1、热力发电厂结课论文班 级 ： 火电 112 班学 生 姓 名 ： 张汉超 准考证号：292212100259 热力发电厂回热加热系统摘要：本文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。关键词：回热加热；热经济性；给水除氧；一、回热对热力发电厂热经济性的影响首先，回热系统基本连接方式有：（1）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；（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
2、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。 回热对热力发电厂热经济性分析如下：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，可靠性和对环保的影响等因素。二、回热系统加热器的型式及其选择1、循环回热回热循环是指由回热加热器、回热抽汽管道、水管道、疏水管道等组成的一个加热系统。加热器的类型按汽、水接触方式分为混合式加热器（汽水直接接触）与表面式加热器（汽水
3、不接触） ，通过金属壁面换热受热面布置方式分为：立式加热器与卧式加热器。具体分析如下：（1）混合式加热器是指加热蒸汽与水在加热器内直接接触，来完成热量交换，从而提高水温。混合式加热器的结构按布置方式分：卧式和立式图 1 卧式混合式加热器（2）结构设计：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。（3）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不凝结气体和部分余汽被引至凝汽器或专设的冷却器中。（5）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
4、水箱，以确保其后水泵运行安全可靠。2、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。（2）由于汽水直接混合，无金属传热面，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，如：疏水，补充水，扩容蒸汽等。（3）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：安全性可靠性低，系统投资大（每级都设置泵，才能将饱和水压入高一级的加热器内） 。图 2 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
5、济性。3、表面式加热器加热过程指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。疏水是指表面式加热器中加热蒸汽在管外冲刷放热后的凝结水。端差（上端差、出口端差）是指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。1)、表面式加热器的结构（1）分类按布置方式分为卧式（大容量常采用）和立式。按水的引入引出方分为水室结构和联箱结构图 3 管板U 形管束卧式高压加热器结构示意1-U 形管；2- 拉杆和定距管；3-疏水冷却段端板；4-疏水冷却段进口；5-疏水冷却段隔板；6-给水进口；7-人孔密封板；8-独立的分流隔板；9- 给水出口；10-管板；11- 蒸汽冷却
6、段遮热板；12-蒸汽进口；13-防冲板；14-管束保护环；15- 蒸汽冷却段隔板；16-隔板；17- 疏水进口；18-防冲板；19- 疏水出口2） 、表面式加热器的特点（1）有端差存在，蒸汽能量利用率较低，热经济性比混合式差；（2）有金属传热，金属耗量大，内部结构复杂，制造困难，造价高；（3）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。（4）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，系统投资和土建费用少；图 4 全表面式加热器回热系统（5）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
7、上升。三、表面式加热器端差对热经济性的影响1、表面式加热器的端差1加热蒸汽 2汽测压力 下的饱和状态 tsj 疏水温度 twj+1 进入加jP热器的凝结水温度 twj离开加热器的凝结水温度 端差： = tsj twj分析得出当 减小时，热经济性增加：（1）如加热器出口水温 twj 不变，端差减少意味着 tsj 不需要原来的那样高，回热抽汽压力可以降低一些，回热抽汽做功比 Xr 增加，热经济性变好。（2）如加热蒸汽压力不变， tsj 不变，端差 减少意味着出口水温 twj 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力较低的回热抽汽做功比，热经济性得到改善。2、端差与换热面积的关系：当
8、换热面积增加， 减少，减少端差是以付出金属耗量和投资为代价。无过热蒸汽冷却段： = 36C有过热蒸汽冷却段： = -12C四、表面式加热器疏水回收方式分析疏水收集是指将疏水收集并汇集于系统的主水流（主给水或主凝结水）中。疏水收集方式分为：疏水逐级自流方式和疏水泵方式（1）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，逐级自流直至与主水流汇合。1pKAGcte（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） ，疏水必须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，由于此汇入地点的温差最小，因此混合产生的附加
9、冷源损失小。两种疏水方式的热经济性分析：1、热量法：考虑对高一级与低一级抽汽量的影响。2、做功能力法：考虑换热温差和相应的佣损变化。（1）疏水泵方式疏水与主水流混合后，减少端差 ，热经济性升高。（2）疏水逐级自流方式高一级抽汽量增加，低一级抽汽量减少，热经济性降低。hwj-1pj-1Dj-1pjDjpj+1Dj+1bahjhwj-1pj-1Dj-1pjDjpj+1Dj+1图 217 表面式加热器 j 级疏水不同收集方式的分析疏水冷却器的设置目的：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带来的火用损；降低疏水经节流后产生蒸汽形成两相流的可能性。布置方式为外置式
10、或内置式。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。因为：原来的疏水为饱和水，当自流到压力较低的加热器时，经过节流降压后，疏水会产生蒸汽而形成两相流动，对管道下一级加热器产生冲击振动等不良后果，加装疏水冷却器后，这种可能性就降低了。对高压加热器而言，加装疏水冷却段后，疏水最后流入除氧器时，也将降低除氧器自生沸腾的可能性。五、给水除氧及其经济性分析1、除氧的必要性（1）给水由主凝结水和补充水组成，水中溶解了氧气和二氧化碳等气体，这些气体易与金属发生化学反应，使金属表面遭到腐蚀，影响电厂的安全运行。（2）不凝结气体将使传热恶化，热阻增加，降低机组热经济性。（3）锅炉过热蒸汽压力为
11、 5.8MPa 以下，给水溶解氧应小于或等于 15ug/l；锅炉过热蒸汽压力为 5.9MPa 以上，给水溶解氧应小于或等于 7ug/l。2、除氧方法1、化学除氧（1）是向水中加入化学药剂，使水中溶解氧与它发生化学反应生成无腐蚀性的稳定化合物，达到除氧的目的，但不能除去其它气体，而且价格贵还产生盐类，电厂少采用。（2）现在常用在给水中加入联胺 N2H4，既可以除氧还可以提高给水的 pH值，同时有钝化钢铜表面的优点。（3）采用联胺需维持以下条件：A：必须使水保持足够的温度；B：必须使水维持一定的 Ph 值；C：必须使水中有足够的过剩联胺。（4）另外可在水中加气态氧或过氧化氢，使金属表面形成稳定的钝
12、化膜。或同时加氧和联胺的方法。当水面上气体压力 p 大于该气体溶解于水中的压力时，原来的平衡（溶解和析出）被破坏，则水面上有更多的该气体溶解于水中，反之则有更多的该气体自水中逸出，直至新平衡的建立。3、热物理除氧的原理及保障除氧效果的措施对除氧器中的水进行定压加热时，随着温度上升，水蒸发过程不断加深，水面上水蒸气的分压力逐渐加大，溶于水中的其它气体的分压力逐渐减少。当水被加热到除氧器工作压力下的饱和温度时，水蒸气的分压力接近或等于水面上气体的全压力时，则水面上其他气体的分压力趋于零，水中也就不含其它气体。因此除氧器不但除去了氧气，而且还除去了其它气体。 保证热力除氧效果的基本条件（1）水应该加
13、热到除氧器工作压力下的饱和温度；（2）必须把水中逸出的气体及时排走，以保证液面上氧气及其它气体分压力维持为零或最小。（3）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。初期除氧与深度除氧（1）初期除氧阶段：此时由于有大量溶解气体，不平衡压差较大，通过加热给水，气体以小汽泡形式克服水的黏滞力和表面张力离析出来，占8090；水含氧量减少为：50100ug/L；（2）深度除氧阶段：此时水中留有少量气体，相应不平衡压差小，气体难以克服水的黏滞力和表面张力离析出来，自由靠单个分子的扩散作用慢慢的离析出来，消耗时间长。因此需要加强深度除氧，可采用水膜替代水滴，增加水流
14、紊流，蒸汽鼓泡等措施。 除氧器的自生沸腾及防止方法（1）自生沸腾：是指由除氧器的热力计算中，若计算出的加热蒸汽量为零或负，说明不需要回热仅凭其它进入除氧器的蒸汽和疏水就可以满足将水加热到除氧器工作压力下的饱和温度，这种现象就叫自生沸腾。（2）自生沸腾的危害：除氧器自生沸腾时，回热抽汽管上的逆止阀关闭，破坏了汽水逆向流动，排气工质损失大，热量损失也大，除氧效果恶化，同时还威胁除氧器的安全。（3）防止除氧器自生沸腾的方法：A：可将放热物流如：排污扩容器来的蒸汽（或高加疏水等）等引至它处。B：设置高加疏水冷却器降低疏水焓值后再引至除氧器。4、除氧器的运行方式及对经济性、安全性分析除氧器的运行方式：定
15、压运行、滑压运行1、定压运行：是指保持除氧器工作压力为一定值，故所以在除氧器进汽管上安装一压力调节器，将压力较高的回热抽汽降低至定值，造成抽汽节流损失。同时，在低负荷时，切换到更高压力的回热抽汽上，此时的节流损失更大。常用于中小型机组上。2、滑压运行：是指在滑压运行范围内运行时，其压力随主机负荷与抽汽压力的变动而变化（滑压） ，启动时除氧器保持最低恒定压力，抽汽管上只有一逆止阀防止蒸汽倒流入汽轮机，没有压力调节阀及其引起的额外节流损失。与定压运行除氧器相比，经济性更高些。除氧器汽源的连接方式1、单独连接定压除氧器方式（1）该级回热抽汽压力高于除氧器运行压力。（2）抽汽管道上设置有压力调节阀，（
16、3）在负荷降低到该级抽汽压力不能满足除氧器的运行压力时，应能切换到高一级抽汽并能关闭原级抽汽的装置。（4）特点：A、由于有阀存在，节流损失大，降低了该级抽汽的能位；使压力较高一级抽汽量增大，回热抽汽做功比 Xr 减少冷源损失增加，机组效率降低。B、同时低负荷时，原级抽汽关闭，回热级数减少，回热过程不可逆损失增大。2、滑压除氧器方式（1）这种连接本级回热抽汽管道上不设压力调节阀，因此在滑压范围（20100）内，其加热蒸汽压力随机组负荷变化而变化，避免了加热蒸汽的节流损失。为确保除氧器在低负荷（20以下）时仍能够自动向大气排汽，仍需装有至高一级回热抽汽管道上的切换阀和压力调节阀。（2）与单独连接相
17、比，关闭本级抽汽的负荷由 70降到 20。（3）与前置式相比，无出口水的温差，热经济性高，适于再热机组和调峰机组。除氧器的滑压运行除氧器滑压运行的特征：（1）除氧器内的压力、水箱水温以及给水泵入口水温均会随机组负荷而变化；（2）在额定工况下运行时，滑压除氧器与定压除氧器的出口水温均为饱和水温。（3）当机组负荷变化时，会对除氧器效果和给水泵的安全运行带来不利影响。解决方法：A：控制负荷骤升速度，一般在每分钟 5内就可以确保除氧效果。B：在给水箱内加装再循环管。当机组负荷骤升时，给水箱内水温滞后于压力的变化，将加热蒸汽通入再沸腾管中，直接对水箱的水进行加热，使水温的变化跟上压力的变化，则除氧效果可
18、得到很大改善。C：对滑压范围加以适当的压缩。因为滑压范围过大，水温滞后更大，改善除氧效果的时间更长。负荷骤降负荷骤降的结果：负荷骤降时，随着除氧器压力的下降，除氧水箱内的水由饱和状态变为过饱和状态而发生“闪蒸” 现象，除氧效果由于水的再沸腾而更好，水温也因此而下降，但此时与水箱下水管相连的给水泵入口处的水温并没有立即跟着下降，而给水泵入口的压力却随着除氧器压力骤降而下降，当给水泵入口水温所对应的汽化压力大于给水泵内最低压力时，则汽蚀发生，它会严重影响给水泵的安全运行。滑压运行除氧器防止给水泵汽蚀的措施（1）在暂态过程中使泵内最低压头大于泵内水温所对应的汽化压头，水泵就不会发生汽蚀。A：提高除氧
19、器安装高度，也就加大了除氧器防止水泵汽蚀的富裕压头；B：采用低转速前置泵和变速给水泵。C：降低泵吸入口管道的压降，应减少管道上不必要的弯头，管制件，和水平管段长度。所以给水泵布置时通常布置在除氧器正下方不远处。（2）将汽化压头曲线的滞后时间缩短，达到与最低压头曲线不相交。A：提高水泵吸入管内流速；B：加大给水泵流量；C：在给水泵入口注入“冷水”，以降低进入给水泵的水温。（3）减缓暂态过程除氧器压头曲线的下降。A：适当增加除氧器给水箱储水量，当负荷骤降时靠存水 “闪蒸”出更多的蒸汽来阻止除氧器压力下降；B：装设在滞后时间内能快速投入的备用汽源，以阻止除氧器压力的下降。六、参考文献1 叶涛. 热力发电厂 M.北京:中国电力出版社,20042 邱丽霞,韩晓琳 ,杨淑红.热力发电厂M. 北京:中国电力出版社,20083 郑体宽. 热力发电厂M. 北京:中国电力出版社,2001
