N600-16.67537537反动式汽轮机热力系统热平衡计算、8号高压加热器设计 毕业论文.doc

n600-16.67/537/537反动式汽轮机热力系统热平衡计算、8号高压加热器设计目 录中文摘要.1abstract.11.前言.31.1研究背景.3 1.2本文主要内容.3 1.3哈尔滨第三电厂600mw机组简介.42. 回热系统简述及其热经济性. . 52.1给水回热系统简述.52.2给水回热过程的热经济性.5 2.3影响回热过程的热经济性因素.53. 机组回热系统的热平衡计算. . 73.1计算的目的及理论基础.73.2计算的方法及步骤.83.3 根据已知条件进行热力计算.84.高压加热器简介及课题介绍.164.1高压加热器的作用.164.2 高压加热器的结构特点.175.高压加热器的热力设计.185.1加热器传热计算的理论基础.185.2加热器主要技术参数的选定及计算步骤.18 5.3编写加热器传热计算程序.22结论.22致谢.23 参考文献. 24附录一 近似热力过程曲线.25附录二 高压加热器剖面图.26附录三 600mw机组系统结构性示意图. 27中文摘要给水回热系统是发电厂热力系统的核心，它对电厂的热经济性起着决定性的作用。目前，火力发电厂普遍采用了回热抽汽来加热锅炉给水，提高吸热的平均温度，减少吸热的不可逆损失；同时还要尽可能的降低排汽参数，使蒸汽能够最大限度地在汽轮机中膨胀做功，减少冷源损失。因而，理想循环的热效率也增加了，于是在朗肯循环基础上采用回热循环，提高了电厂的热经济性。高压加热器是利用在汽轮机内已作过一部分功的蒸汽来加热给水，以减少排汽在凝汽器中的热损失，从而提高循环热效率。高压加热器能否正常投入运行，对火力发电厂汽轮机组的经济性和出力有很大影响。因此，研究回热抽汽系统以及高压加热器的设计对提高电厂的热经济性具有重大的理论和实践意义。本文结合哈尔滨第三电厂600mw机组，对其回热系统进行热平衡计算，功率校核及8号高压加热器的设计，为回热系统和机组的安全经济运行及技术改造提供指导作用。关键词 汽轮机 回热系统 高压加热器 热经济性 600mw机组abstractwater heat system is the core of power plant thermal system，it plays a decisive role in economy of thermal power plants. currently, power plants using regenerative extraction steam to heat boiler feed water, raise the average temperature of endothermic to reduce the irreversible loss of endothermic. while also reducing exhaust parameters as much as possible, so that the steam turbine to maximize the expansion of doing work in reducing the loss of cold source. thus, the ideal cycle also increases the thermal efficiency. so based on the use of the rankine cycle regenerative cycle thermal power plant to improve.high-pressure heater is used in steam turbine power,which has been made part of the steam to heat water to reduce the exhaust steam in the condenser of the heat loss and improve thermal efficiency. can the operational pressure heater open in normal having a great impact on the economy of power plant steam turbine.therefore, the study high-pressure heat recovery steam extraction system and heater design to improve the power plant heat economy is of great theoretical and practical significance. in this paper, the third of harbin power plant 600mw units, heat recovery system to its heat balance, power check and design of high pressure heater 8.it will supply important evidence for coalfire pomer plant on-line monitoring system and will be useful to direct the optimizing operation for the coalfired power plantkeyword turbine regenerative system high-pressure heater heat economy 600mw unit1 前言1.1研究背景节约能源是我国的一项基本国策。火电厂是消耗一次能源的大户，在当前电力需求大而能源供应紧张的情况下，作为发电单位，其任务已不再是简单地完成年度发电任务指标，而是要致力于提供优质、低耗的电能，以满足社会的需要，这就要求发电厂对自身机组的性能有全面的了解，提高机组效率，降低能源消耗，以最少的投入获得最大的效益。电厂的热力系统中，为减少循环的冷源损失，设法从汽轮机的某些中间级引出部分做过功的蒸汽，用来加热锅炉的给水，减少了排汽在凝汽器中的热损失，使蒸汽的热量得到了充分的利用，提高了整个循环的热效率。给水回热加热系统是火力发电厂热力系统中的主要系统之一，它对全厂的安全经济运行影响很大。电厂回热系统中的热交换设备主要是给水加热器和除氧器，利用汽轮机不同段位抽出的蒸汽对主凝结水和给水进行加热和除氧，最终达到锅炉所要求的给水温度和品质。给水温度的提高，一方面使循环的热经济性得到提高，使得燃料消耗量相对节省；另一方面，却使锅炉排烟温度升高并增加系统的投资。通过技术经济比较得到的给水温度为最佳给水温度，但长期以来，给水温度低于最佳给水温度，而高压加热器投入率不高是给水温度偏低的主要原因。经过对高加停运情况分析得出高加频繁停运的主要原因有：一是高加疏水管道及弯头经长期冲刷，经常泄漏；二是高加钢管频繁内漏。因此，对高压加热器进行优化设计，提高高压加热器的投入率，有利于提高循环的热经济性。1.2本文的主要内容本文以哈尔滨第三电厂600mw机组给水回热系统以及高压加热器为研究对象，研究方向就是要保证机组的额定功率的条件下，确定各级回热抽汽量的分配，热经济性及高压加热器的技术参数的选择，最大限度地提高机组效率。本文共分两大部分，第一部分进行回热系统的热平衡计算;第二部分进行高压加热器的热力设计。第一部分热经济性计算分析常采用的方法主要分为两类：从能量的数量角度分析的“热力学第一定律分析法和从能量的质量角度分析的“热力学第二定律分析法”。第一定律分析法主要有热平衡法、循环函数法、等效热降法、矩阵法、偏微分理论的应用；第二定律分析法主要是热经济学法。本文从常规回热系统加热器热平衡计算方法出发，热平衡法是最原始、最基本的方法，属于定流量法，即计算时必须已知加热器内水流量或者将其假设为lkg，其中心是求解各级回热抽汽量。由于计算时必须从高压加热器开始向低压加热器逐级求解，又被称为“串联解法”。热平衡法是发电厂设计、热力系统分析、汽轮机设计最基本的方法，也是分析热力系统的基础，至今仍在广泛应用。第二部分以给水回热系统高压加热器为研究对象，结合以前大容量机组高压加热器设计、运行中存在高故障率问题，从高压加热器的安全、经济性出发，研究回热循环系统主要参数的选择原则和热力计算特点，探讨高压加热器设计结构、设计特点及其优化。通过哈尔滨第三电厂600mw机组高压加热器运行中汽侧水位存在的缺陷进行试验调整原因分析，提出并现场进行水位测量系统的改造、完善和最佳水位调整：同时研究分析高压加热器切除对机组安全经济性的影响。 1.3哈尔滨第三电厂600mw机组简介该机组是哈尔滨汽轮机厂制造的亚临界压力、一次中间再热、单轴、反动式、四缸四排汽机组。该机组适用于大型电网中承担调峰负荷。机组采用高压缸启动，也可以用中压缸启动。汽缸由高压缸、双流程中压缸、2个双流程低压缸组成。高、中压缸均采用内、外双层形式，由铸造制成。低压缸为三层结构（外缸、内缸a、内缸b），由钢板焊接制成。汽轮机高、中低压转子均为有中心孔的整锻转子。四台低压加热器为表面式，卧式布置，三台高压加热器也均为表面式，卧式布置。除氧器为滑压运行。凝结水精处理采用低压系统。汽轮机共有8段用于回热系统加热的非调整抽汽，分别置于高压缸第8级后（用于8号高压加热器）、第11级后（高压缸排汽，用于7号高压加热器）、中压缸第16级后（用于6号高压加热器）、第20级后（即中压缸排汽，用于除氧器和给水泵小汽轮机），以及低压缸a/b第22、24、25、26级后（分别用于4、3、2、1号低压加热器）。2回热系统简述及其热经济性2.1给水回热系统简述 给水回热系统是火力发电机组的重要组成部分，属于循环经济。其能否正常工作将直接影响机组的安全性和经济性。给水回热加热是指在汽轮机某些中间级抽出部分蒸汽，送入回热加热器对锅炉给水进行加热的过程；与之相应的热力循环叫回热循环。目的是减少冷源热损失，提高电厂的热经济性。给水回热加热系统意义在于采用给水回热以后，一方面，回热使汽轮机进入凝汽器的蒸汽量减少了。由热量法可知，汽轮机冷源损失降低了;另一方面，回热提高了锅炉的给水温度，使工质在锅炉内的平均吸热温度提高，使锅炉的传热温差降低。同时，汽轮机抽汽加热给水的传热温差比水在锅炉中利用烟气所进行加热时的温差小得多，因而由熵分析法可知，做功能力损失减少了。2.2给水回热加热的热经济性给水回热加热的热经济性主要是以回热循环汽轮机绝对内效率来衡量。在其他条件相同的情况下，采用给水回热加热，可以是汽轮机组的绝对内效率提高，且回热抽汽动力系数愈大，绝对内效率愈高。对于多级回热循环，压力较低的回热抽汽做功大于压力较高的回热抽汽做功大于压力较高的回热抽汽做功。因此，尽可能利用低压回热抽汽，将会获得更好的效益。所以，在蒸汽初、终参数相同的情况下，采用回热循环的机组热经济性比朗肯循环机组热经济性有显著提高。2.3影响回热过程的热经济性的因素 在采用回热循环的发电厂，影响回热过程热经济性的主要因素有：多级回热给水总焓升（温升）在各加热器间的加热分配；锅炉最佳给水温度;回热加热级数z。三者紧密联系， 互有影响。2.3.1多级回热给水总焓升（温升）在各加热器间的加热分配 在汽轮机回热系统中，各个加热器给水焓升大小对回热系统运行经济性产生很大的影响。因此，在汽轮机热力系统设计过程中，加热器给水焓升的选择一直是设计和运行部门普遍重视的一个问题。目前，加热器给水焓升分配方法主要有：平均分配、等焓降分配、几何级数分配、等效热降法以及循环函数法等，这些方法由于各自的假定条件不同，所得到的结果也不相同，实际应用中尚没有一种人们普遍公认的加热器焓升分配方法。 同一回热系统中，每个加热器的焓升分配差别较大，各机组焓升分配并没有恪守某种规律，而是以系统最高的经济效率为目标分配的。工程上一般采用了最简单的平均分配法，平均分配法是各级加热器内水焓升相等的最佳回热分配法，但还必须考虑到汽轮机本身的结构特点。 现有的几种比较成熟的加热器给水焓升分配方法，均是在理想回热循环的基础上得到的，即假定全部为混合式加热器、加热器端差为零、不计新蒸汽、抽汽压损和给水泵耗功、忽略加热器的散热损失。同时也不考虑中间再热及汽轮机轴封漏汽。则得到理想回热循环绝对内效率为： 式中，为汽轮机凝汽份额， 为单位质量排汽在表示单位质量排气在凝汽器中的放热量，、为抽汽在各加热器中的放热量， 为主蒸汽比焓，、分别分别表示单位质量给水或凝结水在各级加热器中的焓升，kjkg。 使为最大的回热分配为最佳回热分配，即按照下列条件对求极值： ，2.3.2最佳给水温度 回热循环汽轮机的绝对内效率为最大值时对应的给水温度称为热力学上的最佳给水温度。随着给水温度的的提高，一方面，与之对应的回热抽汽压力随之增加。这样，抽汽在汽轮机中做功减少，做功不足系数增加。另一方面，随着给水温度的提高，工质在锅炉中的吸热量将会减少，汽轮机热耗率以及绝对电耗率也会受双重影响，反之亦然。因此，理论上存在着最佳给水温度。单级回热汽轮机的绝对内效率达到最大值时回热的给水温度为=（其中为新蒸汽压力下的饱和水温度，为凝汽器压力下的饱和水温度），此温度为回热的最佳给水温度。多级抽汽回热循环的最佳给水温度与回热级数、回热加热在各级之间的分配有关。经济上的最佳给水温度与整个装置的综合技术经济性有关。给水温度的提高，将使锅炉设备投资增加，或使锅炉排烟温度升高从而降低了锅炉效率。因此，经济上最有利的给水温度的确定，应在保证系统简单、工作可靠、回热的收益足以补偿和超过设备费用的增加时，才是合理的。实际给水温度要低于理论上的最佳值，通常可以取为。2.3.3给水回热加热级数当给水温度一定时，随着回热级数z的增加冷源损失将减小，汽轮机绝对内效率将增加。由热量法可知，随着回热级数的增加，能更充分地利用较低压抽汽，从而使回热抽汽做功增加，因此，回热循环的效率也提高了。当给水温度一定时，回热加热的级数z越多，循环热效率越高。在选择回热加热级数时，应该考虑到每增加一级加热器就要增加设备投资费用，所增加的费用应当从节约燃料的收益中得到补偿。同时还要尽量避免发电厂的热力系统过于复杂，以保证运行的可靠性。因此，小机组一般1-3级，大机组7-9级。目前，600mw机组都是采用三高四低一除氧外加轴封抽汽。高压加热器均设置蒸汽冷却段和疏水冷却段，低压加热器设置疏水冷却段，以提高经济效益。哈尔滨第三电厂600mw机组采用的是八级回热抽汽。3 机组回热系统的热平衡计算3.1.计算的目的及理论基础此次热平衡计算的目的就是要确定汽轮机在某一工况下的热经济型指标和各部分汽水流量；根据以上的计算结果选择有关辅助设备和汽水管道；确定某些工况下汽轮机功率或新汽耗量。要对回热系统进行热平衡计算，必须一致计算工况下机组的类型，容量，参数，回热参数，再热参数及回热系统的连接方式，机组的相对内效率，机械效率，发电效率等，看懂发电厂原则性热力系统图。 具体的计算必须掌握的理论基础是以下三个基本公式：（1） 加热平衡式 吸热量=放热量或流入热量=流出热量（2） 汽轮机物质平衡式d=d-或-（3） 汽轮机的功率方程式 3600pe=w=dw其中 w=dh+dq-dh w=h+q-h3.2 计算的方法和步骤(1)整理原始资料，根据给定的已知参数，查表或图完善相关数据列出参数表。(2)回热抽汽计算 对凝气式机组按高到底进行回热抽汽量d或抽汽系数的计算。(3)物质平衡式计算由物质平衡式可计算出凝汽流量d或凝气系数的计算 (4)计算结果校核利用物质平衡式或汽轮机功率方程式进行校核，误差范围在1%-2%即可。(5)热经济性指标的计算3.3 根据已知条件进行热力计算设计题目：600mw汽轮机热平衡计算 此设计题目为模仿我国哈尔滨汽轮机厂生产600mw汽轮机，进行热力计算。 给定条件：型号：n600-16.67/537/537汽轮机（反动式）全名：亚临界压力、一次中间再热、单轴、反动式、四缸四排汽汽轮机主要技术参数： 额度功率： 600mw 冷却水温度： 20 排汽压力： 0.0049mpa 给水温度： 272.6 给水压力： 16.83mpa 工作转速： 3000r/min； 控制系统： deh 通流级数： 57级 高压部分： （1调节级+10反动级）中压部分： 29 级低压部分： （27） +（27）3.3.1高压缸：（1调节级+10反动级） 主蒸汽压力： p=16.67 mpa 主蒸汽温度： t =537 主蒸汽初焓值： =3394.4 kj/kg 主蒸汽流量： d =1783 t/h 高压缸排汽压力： p =3.522mpa 高压缸排汽温度： t =312 高压缸排汽焓值： h =3010.4 kj/kg 高压缸排汽流量： d=1474.59 t/h（去中压缸部分）3.3.2中压缸 29 级 再热蒸汽压力： p=3.205 mpa 再热蒸汽温度： t=537 再热蒸汽初焓值： h=3536.9 kj/kg 再热蒸汽流量： d=1474.59 t/h 中压缸排汽压力： p=0.7813 mpa 中压缸排汽温度： t=333 中压缸排汽焓值： h=3126.6 kj/kg 中压缸排汽流量： d=1393.25 t/h（去低压缸部分）3.3.3 低压缸 （27） +（27） 级 进汽压力： p=0.7813 mpa 进汽温度： t=333 进汽初焓值： h=3126.6 kj/kg 进汽流量： d=1393.25 t/h 低压缸排汽压力： p=0.0049 mpa 低压缸排汽焓值： h=2333 kj/kg 低压缸排汽流量： d=1071.35 t/h（去凝汽器）3.3.4回热系统抽汽情况介绍共有8段抽汽，分别在： 高压缸第8级后（对8号高压加热器） 高压缸第11级后（即高压缸排汽，对7号高压加热器） 中压缸第16级后（对6号高压加热器） 中压缸第20级后（即中压缸排汽，用于除氧器、小汽轮机） 低压缸a/b第22、24、25、26级后（分别对4、3、2、1号高压加热器）3.3.5热力系统图如下 3.3.6 根据水蒸汽表查得个加热器出口水焓h及有关疏水焓h或h,将机组回热计算点参数列下表。表3-1 n600-16.67/537/537四缸四排汽机组回热系统计算参数表加热型号抽汽压力（mpa）抽汽比焓（kj/kg）抽汽管压损（%）工作压力（mpa）饱和水温度 （） 饱和水比焓（kj/kg）出口端差（）给水出口水温（）给水出口比焓（kj/kg）h85.7353156.455.448269.41181.4-1270.41187.1h73.5223010.44.63.361240.61038.10240.61040.1h61.6233346.861.526199.1848.40199.1848.3hd0.80403138.65.80.7574168.2710.50168.2751.1h40.33682942.65.40.3186135.6569.12.1133.5561.3h30.13282754.460.1251106.3443.22.8103.5433.8h20.06532662.570.060786.3361.02.883.5349.6h10.02452505.450.023363.4265.02.860.6253.73.3.7 计算回热抽汽系数及凝汽系数采用相对量方法进行计算(1)8号高压加热器的计算8（h8-hw8d）=hw8- hw7h8的疏水系数d8=8=0.0705(2)7号高压加热器h7的计算(h7- hw7d)+ 8(hw8d- hw7d)= hw7- hw6= =0.0855h7的疏水系数d7=d8+=0.0705+0.0855=0.1560再热蒸汽系数=1-8-=1-0.0705-0.0855=0.8440(3) 6号高压加热器h6的计算 因为除氧器出口水进入六号高压加热器，而水是不可压缩流体，所以进入六号高加的给水焓值可以按除氧器出口水焓值计算，即由热平衡得：6（h6- hw6d)+ d7(hw7d- hw6d)= hw6-hw5=0.0309h6的疏水系数d6=d7+6=0.1560+0.0309=0.1869 (4)除氧器hd的计算因为进入除氧器的轴封蒸汽量很少，所以可以忽略轴封抽汽，由除氧器物质平衡可知除氧器的进水系数c4=1-5-d6 由能量平衡：（h5- hw4d)+ d6(hw6d- hw4d)= hw5- hw4= =0.0520除氧器的hd进水系数c4=1-5-d6 =1-0.0520-0.1869=0.7611(5)4号低压加热器h4的计算直接由h4的热平衡可得 （h4-h4）=（hw4- hw3）c4= =0.0417 h4的疏水系数为=0.0417(6) 3号低压加热器h3的计算同理，有（h3- h3)+ d4(h4- h3)=c4(hw3- hw2)= = =0.02603h3的疏水系数d3=+=0.0417+0.02603=0.06773(7) 2号低压加热器h2的计算2 (h2- h2)+ d3(h3- h2)=c4(hw2- hw1) 2= =0.0299h2的疏水系数d2=2+d3=0.0299+0.06773=0.09763（8）1号低压加热器h1的计算为了计算方便，将1号低压加热器、轴封加热器和凝汽器进行整体分析，并忽略轴封抽汽。由热井的物质平衡式，可得：c+1+d2=c4 。（1） 能量平衡：1h1+d2h2+chc=c4hw1。（2） 由（1）得: c=c41d2=0.66351代入（2）得:12505.4+0.09763361.0+(0.66351)136.2=0.7611254.81=0.0288（9）凝汽系数c的计算与物质平衡校核由热井的物质平衡式计算c=0.6635-0.0288=0.6347由汽轮机通流部分物质平衡来计算cc=1=1-0.0288-0.0299-0.02603-0.0417-0.052-0.0309-0.08550.0705=0.6347两者计算结果相同，表明以上计算完全正确。3.3.8新汽量计算及功率校核根据抽汽做功不足多耗新汽的公式来计算dd= d/= d/(1)(1) 计算d=-=3536.9-3010.4=526.5(kj/h)凝汽器的比内功为= h0+ =3394.4+526.52333=1587.9(kj/h)d =10-3=1394.952（kj/h）(2) 计算d各级抽汽不足系数yj如下： = =0.8501y=0.7852y= (hhc)/wic=(3346.82333)/1587.9=0.6385y=(hhc)/ wic =(3138.62333)/1587.9=0.5073 y=(hhc)/ wic =(2942.62333)/1587.9=0.3839y=(hhc)/ wic =(2754.42333)/1587.9=0.2653y=(hhc)/ wic =(2662.52333)/1587.9=0.2075y=(hhc)/ wic =(2505.42333)/1589.7=0.1085于是,抽气做功不足汽耗增加系数为=1/(1-)=1/1-(0.003125+0.006204+0.006906+0.016009+0.026378+0.019730+0.067135+0.059932)=1/(1-0.205419)=1.25852则汽轮机的新蒸汽量d=d=1394.9521.25852=1755.5750t/h表3-2 、 和 的计算数据 （t/h）(=)=0.0288=2505.4=72.1555=0.1085=0.003125=50.5606=0.0299=2662.5=79.6088=0.2075=0.006204=52.4917=0.02603=2754.4=71.6970=0.2653=0.006906=45.6976=0.0417=2942.6=122.7064=0.3839=0.016009=73.2075=0.0520=3138.6=163.2072=0.5073=0.026378=91.28990.0309=3346.86=103.4161=0.63856=0.019730=54.2473=0.0855=3010.4=257.3892=0.7852=0.067135=150.1017=0.0705=3156.4=222.5262=0.8501=0.059932=123.7680=0.6347=2333=1480.7551 - -=1114.2635 - -=2573.4615 -=0.244019=1755.6278（3）功率校核1 kg 新汽比内功（其中计算数据见上表） =3394.4+0.8440526.5（72.1555+79.6088+71.6970+122.7064+163.2072+ 103.4161 +257.3892+222.5262+1480.7551）=1265.3045kj/kg据此,可得汽轮发电机功率为=d0mg/3600=1755.62781265.30450.990.985/3600=601.7227mw计算误差：= =0.2871%误差非常小，在工程允许的范围内，表示上述计算正确 3.3.9热经济性指标根据给水温度=272.6,给水压力16.83 mpa，查焓熵软件，可得给水比焓= 1194.76042kj/kg。1kg新蒸汽的比热耗q:q=h+ =3394.4+0.8440526.5- 1194.7604 =2644.0056 kj/kg汽轮机绝对内效率：= =47.8556% 汽轮发电机组绝对内效率:e=0.4785560.990.985=46.6664%汽轮发电机组热耗率：q=3600/e=3600/0.466664=7714.3298kj/(kwh)汽轮发电机组汽耗率：d=q/q=7714.3298/2644.0056=2.9177 kj/(kwh)3.8各汽水流量绝对值计算 由=求出各处，见表3-2 4 高压加热器简介及课题介绍4.1高压加热器的作用汽轮机组热力系统中的高压加热器，是利用在汽轮机内已作过一部分功的蒸汽来加热给水，以减少排汽在凝汽器中的热损失，从而提高循环热效率。高压加热器能否正常投入运行，对火力发电厂汽轮机组的经济性和出力有很大影响，随着火力发电机组向大容量、高参数发展，高压加热器承受的给水压力和温度相应提高；在运行中还受到机组负荷突变、给水泵故障、旁路切换等现象而引起的压力和温度骤变，这些都会给加热器带来损害。为此，除了在高压加热器的设计、制造、安装时必须保证质量外，更重要是在运行、维护等方面采取必要的完善措旌，才能确保加热器的长期安全经济运行。对于600mw机组，高压给水系统设计为一个大旁路或三个小旁路，各级高压加热器采用疏水逐级自流至除氧器；运行中由于给水压力、温度较高且系统性较强，因此给水加热器的合理设计将严重影响机组的安全经济性，尤其高压加热器能否正常运行是给水设计温度的直接保证，从而对提高机组效率和保证出力存在直接的影响。4.2 高压加热器的结构特点高压加热器由壳体、管板、管束、和隔板等主要部件组成，在壳体内腔上部设置蒸汽凝结段，下部设置疏水冷却段，进、出水管顶端设置给水进口和给水出口。当过热蒸汽由进口进入壳体后即可将上部主螺管内的给水加热，蒸汽凝结为水后，凝结的热水又可将下部疏冷螺管内的部分给水加热，被利用后的凝结水经疏水出口被疏流出体外。本装置具有能耗低，结构紧凑，占用面积少，耗用材料省等显著优点，并能够较严格控制疏水水位，疏水流速和缩小疏水端差。图4-1是哈尔滨第三电厂高压加热器的结构示意图。该加热器的壳体采用轧制钢板制造、全焊接结构。壳体中部设有滚动支承，供检修时抽出壳体用。在壳体相应于管板的位置处事加热器的支点，靠近壳体尾部是滚动支承，当壳体受热膨胀时，加热器的壳体可以沿轴向自由滚动。在该机组的回热系统中，8号高压加热器采用的是管板-u形管表面式回热加热器，它结构紧凑、省材料、流动阻力小、换热效率高。它具有过热蒸汽冷却段和疏水冷却段。蒸汽首先进入过热蒸汽冷却段，在隔板的引导下曲折流动，把大部分过热度所含热量传递给主凝结水，到出口时，蒸汽已接近饱和状态，但仍然有少量的过热度。然后流至冷凝段，在隔板的引导下均匀地流向该段的各部分，由下而上横向流过管束，放出汽化潜热后凝结成水，称为疏水；外来的上一级疏水经扩容后也进入冷凝段。积聚在壳体底部的疏水，经端板底部的吸水口进入疏水冷却段，在一组隔板的引导下向上流动，最后从位于该段顶部壳体侧面的疏水管疏出。与此同时，给水（主凝结水）由进口管在水室下部进水室，然后经u形管束由上而下依次吸收疏水冷却段、凝结段、蒸汽冷却段的热量，最后在水室的上部出水管流出。5 高压加热器热力设计5.1加热器传热计算的理论基础通常用的加热器热计算的方法有两种：平均温差法和传热单元数法。本文主要采用的是平均温差法。所谓平均温差法，是指在加热器换热过程中，蒸汽沿流程放出热量温度不断下降，给水沿流程吸热而温度上升，且蒸汽和给水间的温差沿流程是不断变化的。因此，当利用传热方程来计算整个传热面上的热流量时，必须使用整个传热面上的平均温差，在工程应用中通常使用的是对数平均温差。不论是顺流还是逆流，对数平均温差可统一用以下计算式表示： 式中，为平均对数温差；、分别为加热器中最大传热温差和最小传热温差。计算出平均对数温差后可以建立传热方程式及热平衡方程： ， ，其中，不是独立变量，因为只要确定了蒸汽和给水的流动布置及进、出口温度，就可以计算出来。因此，上述方程中共有8个变量，必须给定其中的五个变量才能进行计算。5.2加热器主要技术参数的选定及计算步骤由第三部分计算可知，流进8号高压加热器的水温度为=240.6,流量为，流出水温度为270.4，加热蒸汽绝对压力为=5.735 mpa，疏水出口温度=246.2（1）选定8号高压加热器热器的部分结构参数 初步选定管程=2，每管程有=1500根管，总的管子根数为=3000根管。管子的排列方式采用等边三角形排列，在垂直列上管子平均数为=60根。选定管子外径d=18mm，管子壁厚为=2mm，内径=14mm。（2）求对数平均温差 查水蒸汽物性参数表，=5.735 mpa时，饱和蒸汽温度，故 =272.7-240.6=32.1 =270.4-246.2=24.2 即=28.1（3）求换热量q 水的平均温度，查水蒸汽物性参数表得：水的比热4.8965kj/（kg ），故 =453.3=6.6143w（4）蒸汽侧冷凝换热系数 1定性温度为冷凝液膜平均温度，但壁温为未知，故用试算法。因蒸汽侧一般均大于水侧，故壁温应接近蒸汽温度。现假定=260，则 由查水的物性参数：；又由=5.735 mpa查得：1586.6kj/kg。2计算换热系数： = =3865.2（5）水侧换热系数 1.水的定性温度，因蒸汽侧位饱和温度，且水和蒸汽的平均温度差已确定，故水的平均温度为：查水蒸汽物性参数表得：；。 2.计算流速 因流量及每管程数已选定，则管内流速为： 则为： 为紊流 3.水侧换热系数： 因此，（6）传热系数k 根据k校核原设定的： 由 由 两者相差2.4%，误差较小，故前述壁温合理。（7）换热面积及管长 总管数=3000根，故 最后取l=7.8m，管程=2，每管程有=1500根管，总的管子根数为=3000根，换热面积f=1314.6.(8) 根据以上计算和已知条件得到凝汽器主要技术参数如下:高压加热器编号8号凝结水流量（kg/h） 16318598凝结水进口温度（）246.2凝结水出口温