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1、河南科技大学 毕业设计 张冬目录前言2第一章 给水回热系统31.1 给水回热系统设计背景3第二章 给水回热系统的组成82.1 回热加热器82.2 除氧器16第三章 300MW机组回热系统193.1 回热系统管路介绍193.2 回热系统结构简述22第四章 300MW机组汽水系统及其辅助系统的原则性计算244.1 板桥电厂原则性热力系统拟定244.2 原始资料整理254.3 计算回热抽汽系数与凝汽系数264.4 凝汽份额的计算与工质平衡校核304.5 新汽量计算及功率校核314.6 热经济指标的计算32第五章 回热系统主要设备及管道的设计与计算345.1 H1加热器的设计计算345.2 H2加热器
2、的设计计算455.3 H3加热器的设计计算515.4 除氧器的设计计算565.5 H5加热器的设计计算595.6 H6加热器的设计计算635.7 H7加热器的设计计算675.8 H8加热器的设计计算725.9 抽汽管道的计算76第六章 结论77参考文献78致谢79附录80第一章 给水回热系统回热加热是指将汽轮机中作过部分功的蒸汽从汽轮机某些中间级抽出来，送到回热加热器中去加热给水或凝结水，以提高电厂的热经济性。与之相应的抽汽系统称为回热抽汽系统。（一）回热使，增加先以单级混合式加热器的回热系统来分析，单级回热系统如图1.1所示。当汽轮机电功率一定的条件下，有回热时根据汽轮机的功率方程可写为锅炉
3、汽轮机图1.1 （1-1） 则 （1-2）式中，为抽汽量和排汽量，kg/h；为抽汽作功不足系数，它是1kg抽汽减少的焓降之比，表示1kg抽汽所增加的进汽量。式1-1表明在功率一定时，采用回热使汽耗量增大，增大的量与抽汽参数、抽汽量有关。抽汽比焓越大，作功不足系数越大，增加的汽耗量越大。令，称为抽汽系数和排汽系数，代入式1-2中得 式中，是由于回热使汽耗量增大的系数，现代有回热的凝汽式汽轮机约为1.25，为与无回热机组参数相同时的等效焓降。 汽耗率 需要说明的是（1）当多级回热时，；它可以用来预先估计汽耗量：（2）在无回热时1kg蒸汽焓降为，有回热时，因有作功不足，使Wi,因此在参数相同时，有回
4、热的汽耗率大于无回热的汽耗率。（二）回热使提高以循环初终参数相同的朗肯循环和单级混合式加热器回热循环为例加以分析，如图1.1所示，并不计抽汽压损和加热器的散热损失。回热循环：1kg进汽在汽轮机的内功 1kg进汽循环的吸热量 那么 若不计水泵的焓升，不计加热器的散热损失，加热器的热平衡式为 循环吸热量又可写为 这样 此式表示回热循环是抽汽循环（汽流）和朗肯循环（循环）迭加所组成的一个复合循环，其效率的表示式又可写为 与无回热相比，的相对提高为 （1-3）式中，为朗肯循环的效率，或为凝气循环的效率； 称为动力系数，若多级回热，它表示回热循环作功的份额，A越大，回热循环效率提高的越多。当级数一定时，
5、A的大小取决于回热抽汽参数。即回热效率的提高取决于回热抽汽的参数，A达到最大时，达到最大。由式可看出，因1，所以0，因此可得出结论：采用回热总是能提高热经济性。所以，现代的热力发电厂普遍的采用回热来提高电厂的热经济性。由于回热使提高，因此机组热耗率下降，并使发电厂的有关热经济指标得到改善，如提高，标准煤耗率b降低。所以现代的发电厂普遍采用回热，或同时具有再热和回热。第二章 给水回热系统的组成2.1 回热加热器回热加热器是利用汽轮机抽汽加热凝结水或给水的换热设备。2.1.1 回热加热器类型按加热器中汽水介质传热方式的不同，加热器可分为混合式（接触式）和表面式。由于表面式加热器水侧承受压力的不同，
6、又可分为低压加热器和高压加热器，它们以除氧器作为分界，抽汽压力高于除氧器压力的称高压加热器，位于给水泵和省煤器之间，它们的水侧压力比锅炉压力还要高。抽汽压力低于除氧器压力的称低压加热器，位于凝结水泵和给水泵之间，水侧压力承受凝结水泵出口压力。混合式加热器由于汽水直接接触传热，其端差为零，能把水加热到加热器压力下的饱和温度，热经济性高。它没有金属受热面，构造简单，在金属消耗、制造、投资以及汇集各种汽、水流并能除去水中气体等方面都由于表面式加热器，这是它的优点。但混合式加热器所组成的系统有严重的缺点，这就是每台加热器都要配水泵，以便把水从低压打入高压加热器，为了工作可靠还要有备用泵。为了防止水泵的
7、汽蚀影响锅炉的供水，每台水泵之上要有一定的高度，并设有一定容量的储水箱。这使得混合式加热器系统和厂房布置复杂化，投资增加，电厂安全可靠性降低。所以混合式加热器在回热系统中只采用一级，作为除氧器用。补充水大的热电厂可设两级除氧器，低压除氧器作为补充水除氧用。表面式加热器与混合式加热器相比，虽有端差，热经济性低，金属消耗量大，造价高，加热器本身工作可靠性低等缺点，但由表面式加热器组成的系统比较简单，只需配一台水泵，可以使水流过一串加热器，工作可靠。因此，表面式加热器在电厂中应用广泛，作为高压和低压加热器用。表面式加热器的另一个缺点是它有蒸汽的凝结水（称为疏水）,会带来工质和热量的损失。因此，在系统
8、的连接上要考虑疏水热量的利用，不同的利用方法，经济效果不同，这就增加了系统的复杂性。根据技术经济全面综合比较，绝大多数电厂都采用了热经济性较差的面式加热器组成回热系统，只有除氧器采用混合式，以满足给水除氧的要求。除氧器后必须有给水泵，这就将其前后的面式加热器依水侧压力分成低压加热器（承受凝结水泵压力）和高压加热器（承受给水泵压力）两组加热器。2.1.2 回热加热器的结构特点2.1.2.1 面式加热器的结构特点目前电厂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，由于横管截面上积存的凝结水薄膜，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
9、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。但立式占地面积小，便于安装和检修。为中、小机组和部分大机组广泛采用。面式加热器分水侧（管侧）和汽侧（壳侧）两部分。水侧由受热面管束的管内部分和水室（或分配、汇集联箱）所组成。水侧承受与之相连的凝结水泵或给水泵的压力。汽侧由加热器外壳及管束外表间的空间组成。汽侧通过抽气管与汽轮机回热抽汽口相连，承受相应抽汽的压力，故汽侧压力大大低于水侧加热蒸汽进入汽侧后，在导流板引导下成S形均匀流经全部管束外表面进行放热，最后冷凝成凝结水由加热器底部排出。该加热蒸汽凝结水称为疏水
10、，以区别于汽轮机排汽形成的主凝结水。汽侧不能凝结的空气应由加热器内排出，以免增大传热热阻、降低热经济性。面式加热器的金属换热面管束，为适应热膨胀要求一般设计成U形、折形和螺旋形等。按被加热水的引入和引出方式，表面式加热器又可分为水室结构和联箱结构两大类。水室结构采用管板和U形管束连接方式。联箱结构采用联箱和蛇形管束或螺旋形管束相连接的方式。2.1.2.2 混合式低压加热器的结构特点 为使水在加热时能与蒸汽充分接触，进入混合式加热器的水应在蒸汽空间播散成较大面积。一般采用淋水盘的细流式，或压力喷雾的水滴式，或水膜式等。这样，水最后可被加热到接近蒸汽压力下的饱和温度。若需要满足热除氧加热到饱和温度
11、的要求，可加上鼓泡装置。采用重力式的混合加热器，其加热水出口可不设集水室。而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。2.1.2.3 高压加热器的结构与设计特点由于高压加热器水侧工作压力很高，所以其结构比较复杂。目前，我国300MW机组上广泛采用的主要是管板U型管式高压加热器，它结构紧凑、节省材料、流动阻力小、换热效率高。图2.1为其结构示意图。 图2.1 卧式管板U型管式高压加热器的结构示意图1-U型管；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-独立地分流隔板；9-给水出口；10-管板；
12、11-蒸汽冷却段遮热板；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。高压加热器的设计和特点如下：为充分利用加热器的过热度及降低疏水的出口温度，该高压加热器把传热面设置为三段：内置式过热蒸汽冷却段、凝结段和疏水冷却段。过热蒸汽冷却段布置在给水出口流程侧。它利用加热器的过热度加热较高温度的给水，给水吸收了蒸汽部分过热量，其温度可升高到接近或等于、甚至超过加热蒸汽压力下的饱和温度。凝结段是利用蒸汽凝结时放出的汽化潜热加热给水的。该传热过程由于是有相变的对流换热，因此换热剧烈。疏水冷却段位于给水进口的流程侧，通过该段把
13、离开凝结段疏水的热量传给进入加热器的给水，从而使疏水温度进一步降低到饱和温度以下。从图2.1中可以看出，高压加热器由壳体、管板、管束和隔板等主要部件组成。该加热器的壳体采用轧制钢板制造，全焊接结构。为了在检查壳体内部时便于抽出壳体，壳体上标有现场切割线。在切割线下面衬有不锈钢保护环，以免切割时损坏管束。壳体中部设有滚动支撑，供检修时抽出壳体用。在壳体相应于管板的位置处是加热器的支点，靠近壳体尾部是滚动支撑，当壳体受热膨胀时，加热器的壳体可以沿轴向自由滚动。在壳体的右侧是加热器的水室，它采用半球形、小开孔的结构形式。水室内有一块分流隔板，将进出水分隔开。分流隔板焊接在管板上，分流隔板靠近出水侧与
14、给水出水管的内套管相焊接，这样可以避免管、壳交接处的尖峰应力。水室上还有排汽接管、安全阀座和化学清洗接头。高压加热器管束的壁厚很小，管板却很厚，为了可靠地将它们连接起来，并保证在高温、高压及工况变化时不发生泄漏，采用了焊接加爆胀的连接方法，即在管子伸出管板处堆焊5mm,然后用全方位自动氩弧焊进行填角焊。胀管采用全爆胀方法，目的是消除管子与管板之间的间隙，这样既可以防止泄漏、避免间隙内腐蚀加剧，又可以在运行中减小振动。而且，管子与管板之间的热传导性能也得到改善，较快地使管子和管板的温度均匀。由于该高压加热器管子采用碳钢材料，故爆胀之前在进水侧的管套上不锈钢套管，不锈钢套管在爆胀管的同时胀紧于管子
15、内壁。过热蒸汽冷却段位于给水的下游出口端，它由给水出口端给定长度的全部管段组成。过热蒸汽从套管进入本段。采用套管的目的是将高温蒸汽与入口接管座根部、壳体及管板隔开（从而避免产生太大的热应力）。过热段的包壳以该套管为中心，可以向四周自由膨胀。该段中配置了适当形式的隔板，使蒸汽以给定的流速均匀地通过管子，达到良好的换热效果。蒸汽进口接管座的下方设有一块不锈钢防冲板，避免了蒸汽直接冲击管束。设计时，过热蒸汽离开本段时的过热度为30。从过热段流出的蒸汽进入冷凝段，冷凝段主要是利用蒸汽凝结时放出汽化潜热来加热给水。一组隔板使蒸汽沿着加热器长度方向均匀的分布，它们在加热器的上部留出一定的蒸汽通道，让蒸汽均匀地自上而下流动，并逐渐凝结，蒸汽由汽态变成液态（有相变的对流换热）。此时该组隔板主要起支承和防振作用
