《熱力發(fā)電廠》2發(fā)電廠的回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)課件

第二章回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)1 回?zé)峒訜崞鞯男褪? 表面式加熱器及系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性3 給水除氧及除氧器4 除氧器的運(yùn)行及其熱經(jīng)濟(jì)性分析5 汽輪機(jī)組原則性熱力系統(tǒng)計(jì)算第1節(jié)、回?zé)峒訜崞鞯男问揭弧⒓訜崞骰責(zé)嵫h(huán)——回?zé)峒訜崞?、回?zé)岢槠艿?、水管道、疏水管道組成的一個(gè)加熱系統(tǒng)

ⅡS124567ⅠBaA

aB

回?zé)嵫h(huán)

混合式加熱器 表面式加熱器

立式加熱器 臥式加熱器 汽、水接觸方式受熱面布置方式加熱器分類臥式加熱器1、熱經(jīng)濟(jì)性: 混合式高2、加熱器結(jié)構(gòu): 混合式簡單3、回?zé)嵯到y(tǒng)復(fù)雜性及可靠度:混合式復(fù)雜

4、除氧:

表面式不可以除氧

二、混合式與表面式加熱器比較三、加熱器類型選擇 角度：經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性

四、典型回?zé)嵯到y(tǒng)示例1、高、低加熱器為表面式的系統(tǒng)3、重力方式布置的混合式低壓加熱器

p5

p4

p1

p2

p3

p7

p6

pc4、帶有部分混合式低壓加熱器的熱力系統(tǒng)15H1至CH2H3H4H6H5678H7SG2H8234CSG1五、加熱器的結(jié)構(gòu)1．表面式加熱器疏水——表面式加熱器中加熱蒸汽在管外沖 刷放熱后的凝結(jié)水分類：臥式：大機(jī)組立式：中小機(jī)組立式高壓加熱器管束疏水進(jìn)口防沖板隔板給水出口給水進(jìn)口蒸汽進(jìn)口分流隔板疏水出口疏冷段隔板疏冷段進(jìn)口

管板（2）臥式表面式加熱器

用途：大機(jī)組低加、高加30萬機(jī)組高壓加熱器管束用途：除氧器、大機(jī)組低加（2）立式混合式加熱器加熱蒸汽進(jìn)口凝結(jié)水進(jìn)口凝結(jié)水出口第2節(jié)表面式加熱器及系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性分析一、表面式加熱器上端差（出口端差）

——表面式加熱器管內(nèi)流動(dòng)的水吸熱升溫后的出口溫度與該加熱器內(nèi)汽側(cè)壓力對應(yīng)的飽和水溫度之差abtwj+1twjtsj12t,°

CΔtabA,m212=tsj–

twj

↓

，熱經(jīng)濟(jì)性↑

表面式加熱器端差的選擇端差與換熱面積的關(guān)系：換熱面積↑，

↓無過熱蒸汽冷卻段：

=3~6°C有過熱蒸汽冷卻段：

=-1~2°Cabtwj+1twjtsj12t,°

CΔtabA,m212三蒸汽冷卻器及其熱經(jīng)濟(jì)性分析1、蒸汽冷卻器

2、類型內(nèi)置式：與加熱器本體合成一體外置式：具有獨(dú)立的加熱器外殼，布置靈活 tw2tw1t1內(nèi)置式蒸汽冷卻器作用：1）↓回?zé)峒訜崞鲀?nèi)汽水換熱的不可逆損失2）↑出口水溫，↓端差，↑回?zé)岢槠龉Ρ?，↑?jīng)濟(jì)性0.15-0.20%t,°

CA,m21tw1過熱蒸汽冷卻段蒸汽凝結(jié)段tw2ts1tj1tw2hw2tw1hw1t1h1??????4、蒸汽冷卻器的連接方式

水側(cè)連接方式：（1）內(nèi)置式蒸汽冷卻器：

串聯(lián)連接（順序連接）（2）外置式蒸汽冷卻器：

串聯(lián)連接：全部給水流經(jīng)冷卻器 并聯(lián)連接：只有一部分給水進(jìn)入冷卻器先j-1級，后j級的兩級串聯(lián)單級并聯(lián)單級串聯(lián)與主水流分流兩級并聯(lián)與主水流串聯(lián)兩級并聯(lián)先j級，后j-1級的兩級串聯(lián)疏水逐級自流方式

P1P2P3（2）疏水泵方式 ——由于表面式加熱器汽側(cè)壓力遠(yuǎn)小于水側(cè)壓力，借助疏水泵將疏水與水側(cè)的主水流匯合，匯入點(diǎn)常為該加熱器的出口水流中2、兩種疏水方式的熱經(jīng)濟(jì)性分析（1）疏水逐級自流方式（高、低加熱器）↑高一級抽汽量，↓低一級抽汽量，↓熱經(jīng)濟(jì)性（2）疏水泵方式（大中型機(jī)組末級低加熱器） 疏水與主水流混合后，↓端差，↑熱經(jīng)濟(jì)性分析兩種疏水收集方式的熱經(jīng)濟(jì)性疏水逐級自流方式↑高壓抽汽，↓低壓抽汽，↓熱經(jīng)濟(jì)性

p1D1

p2D2

p3D3h1?h1

p1D1

p2D2

p3D31疏水泵方式↓端差，↓高壓抽汽，↑熱經(jīng)濟(jì)性??2、疏水冷卻器的設(shè)置作用：（1）↓疏水逐級自流排擠低壓抽汽所引起的附加冷源熱損失或疏水壓降產(chǎn)生熱能貶值帶來的做功損失；（2）↓疏水經(jīng)節(jié)流后產(chǎn)生蒸汽形成兩相流的可能性；（3）↑熱經(jīng)濟(jì)性布置方式：內(nèi)置式、外置式ts1tw2tw1t1ts1't,°

CA,m21tw1tw2t1ts1疏水冷卻段內(nèi)置式疏水冷卻器過熱蒸汽冷卻段蒸汽凝結(jié)段????????1tw2hw2tw1hw1t1h1外置式疏水冷卻器pjhjhwjpj+1hj+1hjhj+1hwj+1hwj+2下端差（入口端差）——加裝疏水冷卻器（段）后，疏水溫度與本級加熱器進(jìn)口水溫之差一般推薦=5～10℃hwj+1回?zé)峒訜崞飨露瞬?．實(shí)際系統(tǒng)疏水方式的選擇

技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較：對熱經(jīng)濟(jì)性影響約為0.5%～0.15%（1）疏水逐級自流方式 簡單、可靠、費(fèi)用少應(yīng)用：高壓加熱器、低壓加熱器（2）疏水泵方式

系統(tǒng)復(fù)雜，投資大應(yīng)用：大、中型機(jī)組的最后一、二級低壓加熱器N600MW機(jī)組：全疏水逐級自流N300MW機(jī)組：全疏水逐級自流或第3臺低加用疏水泵4．實(shí)際機(jī)組回?zé)嵩瓌t性熱力系統(tǒng)回?zé)嵯到y(tǒng)基本連接方式：（1）除氧器——混合式加熱器；（2）高壓加熱器疏水逐級自流進(jìn)入除氧器；（3）低壓加熱器疏水逐級自流進(jìn)入凝汽器熱井或末級或次末級加熱器采用疏水泵打入加熱器出口水管道中；（4）回?zé)岢槠^熱度較小時(shí)不宜采用蒸汽冷卻器；（5）小機(jī)組不宜采用蒸汽冷卻器和疏水冷卻器。N300-16.7/538/538型機(jī)組的發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)P4=0.803P6=0.134N600-17.75/540/540型機(jī)組發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)圖第3節(jié) 給水除氧及除氧器一、給水除氧的必要性腐蝕金屬（O2、CO2）惡化傳熱效果（不凝結(jié)性氣體）二、給水除氧的方法化學(xué)除氧：除氧徹底，但不能除去其它氣體物理除氧：既能除氧又能除去其它氣體 熱力除氧三．熱力除氧原理（1）亨利定律

動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，單位體積水中溶解的氣體量b和水面上該氣體的分壓力（稱為平衡壓力）成正比

pbb（2）道爾頓定律

混合氣體全壓力等于各組成氣（汽）體的分壓力之和

水中氧量與溫度的關(guān)系熱力除氧方法將給水加熱至除氧器工作壓力下的飽和溫度，即可達(dá)到除氧目的保證熱力除氧效果的基本條件：（1）水被加熱到除氧器工作壓力下的飽和水溫度；（2）及時(shí)排走水中逸出的氣體，以保證液面上氧氣及其他氣體分壓力維持為零或最?。唬?）水與加熱蒸汽有足夠的接觸面積，蒸汽與水應(yīng)逆向流動(dòng)，確保有較大的不平衡壓差。水中殘余含氧量與加熱溫度不足的關(guān)系除氧兩個(gè)階段：（1）初期除氧階段 不平衡壓差△p大 除去給水中80%～90%的氣體（2）深度除氧階段 不平衡壓差△p小 化學(xué)除氧四熱力除氧器類型及結(jié)構(gòu)

除氧器構(gòu)成：除氧塔（除氧頭）、給水箱

1、對除氧器的基本要求混合式加熱器汽水接觸面積盡可能大及時(shí)將水中析出的氣體攜帶出除氧器強(qiáng)化深度除氧措施耐腐蝕水箱除氧頭立式除氧器外觀600MW臥式除氧器外觀2、除氧器的類型及選擇壓力結(jié)構(gòu)淋水盤（細(xì)流）式噴霧填料（噴霧膜式）式真空式大氣式高壓布置方式立式臥式1—補(bǔ)充水管；2—凝結(jié)水管；3—疏水箱來疏水管；4—高壓加熱器來疏水管5—進(jìn)汽管；6—汽室；7—排汽管淋水盤式除氧器缺點(diǎn)：安裝要求高；對負(fù)荷適應(yīng)能力差應(yīng)用：中、低參數(shù)機(jī)組噴霧式除氧器優(yōu)點(diǎn)：深度除氧適應(yīng)負(fù)荷變化應(yīng)用：高參數(shù)電廠噴霧式除氧器真空式除氧器（凝汽器內(nèi)）

除氧過程：汽輪機(jī)排汽加熱凝結(jié)水應(yīng)用：初步除氧凝汽器的真空除氧裝置1-集水板；2-淋水盤；3-濺水板；4-排汽至凝汽器抽氣口；5-熱水井大氣壓式除氧器 工作壓力約0.118MPa除氧過程：汽輪機(jī)抽汽加熱凝結(jié)水優(yōu)點(diǎn)：壓力低、造價(jià)低應(yīng)用：中、低參數(shù)發(fā)電廠 熱電廠（3）高壓式除氧器

工作壓力大于0.343~0.784MPa除氧過程： 汽輪機(jī)抽汽加熱凝結(jié)水優(yōu)點(diǎn)：↓高壓加熱器臺數(shù)； 避免除氧器自沸騰缺點(diǎn)：造價(jià)高

應(yīng)用：高參數(shù)發(fā)電廠五除氧器的熱平衡及自生沸騰1、除氧器的熱平衡 物質(zhì)平衡

熱量平衡

2、除氧器的自生沸騰及防止方法自生沸騰——不需要回?zé)岢槠訜?，僅憑其他進(jìn)入除氧器的蒸汽和疏水就可將水加熱到除氧器工作壓力下飽和溫度

影響：（1）回?zé)岢槠艿哪嬷归y關(guān)閉，破壞汽水逆向流動(dòng)；（2）排氣工質(zhì)損失↑，熱量損失↑，除氧效果↓；（3）威脅除氧器的安全自生沸騰的防止（1）對進(jìn)入除氧器的高壓加熱器疏水設(shè)置疏水冷卻器；（2）將軸封汽、鍋爐連續(xù)排污擴(kuò)容蒸汽、閥桿漏汽或高壓加熱器疏水引至他處；（3）提高除氧器壓力，既可降低高加數(shù)量，又可減少其疏水量；（4）將低溫的化學(xué)補(bǔ)充水引入除氧器以增加吸熱量第4節(jié)除氧器的運(yùn)行及其熱經(jīng)濟(jì)性一、除氧器的運(yùn)行方式：1、定壓運(yùn)行

——除氧器工作壓力為定值缺點(diǎn)：（1）壓力調(diào)節(jié)閥造成抽汽節(jié)流損失，熱經(jīng)濟(jì)性差；（2）低負(fù)荷時(shí)，高加疏水切換到低加，排擠低加抽汽，且系統(tǒng)復(fù)雜優(yōu)點(diǎn)：安全應(yīng)用：中小型機(jī)組2、滑壓運(yùn)行

——在滑壓范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，除氧器壓力隨主機(jī)負(fù)荷與抽汽壓力的變動(dòng)而變化優(yōu)點(diǎn)：（1）沒有壓力調(diào)節(jié)閥及其引起的節(jié)流損失；（2）可使回?zé)峒訜岱峙涓咏罴阎?，適應(yīng)調(diào)峰要求；缺點(diǎn)：安全隱患應(yīng)用：中間再熱機(jī)組、調(diào)峰機(jī)組兩種運(yùn)行方式的熱經(jīng)濟(jì)性比較P——負(fù)荷Pr——額定負(fù)荷——除氧器滑壓運(yùn)行時(shí) 機(jī)組絕對內(nèi)效率——除氧器定壓運(yùn)行時(shí) 機(jī)組絕對內(nèi)效率二、除氧器汽源的連接方式1、單獨(dú)連接定壓除氧器方式——高中壓電廠帶基本負(fù)荷機(jī)組特點(diǎn)：（1）設(shè)計(jì)工況時(shí)該級回?zé)岢槠麎毫?yīng)高于除氧器運(yùn)行壓力；（2）抽汽管道上設(shè)壓力調(diào)節(jié)閥，低負(fù)荷時(shí)能切換至高一級抽汽，并關(guān)閉原級抽汽單獨(dú)連接定壓除氧器方式的分析（1）壓力調(diào)節(jié)閥導(dǎo)致節(jié)流損失↑，除氧器出口水溫<抽汽壓力相對應(yīng)的飽和溫度，高壓抽汽量↑，回?zé)岢槠龉Ρ萖r↓，使機(jī)組↓（2）低負(fù)荷時(shí)原級抽汽關(guān)閉，回?zé)峒墧?shù)↓，回?zé)釗Q熱過程不可逆損失↑，Xr↓，↓?H2?2、前置連接定壓除氧器方式

——供熱機(jī)組

特點(diǎn)：在除氧器出口水前方設(shè)置一高壓加熱器與除氧器共用同一級回?zé)岢槠?，組成一級加熱分析：（1）該級出口水溫只與供熱機(jī)組調(diào)整抽汽的壓力有關(guān)，熱經(jīng)濟(jì)性比單獨(dú)連接方式高；（2）投資大，系統(tǒng)復(fù)雜H3H2??特點(diǎn)：（1）本級回?zé)岢槠艿郎喜辉O(shè)壓力調(diào)節(jié)閥；（2）裝有至高一級回?zé)岢槠艿郎系那袚Q閥和壓力調(diào)節(jié)閥，低負(fù)荷時(shí)仍能自動(dòng)向大氣排氣3、滑壓除氧器方式——再熱機(jī)組和調(diào)峰機(jī)組分析：（1）避免了節(jié)流損失；（2）出口水溫?zé)o端差，熱經(jīng)濟(jì)性最高三、除氧器的滑壓運(yùn)行1、負(fù)荷驟升

（1）水溫滯后于壓力的變化出現(xiàn)“返氧”現(xiàn)象，使除氧器出口的含氧量↑，↓除氧效果（2）除氧器壓力↑，給水泵入口水溫滯后，運(yùn)行安全性↑（1）控制負(fù)荷升速度在每分鐘5%負(fù)荷內(nèi)（2）在給水箱內(nèi)加裝再沸騰管（3）適當(dāng)壓縮滑壓范圍

影響措施2、負(fù)荷驟降

（1）除氧器壓力下降發(fā)生“閃蒸”現(xiàn)象，水溫↓，

↑除氧效果（2）除氧器壓力↓，給水泵入口水溫滯后，易發(fā)生汽蝕，↓給水泵運(yùn)行安全性Hd影響汽蝕現(xiàn)象

——當(dāng)液體在流道內(nèi)流至某處，其壓力等于或小于液體溫度對應(yīng)的汽化壓力時(shí)，該處會產(chǎn)生汽化，即有大量的蒸汽和溶解在液體中的氣體逸出，形成許多蒸汽與氣體混合的小汽泡危害：氣泡隨液體流至高壓區(qū)時(shí)，在高壓作用下，迅速凝結(jié)而破裂。汽泡破裂瞬間，高壓液體高速占有原汽泡所居空間，形成沖擊力，并周而復(fù)始，使流道材料因機(jī)械剝蝕和化學(xué)腐蝕而遭到破壞，并產(chǎn)生振動(dòng)和噪音

3、給水泵不汽蝕的條件有效汽蝕余量NPSHa

——在泵吸入口處，單位重量液體所具有的超過汽化壓力的富余能量。與吸入系統(tǒng)的情況有關(guān)pd、pv——除氧器工作壓力和泵入口水溫對應(yīng)的汽化壓力，Mpa； ρ——給水的平均密度，kg/m3； Hd——泵入口承受的靜水頭，m；△p——泵吸入管損失的壓力，Mpa

除氧器與給水泵安裝示意圖Pd

——除氧器工作壓力Pv——泵入口水溫對應(yīng)的汽化壓力ρ——給水的平均密度Hd——泵入口承受的靜水頭△p——泵吸入管損失的壓力Hd穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)：必需汽蝕余量NPSHr——泵內(nèi)不發(fā)生汽蝕所必需的最小有效汽蝕余量NPSHr的影響因素：

轉(zhuǎn)速↑，流量↑，NPSHr↑

給水泵正常運(yùn)行不發(fā)生汽蝕條件：

有效富裕壓頭：△NPSH=NPSHa-NPSHr≥0

泵內(nèi)最低壓頭汽化壓頭HdK泵吸入口壓力最低葉輪出口吸入系統(tǒng)及離心泵內(nèi)的壓力變化葉輪入口除氧器與給水泵安裝示意圖HdNPSHrNPSHa臨界點(diǎn)：NPSHa=NPSHr

.穩(wěn)定工作區(qū)A汽蝕區(qū)NPSHa和NPSHr隨流量Q的變化關(guān)系H，mQ，m3/h流量↑，NPSHr↑

Qmin<Q<QA負(fù)荷驟降過程給水泵運(yùn)行的安全性 泵內(nèi)最低壓頭 汽化壓頭 除氧器壓頭4、滑壓運(yùn)行除氧器防止給水泵汽蝕的措施1）提高除氧器安裝高度Hd

2）采用低轉(zhuǎn)速前置泵

3）降低泵吸入管道的壓降△p

4）提高水泵吸入管內(nèi)流速W5）加大給水泵流量Q6）降低進(jìn)入給水泵水溫

7）增加除氧器給水箱儲水量

8）裝備用汽源

提高泵內(nèi)最低壓頭曲線縮短泵內(nèi)汽化壓頭曲線的滯后時(shí)間減緩暫態(tài)過程除氧器壓頭曲線下降加速給水泵進(jìn)口水溫下降的措施(a)(b)(a)主凝結(jié)水旁路(b)設(shè)置給水冷卻器系統(tǒng)在泵入口注入冷水的系統(tǒng)第5節(jié)汽輪機(jī)組原則性熱力系統(tǒng)及其計(jì)算一、計(jì)算目的（1）確定汽輪機(jī)組在某一工況（設(shè)計(jì)、最大、典型工況）下的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和各部分汽水流量;（2）選擇有關(guān)的輔助設(shè)備及汽水管道；（3）確定某工況下汽輪機(jī)的功率或新汽耗量；（4）新機(jī)組本體熱力系統(tǒng)定型設(shè)計(jì)1、應(yīng)用：（1）新機(jī)組方案比較；（2）技術(shù)改造；（3）機(jī)組大修前后2、計(jì)算方法（1）“定功率”計(jì)算 ——負(fù)荷給定應(yīng)用：電力設(shè)計(jì)院、電廠（2）“定流量”計(jì)算 ——汽輪機(jī)進(jìn)汽量給定應(yīng)用：汽輪機(jī)制造廠（二）基本公式1、加熱器的熱平衡式吸熱量=放熱量×h

或∑流入熱量=∑流出熱量2、汽輪機(jī)物質(zhì)平衡式

3、汽輪機(jī)功率平衡式

3600Pe=Wimg=D0wimg抽汽量凝汽流量功率或汽耗量4、典型熱平衡式示例（1）混合式加熱器hjhwjhw(j+1))()()1()1()1()1(')1()1()1(+++++++-=-=+=++=jwwjjwhwjjjwjwjjwjwhjjwjwjjwjwjjjwjwjhhhhhhhhhhahaaahaaaaaaa或或熱平衡物質(zhì)平衡（2）表面式加熱器)()()()()()()1('')1(')1('+++-=--=--=-jwwjwjjhjjjwwjwjhjjjjwwjwjjjjhhhhhhhhhhhhahaahaaa或或熱平衡（3）表面式加熱器不同連接方式下

熱平衡方程的處理方法hwzzc(a)hwchwzzc(b)hwc三、計(jì)算方法和步驟常規(guī)計(jì)算法：通過建立各級加熱器的熱平衡式以及凝汽流的物質(zhì)平衡式或功率方程式，求出抽汽量和新汽量（或凝汽量）（1）串聯(lián)法（手工計(jì)算）

——由高至低依次計(jì)算各級加熱器

（1）并聯(lián)法（計(jì)算機(jī)計(jì)算）

——同時(shí)建立各級加熱器熱平衡式 常規(guī)法計(jì)算的過程及步驟：1．整理原始資料2．計(jì)算回?zé)岢槠禂?shù)與凝汽系數(shù)3．新汽量D0計(jì)算及功率校核

4．熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算

5．各汽水流量絕對值計(jì)算

引進(jìn)型超臨界600MW三缸四排汽凝汽式機(jī)組在設(shè)計(jì)工況下的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算已知：汽輪機(jī)型式：N600-24.2/566/566蒸汽初參數(shù)：p0=24.2MPa，t0=566℃；p0=0.515MPa，t0=1.8℃；再熱蒸汽參數(shù)：冷段壓力p2==4.053MPa，冷段溫度=303.5℃，熱段壓力=3.648MPa，熱段溫度trh=566℃；排汽壓力：p2=5.4kPa（0.0054MPa）；抽汽及軸封參數(shù)見表2-2。給水泵出口壓力ppu=30.38MPa，凝結(jié)水泵出口壓力為1.84MPa。汽動(dòng)給水泵用汽系數(shù)pu為0.052。四、計(jì)算示例N300-16.7/538/538型機(jī)組的發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)0022345687C3390.26h3145.1h3027.9h3515.13h3333.1h3135.0h2939.7h2762.7h2664.7h2522.0h2359.8h圖4-25亞臨界300MW雙缸雙排汽凝汽式機(jī)組蒸汽膨脹過程線s,kJ/(kg?K)h,kJ/kg1、整理原始資料1）畫出蒸汽膨脹過程線新蒸汽再熱蒸汽焓各級抽汽焓加熱器進(jìn)出口水焓（汽側(cè)壓力、疏水溫度、上端差、出口水溫）疏水焓（下端差、疏水出口水溫）2）查水蒸氣表2、計(jì)算回?zé)岢槠禂?shù)與凝汽系數(shù)（1）1號高壓加熱器由H1的熱平衡式求1

1h1hw1H1hdw1hw2=0.074925H1的疏水系數(shù)d1=1=0.074925同理可求得H2，H3的抽汽系數(shù)2

，3

（2）除氧器HDhw54puHDsg14

h4hw4c4d31kg=0.029932c4=1d3

sg1

4==0.7595564=4+pu=0.029932+0.038