坏的措施，再配以相应管道及附件和测试表计等。,（二）热除氧器的类型,（三）典型热除氧器结构特点1. 大气压力式、立式淋水盘除氧器大气压力式
40、除氧器均为立式淋水盘式，如图5-4所示。其结构主要特点：设有58层环形、圆形淋水盘交错布置，盘底钻有直径为58mm小孔，盘中水层高约100mm。由小孔落下表面积很大的细小水滴。高压加热器组来的疏水，低压加热器组来的凝结水等由除氧头上部各接口处引入(温度低的水流在除氧头最上部引入)；回热加热蒸汽从除氧头的底部引入，汽水逆向流动、换热，将水加热到104，使其溶氧小于15g/l（指大气压力式除氧器）。顶部设有排汽口。,图5-4 大气压力式立式淋水盘式除氧头 1补充水管；2凝结水管；3疏水箱来疏水管； 4高压加热器来疏水管；5进汽管；6汽室；7排气管,2. 喷雾、淋水盘填料式卧式高压降氧器 主要特点：
41、 除氧头上部为喷雾除氧段，迅速将水加热至工作压力下的饱和温度，完成初期除氧。 除氧头下部为深度除氧段，完成深度除氧。 热传、除氧效果好，可使溶氧量为12g/l，并能适应负荷变化。卧式除氧器可纵向布置多个排汽口，利于气体及时逸出，以免“返氧”，恶化除氧效果。,3. 蒸汽喷射式、卧式高压除氧器主凝结水、加热蒸汽(正常工况是第四段回热抽汽)从除氧头的同一侧引入，主凝水经上部的双层淋水盘底部小孔落下，在下部蒸汽喷射管水平中心线处沿管长设有左右对称的两组喷汽孔，主凝结水经淋水盘从蒸汽管的两边流下，与蒸汽管上喷汽孔喷出的蒸汽相接触，水被蒸汽雾化，除去大量气体。蒸汽管两侧设有多层不锈钢丝网，以增大水的比面积
42、。,图5-7 比利时蒸汽喷射式除氧塔结构示意图,给水(待除氧水）,4. 无除氧头的除氧器（一体化除氧器）,除氧过程分两次进行 1.初步除氧 2.深度除氧,三、除氧器原则性热力系统及其计算面式回热加热器均由汽轮机制造厂随主机配套供应，而除氧器及其给水箱多为锅炉制造厂制造，由用户或设计单位另行订购或选择。拟定除氧器原则性热力系统时应考虑：除氧器的运行方式、相应给水泵组的配置及除氧器的系统连接。 （一）除氧器的运行方式1.定压除氧 2.滑压除氧,两种方式对比：1.滑压运行除氧器在滑压范围内的加热蒸汽压力、随主机负荷而变动(滑压)、无蒸汽节流损失。2.定压除氧器却必须在进汽管上装压力调节阀，以维持除氧
43、器工作压力为某定值(定压)，这就带来压力调节的蒸汽节流损失。在相当高的低负荷(如70%)时就必须切换到压力更高的某级回热抽汽压力时尤甚，如图5-9所示。 所以定压降氧器难以适应调峰，现在的电网情况是大机组也要承担调峰。,图5-9 除氧器不同运行方式的热经济性,（二）小汽机的选择根据“设规”，我国是300、600MW汽轮机组才配置汽动给水泵(详后)、涉及拖动给水泵的工业汽轮机(以下简称小汽机)的型式(凝汽式或背压式)及其蒸汽源的选择及其如何连入热力系统几个方面。,图5-10 汽动泵的热力系统连接方式 (a) 凝汽式小汽机；(b)背压式小汽机,小汽机的汽源： 1.新蒸汽 2.高压缸抽汽 3.冷再热
44、蒸汽 4.热再热抽汽(中压缸抽汽) 小汽机的型式： 1.纯凝汽式 2.纯背压式 3.抽凝式 4.抽背式几种 常用的是前两种。,（三）除氧器的热力计算及自生沸腾的防止 1. 除氧器的热力计算 图5-11所示为三号高压加热器H3与一台除氧器(H4)的局部热力系统。图上标明有关汽水参数的符号。采用相对量计算。（1）物质平衡式为：（2）热平衡式为 将上列物质平衡式改写为代入式(5-9)，并整理为(5-10)：,图5-11 三号高压加热器与除氧的局部热力系统,该除氧器的抽汽系数写成 (5-10a)：强调：（510a）是以进水焓 hw5 为基准，式中右侧均为已知值， 可解。 2. 除氧器的自生沸腾现象及其
45、防止办法 （1）自生沸腾现象：所求得的不仅不能为零乃至负值，而且还应为足够大的正值，如 为零，表明无须 抽汽加热，其它各项汽水流量的热量 ，已能将水加热至除氧器工作压力下的饱和温度，这种情况称为除氧器自生沸腾。 （2）防止办法 可将一些辅助汽水流量如轴封漏汽、门杆漏汽或某些疏水改为引至其它较合适的加热器； 也可设高加疏水冷却器，降低其焓值后再引入除氧器； 还可提高除氧器的工作压力来减少高压加热器的数目，使其疏水量、疏水比焓降低。 注意：高参数以上的汽轮机组，必须配用高压除氧器。,（四）除氧器汽源的连接方式“ 设规”规定，再热式机组的除氧器，应采用滑压运行方式。国产300、600MW机组和改型2
46、00MW机组，均采用滑压除氧器或定滑定运行方式。,(a) (b) (c) 图5-12 除氧器汽源的连接方式 (a) 单独连接定压除氧器；(b)前置连接定压除氧器；(c)滑压除氧器 1切换阀；2压力调节阀；3回转隔板,四、无除氧器的热力系统 （一）无除氧器热力系统的提出采用无除氧器热力系统的主要原因是：随着机组蒸汽初参数的不断提高，特别是采用超临界参数后，蒸汽中各种杂质的溶解度增加，沉积在锅炉受热面中的杂质相对减少，而汽机通流部分的沉积物相对增加，以氧化铜最危险。铜主要来自凝汽器和面式低压加热器。前者可采用凝结水精处理装置除掉，后者还无可靠办法，若采用无铜管的混合式低压加热器，铜腐蚀即大为减少。
47、由于采用中性水处理NWT有显著防腐效果，加入气态氧使金属形成稳定氧化膜，为发展无除氧器热力系统提供了条件。无除氧器热力系统是在中性水和加氧处理与混合式低压加热器的基础上发展起来的。,如图5-13所示为四台低加组采用混合式低压加热器的几种连接方式。,（二）无除氧器热力系统的优点 1.无除氧器热力系统的经济性好； 2.保证系统的安全可靠性；3.给水箱热惰性影响消除；4.简化系统，降低投资，节约基建、运行费用；5.节省主厂房的三材耗费。 （三）我国的无除氧器热力系统 无除氧器热力系统在国外已经得到广泛的应用，在我国也有成功运行的经验，并且已经得到了关注。所以对机组进行无除氧器改造是节能改造研究中一项值得研究的内容。,第五节 除氧器的运行,一、滑压除氧器的安全运行滑压除氧器在汽轮机组额定工况下运行，与定压除氧器基本相同，除氧器出口水温与除氧器工作压力下的饱和水温度是一致的。但是，汽轮机组负荷骤变时，对除氧效果、给水泵的安全运行有截然不同的重大影响。,滑压除氧器及其给水泵连接方式,汽轮机组负荷骤变对除氧效果，给水泵汽蚀的影响,（一）电负荷骤降时给水泵不汽蚀的条件式给水泵的有效净正吸水头 和必需净正吸水头的 在 稳压工况下，与流量 Q 的关系如图5-18(a)所示。,
