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1、发电厂主要热力辅助设备,华北电力大学动力系 杨志平,回热加热器 除氧器 凝汽器,第一节 回热加热器,利用汽轮机抽汽加热进入锅炉给水，从而提高热力循环效率的换热设备 回热加热器的类型： 按传热方式分：混合式和表面式 按布置方式：卧式和立式 按水侧承受压力分：高加和低加,表面式加热器疏水的连接方式,逐级自流 采用疏水泵,高压加热器的结构,联箱螺旋管式 管板U型管式（水室、壳体、U型管束）,低压加热器的结构,立式低压加热器,内置式低加,轴封加热器,回热加热器的疏水装置,作用：（疏水、阻汽）可靠地将加热器中的凝结水及时排出、同时不让蒸汽随同疏水一起流出，以维持加热器汽侧压力和疏水水位稳定 类型：浮子式
2、疏水器、疏水调节阀、U型水封管,（1）水封管 利用U型管中水高度平衡加热器压差，自动排水 （2）浮子式疏水器 由浮子、滑阀及其相连接的一套转动连杆机构组成 （3）疏水调节阀 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。 （4）新型水位控制器 基于汽液两相流动特性设计的大机组加热器水位调节的新方法和设备，靠汽液两相流的自反馈特性改变流量达到控制水位的目的。,疏水调节阀,电动疏水调节阀和汽动疏水调节阀,高加自动保护旁路,作用：当高加发生故障或管束泄漏时，迅速自动切断高压加热器的进水，同时给水经旁路直接向锅炉供水。 形式：水压液动控制式和电气控制式,
3、水压液动控制式旁路保护装置,电气控制式旁路保护装置,回热加热器的运行特性,抽汽压力、抽汽温度、进口水温、出口水温等参数与机组负荷之间的关系,回热加热器的运行,回热加热器的投停原则 原则上随机组滑启、滑停 先投水侧后投汽侧 投运过程中严格控制加热器出水温度变化率 加热器正常运行中的监视项目 疏水水位 传热端差 汽侧压力与出口水温 加热器负荷,运行过程中影响加热器端差的主要因素,传热面结垢 汽侧集聚了空气 疏水水位过高 旁路阀漏水,第二节 除氧器,给水中溶解气体的危害：腐蚀热力设备及管道，阻碍传热，降低热力设备的经济性 给水中不凝结气体的来源：补充水带入，真空下工作的设备及管道漏入 给水除氧的任务
4、：出去水中的氧气和其它不凝结气体，防止热力设备腐蚀和传热恶化，保证热力设备的安全经济运行。 给水含氧量限制：火力发电厂水汽质量标准规定 工作压力小于5.78MPa ,溶氧量小于15g/L 工作压力大于5.78MPa ,溶氧量小于7g/L 亚临界以上应彻底除氧,给水除氧的方法,化学除氧 原理： 联胺（N2H4) N2H4+O2=N2+2H2O N2H4+4H2O=2NH4+4OH-(增加碱度） 物理除氧（热力除氧） 原理：亨利溶解定律和道尔顿分压定律,亨利溶解定律,在一定温度下，当溶于水中的气体与自水中离析的气体处于动态平衡时，单位体积水中溶解的气体量和水面上该气体的分压力成正比。 b气体在水中
5、的溶解量，mg/L； pf动平衡状态下水面上气体的分压力，Pa； p水面上的全压力，Pa； k气体的质量溶解度系数，mg/L。,平衡压力pb：除氧器中，某气体在水中的溶解与离析处于动态平衡时的分压力 不平衡压差：,道尔顿分压定律,混合气体的全压力等于各组成气体的分压力之和。在除氧器中： 当给水被定压加热时，随着蒸发过程的进行，水面上的蒸汽量不断增加，蒸汽的分压力逐渐升高，及时排出气体，相应地水面上各种气体的分压力不断降低，达到饱和温度时，,热力除氧满足的条件,热力除氧是传热和传质过程，必须满足如下条件： （1）将水加热到除氧器压力下的饱和温度 （2）及时排走水中离析的气体(不平衡压差较大） （
6、3）被除氧的水与加热蒸汽应有足够的接触面积 （4）汽水应该逆向流动,热力除氧分两个阶段,除氧初期 主要依靠不平衡压差推动气体离析 深度除氧阶段 主要靠气体分子的扩散,除氧器的类型,按工作压力： 大气压力式除氧器 真空除氧器 高压除氧器 高压除氧器的优点： （1）节省投资 （2）提高锅炉的安全可靠性 （2）除氧效果好 （3）可防止除氧器内发生“自生沸腾”,除氧器的结构,淋水盘式 喷雾式 喷雾填料式 喷雾林水盘式 旋膜式 一体化除氧器,高压喷雾填料式除氧器,高压喷雾淋水盘式除氧器,旋膜除氧器,旋膜除氧器是80年代初在原膜式除氧器的基础上制造的。与雾化除氧器相比,旋膜除氧器具有淋水密度大、提升温度高
7、、出入口氧浓度差大、排汽量小和全滑压的特点,适于补水率大、入口水溶氧高、入口水温低、负荷变化大的调峰机组和热电厂,更适于凝汽式机组配套使用。旋膜除氧器在国内300MW以下机组已应用百余台。,旋膜除氧器的原理,旋膜除氧器是将旋膜管垂直放置,内外壁用隔板隔开,将一定压力的水引至喷管外壁,在压差的作用下,水自小孔喷射入管内,形成短暂的射流,由于管内充满了加热蒸汽,射流的水便卷吸了大量的蒸汽,产生混合加热作用。射流结束后,旋转水流往往很快进入紊流状态,加热蒸汽迅速加热旋转水流,析出大量不凝结气体,由于旋转水流基本上是紧贴管壁旋转而下,在旋膜管中间形成汽气通道,不存在气体流动死区,析出的不凝结气体被讯速
8、排出。,旋膜除氧器的优点,没有弹簧，无须维护，运行稳定可靠, 具有淋水密度大、提升温度高、出入口氧浓度差大、排汽量小和全滑压的特点 旋膜喷管长度通常为500900mm，它是在不锈钢管的一端管壁上沿圆周钻有适当数量的进水孔制成，进水孔与管内壁相切，并向下倾斜1度左右。安装时喷管垂直安放，有进水孔的一端在上，凝结水和补水由进水孔切向射人喷管，然后沿管内壁旋流而下，形成高速旋转的水膜，当水由喷管喷出时，由于离心力的作用，形成具有一定角度的锥形旋转水膜裙，这时加热蒸汽由下而上通过喷管中部，同时加热锥形旋转水膜裙内、外两个表面，不仅使传热面积较弹簧喷嘴增加一倍，而且由于水膜的旋转作用将水变为湍流状态，大
9、大提高了传热能力。另一方面由于旋转的水膜对氧的解析和扩散也非常有利，使得这种喷管的传热传质效率都很高。,旋膜管的结构,在离心力和重力的作用下,旋转水流于旋膜管的出口形成张开的水膜裙。由于水膜裙自上而下运动,加热蒸汽自下而上运动,强化了水膜裙的波动,使水膜裙迅速进入紊流状态,增强了加热蒸汽的凝结放热。旋膜管的结构和工作过程如图所示,旋模式除氧器整体,一体化除氧器,除氧器的运行,运行方式： 定压运行：存在节流损失 滑压运行：不存在节流损失 除氧器滑压运行对机组安全性的影响： 负荷骤变对除氧效果和给水泵汽蚀的影响,机组负荷骤降时给水泵不汽蚀的条件式 给水泵不汽蚀的基本条件是泵人口的有效汽蚀余量 NP
10、SHa应大于必需的汽蚀余量NPSHr NPSHaNPSHr,骤降电负荷给水泵汽蚀的H-图分析,滑压除氧器防止给水泵汽蚀的技术,（1） 提高静压头Hd （2）改善泵的结构，采用低转速前置泵 （3）降低下降管道的压降p (4）缩短滞后时间T。 （5）减缓暂态过程滑压除氧器压力Pd下降。,运行特性：除氧器抽汽量、抽汽温度、抽汽压力、主凝结水温度、出口给水温度等参数与机组负荷之间的变化关系,除氧器的运行维护,正常运行维护和监视 （1）溶氧量 （2）压力和温度 （3）给水箱水位,第三节 凝汽设备,主要内容： 1、凝汽设备的任务及组成 2、凝汽器的工作过程 3、凝汽器的类型及结构 4、凝汽器的运行管理,本
11、节主要讲述凝汽器的结构、工作原理及运行知识,一、凝汽设备的任务及组成,1、凝汽器的任务： 在汽轮机排汽口建立并维持高度真空 将汽轮机排汽凝结成洁净的凝结水作为锅炉给水,2、凝汽系统的组成： 凝汽器、循环水泵、凝结水泵、抽气设备及管道附件,二、凝汽器的工作过程,下图为表面式凝汽器的结构及工作过程示意图：,三、凝汽器的结构及分类,1、凝汽器的结构 （1）接颈：又称喉部，具有一定扩散角，承担真空载荷，同时是各种蒸汽和水的便利汇合点。,汽轮机旁路第三级减温减压器及次末级和末及低压加热器 减温减压器上方接颈内侧四周布置喷水管，保护低压缸 接颈的下部，设小汽轮机排汽口,（2）壳体： 小机组采用生铁制造圆柱
12、形壳体；现代大型机组均采用1015mm厚的钢板焊接而成的方形壳体。,（3）管束： 三角形排列；正方形排列；辐向排列 管速布置原则： 增大传热效果、减小蒸汽流动阻力、降低凝结水过冷度、减小抽气设备负荷。 管速布置措施： 开始几排管子采用辐向排列，以增大蒸汽刚进入凝汽器的通流面积。为避免内层管束的热负荷过低，设有侧向通道使蒸汽能直接深入内层束并使沿汽流方向的管子排数尽可能得少，以降低蒸汽进入管束时的力。,设有一定的通道使蒸汽能自由地流向热井,以便用蒸汽加热凝结水，减小凝结水的过冷度。 在整个管束中，用挡汽板划出空气冷却区，以便空气得到更有效的冷却，并使少量未凝结的残余蒸汽继续凝结，以减小抽气设备的
13、负荷。同时要求空气冷却区离凝结水出口距离较远，以减小凝结水过冷度。 右图为空气冷却区示意图。,根据上述原则，管束布置方式有带状、辐向块状和“教堂窗”等方式。,2、凝汽器的分类,（1）按汽侧压力分： 单压凝汽器、多压凝汽器 多压凝汽器优点： 由于每个汽室的吸、放热平均温度较为接近，热负荷均匀，因此在同样的传热面积和冷却水量的条件下，多压式凝汽器的平均压力较低，真空度较高，热经济性好。 多压式凝汽器合理布置，还可使凝结水的过冷度和抽气负荷减小。,（2）按汽流形式分： 汽流向下、汽流向上、汽流向心和汽流侧式,（3）按冷却水流程分： 单流程 双流程 多流程,3、几种典型的凝汽器 （1）N300-165
14、/550/550型汽轮机凝汽器结构,特点：单流程、对分表面式，纵向布置，两路冷却水流相反，以减少汽轮机排汽沿管长的流动，提高运行经济性；冷却水管束分为两个独立的部分，管束采用汽流向心式辐向块状布置，两个管束的中间分别设有空气冷却区。,（2）N-40000-1型双压凝汽器 特点： 1)双压凝汽器的工作压力为00402MPa和0.0053MPa。每台凝汽器都有两个管束，与之对应设有两个前水室和两个后水室，冷却水依次进入低压凝汽器前水室、低压凝汽器管束、低压凝汽器后水室，经两根联通管转向后进人高压凝汽器的后水室、高压凝汽器管束、高压凝汽器前水室，最后由出水管引出。 2)管束布置成两个“山”字形带状结
15、构，中间用挡板隔出空气冷却区。 3)将高压侧空气冷却区的不凝结气体引进低压侧空气冷却区。由于低压侧的温度较单压凝汽器低，所以进入低压侧的空气得以更好地冷却，使空气的比容减小，减少抽气设备的负荷，从而减少耗功和抽气设备的备用量，提高经济性，减少投资。,4)在凝汽器中将低压侧凝汽器热井抬高，其液位高于高压侧凝汽器热井液位，靠液位差使低压侧的凝结水自流人高压侧，在淋水盘中被高压侧蒸汽加热到高压凝汽器压力下的饱和温度。这样使低压侧凝结水得到回热，减少了凝结水的过冷度，提高了机组的热经济性。,四、凝汽器的运行,1、凝汽器的运行特性 定义：凝汽器的真空随蒸汽负荷、冷却水进口温度、循环水量及凝汽器传热端差变
16、化而变化的关系。,基本公式：,影响凝汽器真空的三个因素： 1）冷却水进口温度,2）冷却水温升,3）蒸汽负荷传热端差,凝汽器最佳真空： 当凝汽器所处的真空使汽轮机做功增加量与循环泵耗功增加量之差最大时，对应的真空为最佳真空。,端差与负荷率及冷却水温度关系：,2、凝汽器的运行特性曲线,3、凝汽器投运和停运,凝汽器一般在汽轮机本体启动前投入运行，在汽轮机本体停运后停运。 启动前的检查： （1）凝汽器灌水试验； （2）电动阀的开关试验； （3）照运行规程要求对凝汽器的汽、水系统阀门进行检查，各阀门的开关状态应符和要求； （4）检查热工仪表在正确投运状态； （5）检查密闭人孔门灌水试验用的临时支撑物拆除，设备处于启动状态。 启动操作： （1）水侧投运 （2）汽侧投运,凝汽器停运（注意事项） 凝汽器停运应在机组停机后进行，操作顺序是先停汽侧，后停水侧。凝汽器停运时应注意以下几点： (1)真空到零后，开启真空破坏阀。 (2)排汽缸温度低于50后，方可停运水侧循环水泵。 (3)为防止凝汽器因局
