高壓加熱器的設(shè)計

1高壓加熱器的設(shè)計火力發(fā)電廠的高壓給水加熱器〔〕是利用汽輪機的抽汽加熱鍋爐給水的裝置。電廠配置了給水加熱系統(tǒng)以后，可以提高電廠熱效率輪機已作局部功的蒸汽來加熱鍋爐給水。汽輪機在高壓缸中間的抽氣用作3#，2#高加進汽，在中壓缸抽汽可供給1#高加進汽。給水通過蒸汽及飽和水的加熱后，在進入鍋爐氣包之前已加熱到較高的溫度，可削減燃煤的加熱過程，使電廠熱效率提高。假設(shè)高加發(fā)生故障而停運，屆時給水就即改道旁路管道而進入鍋爐，水在鍋爐中吸取熱量增加。因此降低了鍋爐的蒸汽蒸發(fā)量，造成過熱器中的蒸汽過熱度提高，有可能造成過熱器被燒壞，高加停運，汽輪機的膨脹差增10~15%。按壓力分類〔以高加給水側(cè)壓力劃分〕中壓高加：中壓6.5Mpa；次高壓9.7Mpa。高壓高加：高壓19Mpa；超高壓24Mpa〔一般設(shè)計壓力Pd=20Mpa〕亞臨份31Mp〔Pd=28Mp；超臨份=37Mpa。按構(gòu)造分類：管板式-----U形管管板式；集箱式 螺旋管集箱式〔俗稱盤香管式。U200MW的機組根本組高加幾乎都承受臥式布置。2按傳熱區(qū)段分類：1.單純分散段；234.過熱5.單一疏冷段〔即外置獨立的輸水冷凝器6.過熱段〔即外置獨立的過熱蒸汽冷卻器。〔外置式“疏冷”蒸冷“已很少承受。一般在小型機組設(shè)計成二段式，而大中型高加在構(gòu)造上可能時，都裝設(shè)”疏冷段“即按三段式設(shè)計。三.高加的構(gòu)造設(shè)計GB150GB151水室的設(shè)計：水室有短節(jié)、封頭、進出水接收、人孔及分程隔板組成。水室筒體：DN1200mm可減薄鋼板厚度或?qū)⒊湓５慕饘儆糜陂_孔補強，同時又能省去圓筒形的短節(jié)。一般小機組的高加承受20R及16MnR的鋼板；大中型機組的水室由于壓力16MnR19Mn613MnNiMoNbR(BHW35,13MnNiMo54,DIWA353超臨界機組進出口接收承受20MnMoNbⅢ再外接WB36〔15NiCuMoNb5-5-4〕接收與300MWDIWA353.t95.600MW機組高加“球封”已承受t125mm20MnMoⅢ的鍛件。人孔設(shè)計人孔的設(shè)計構(gòu)造目前有兩種構(gòu)造。1.內(nèi)壓自緊式密封構(gòu)造：國內(nèi)外承受此構(gòu)造的人孔設(shè)計構(gòu)造形式較廣泛，一般300×400mm封墊。該構(gòu)造充分利用了內(nèi)壓的自緊力，使預(yù)緊的螺栓直徑大大減小，一般承受壓越高密封的軸向力越大。2..伍德式自嚴(yán)密封構(gòu)造：〔8M30×3.5栓東鍋及局部制造廠承受此種形式。它亦是利用內(nèi)壓力來推動頂蓋利用〕來拉緊頂蓋到達預(yù)嚴(yán)密封。當(dāng)檢修時，頂蓋可以取出，增大了檢修空間。以上兩種自緊式密封，使水室的人孔構(gòu)造簡潔，輕松。較之于平墊或雙錐密封占用設(shè)備空間要小得多，密封也牢靠。因此，以上自緊式密封構(gòu)造，已在高加設(shè)備設(shè)計上占據(jù)了確定的地位。分程隔板設(shè)計：性。假設(shè)分程隔板不能密封，勢必造成給水未經(jīng)加熱就旁路出口，降低了出水溫16mm厚的鋼板。管系的設(shè)計：管系由管板、蒸汽出口管+短筒體、U形換熱管、過熱段、冷凝段及疏冷段、空氣抽出管等組成。管板的設(shè)計：管板是高加設(shè)備中最重要的的零件之一，一般為Ⅳ級大鍛600MW660mm〔中心部位600mm〕加工這樣的一塊管板的本錢達上百萬元。300MW420mm〔380mm，鉆孔數(shù)為16.25+0.15的孔達2700個粗糙度為 鉆孔要求垂直保證管橋距離以便0于裝配時順當(dāng)穿管。一般大機組的管板鉆孔需要數(shù)控深孔鉆床才能滿足管板的來加工孔眼。管板與管子焊接的這一面在管板粗加工后還需堆焊軟金屬〔在60以防換熱器管端部水流的沖刷破損時，可吸取焊接剩余應(yīng)力，防止焊口產(chǎn)生裂紋〔MnMoC-Mn焊后剩余應(yīng)力較大，易產(chǎn)生裂紋。因此，高加管板需要較多簡單而精細的加工工序才能完成，制造本錢亦較高.它是重要而價貴的關(guān)鍵零件之一。換熱管設(shè)計：高加換熱管一般承受優(yōu)質(zhì)碳素鋼〔如20G〕或C-Mn鋼的高壓無縫鋼管〔如SA-556MBSA-556MC1×220G2 22

U型無縫鋼管。一般鋼管制造廠均可按不同的彎管半徑，彎好后供貨。例如：江蘇宜興周密鋼管廠的國產(chǎn)可替代進口管。高加換熱管是高加進展回?zé)岬闹匾缑?，由于不斷受到高溫、高壓水的沖刷；2m/s100～125mm給水對管子的沖蝕尤為嚴(yán)峻。因此，最好在管口端加設(shè)“防沖套管”為好，以提高換熱管的使用壽命。假設(shè)管子與管板的連接承受焊接＋液壓脹接。那么對-0

%假設(shè)有負偏差，簡潔造成液壓脹管O管有負偏差。假設(shè)正偏差太大則會造成脹桿插不進換熱管或插入困難。過熱段，冷凝段與疏冷段設(shè)計3.2.3.1過熱段——高溫抽氣進入過熱段包殼內(nèi)。經(jīng)過隔板造成蒸汽多道折25-30℃〔T=T+25℃〕時，出口2 S至冷凝段。在高溫蒸汽入口對沖部位應(yīng)設(shè)有不銹鋼防沖擋板。以免高溫蒸汽直接沖擊換熱管。過熱段出口高于飽和溫度25℃是為了保持管子壁面的枯燥。假設(shè)低于飽和溫度時會分散水，在高速的蒸汽帶水的沖擊下會引起沖刷磨蝕。過熱段內(nèi)蒸汽的傳熱系數(shù)低，約為冷凝段的28%左右。故蒸汽流速較高是為了改善熱交換。25m/s。冷凝段——不管是立式還是臥式筒體，在水位線以上均為蒸汽。蒸汽與管外341.7倍，雖然臥式下面管排的水膜亦較厚，但平均傳熱效果臥式優(yōu)于立式。疏冷段——為了充分利用熱量提高給水溫度；設(shè)立疏冷段使疏水出口溫度低5.6℃~8.3℃大機組一般5.6℃〔可確定為最小下端差。此端差稱為下端差DCA〔DrainCnbcoolerapproach〕.抽氣壓力下飽和溫度與給水出口之溫度差稱為上端差TTD(TerminalTemperatureDifference).疏冷段是由包殼與疏冷端板組焊而成的密封腔，假設(shè)滿足不了下端差的規(guī)定值。疏冷端板為保證密封，一般設(shè)計厚度為δ70mm，端板孔徑大小與公差與管板一樣。在端板靠最外側(cè)可考慮開兩條槽，在蒸汽進入換熱管與端板孔的縫隙內(nèi)后，利用槽內(nèi)液膜的外表張力而加強密封效果；槽深0.5mm槽寬3mm。另一種設(shè)計是端板加工公差放松通過端板厚度70mm之內(nèi)貼脹30-40mm〔已有前例即不再在端板處進展貼脹的方法?？諝獬槌龉堋呒託?nèi)的空氣等不分散氣體的積聚與停滯在換熱管區(qū)域會形成類似絕熱層一樣影響液膜的熱交換以及對金屬的侵蝕。因此布置抽空氣管，由蒸汽攜帶而排放至擴容器、除氧器或凝汽器內(nèi)。排放量約為0.5%進入高加的蒸汽量。每臺高加的空氣抽出管應(yīng)連續(xù)地排放空氣，并各自單獨連接到擴容器、除氧器或凝汽器中而不能將排氣管接到下一級高加上。否則造成最終一級高加的空氣膜層太大增加，嚴(yán)峻影響傳熱，降低了給水出口溫度而電廠效率下降，還將降低管子使用壽命。因此，這樣系統(tǒng)設(shè)計是錯誤的。整個管系由拉桿固定多層隔板后，用螺母固定后并點焊結(jié)實。隔板間距一般Φ16mm1200mm〔即兩塊支撐隔板中間有一塊是帶缺口的隔板。實際隔板間距為不大于600mm，這是HEI的規(guī)定U200mm300MW承受夾板條框架拉緊〔δ1.5mm的夾板條插入每排彎管的間隙，在外部用長螺栓定位固定設(shè)滾輪，便于管系的裝入以及在檢修時，將筒體檢修切割線割開后，電廠可將整100×1.5mm〔臥式高加一般設(shè)在上半圓〕以防切割時割傷換熱管。下半圓可不設(shè)扁鋼圈，切割火焰向下吹割時，不會傷及換熱管。在高加的上級疏水進口的筒體內(nèi)應(yīng)裝設(shè)不銹鋼防沖擋板。使疏水不直接沖擊換熱管，并45°的斜擋板能使水流引向筒體的無換熱管空間，造成一個小的擴容室。在疏水?dāng)U容閃蒸局部成為蒸汽時，有一格空間回路集中，而不使蒸汽直沖管子。殼體的設(shè)計：殼體由筒體、底封頭、支座、水位掌握裝置及安全附件等輔件組成。立式高加一般配裙式支座。臥式高加一般配固定支座〔設(shè)置在管板處〕與滾僅供設(shè)備檢修時，裝上滾輪退出殼側(cè)外殼用。水位掌握裝置有以下配置與接口——磁翻板式水位計與接口，單室平衡容器反接口，電接點信號管水位計及接口。一般水位計、平衡容器與接口之間應(yīng)配置截止閥，以便高加在不解列的條件下，只要關(guān)閉截止閥即可更換水位掌握儀器?，F(xiàn)在磁翻板水位計供給商均可配置帶電遠傳掌握的水位計。即水位計在現(xiàn)場可按紅色翻板的高度知道水位的高度。帶電傳掌握的水位計則可將信號遠傳至集控室進展遠地監(jiān)視掌握水位。點接點信號管水位計上布置有電接點報警信號源。它的各個5警點。高水位、高高水位報警，切除水位、低水位、低低水位報警。水位到達報警水位時，可自動連接到聲或光的報警裝置進展報警，以引起操作人員的留意并準(zhǔn)時處理。四.高加系統(tǒng)的自動保護。假設(shè)一旦換熱管裂開或管口焊縫嚴(yán)峻泄漏，給水大量沖入高加汽側(cè)殼體。這時可能產(chǎn)生二種狀況：第一種是使殼體內(nèi)疏水水位猛烈上升和蒸汽壓力快速上升，同時使高加給水側(cè)灌入汽輪機而造成嚴(yán)峻的停機事故。其次種狀況是由于殼體蒸汽壓力快速上升，當(dāng)安全閥來不及排放時，可能造成殼體超壓甚至發(fā)生爆破事故。而這兩種狀況可能是同時進展的。因此，整個系統(tǒng)的安全保護是相當(dāng)重要的。當(dāng)高加管子裂開或嚴(yán)峻泄漏時，保護裝置能馬上動作；準(zhǔn)時切斷高加的給水，防止高壓水進入汽輪機；同時開通旁通管，使給水不通過高加而流向鍋爐，以防鍋爐斷水。這一回路系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置給水閥〔進口閥，止回閥〔出口閥〕水閥的電磁閥組成。通電磁閥的電源，這些相應(yīng)動作使得給水閥的閥瓣下移，關(guān)閉了給水閥的同時亦開啟了旁路管通道，使給水流向旁通管。流量的目的〔即水位高時，放大流通截面；水位低時，加大流通截面。五.高加產(chǎn)品綜述高加是較典型的U形管式換熱器，并隨著電站機組的大型化，高加作為電廠回?zé)嵯到y(tǒng)的重要部件也相應(yīng)跟著大型化、高參數(shù)與簡單化，技術(shù)難度亦隨著它的重要性而加大。由于大電站假設(shè)一旦停機時的經(jīng)濟損失將是巨大的。例如：配1000MW超臨界機組的高加的制造難度及動用的大型加工設(shè)備已經(jīng)很可觀。nob8mm4760Φ16.25+0.15的管孔。單件管板0重量達凈重11.7機及氦檢漏檢查儀器等。蒸汽進口段筒節(jié)尺寸為Φ2120/Φ19