反動式汽輪機回熱系統(tǒng)畢業(yè)設計1

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　題 目：N600-16.67/537/537反動式汽輪機熱力系統(tǒng)</p><p>　　熱平衡計算、6號高壓加熱器設計</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　中文摘要.................

2、..............................1</p><p>　　Abstract.......................................1</p><p>　　1. 前言..................................................2</p><p>　　1.1 研究背景........

3、....................................2</p><p>　　1.2 本文主要內容........................................3</p><p>　　1.3 哈爾濱第三電廠600MW機組簡介........................3</p><p>　　2. 回熱系統(tǒng)簡述及其熱經濟性...

4、..........................4</p><p>　　2.1 給水回熱系統(tǒng)簡述....................................4</p><p>　　2.2 給水回熱過程的熱經濟性..............................4</p><p>　　2.3 影響回熱過程的熱經濟性因素............

5、..............5</p><p>　　3. 機組回熱系統(tǒng)的熱平衡計算.............................7</p><p>　　3.1 計算的目的及基本公式................................7</p><p>　　3.2 計算的原理及步驟................................

6、....8</p><p>　　3.3 根據已知條件進行熱力計算............................8</p><p>　　3.4 各汽水流量絕對值計算...............................17</p><p>　　4.高壓加熱器簡介及課題介紹.....................17</p><p

7、>　　4.1 高壓加熱器的作用...................................17</p><p>　　4.2 加熱器的分類.......................................18</p><p>　　4.3 加熱器工作原理.....................................18</p><p&

8、gt;　　4.4 高壓加熱器的結構特點...............................18</p><p>　　4.5 加熱器的工作流程...................................20</p><p>　　4.6 加熱器的端差.......................................20</p><p>　

9、　5.高壓加熱器的熱力設計...................22</p><p>　　5.1 加熱器傳熱計算的理論基礎...........................22</p><p>　　5.2 加熱器主要技術參數的選定及計算步驟.................22</p><p>　　5.3 編寫加熱器傳熱計算程序.................

10、............26</p><p>　　結論....................................................26</p><p>　　致謝...........................................27 </p><p>　　參考文獻.............................

11、...................27</p><p>　　附錄一 近似熱力過程曲線..........................28</p><p>　　附錄二 高壓加熱器剖面圖........................29</p><p>　　附錄三 600MW機組系統(tǒng)結構性示意圖................30</p&

12、gt;<p><b>　　中文摘要</b></p><p>　　隨著生產的發(fā)展和人民生活的提高，迫切需要更多的能源，尤其是電力的供應，而火力發(fā)電則是電力生產的重要組成部分。目前火力發(fā)電機組正向高參數、大容量方向發(fā)展，提高發(fā)電廠的效率、經濟性、可靠性就成為人們迫切需要解決的新課題。給水回熱系統(tǒng)作為發(fā)電廠熱力系統(tǒng)的核心，它對電廠的熱經濟性起著決定性的作用。</p>&

13、lt;p>　　目前發(fā)電廠普遍采用了回熱抽汽來加熱鍋爐給水，以提高吸熱的平均溫度，減少吸熱的不可逆損失；同時降低排汽參數，使蒸汽能夠最大限度地在汽輪機中膨脹做功，減少冷源損失。于是在朗肯循環(huán)基礎上采用回熱循環(huán)，提高循環(huán)效率和熱經濟性。高壓加熱器是利用在汽輪機內已作過一部分功的蒸汽來加熱給水，以減少排汽在凝汽器中的熱損失，從而提高循環(huán)熱效率。因此，研究回熱抽汽系統(tǒng)以及高壓加熱器的設計對提高電廠的熱經濟性具有重大的理論和實踐意義。<

14、;/p><p>　　本課題在已修工程熱力學、汽輪機原理、熱力發(fā)電廠等課程的基礎上，結合哈爾濱第三電廠600MW機組，對其回熱系統(tǒng)進行熱平衡計算，功率校核及6號高壓加熱器的設計，以提高所學理論知識的綜合運用能力，為我們將來從事電廠實際工作打下必要地基礎。</p><p>　　關鍵詞 汽輪機 回熱系統(tǒng) 高壓加熱器 熱經濟性 600MW機組</p><p&g

15、t;<b>　　Abstract</b></p><p>　　With the development of production and enhancement of people's living standards, urgent need more energy, especially the electricity supply, and coal-fired power

16、is an important part of power production. Currently firepower aircrew positive high parameter, large capacity direction development, improve the efficiency of power plants, economic, and reliability has become the urgent

17、 need to address the new topic. Water heating system as power plants to the heating system of power plant core, it the</p><p>　　Now widely used to power thermal steam extraction for heating boiler water supp

18、ly, in order to improve the average temperature, reduce collector of heat-trapping irreversible loss; And reduce exhaust steam parameters, make steam can maximize the steam turbine expanding power in cold source, reduce

19、loss. So in lang Ken cycle back on the basis of thermal circulation, improve circulation efficiency and thermal efficiency. High-pressure heater was utilized in the steam turbine already done within th</p><p&g

20、t;　　This topic already repair engineering thermodynamics, in principle, thermal power plants, steam turbine, on the basis of course such as a combination of 600 mw unit of Harbin third power plant, the thermal system to

21、check and thermal equilibrium calculation, power high-pressure heater 6, in order to improve the design of learned of theoretical knowledge comprehensive ability for our future, in practical work to lay the necessary pow

22、er based</p><p>　　Keyword Turbine: Regenerative system High-pressure heater heat economy 600MW Unit</p><p><b>　　1 前言</b></p><p><b>　　1.1研究背景</b></p&

23、gt;<p>　　近十多年來，大容量、高參數、高效率的大型發(fā)電機組在我國日益普及，由于600MW火力發(fā)電機組具有容量大、參數高、能耗低、可靠性高、環(huán)境污染小等特點，在我國電力工業(yè)發(fā)展規(guī)劃中都把600MW機組的開發(fā)研究和推廣應用作為一項重要的內容。自1985年來，全國已有100多臺的600MW機組陸續(xù)地投入了電網運行，它們已成為我國電力系統(tǒng)的主力機組。</p><p>　　建設火力發(fā)電廠的目的是把燃料

24、的化學能轉化為電能，并由送變電設施把電能輸送到各個用戶。而當前我國電力需求大而能源供應緊張，作為發(fā)電單位，其任務已不再是簡單地完成年度發(fā)電任務指標，而是要從經濟的角度出發(fā)，用較少的燃料發(fā)出盡可能多的電能，這就要求電廠在安全、可靠運行的前提即滿足社會的需要，又要對自身機組的性能有全面的了解，不斷提高機組效率，降低能源消耗，以最少的投入獲得最大的經濟效益。</p><p>　　電廠的熱力系統(tǒng)中，為減少循環(huán)的冷源損失，

25、設法從汽輪機的某些中間級引出部分做過功的蒸汽，用來加熱鍋爐的給水，減少了排汽在凝汽器中的熱損失，使蒸汽的熱量得到了充分的利用，提高了整個循環(huán)的熱效率。給水回熱加熱系統(tǒng)是提高火力發(fā)廠效率的重要措施之一，現代大型熱力發(fā)電廠幾乎毫無例外的采用了回熱循環(huán)?；責嵫h(huán)是由回熱加熱器、回熱抽汽管道、水管道、疏水管道、疏水泵及管道附件組成的一個加熱系統(tǒng)，而回熱加熱器是該系統(tǒng)的核心。</p><p>　　1.2本文的主要內容<

26、;/p><p>　　本文以哈爾濱第三電廠600MW機組給水回熱系統(tǒng)以及高壓加熱器為研究對象，研究方向就是要保證機組的額定功率的條件下，確定各級回熱抽汽量的分配，熱經濟性及高壓加熱器的技術參數的選擇，最大限度地提高機組效率。本文共分兩大部分，第一部分進行回熱系統(tǒng)的熱平衡計算;第二部分進行高壓加熱器的熱力設計。</p><p>　　第一部分評價發(fā)電廠熱經濟性主要有兩種方法：以熱力學第一定律為基礎的

27、熱量法（熱效率法）；以熱力學第二定律為基礎的熵方法(做功能力損失法)。</p><p>　　熱量法是以燃料化學能從數量上被利用的程度來評價電廠的熱經濟性，一般用于熱經濟性定量分析。</p><p>　　熵方法是以燃料化學能的做功能力被利用的程度來評價電廠的熱經濟性，一般用于電廠熱經濟性的定性分析。</p><p>　　第一定律分析法主要有熱平衡法、循環(huán)函數法、等效熱

28、降法、矩陣法、偏微分理論的應用；第二定律分析法主要是熱經濟學法。</p><p>　　第二部分以給水回熱系統(tǒng)高壓加熱器為研究對象，結合以前大容量機組高壓加熱器設計、運行中存在高故障率問題，從高壓加熱器的安全、經濟性出發(fā)，研究回熱循環(huán)系統(tǒng)主要參數的選擇原則和熱力計算特點，探討高壓加熱器設計結構、設計特點及其優(yōu)化。通過哈爾濱第三電廠600MW機組高壓加熱器運行中汽側水位存在的缺陷進行試驗調整原因分析，提出并現場進行水

29、位測量系統(tǒng)的改造、完善和最佳水位調整：同時研究分析高壓加熱器切除對機組安全經濟性的影響。 </p><p>　　1.3哈爾濱第三電廠600MW機組簡介</p><p>　　該機組是哈爾濱汽輪機廠制造的亞臨界壓力、一次中間再熱、單軸、反動式、四缸四排汽機組。該機組適用于大型電網中承擔調峰負荷。</p><p>　　汽輪機采用噴嘴調節(jié)方式，共有四組噴嘴組。進

30、氣閥是由兩根主蒸汽管從運行層下部進入置于該機兩側的兩個高壓主汽調節(jié)聯(lián)合閥，由兩側各兩個調節(jié)閥流出，經過4根高壓導汽管對稱地進入高壓缸噴嘴室。從汽輪機組機頭向發(fā)電機看去，高壓缸各級為反動式布置。蒸汽經過4組噴嘴組進入調節(jié)級及10級高壓壓力級后，有高壓缸下部兩側排出，經冷段再熱管進入再熱器。再熱后的蒸汽由熱段再熱管送至機組兩側的中壓主汽調節(jié)聯(lián)合閥，再經4根中壓導汽管從中壓缸中部進入雙流程的中壓缸。在中壓缸中經過正反各9級反動式壓力級后，從中

31、壓缸兩端上部4個排汽口排出，合并成兩根通氣管，分別進入A、B低壓缸。低壓缸是雙分流結構，蒸汽從中部進入，經正反各7級反動式壓力級后，從4個排氣口向下排入2個凝汽器。</p><p>　　該機組采用高壓缸啟動，也可以用中壓缸啟動。</p><p>　　汽輪機的高、中壓缸都是雙層結構，內外缸都具有水平中分面。低壓缸為三層結構（外缸、內缸A、內缸B），由鋼板焊接制成。</p>&l

32、t;p>　　汽輪機高、中低壓轉子均為有中心孔的整鍛轉子。</p><p>　　四臺低壓加熱器為表面式，臥式布置，三臺高壓加熱器也均為表面式，臥式布置。除氧器為滑壓運行。凝結水精處理采用低壓系統(tǒng)。</p><p>　　汽輪機共有8段用于回熱系統(tǒng)加熱的非調整抽汽，分別置于高壓缸第8級后（用于8號高壓加熱器）、第11級后（高壓缸排汽，用于7號高壓加熱器）、中壓缸第16級后（用于6號高壓加熱

33、器）、第20級后（即中壓缸排汽，用于除氧器和給水泵小汽輪機），以及低壓缸A/B第22、24、25、26級后（分別用于4、3、2、1號低壓加熱器）。</p><p>　　2回熱系統(tǒng)簡述及其熱經濟性</p><p>　　2.1給水回熱系統(tǒng)簡述</p><p>　　給水回熱加熱是指在汽輪機某些中間級抽出部分蒸汽，送入回熱加熱器對鍋爐給水進行加熱的過程；與之相應的熱力循環(huán)叫

34、回熱循環(huán)。</p><p>　　給水回熱加熱系統(tǒng)意義在于采用給水回熱以后，一方面，回熱使汽輪機進入凝汽器的蒸汽量減少了。由熱量法可知，汽輪機冷源損失降低了;另一方面，回熱提高了鍋爐的給水溫度，使工質在鍋爐內的平均吸熱溫度提高，使鍋爐的傳熱溫差降低。同時，汽輪機抽汽加熱給水的傳熱溫差比水在鍋爐中利用煙氣所進行加熱時的溫差小得多，因而由熵分析法可知，做功能力損失減少了。</p><p>　　由

35、于給水溫度的提高而使回熱循環(huán)吸熱過程平均溫度提高，理想循環(huán)熱效率也增加了，提高了電廠的熱經濟性。</p><p>　　2.2給水回熱加熱的熱經濟性</p><p>　　給水回熱加熱的熱經濟性主要是以回熱循環(huán)汽輪機絕對內效率來衡量。在其他條件相同的情況下，采用給水回熱加熱，可以使汽輪機組的絕對內效率提高，且回熱抽汽動力系數愈大，絕對內效率愈高。</p><p>　　具

36、有回熱抽氣的汽輪機，每1kg新蒸汽所作的總內功由回熱抽汽做內功和凝汽流做內功組成。由于抽汽做功后沒有冷源熱損失，在總內功恒定的可比條件下，抽汽做內功愈大，凝汽流做內功愈小，冷源損失愈小，汽輪機絕對內效率增加的愈多。</p><p>　　對于多級回熱循環(huán)，壓力較低的回熱抽汽做功大于壓力較高的回熱抽汽做功大于壓力較高的回熱抽汽做功。因此，盡可能利用低壓回熱抽汽，將會獲得更好的效益。</p><p&

37、gt;　　所以，在蒸汽初、終參數相同的情況下，采用回熱循環(huán)的機組熱經濟性比朗肯循環(huán)機組熱經濟性有顯著提高。</p><p>　　2.3影響回熱過程的熱經濟性的因素</p><p>　　在采用回熱循環(huán)的發(fā)電廠，影響回熱過程熱經濟性的主要因素有：多級回熱給水總焓升（溫升）在各加熱器間的加熱分配；鍋爐最佳給水溫度;回熱加熱級數z。三者緊密聯(lián)系， 互有影響。</p><p>

38、;　　2.3.1多級回熱給水總焓升（溫升）在各加熱器間的加熱分配</p><p>　　在汽輪機回熱系統(tǒng)中，各個加熱器給水焓升大小對回熱系統(tǒng)運行經濟性產生很大的影響。因此，在汽輪機熱力系統(tǒng)設計過程中，加熱器給水焓升的選擇一直是設計和運行部門普遍重視的一個問題。目前，加熱器給水焓升分配方法主要有：平均分配、等焓降分配、幾何級數分配、等效熱降法以及循環(huán)函數法等，這些方法由于各自的假定條件不同，所得到的結果也不相同，實際

39、應用中尚沒有一種人們普遍公認的加熱器焓升分配方法。</p><p>　　同一回熱系統(tǒng)中，每個加熱器的焓升分配差別較大，各機組焓升分配并沒有恪守某種規(guī)律，而是以系統(tǒng)最高的經濟效率為目標分配的。工程上一般采用了最簡單的平均分配法，平均分配法是各級加熱器內水焓升相等的最佳回熱分配法，但還必須考慮到汽輪機本身的結構特點。</p><p>　　現有的幾種比較成熟的加熱器給水焓升分配方法，均是在理想回

40、熱循環(huán)的基礎上得到的，即假定全部為混合式加熱器、加熱器端差為零、不計新蒸汽、抽汽壓損和給水泵耗功、忽略加熱器的散熱損失。同時也不考慮中間再熱及汽輪機軸封漏汽。則得到理想回熱循環(huán)絕對內效率為：</p><p>　　式中，為汽輪機凝汽份額， 為單位質量排汽在表示單位質量排氣在凝汽器中的放熱量，、、、、為抽汽在各加熱器中的放熱量， 為主蒸汽比焓，、、、、、分別分別表示單位質量給水或凝結水在各級加熱器中的焓升，kJ／kg

41、。</p><p>　　使為最大的回熱分配為最佳回熱分配，即按照下列條件對求極值：</p><p><b>　　，，</b></p><p>　　2.3.2最佳給水溫度</p><p>　　回熱循環(huán)汽輪機的絕對內效率為最大值時對應的給水溫度稱為熱力學上的最佳給水溫度。隨著給水溫度的的提高，一方面，與之對應的回熱抽汽壓力隨

42、之增加。這樣，抽汽在汽輪機中做功減少，做功不足系數增加。另一方面，隨著給水溫度的提高，工質在鍋爐中的吸熱量將會減少，汽輪機熱耗率以及絕對電耗率也會受雙重影響，反之亦然。因此，理論上存在著最佳給水溫度。</p><p>　　單級回熱汽輪機的絕對內效率達到最大值時回熱的給水溫度為=（其中為新蒸汽壓力下的飽和水溫度，為凝汽器壓力下的飽和水溫度），此溫度為回熱的最佳給水溫度。多級抽汽回熱循環(huán)的最佳給水溫度與回熱級數、回熱

43、加熱在各級之間的分配有關。</p><p>　　按焓降分配法，最佳給水溫度的焓值為</p><p>　　經濟上的最佳給水溫度與整個裝置的綜合技術經濟性有關。給水溫度的提高，將使鍋爐設備投資增加，或使鍋爐排煙溫度升高從而降低了鍋爐效率。因此，經濟上最有利的給水溫度的確定，應在保證系統(tǒng)簡單、工作可靠、回熱的收益足以補償和超過設備費用的增加時，才是合理的。實際給水溫度要低于理論上的最佳值，通?？?/p>

44、以取為。</p><p>　　2.3.3給水回熱加熱級數</p><p>　　當給水溫度一定時，隨著回熱級數z的增加冷源損失將減小，汽輪機絕對內效率將增加。</p><p>　　由熱量法可知，隨著回熱級數的增加，能更充分地利用較低壓抽汽，從而使回熱抽汽做功增加，動力系數增加，因此回熱循環(huán)的效率也提高了。</p><p>　　當給水溫度一定時，

45、回熱加熱的級數z越多，循環(huán)熱效率越高。但是隨著加熱級數的增多，回熱循環(huán)效率的增加值逐漸減少。</p><p>　　在選擇回熱加熱級數時，應該考慮到每增加一級加熱器就要增加設備投資費用，所增加的費用應當從節(jié)約燃料的收益中得到補償。同時還要盡量避免發(fā)電廠的熱力系統(tǒng)過于復雜，以保證運行的可靠性。因此，小機組一般1-3級，大機組7-9級。</p><p>　　3 機組回熱系統(tǒng)的熱平衡計算</

46、p><p>　　3.1.計算的目的及基本公式</p><p>　　3.1.1．計算的目的</p><p>　　機組原則性熱力系統(tǒng)計算，是發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)計算的基礎和核心。計算的目的是：確定汽輪機組在某一工況下的熱經濟指標和各部分汽水流量；根據以上計算結果選擇有關的輔助設備和汽水管道；確定某些工況下汽輪機的功率或新汽耗量；</p><p>　　

47、原則性熱力系統(tǒng)計算有“定功率計算”和“定流量計算”兩種。對負荷已給定情況下的計算，稱為“定功率計算”，其結果為給定功率下汽輪機新汽耗量、各抽汽量及熱經濟指標。當給定汽輪機進汽量情況下，進行熱力系統(tǒng)計算，稱為“定流量計算”，其結果是求得給定流量下汽輪發(fā)電機組的功率及其熱經濟性指標。本次計算采用的是定功率計算。</p><p>　　3.1.2．計算的基本公式</p><p>　　要對回熱系統(tǒng)進

48、行計算，必須已知計算工況下機組的類型、容量、初終參數、回熱參數、再熱參數及供熱抽汽參數、回熱系統(tǒng)的連接方式，機組的相對內效率，機械效率和發(fā)電機效率等。</p><p>　　具體計算的三個基本理論公式：</p><p>　?。?）加熱器熱平衡式</p><p>　　吸熱量=放熱量或流入熱量=流出熱量</p><p>　　通過熱平衡式可求出抽氣量

49、</p><p>　　(2)汽輪機物質平衡式</p><p><b>　　D=D-或-</b></p><p>　　通過物質平衡式可求出凝氣流量</p><p>　?。?）汽輪機功率方程式</p><p><b>　　3600Pe==D</b></p><

50、p>　　其中 =Dh+Dq--Dh</p><p><b>　　=h+q--h</b></p><p>　　通過功率計算式可求出汽輪機新汽耗量，在此基礎上進一步計算出機組的熱經濟性指標。</p><p>　　3.2計算方法和步驟</p><p>　　3.2.1．計算方法</p><p>

51、　　回熱系統(tǒng)計算方法有多種，有傳統(tǒng)的常規(guī)計算法、等效熱降法、循環(huán)函數法以及矩陣法等。但常規(guī)計算法是最基本的一種方法，掌握這種方法有助于更好地理解和掌握其他方法。</p><p>　　3.2.2．計算步驟</p><p><b>　?。?）整理原始資料</b></p><p>　　根據已給定的資料，通過查表、查圖合理選擇有關數據并列出計算所需的參

52、數表。</p><p>　?。?）回熱抽氣量計算</p><p>　　對凝氣式機組按由高到底進行回熱抽汽量D或抽汽系數的計算。</p><p>　?。?）物質平衡式計算</p><p>　　由物質平衡式可計算出凝汽流量D或凝氣系數或新汽耗量</p><p><b>　　（4）計算結果較核</b>&

53、lt;/p><p>　　利用物質平衡式或汽輪機功率方程式進行校核，誤差范圍1％～2％</p><p>　　3.3 根據已知條件進行熱力計算</p><p>　　★設計題目：600MW汽輪機組回熱系統(tǒng)熱平衡計算</p><p>　　設計題目為模仿我國哈爾濱汽輪機廠生產600MW汽輪機組，進行熱平衡計算、加熱器熱力設計。目的在于讓學生受一次工程訓練。

54、</p><p><b>　　★給定條件：</b></p><p>　　型號：N600-16.67/537/537汽輪機（反動式）</p><p>　　全名：亞臨界壓力、一次中間再熱、單軸、反動式、四缸四排汽汽輪機</p><p>　　★主要技術參數： （參考書P22之表7-1）</p><p&g

55、t;　　額度功率：600MW</p><p><b>　　冷卻水溫度：20℃</b></p><p>　　排汽壓力：0.0049MPa</p><p>　　給水溫度：272.6 ℃</p><p>　　工作轉速：3000r/min；</p><p><b>　　控制系統(tǒng)：DEH</

56、b></p><p><b>　　通流級數：57級</b></p><p>　　高壓部分：（1調節(jié)級+10反動級</p><p>　　中壓部分： 2×9 級</p><p>　　低壓部分： （2×7） +（2×7）</p><p>　　3.3.1高壓缸：（1

57、調節(jié)級+10反動級）</p><p>　　主蒸汽壓力： p=16.67 MPa</p><p>　　主蒸汽溫度： t=537 ℃</p><p>　　主蒸汽初焓值： =3394.4 kJ/kg</p><p>　　主蒸汽流量： D=1783

58、 t/h</p><p>　　高壓缸排汽壓力： P=3.522 MPa</p><p>　　高壓缸排汽溫度： t=312 ℃ </p><p>　　高壓缸排汽焓值： h=3010.4 kJ/kg</p><p>　　高壓缸排汽流量： D=1474.59 t/h（去中壓

59、缸部分）</p><p>　　3.3.2中壓缸 2×9 級</p><p>　　再熱蒸汽壓力： P=3.205 MPa</p><p>　　再熱蒸汽溫度： t=537 ℃</p><p>　　再熱蒸汽初焓值： h=3536.9 kJ/kg</p>&l

60、t;p>　　再熱蒸汽流量： D=1474.59 t/h</p><p>　　中壓缸排汽壓力： P=0.7813 MPa</p><p>　　中壓缸排汽溫度： t=333℃ </p><p>　　中壓缸排汽焓值： h=3126.6 kJ/kg</p><p>　　

61、中壓缸排汽流量： D=1393.25 t/h（去低壓缸部分）</p><p>　　3.3.3低壓缸 （2×7） +（2×7） 級</p><p>　　進汽壓力： p=0.7813 MPa</p><p>　　進汽溫度： t=333 ℃</p><

62、;p>　　進汽初焓值： h=3126.6 kJ/kg</p><p>　　進汽流量： D=1393.25 t/h</p><p>　　低壓缸排汽壓力： p=0.0049 MPa</p><p>　　低壓缸排汽焓值： h=2333 kJ/kg</p><

63、;p>　　低壓缸排汽流量： D=1071.35 t/h（去凝汽器）</p><p>　　3.3.4回熱系統(tǒng)：</p><p><b>　　共8段抽汽分別在</b></p><p>　　高壓缸第8級后（對8號高壓加熱器）</p><p>　　高壓缸第11級后（即高壓缸排汽，對7號高壓加熱器）<

64、/p><p>　　中壓缸第16級后（對6號高壓加熱器）</p><p>　　中壓缸第20級后（即中壓缸排汽，用于除氧器、小汽輪機）</p><p>　　低壓缸A/B第22、24、25、26級后（分別對4、3、2、1號高壓加熱器）</p><p>　　3.3.5熱力系統(tǒng)圖（下頁）</p><p>　　3.3.6機組回熱計算參

65、數列表</p><p>　　該機采用大氣式除氧器，除氧器壓力為0.7574Mpa，對應的飽和水溫度168.2℃。</p><p>　　根據給水溫度℃，可得高壓加熱器給水出口溫度272.6℃，且除氧器出口水溫℃，根據等溫升（等比焓升）分配原則得、高壓加熱器給水出口水溫：</p><p>　　取199.1℃。同樣可以選取高壓加熱器的給水出口水溫℃。</p>

66、<p>　　由于凝汽器的壓力為0.0049Mpa，其對應的飽和溫度為32.538℃，根據等比溫升分配原則可以依次得出低壓加熱器的給水出口水溫，</p><p>　　表3-1 600MW凝氣式汽輪機加熱器汽水參數</p><p>　　3.3.7 計算回熱抽汽系數及凝汽系數</p><p>　　采用相對量方法進行計算</p><p>

67、;　　(1)8號高壓加熱器的計算</p><p><b>　　H8的疏水系數</b></p><p>　　(2)7號高壓加熱器H7的計算</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=0.0844</b></p><p>　　H7

68、的疏水系數=0.061+0.0844=0.1454</p><p>　　再熱蒸汽系數==1-0.061-0.0844=0.8546</p><p>　　(3) 6號高壓加熱器H6的計算</p><p>　　因為除氧器出口水進入六號高壓加熱器，而水是不可壓縮流體，所以進入六號高加的給水焓值可以按除氧器出口水焓值計算，即由熱平衡得：</p><p&g

69、t;<b>　　=</b></p><p><b>　　=0.03322</b></p><p>　　H6的疏水系數=0.1454+0.03322=0.1786</p><p>　　(4)除氧器HD的計算</p><p>　　因為進入除氧器的軸封蒸汽量很少，所以可以忽略軸封抽汽，由除氧</p&

70、gt;<p>　　物質平衡可知除氧器的進水系數c4=1-5-d6</p><p><b>　　由能量平衡：</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=0.0523</b></p><p>　　除氧器的HD進水系數</p&g

71、t;<p>　　=1-0.0523-0.1786=0.76914 </p><p>　　(5)4號低壓加熱器H4的計算</p><p>　　直接由H4的熱平衡可得</p><p><b>　　=0.0402</b></p><p>　　H4的疏水系數為==0.0402</p><p>

72、;　　(6) 3號低壓加熱器H3的計算</p><p><b>　　同理，有</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=0.02626</b></p><p>　　H3的疏水系數αd3=+=0.0402+0.02626=0.06646<

73、/p><p>　　(7) 2號低壓加熱器H2的計算</p><p><b>　　2=</b></p><p><b>　　=0.02914</b></p><p>　　H2的疏水系數αd2=2+αd3=0.02914+0.06646=0.0956</p><p>　　（8）1號低

74、壓加熱器H1的計算</p><p>　　為了計算方便，將1號低壓加熱器與SG(軸封加熱器)和凝汽器進行整體分析，并忽略軸封抽汽。</p><p>　　由熱井的物質平衡式，可得： 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（1）</p><p>　　能量平衡：。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（2）

75、 </p><p>　　由（1）得: =0.6635－</p><p><b>　　代入（2）式：</b></p><p>　　α12505.4+0.0956277.1+(0.6635－α1)136.2=0.76914254.8</p><p>　　α1=0.02936</p><p

76、>　　（9）凝汽系數αc的計算與物質平衡校核</p><p>　　由熱井的物質平衡式計算αc=0.6635-0.02936=0.63414</p><p>　　由汽輪機通流部分物質平衡來計算αc</p><p><b>　　αc=1－</b></p><p>　　=1-0.02936-0.02914-0.02626

77、-0.0402-0.0523-0.03322-0.0844－0.061</p><p><b>　　=0.63414</b></p><p>　　兩者計算結果相同，表明以上計算完全正確。</p><p>　　3.3.8新汽量計算及功率校核</p><p>　　根據抽汽做功不足多耗新汽的公式來計算D</p>

78、<p>　　D=D/β= D/(1－)</p><p><b>　　計算D</b></p><p>　　=-=3536.9-3010.4=526.5(KJ/h)</p><p><b>　　凝汽器的比內功為</b></p><p>　　= h0+ －=3394.4+526.5－2333=1

79、587.9(KJ/h)</p><p>　　D =10-3==1394.952（KJ/h）</p><p><b>　　(2) 計算D</b></p><p>　　各級抽汽不足系數YJ如下： </p><p>　　== =0.8262</p><p>　　Y===0.7852</p>

80、<p>　　Y= (h－h(huán)C)/Wic=(3316.7－2333)/1587.9=0.6195</p><p>　　Y=(h－h(huán)c)/ Wic =(3125.6－2333)/1587.9=0.4992 </p><p>　　Y=(h－h(huán)c)/ Wic =(2931.6－2333)/1587.9=0.3770</p><p>　　Y=(h－h(huán)c

81、)/ Wic =(2754.6－2333)/1587.9=0.2655</p><p>　　Y=(h－h(huán)c)/ Wic =(2636－2333)/1587.9=0.1908</p><p>　　Y=(h－h(huán)c)/ Wic =(2505.4－2333)/1589.7=0.1086</p><p>　　于是,抽氣做功不足汽耗增加系數為</p>&

82、lt;p>　　=1/(1-)=1/[1-(0.003188+0.00556+0.00697+0.01516+0.02611+0.0206+0.0663+0.0504)]=1/(1-0.1943)=1.2412</p><p>　　則汽輪機的新蒸汽量D=Dβ=1394.9521.2412=1731.4144t/h</p><p>　　表3-2 、 和 的計算數據</

83、p><p><b>　?。?）功率校核</b></p><p>　　1 Kg 新汽比內功（其中計算數據見上表）</p><p>　　=3394.4+0.8546526.5（73.559+76.813+72.336+117.851+163.469+ 110.181 +254.078+190.222+1479.36）</p><p&

84、gt;　　=1306.457KJ/Kg</p><p>　　據此,可得汽輪發(fā)電機功率為</p><p>　　=D0ηmηg/3600=1730.551306.4570.990.985/3600</p><p>　　=612.418MW</p><p><b>　　計算誤差：</b></p><p>

85、;<b>　　===2.07%</b></p><p>　　誤差非常小，在工程允許的范圍內，表示上述計算正確 </p><p>　　3.3.9熱經濟性指標</p><p>　　根據給水溫度=272.6℃,給水壓力16.83MPa，查焓熵軟件，可得給水比焓=1194.76042KJ/Kg。</p><p>　　1kg新蒸汽

86、的比熱耗q:</p><p>　　=h+ =3394.4+0.8546526.5- 1194.7604 =2649.587KJ/Kg</p><p><b>　　汽輪機絕對內效率：</b></p><p>　　η= ==49.3079% </p><p>　　汽輪發(fā)電機組絕對內效率:</p><p&g

87、t;　　ηe=ηηη=0.4930790.990.985=48.0826%</p><p>　　汽輪發(fā)電機組熱耗率：</p><p>　　q=3600/ηe=3600/0.480826=7487.1159kJ/(KWh)</p><p>　　汽輪發(fā)電機組汽耗率：</p><p>　　d=q/q=7487.1159/2649.587=2.825

88、8kJ/(KWh)</p><p>　　3.4各汽水流量絕對值計算</p><p>　　由=求出各處，見表3-2</p><p>　　4 高壓加熱器簡介及課題介紹</p><p>　　4.1高壓加熱器的作用</p><p>　　回熱循環(huán)是提高火電廠效率的措施之一，現代大型熱力發(fā)電廠幾乎毫無例外的采用了回熱循環(huán)。回熱循環(huán)

89、是由回熱加熱器、回熱抽氣管道、水管道、疏水管道等組成的一個加熱系統(tǒng)，而回熱加熱器是該系統(tǒng)的核心。高壓加熱器能否正常投入運行，對火力發(fā)電廠汽輪機組的經濟性和出力有很大影響，隨著火力發(fā)電機組向大容量、高參數發(fā)展，高壓加熱器承受的給水壓力和溫度相應提高，因此給水加熱器的合理設計將嚴重影響機組的安全經濟性，尤其高壓加熱器能否正常運行是給水設計溫度的直接保證，從而對提高機組效率和保證出力存在直接的影響。</p><p>　

90、　4.2 加熱器的分類及國內機組對加熱器的選用</p><p><b>　　4.2.1 分類</b></p><p>　　加熱器按照內部汽、水接觸方式的不同，可分為混合式加熱器與表面式加熱器兩類；按照受熱面的布置方式，可分為立式和臥式兩種。</p><p><b>　　4.2.2 選用</b></p><

91、;p>　　全部由混合式加熱器組成的回熱系統(tǒng)較為復雜，因而導致回熱系統(tǒng)運行安全性、可靠性低、系統(tǒng)投資大。一方面由于凝結水需要依靠水泵提高壓力后才能進入比凝汽器壓力高的混合式加熱器內，在該加熱器內凝結水被加熱至該加熱器壓力下的飽和水溫度，其壓力也與加熱器內蒸汽壓力一致，欲使其在更高壓力的混合式加熱器內被加熱，還得借助于水泵來重復該過程。另一方面為防止輸送飽和水的水泵發(fā)生汽蝕，水泵應有正的吸入水頭，需設置一水箱安裝在適合高度，水箱還要具

92、有一定的容量來確保負荷波動時運行的可靠性。如再考慮各級水泵的備用，則該回熱系統(tǒng)的復雜性也就不難理解了。設備多、造價高、主廠房布置復雜、土建投資大、安全可靠性低使該系統(tǒng)的應用受到限制。</p><p>　　目前我國300、600MW以上機組回熱系統(tǒng)多采用表面式加熱器中的臥式加熱器。</p><p>　　4.3 加熱器工作原理</p><p>　　加熱蒸汽與給水分別由蒸

93、汽入口和給水入口進入加熱器內，通過金屬管壁進行換熱，通常水在管內流動，加熱蒸汽在管外沖刷，蒸汽利用凝結時放出的汽化潛熱來加熱給水，最終吸熱升溫后的給水從水室上部給水出口離開加熱器，放熱后的蒸汽凝結下來成為加熱器的疏水（為區(qū)別主凝結水而稱之為疏水）由疏水出口流出。</p><p>　　4.4 高壓加熱器的結構特點</p><p>　　高壓加熱器由殼體、管板、管束、和隔板等主要部件組成，在殼體

94、內腔上部設置蒸汽凝結段，下部設置疏水冷卻段，進、出水管頂端設置給水進口和給水出口。當過熱蒸汽由進口進入殼體后即可將上部主螺管內的給水加熱，蒸汽凝結為水后，凝結的熱水又可將下部疏冷螺管內的部分給水加熱，被利用后的凝結水經疏水出口被疏流出體外。</p><p>　　圖4-1是哈爾濱第三電廠高壓加熱器的結構示意圖。</p><p>　　由上圖可以看出加熱器由筒體、板管、U形管束和隔板等主要部件組

95、成。給水由給水進口處進入水室下部，通過U形管束吸熱升溫后從水室上部給水出口處離開加熱器。加熱蒸汽由入口進入筒體，經過蒸汽冷卻段、冷凝段、疏水冷卻段后蒸汽由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，最后由疏水出口流出。筒體的右側是加熱器水室。它采用半球形、小開口的形式。水室內有一分流隔板，將進出水隔開。分流隔板焊接在管板上，分流隔板靠近水側與給水出水管的內套管相焊接，這樣可以避免管、殼交接處的尖峰應力。水室上還有排氣接管、安全閥座和化學清洗接頭。</p>

96、<p>　　高壓加熱器管束的壁厚很小，而管板卻很厚，為了可靠地將他們連接起來，并保證在高溫高壓、工況變化時不發(fā)生泄漏，采用了焊接加爆脹的連接方法。脹管采用全爆脹方法，目地是消除管子與板管之間的間隙，這樣既可以防止泄露、避免間隙內腐蝕加劇，又可以在運行中減少振動；而且，管子與管板之間的熱傳導性能也得到改善，管子與管板的溫度較快地得到均勻。由于該機組的加熱器管子采用碳鋼材料，故爆脹之前在進水側的管端套上不修鋼套管，不銹鋼套管在

97、爆炸脹管的同時脹緊于管子內壁。</p><p>　　過熱蒸汽冷卻段位于給水的下游出口段。他由包殼包圍著的給水出口端給定長度的全部管段組成。過熱蒸汽從套管進入本段，采用套管的目的就將高溫蒸汽與入口接管座根部、殼體及管板隔開。過熱段的包殼以該套管為中心，可以向四周自由膨脹。該段中配置了適當形式的個隔板，使蒸汽以給定的流速均勻地通過管子，達到良好的換熱效果。蒸汽進口接管座下方，設有一塊不銹鋼防沖板，避免了蒸汽直接沖擊管

98、束。</p><p>　　從過熱段流出的蒸汽進入冷凝段。冷凝段主要是利用蒸汽凝結時放出汽化潛熱來加熱給水。一組隔板使蒸汽沿著加熱器長度方向均勻地分布。它們在加熱器的上部留出一定的蒸汽通道，讓蒸汽均勻地自上而下流動，并逐漸凝結，蒸汽由氣態(tài)變成液態(tài)。此時該組隔板主要起著支承和防振的功能。</p><p>　　在加熱器殼體的左側（見上圖所示的位置）用不銹鋼板分割出一段獨立的疏水擴容室，使上一級的

99、疏水在這里擴容后再進入冷凝段，有效地避免了疏水對管束的沖擊或振動。</p><p>　　疏水冷卻段位于給水進口流程側（在上圖所示臥式加熱器的下方）。它采用內置式全流程虹吸式結構。其優(yōu)點是結構簡單、緊湊、可靠，需要的靜壓頭小，凝結疏水不浸沐換熱面、能利用全部換熱面；設計時還選取較低流速，隔板開口面積相近，雙進口虹吸口，對平均對數溫度進行修正等，這樣壓力損失減小，避免汽化，保證良好的液態(tài)換熱性能。它用包殼板把該流程的

100、所有管子密封起來，并用一塊較厚的端板將冷凝段與疏水冷卻段隔開。端板的作用是，當蒸汽進入端板的管孔和管子外表面之間的間隙時，被凝結而形成水密封，以阻止蒸汽泄漏該段內。由上圖還可以看出，疏水冷卻段的入口4在正常疏水水位之下，這就使蒸汽無法進入疏水冷卻段，而疏水則可以由這一加熱器殼體的低部進入該段，然后由一段隔板引導向上流動。在此過程中，疏水進一步放熱，溫度降到飽和溫度以下，最后從位于疏水冷卻段頂部的殼體側面疏水口19流出。這種疏水出口的設置

101、，便于在運行前排放殼體內的氣體。</p><p>　　在該機組的回熱系統(tǒng)中，6號高壓加熱器采用的是管板-U形管表面式回熱加熱器。</p><p>　　4.5加熱器工作流程</p><p>　　在該機組的回熱系統(tǒng)中，6號高壓加熱器具有過熱蒸汽冷卻段和疏水冷卻段。蒸汽首先進入過熱蒸汽冷卻段，在隔板的引導下曲折流動，把大部分過熱度所含熱量傳遞給主凝結水，到出口時，蒸汽已接

102、近飽和狀態(tài)，但還是有少量的過熱度。然后流至冷卻段，在隔板的引導下均勻地流向該段的各個部分，由下而上橫向流過管束，放出汽化潛熱后凝結成水，稱為疏水；外來的上一級疏水經擴容后也進入冷凝段。積聚在殼體底部的疏水，經端板底部的吸水口進入輸水冷卻段，在一組隔板的引導下向上流動，最后在位于該段頂部殼體側面的疏水管輸出。與此同時，給水（主凝結水）由進口管在水室下部進入水室，然后經U形管束由上而下一次吸收疏水冷卻段、凝結段、蒸汽冷卻段的熱量，最后在水室

103、的上部出水管流出。</p><p>　　4.6表面式加熱器的端差</p><p>　　對于無疏水冷卻器的疏水溫度為加熱器筒體內蒸汽壓力下的飽和溫度，由于金屬壁面熱阻的存在，管內流動的水在吸熱升溫后的出口溫度比疏水溫度要低，它們的差值稱之為端差（即加熱器壓力下飽和水溫度與出口水溫度之差，也稱上端差）。表面式加熱器的端差，有時也稱之為上端差（出口端差）,若不特別注明，通常都是指加熱器汽側出口疏

104、水溫度（飽和溫度）與水側出口溫度之差。</p><p><b>　　如圖所示，圖</b></p><p>　　中加熱蒸汽以過熱狀態(tài)1進入加熱器筒體，放熱過程中溫度下降、冷凝至汽側壓力下對應的飽和狀態(tài)2，以疏水溫度離開加熱器，而給水或凝結水則以溫度為的狀態(tài)點a進入加熱器水側，吸熱升溫后以溫度為的狀態(tài)點b點離開。由于金屬管壁傳熱熱阻的存在以及結構布置的原因，普通的表面式回

105、熱加熱器的比要小，通常用代表加熱器的端差。</p><p>　　顯然端差越小，熱經濟性就越好?？梢詮膬煞矫鎭砝斫猓环矫嫒缂訜崞鞒隹谒疁夭蛔?，端差減小意味著不需要原來那么高，回熱抽氣壓力可以降低一些，回熱抽氣做功增加，熱經濟性變好；另一方面如加熱蒸汽壓力不變，不變，端差減小意味著出口水溫升高，其結果是減小了壓力較高的回熱抽氣做功比而增加了壓力較低的回熱抽氣做功比，熱經濟性得到改善。例如一臺大型機組全部高壓加熱器的

106、端差降低1℃，機組熱耗率就可降低約0.06。</p><p>　　加熱器端差究竟選擇多少為宜。上圖還可以看出隨著換熱面積A的增加，是減小的，它們有如下的關系：</p><p>　　式中 A-------金屬換熱面積，；</p><p>　　------水進、出口的溫度差，℃；</p><p>　　K-------傳熱系數，℃);</p

107、><p>　　G---------水的流量，；</p><p>　　-------水的比定壓熱容，℃).</p><p>　　因此，減少端差是以付出金屬耗量和投資為代價的，我國某制造廠為節(jié)約成本，將端差增加1℃，金屬換熱面減少了4。各國根據自己的鋼材、燃料比價的國情，通過技術經濟比較確定相對合理的端差。我國加熱器端差，一般當無過熱蒸汽冷卻段時，=3～6℃；有過熱蒸汽冷卻

108、段時，=-1～2℃。機組容量大減小的效益好，應選較小值。</p><p>　　5 高壓加熱器熱力設計</p><p>　　5.1加熱器傳熱計算的理論基礎</p><p>　　通常用的加熱器熱計算的方法有兩種：平均溫差法和傳熱單元數法。本文主要采用的是平均溫差法。所謂平均溫差法，是指在加熱器換熱過程中，蒸汽沿流程放出熱量溫度不斷下降，給水沿流程吸熱而溫度上升，且蒸汽

109、和給水間的溫差沿流程是不斷變化的。因此，當利用傳熱方程來計算整個傳熱面上的熱流量時，必須使用整個傳熱面上的平均溫差，在工程應用中通常使用的是對數平均溫差。</p><p>　　不論是順流還是逆流，對數平均溫差可統(tǒng)一用以下計算式表示：</p><p>　　式中，為平均對數溫差；、分別為加熱器中最大傳熱溫差和最小傳熱溫差。</p><p>　　計算出平均對數溫差后可以建

110、立傳熱方程式及熱平衡方程：</p><p><b>　　， ，</b></p><p>　　其中，不是獨立變量，因為只要確定了蒸汽和給水的流動布置及進、出口</p><p>　　溫度，就可以計算出來。因此，上述方程中共有8個變量，必須給定其中的五個變量才能進行計算。</p><p>　　5.2加熱器主要技術參數的選定

111、及計算步驟</p><p>　　由第三部分計算可知，流進6號高壓加熱器的水溫度為=171.5,流量，流出水溫度為199.1，加熱蒸汽絕對壓力為=1.588 Mpa，疏水出口溫度=179.5</p><p>　?。?）選定6號高壓加熱器熱器的部分結構參數</p><p>　　初步選定管程=2，每管程有=1500根管，總的管子根數為=3000根管。管子的排列方式采用等邊

112、三角形排列，在垂直列上管子平均數為=60根。選定管子外徑d=18mm，管子壁厚為=2mm，內徑=14mm。</p><p>　?。?）求對數平均溫差</p><p>　　查水蒸汽物性參數表，=1.588 Mpa時，飽和蒸汽溫度，故</p><p>　　=201.01-171.5=29.96</p><p>　　=199.1-179.5=19.

113、6</p><p>　　即對數平均溫差==24.41</p><p><b>　　（3）求換熱量Q</b></p><p>　　水的平均溫度，查水蒸汽物性參數表得：水的比熱4.4393，故</p><p>　　=494.89=6.0636W</p><p>　?。?）蒸汽側冷凝換熱系數</p

114、><p>　　1．定性溫度為冷凝液膜平均溫度，但壁溫為未知，故用試算法。因蒸汽側一般均大于水側，故壁溫應接近蒸汽溫度。現假定=190，則</p><p>　　由查水的物性參數：；；；又由=1.588 Mpa查得：1934.73KJ/Kg。</p><p><b>　　2．計算換熱系數：</b></p><p><b&g