汽水系统及其辅助系统的设计和计算

1、河南科技大学 毕业设计 张冬目录前言2第一章 给水回热系统31.1 给水回热系统设计背景3第二章 给水回热系统的组成82.1 回热加热器82.2 除氧器16第三章 300MW机组回热系统193.1 回热系统管路介绍193.2 回热系统结构简述22第四章 300MW机组汽水系统及其辅助系统的原则性计算244.1 板桥电厂原则性热力系统拟定244.2 原始资料整理254.3 计算回热抽汽系数与凝汽系数264.4 凝汽份额的计算与工质平衡校核304.5 新汽量计算及功率校核314.6 热经济指标的计算32第五章 回热系统主要设备及管道的设计与计算345.1 H1加热器的设计计算345.2 H2加热器

2、的设计计算455.3 H3加热器的设计计算515.4 除氧器的设计计算565.5 H5加热器的设计计算595.6 H6加热器的设计计算635.7 H7加热器的设计计算675.8 H8加热器的设计计算725.9 抽汽管道的计算76第六章 结论77参考文献78致谢79附录80第一章 给水回热系统回热加热是指将汽轮机中作过部分功的蒸汽从汽轮机某些中间级抽出来，送到回热加热器中去加热给水或凝结水，以提高电厂的热经济性。与之相应的抽汽系统称为回热抽汽系统。（一）回热使，增加先以单级混合式加热器的回热系统来分析，单级回热系统如图1.1所示。当汽轮机电功率一定的条件下，有回热时根据汽轮机的功率方程可写为锅炉

3、汽轮机图1.1 （1-1） 则 （1-2）式中，为抽汽量和排汽量，kg/h；为抽汽作功不足系数，它是1kg抽汽减少的焓降之比，表示1kg抽汽所增加的进汽量。式1-1表明在功率一定时，采用回热使汽耗量增大，增大的量与抽汽参数、抽汽量有关。抽汽比焓越大，作功不足系数越大，增加的汽耗量越大。令，称为抽汽系数和排汽系数，代入式1-2中得 式中，是由于回热使汽耗量增大的系数，现代有回热的凝汽式汽轮机约为1.25，为与无回热机组参数相同时的等效焓降。 汽耗率 需要说明的是（1）当多级回热时，；它可以用来预先估计汽耗量：（2）在无回热时1kg蒸汽焓降为，有回热时，因有作功不足，使Wi<,因此在参数相同

4、时，有回热的汽耗率大于无回热的汽耗率。（二）回热使提高以循环初终参数相同的朗肯循环和单级混合式加热器回热循环为例加以分析，如图1.1所示，并不计抽汽压损和加热器的散热损失。回热循环：1kg进汽在汽轮机的内功 1kg进汽循环的吸热量 那么 若不计水泵的焓升，不计加热器的散热损失，加热器的热平衡式为 循环吸热量又可写为 这样 此式表示回热循环是抽汽循环（汽流）和朗肯循环（循环）迭加所组成的一个复合循环，其效率的表示式又可写为 与无回热相比，的相对提高为 （1-3）式中，为朗肯循环的效率，或为凝气循环的效率； 称为动力系数，若多级回热，它表示回热循环作功的份额，A越大，回热循环效率提高的越多。当级数

5、一定时，A的大小取决于回热抽汽参数。即回热效率的提高取决于回热抽汽的参数，A达到最大时，达到最大。由式可看出，因1，所以0，因此可得出结论：采用回热总是能提高热经济性。所以，现代的热力发电厂普遍的采用回热来提高电厂的热经济性。由于回热使提高，因此机组热耗率下降，并使发电厂的有关热经济指标得到改善，如提高，标准煤耗率b降低。所以现代的发电厂普遍采用回热，或同时具有再热和回热。第二章 给水回热系统的组成2.1 回热加热器回热加热器是利用汽轮机抽汽加热凝结水或给水的换热设备。2.1.1 回热加热器类型按加热器中汽水介质传热方式的不同，加热器可分为混合式（接触式）和表面式。由于表面式加热器水侧承受压力

6、的不同，又可分为低压加热器和高压加热器，它们以除氧器作为分界，抽汽压力高于除氧器压力的称高压加热器，位于给水泵和省煤器之间，它们的水侧压力比锅炉压力还要高。抽汽压力低于除氧器压力的称低压加热器，位于凝结水泵和给水泵之间，水侧压力承受凝结水泵出口压力。混合式加热器由于汽水直接接触传热，其端差为零，能把水加热到加热器压力下的饱和温度，热经济性高。它没有金属受热面，构造简单，在金属消耗、制造、投资以及汇集各种汽、水流并能除去水中气体等方面都由于表面式加热器，这是它的优点。但混合式加热器所组成的系统有严重的缺点，这就是每台加热器都要配水泵，以便把水从低压打入高压加热器，为了工作可靠还要有备用泵。为了防

7、止水泵的汽蚀影响锅炉的供水，每台水泵之上要有一定的高度，并设有一定容量的储水箱。这使得混合式加热器系统和厂房布置复杂化，投资增加，电厂安全可靠性降低。所以混合式加热器在回热系统中只采用一级，作为除氧器用。补充水大的热电厂可设两级除氧器，低压除氧器作为补充水除氧用。表面式加热器与混合式加热器相比，虽有端差，热经济性低，金属消耗量大，造价高，加热器本身工作可靠性低等缺点，但由表面式加热器组成的系统比较简单，只需配一台水泵，可以使水流过一串加热器，工作可靠。因此，表面式加热器在电厂中应用广泛，作为高压和低压加热器用。表面式加热器的另一个缺点是它有蒸汽的凝结水（称为疏水）,会带来工质和热量的损失。因此

8、，在系统的连接上要考虑疏水热量的利用，不同的利用方法，经济效果不同，这就增加了系统的复杂性。根据技术经济全面综合比较，绝大多数电厂都采用了热经济性较差的面式加热器组成回热系统，只有除氧器采用混合式，以满足给水除氧的要求。除氧器后必须有给水泵，这就将其前后的面式加热器依水侧压力分成低压加热器（承受凝结水泵压力）和高压加热器（承受给水泵压力）两组加热器。2.1.2 回热加热器的结构特点2.1.2.1 面式加热器的结构特点目前电厂采用的面式加热器有立式和卧式两种，卧式换热效果好，热经济性高于立式（在同样凝结放热条件下，由于横管截面上积存的凝结水薄膜，单根横管放热系数为竖管的1.7倍），结构上易于布置

9、蒸汽过热段和疏水冷却段，布置上可利用放置的高低来解决低负荷时疏水逐级自流压差减小的问题等，所以一般大容量机组的低压和部分高压加热器多采用卧式。但立式占地面积小，便于安装和检修。为中、小机组和部分大机组广泛采用。面式加热器分水侧（管侧）和汽侧（壳侧）两部分。水侧由受热面管束的管内部分和水室（或分配、汇集联箱）所组成。水侧承受与之相连的凝结水泵或给水泵的压力。汽侧由加热器外壳及管束外表间的空间组成。汽侧通过抽气管与汽轮机回热抽汽口相连，承受相应抽汽的压力，故汽侧压力大大低于水侧加热蒸汽进入汽侧后，在导流板引导下成S形均匀流经全部管束外表面进行放热，最后冷凝成凝结水由加热器底部排出。该加热蒸汽凝结水

10、称为疏水，以区别于汽轮机排汽形成的主凝结水。汽侧不能凝结的空气应由加热器内排出，以免增大传热热阻、降低热经济性。面式加热器的金属换热面管束，为适应热膨胀要求一般设计成U形、折形和螺旋形等。按被加热水的引入和引出方式，表面式加热器又可分为水室结构和联箱结构两大类。水室结构采用管板和U形管束连接方式。联箱结构采用联箱和蛇形管束或螺旋形管束相连接的方式。2.1.2.2 混合式低压加热器的结构特点 为使水在加热时能与蒸汽充分接触，进入混合式加热器的水应在蒸汽空间播散成较大面积。一般采用淋水盘的细流式，或压力喷雾的水滴式，或水膜式等。这样，水最后可被加热到接近蒸汽压力下的饱和温度。若需要满足热除氧加热到

11、饱和温度的要求，可加上鼓泡装置。采用重力式的混合加热器，其加热水出口可不设集水室。而对于后接中继水泵的混合式低压加热器，为保证泵的可靠运行，应设一定容积的集水室。2.1.2.3 高压加热器的结构与设计特点由于高压加热器水侧工作压力很高，所以其结构比较复杂。目前，我国300MW机组上广泛采用的主要是管板U型管式高压加热器，它结构紧凑、节省材料、流动阻力小、换热效率高。图2.1为其结构示意图。 图2.1 卧式管板U型管式高压加热器的结构示意图1-U型管；2-拉杆和定距管；3-疏水冷却段端板；4-疏水冷却段进口；5-疏水冷却段隔板；6-给水进口；7-人孔密封板；8-独立地分流隔板；9-给水出口；10

12、-管板；11-蒸汽冷却段遮热板；12-蒸汽进口；13-防冲板；14-管束保护环；15-蒸汽冷却段隔板；16-隔板；17-疏水进口；18-防冲板；19-疏水出口。高压加热器的设计和特点如下：为充分利用加热器的过热度及降低疏水的出口温度，该高压加热器把传热面设置为三段：内置式过热蒸汽冷却段、凝结段和疏水冷却段。过热蒸汽冷却段布置在给水出口流程侧。它利用加热器的过热度加热较高温度的给水，给水吸收了蒸汽部分过热量，其温度可升高到接近或等于、甚至超过加热蒸汽压力下的饱和温度。凝结段是利用蒸汽凝结时放出的汽化潜热加热给水的。该传热过程由于是有相变的对流换热，因此换热剧烈。疏水冷却段位于给水进口的流程侧，通

13、过该段把离开凝结段疏水的热量传给进入加热器的给水，从而使疏水温度进一步降低到饱和温度以下。从图2.1中可以看出，高压加热器由壳体、管板、管束和隔板等主要部件组成。该加热器的壳体采用轧制钢板制造，全焊接结构。为了在检查壳体内部时便于抽出壳体，壳体上标有现场切割线。在切割线下面衬有不锈钢保护环，以免切割时损坏管束。壳体中部设有滚动支撑，供检修时抽出壳体用。在壳体相应于管板的位置处是加热器的支点，靠近壳体尾部是滚动支撑，当壳体受热膨胀时，加热器的壳体可以沿轴向自由滚动。在壳体的右侧是加热器的水室，它采用半球形、小开孔的结构形式。水室内有一块分流隔板，将进出水分隔开。分流隔板焊接在管板上，分流隔板靠近

14、出水侧与给水出水管的内套管相焊接，这样可以避免管、壳交接处的尖峰应力。水室上还有排汽接管、安全阀座和化学清洗接头。高压加热器管束的壁厚很小，管板却很厚，为了可靠地将它们连接起来，并保证在高温、高压及工况变化时不发生泄漏，采用了焊接加爆胀的连接方法，即在管子伸出管板处堆焊5mm,然后用全方位自动氩弧焊进行填角焊。胀管采用全爆胀方法，目的是消除管子与管板之间的间隙，这样既可以防止泄漏、避免间隙内腐蚀加剧，又可以在运行中减小振动。而且，管子与管板之间的热传导性能也得到改善，较快地使管子和管板的温度均匀。由于该高压加热器管子采用碳钢材料，故爆胀之前在进水侧的管套上不锈钢套管，不锈钢套管在爆胀管的同时胀

15、紧于管子内壁。过热蒸汽冷却段位于给水的下游出口端，它由给水出口端给定长度的全部管段组成。过热蒸汽从套管进入本段。采用套管的目的是将高温蒸汽与入口接管座根部、壳体及管板隔开（从而避免产生太大的热应力）。过热段的包壳以该套管为中心，可以向四周自由膨胀。该段中配置了适当形式的隔板，使蒸汽以给定的流速均匀地通过管子，达到良好的换热效果。蒸汽进口接管座的下方设有一块不锈钢防冲板，避免了蒸汽直接冲击管束。设计时，过热蒸汽离开本段时的过热度为30。从过热段流出的蒸汽进入冷凝段，冷凝段主要是利用蒸汽凝结时放出汽化潜热来加热给水。一组隔板使蒸汽沿着加热器长度方向均匀的分布，它们在加热器的上部留出一定的蒸汽通道，

16、让蒸汽均匀地自上而下流动，并逐渐凝结，蒸汽由汽态变成液态（有相变的对流换热）。此时该组隔板主要起支承和防振作用（在加热器设计时，应对整个管系进行振动分析，以防止在各种负荷情况下发生振动）。在加热器壳体的左侧用不锈钢板分割出一段独立的疏水扩容器，使上一级的疏水在这里扩容后再进入冷凝段，有效地避免了疏水对管束的冲击或引起振动。疏水冷却段位于给水进口流程侧，它采用内置式全流程虹吸式结构。其优点是结构简单、紧凑、可靠，需要的静压头小，凝结疏水不浸湿换热面，能利用全部换热面。疏水冷却段在设计时还选取较低流速，隔板开口面积相近，双进口虹吸口，对对数平均温差进行修正等，这样，压力损失减小，避免汽化，保证良好

17、的液态换热性能。它用包壳板把该流程的所有管子密封起来，并用一块较厚的端板将凝结段与疏水冷却段隔开。端板的作用是，当蒸汽进入端板的管孔和管子外表面之间的间隙时被凝结而形成水密封，以阻止蒸汽泄漏到该段内。由图2-2中还可以看出，疏水冷却段的入口在疏水之下，这就使蒸汽无法进入疏水冷却段，而疏水（这里指凝结段的加热蒸汽的凝结水）则可以由这一加热器壳体的底部进入该段，然后由一组隔板引导向上流动。在此过程中，疏水进一步放热，温度降到饱和温度以下，最后从位于疏水冷却段顶部的壳体侧面疏水出口流出。这种疏水出口的设置，便于在运行前排放壳体内的气体。在300MW机组的回热系统中，高压加热器一般都具有过热蒸汽冷却段

18、和疏水冷却段。其汽水流程如下：蒸汽首先进入过热蒸汽冷却段，在隔板的引导曲折流动，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进入冷凝段。积聚在壳体底部的疏水，经端板底部的吸水进入疏水冷却段。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，给水由进水管在水室下部进入水室，然后经U型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。2.1.2.4 低压加热

19、器的结构与设计特点低压加热器的结构和工作原理类似于高压加热器，但它一般不设过热蒸汽冷却段，每台低压加热器一般由凝结段和疏水冷却段组成。由于其承受的压力和温度比高压加热器低，因此其所用材料不如高压加热器，结构上也简单些，壳体和管板的厚度也稍薄一些。其水室可以是半球形的，也可以是圆形的。低压加热器的管道材料一般采用不锈钢材料，这是因为在除氧器之前的主凝水，其含气（主要是氧气）量较高，而且设备及管道真空部分还可能继续漏入空气，故需要耐腐蚀的材料。由于管束采用了耐腐蚀的不锈钢，加热器不再设置排气装置，仅在筒体上开了排气口。由于没有过热蒸汽冷却段，蒸汽入口设置在加热器中部。国产300MW机组一般有四台卧

20、式表面低压式加热器。为了维修方便，设计为可拆卸壳体结构，以便抽出管束进行检修，如图2.2所示。 图2.2 低压加热器的结构示意图 1-U型管；2-拉杆和定距件；3-蒸汽进口；4-防冲击挡板；5-防护屏板；6-给水出口；7-给水进口；8-疏水出口；9-疏水冷却段隔板；10-疏水冷却器密封件；11-可选用的疏水冷却旁路；12-管子支承板；13-加热器支架；14-水位。需要注意的是，并不是所有的机组的低压加热器都设有疏水冷却段，有的300MW机组的最后两个低压加热器只要凝结段，不设疏水段。这是因为此处的抽汽压力已经较低，其疏水的温度与主凝结水的温度差已比较小，设置疏水冷却段的实际意义不大。本机组的低

21、压加热器有四级，从凝汽器以后算起的一号低压加热器，蒸汽压力大多低于大气压，现场往往把它安装在凝汽器喉部。它的疏水自流入凝汽器，由于两者压差很小，该方式就避免了因疏水管道长、阻力大而引起疏水不畅的问题。而且，从汽轮机低压加热器抽汽通向1号低压加热器的抽汽管道直径粗大，该方式就大大缩短了该管道的长度，简化了布置，有利于提高系统的热经济性。2.1.3 面式加热器的连接系统回热加热器的疏水系统是指回热抽汽在高、低压加热器内凝结放热变成的疏水（凝结水），经输水管和疏水器排出的管道系统。表面式加热器的疏水方式常采用疏水逐级自流及疏水泵连接方式。2.1.3.1 疏水逐级自流的系统图2.3（a）为疏水逐级自流

22、的连接方式。它利用各回热加热器的压力差，让疏水逐级自流入压力较低的邻近加热器的蒸汽空间，最后一个加热器的疏水也按自流方式流入凝汽器中。这种方式不用疏水泵，系统简单可靠，但热经济性较低，这是由于高一级的加热器的疏水进入低一级压力的加热器的蒸汽空间时要放出热量，而排挤了一部分较低压力的回热抽汽量，在保持汽轮机输出功率一定的条件下，势必造成抽汽做功减少，凝汽循环的做功量增加，这样就增加了冷源损失，尤其是疏水排入凝汽器时，将直接导致冷源损失增加。 图2.3 表面式加热器的疏水方式（a）疏水逐级自流的方式；（b）加装疏水泵的方式2.1.3.2 加装疏水泵的疏水系统图2.3（b）为加装疏水泵的连接方式。加

23、热器的疏水采用疏水泵送入本级加热器出口的主凝结水管道的疏水系统。这种连接系统的热经济性虽然较高，但装设了疏水泵，其投资、运行厂用电、检修费用等均比疏水自流方式高，运行也不如疏水自流方式可靠。实际回热加热系统中采用的疏水方式是以上两种方式的综合。一般是，高压加热器疏水逐级自流入除氧器，低压加热器疏水逐级自流到H8或H7低压加热器后，用疏水泵送入该加热器出口的主凝结水管道，以避免或减少疏水流入凝汽器的冷源损失2.1.4 回热抽汽系统 回热抽汽管道系统是指从汽轮机到各回热加热器的抽汽管道系统。该系统由抽汽管道和一些阀门所组成。回热抽汽的级数必须经过全面的技术经济比较确定，再热机组一般设有78级回热抽

24、汽，其中有两至三级抽汽供相应的高压加热器，有一级抽汽供除氧器，其余抽汽供低压加热器。回热抽汽还提供锅炉汽动给水泵小汽轮机的正常工作汽源和各种用途辅助蒸汽用汽。有的抽汽管道从高压缸及中压缸排汽管上接出，这样可以减少汽轮机的抽汽口。回热抽汽管道一侧是汽轮机，另一侧是具有一定水位的加热器。在汽轮机负荷突降和甩负荷时，就可能使蒸汽和水倒流入汽轮机，引起汽轮机超速及水击事故。为防止上述事故的发生，在回热抽汽管道上一般装有：（1）液动或电动止回阀。要求装在靠近汽轮机抽汽口。其作用是，当电网或汽轮机发生故障时自动主汽阀连锁快速关闭止回阀，切断抽汽管路，避免加热器内的湿饱和蒸汽倒流入汽轮机，引起超速或其他事故

25、。（2）电动隔离阀。要求装在止回阀前。其作用是，当加热器因管系破裂或发生疏水不畅，水位升高到事故警戒水位时，通过水位信号自动关闭相应抽汽管道的电动隔离阀，与此同时，该抽汽管道上的逆止阀也自动关闭。另外，在加热器停运时，电动隔离阀还起切断抽汽汽源的作用。（3）在电动阀前或后，逆止阀前后的抽汽管道低位点，均设有疏水阀。当隔离阀关闭时，连锁打开相应的疏水阀，将抽汽管道内可能积聚的凝结水疏至扩容器，防止汽轮机进水。在机组启动时，疏水阀开启，将抽汽管道暖管的凝结水及时疏放出去。当机组低负荷时，利用疏水阀保持抽汽管道处于热备用状态，以便随时恢复供汽。2.2 除氧器2.2.1 热力除氧原理热力除氧的原理建立

26、在亨利定律和道尔顿定律基础上的。亨利定律反映了气体在水中溶解和离析的规律，道尔顿定律则指出混合气体全压力与各组成气（汽）体分压力之间的关系。亨利定律指出在一定温度条件下，气体溶于水中和气体自水中溢出是动态过程，当处于动态平衡时，单位体积中溶解的气体量b与水面上该气体的分压力成正比。其关系式为 式中 K-该气体的重量溶解系数，mg/L,它的大小随气体种类、温度和压力而定； -平衡状态下水面上该气体的分压力,MPa； -水面上混合气体的全压力，MPa。当某一瞬间平衡状态被破坏，即水面上该气体的分压力p不等于水中溶解气体所对应的平衡压力时，原来的动态平衡状态被打破，若，则水面上该气体将更多的溶于水中

27、，反之，则有更多的该气体自水中溢出，直至新的平衡建立。如此，要想除去水中溶解的某种气体，只需将水面上该气体的分压力将为零即可，在不平衡压差的作用下，该气体就会从水中完全除掉，这就是物理除氧的原理。道尔顿定律则指出，混合气体的全压力等于各组成气（汽）体分压力之和。对给水而言，混合式加热器（除氧器）中的全压力p等于溶于水中个气体分压力与水蒸汽压力之和，即 MPa 对除氧器中的给水进行定压加热时，随着温度上升，水蒸发过程不断加深，水面上水蒸汽的分压力逐渐加大，溶于水中的其他气体的分压力逐渐减少。当水被加热到除氧器工作压力下的饱和温度时，水蒸汽的分压力接近或等于水面上气体的全压力p时，则水面上其他气体

28、的分压力趋向于零，水中就不再含有其他气体。因此除氧器实际也是除气器，不仅出去了氧气，也除去了其他气体。热力除氧过程不仅是传热过程，而且还是传质过程，要保证理想的除氧效果，必须要满足几个条件：（1）一定要把水几热到除氧器压力下的饱和温度，以保证水面上水蒸汽的压力接近与水面上的全压力。（2）必须将水中逸出的气体及时排出，使水面上各种气体的分压力减至零或最小。（3）需要除氧的水与加热蒸汽应有足够的接触面积，且两者逆向流动，这样不仅强化传热，而且保证有较大的不平衡压差，使气体易于从水中离析出来。气体从水中离析出来的过程基本上可分为两个阶段：1）第一阶段为大量除氧阶段。此时，由于水中的气体较多，不平衡压

29、差（-）较大，气体以小气泡的形式克服水的黏滞力和表面张力逸出。此阶段可以除去水中约80-90的气体。2）第二阶段为深度除氧阶段。这时，水中还残留着少量的气体，相应的不平衡压差很小，气体已经没有足够的动力克服水的黏滞力和表面张力逸出，只有靠单个气体分子扩散作用慢慢地离析出来。这时可以加大汽水的接触面积，使水形成水膜，减小其表面张力，从而使气体容和运行时，都要强化传热质过程，满足除氧的基本条件，保证深度除氧效果。易扩散出来。也可用制造蒸汽在水中的鼓泡作用，使气体分子附着在气泡上从水中逸出。2.2.2 除氧器的结构根据水在除氧器内流动形式的不同，除氧器结构型式可分为水膜式、淋水盘（细流）式、喷雾式等

30、几种。水膜式除氧器主要用于处理水质比较差的水，目前电厂已不再采用。淋水盘式除氧器制造工作量大，检修困难，外形尺寸大，除氧效果差，往往达不到额定功率，对进水温度变化和负荷变化适应性差，容易发生振动。喷雾式除氧器是比较理想的一种除氧器，它由两部分组成，上部为喷雾层，由喷嘴将水雾化，下部为淋水盘或填料层，故又可分为喷雾淋水盘式和喷雾填料式除氧器两种。喷雾式除氧器的主要优点是：（1）加强了传热：传热面积大，不受进水温度的影响。（2）深度除氧：除氧后水中氧量可小于7。（3）能适应负荷、进水温度的变化。喷雾淋水盘式除氧器集喷雾式和淋水盘式除氧器的优点于一体，按外形分有立式塔和卧式塔两种，其内部结构相同，除

31、氧头选择立式或卧式结构，主要取决于水喷嘴的布置。为了避免相邻的喷嘴水雾化后相互干扰，喷嘴不能布置过密，这就要求有足够的喷雾面积，卧式除氧器可满足上述要求，在给水箱直径相同的情况下，提高了除氧器的功率。卧式除氧器除氧头放置在水箱上，落水口通过两根直径较小的短管与水箱连接，因此水箱强度要求不高，但制造麻烦，检修也不方便。喷雾淋水盘式和喷雾填料式除氧器工作原理相同，在喷雾层中除去水中大部分氧，在淋水盘层或填料层中除去水中残余氧。第三章 300MW机组回热系统板桥电厂300MW机组的汽水系统及其辅助系统是国产300MW机组的典型形式之一，该汽轮机为中间再热抽汽凝汽式汽轮机，其形式为亚临界、单轴、双缸双

32、排汽、一次中间再热凝汽式，回热加热器为“三高、四低、一除氧”。3.1 回热系统管路介绍本设计机组回热系统有8段不调整抽汽，第13抽汽供3台高压加热器用汽，第4段抽汽供除氧器、锅炉给水泵汽轮机及辅助蒸汽用汽，第58段抽汽供4台低压加热器用汽。除抽汽外，中压联合汽门的门杆漏汽接入第3段抽汽管道上，连续排污扩容器的汽化蒸汽和高压轴封漏汽接入除氧器，以提高热经济性，如图3-1所示。3.1.1 回热抽汽管道第16段抽汽管道上沿蒸汽流向先装1个电动闸阀，后装1个逆止阀，要求靠近汽轮机抽汽口（2段抽汽管道上的阀门靠近冷却再热蒸汽管道）逆止阀的主要作用是防止汽轮机进水和甩负荷时回热抽汽管中蒸汽倒，流入汽轮机。

33、在汽轮机抽汽口到电动闸阀之间的抽汽管道低位点和逆止阀到加热器之间管道低位点各装设一个疏水阀，以便疏水到凝汽器，防止汽轮机进水。这些疏水阀设置联锁逻辑以达到防进水和防超速的配套措施。由于7、8号低压加热器布置在凝汽器喉部，其抽汽管道也全在凝汽器内。无法装设电动闸阀和逆止阀，为了防止汽轮机进水和超速，采取了预防性措施。加热器壳体内的水量控制到最小，当低压加热器达到最高水位时，关闭凝结水进水阀，开启旁路阀，同时关闭上一级加热器疏水阀，开启旁路疏水阀将上一级加热器疏水引至凝汽器。同时将7、8号低压加热器切除。在第4段抽汽总管上靠近汽轮机处装设一个电动阀和两个逆止阀，另在去除氧器、辅助蒸汽联箱和给水泵汽

34、轮机的蒸汽管道上各再装设一个电动闸阀和 图3-1一个逆止阀。这是因为除氧器是一个容积很大的混合式加热器，一旦汽轮机的抽汽压力突降，除氧器给水箱内饱和水迅速汽化产生大量蒸汽（汽水共腾），若倒流入抽汽管内将引起汽轮机超速。辅助蒸汽联箱及给水泵汽轮机都有外部汽源（非汽轮机抽汽），它们都有可能倒入汽轮机，所以加装上述逆止阀可以防止汽轮机由上述原因引起超速。抽汽管道上的所有疏水阀在机组负荷低于15%额定负荷时能自动开启。除氧器可滑压运行。启动时，由辅助蒸汽联箱供汽，随着负荷增加，当第四段抽汽压力大于一定值时，自动切换第四段抽汽，当机组降负荷，第四段抽汽降低到一定值时，自动切换到辅助蒸汽。驱动给水泵汽轮机

35、的汽源有三路，一路来自主蒸汽（高压汽源）。另一路为第4段抽汽和辅助蒸汽（低压汽源），而主蒸汽作为备用汽源。三路供汽可单独供汽或同时供汽，切换过程在机内完成。双泵运行时，主机负荷在40%额定负荷以上时，给水泵汽轮机由低压汽源单独供汽；主机负荷低于40%时，低压汽源已不能满足要求，高压汽源与低压汽源同时供汽，随着主机负荷进一步降低，高压汽源供汽量逐渐增加，低压汽源供汽量逐渐减少直到由高压汽源单独供汽或辅助蒸汽供汽。启动升负荷过程则与此相反，主机负荷升至40%时，辅汽汽源退出，由四段抽汽汽源单独供汽。单泵运行时，由低压汽源供汽，泵容量不低于60%锅炉额定给水量。给水泵汽轮机排汽接入主机凝汽器内，设有

36、单独的凝汽器。给水泵汽轮机蒸汽管道低位点设有疏水阀，在给水泵汽轮机启动时疏水至主凝汽器。3.1.2 主凝结水管路凝结水系统流程是凝汽器所汇集的凝结水经凝结水泵、除盐设备，流经轴封加热器、四台低压加热器送至除氧器。在机组启动时，为了提高除氧效果，还设置了1台除氧器启动循环泵。补充水来自化学除盐水，从凝汽器补入，并设有2台补水泵。2台凝结水泵出口都装有电动闸阀和逆止阀，凝结水泵出口合并为1根管道至除盐装置。在这根管道上接出1条管道至补水箱，管道上装有调节阀，它的作用是在凝汽器高水位时放水至补水箱。此外，还有一些厂内用水，如低压喷水保护和低压减温水等也由此管接出。补水箱出水管路上设有2台补水泵和1条

37、旁路管道，机组正常运行时补水靠压差自流并由调节汽阀控制，补充水泵在机组启动时向机组凝汽器补充水时使用。3.1.3 加热器抽、排气管路每台加热器均有水压试验、启动排气和连续排气接口，以去除壳内不凝结气体。高压加热器连续排气，排气通过排气母管进入除氧器，低压加热器连续排气则由各自排气管进入凝汽器。高压加热器将排气牌入大气，低压加热器将排气排入凝汽器。加热器每一根连续排气管都装有一个隔离阀和一个节流孔板。3.1.4 加热器疏水管路加热器正常疏水方式为疏水逐级自流。3号高压加热器疏水口设一路管道至凝汽器，在启动时，疏水压力不足以克服阻力流入除氧器时使用，每台高压加热器都有事故疏水管道接至扩容器，送至凝

38、汽器。3.2 回热系统结构简述高压通流部分由1级单列调节级（冲动式）和14级压力级（反动式）所组成。高压缸第9级后的一级抽汽囗至#1高加。高压缸排汽从下部排出回到锅炉再热器，其中部分蒸汽由2级抽汽囗抽汽至#2高加。从锅炉再热器出来的再热蒸汽到达汽轮机两侧的再热主汽阀与调节阀，并从下部两侧进入中压缸。中压通流部分全部采用反动式压力级，分成2部分，共为8级，中压缸第4级后出来的部分蒸汽，经过高中压外缸下半的三级抽汽囗抽汽至#3高加。中压缸排汽端的下部有一个4级抽汽囗，通过这个抽汽囗将一部分蒸汽抽至除氧器、汽动给水泵。中压缸向上排汽经一根中低压连通管导入低压缸之中部。低压缸采用双流反动式压力级，共2

39、×7级。蒸汽从低压缸中部进入，然后分别向二端排汽囗进入下部凝汽器。在低压缸调阀端的第2、5、6级后和在低压缸电机端的第4、5、6级后分别设有抽汽囗，抽汽至低压加热器。其中，调阀端的第2级后的5级抽汽至#5低压加热器，低压缸电机端的第4级后的6级抽汽至#6低压加热器。第5级后的7级抽汽至#7低压加热器，第6级后的8级抽汽至#8低压加热器。在第级抽汽有40t/h不调整厂用抽汽及第五级抽汽有30 t/h不调整厂用抽汽。第四章 300MW机组汽水系统及其辅助系统的原则性计算4.1 板桥电厂原则性热力系统拟定已知该300 MW机组的蒸汽参数：主蒸汽压力16.67；主蒸汽温度538；主蒸汽流量8

40、92.793t/h（248kg/s）；高压缸排汽压力3.389；高压缸排汽温度310.1；再热汽压力3.050；再热汽温度538；再热汽流量742.763t/h（206.3kg/s）；背压值5.1；给水温度271.3。如下图为本次毕业设计的300MW机组的原则性热力系统图。汽轮机为亚临界的N30016.67/538/538型单轴、双缸双排汽、一次中间再热凝汽式汽轮机。4.1.1 热力系统图4.1.2 汽轮机蒸汽膨胀过程h-s图 16.67p16.17p538t537t5.824p380.4t3.389p310.1t3401h3135h3010h3.05p3543h2.96p538t537.5t

41、1.75p453t3370h0.83p0.805p3160h2949h2772h2660h2614h0.3616p240t0.1395p148.2t0.0652p88.1t0.0204p60.5t0.0051p2370h0.92xh,kj/kgS,kJ/kg*K4.2 原始资料整理 根据p、t查水蒸汽表得出新汽焓=3401 kJ/kg，=3010 kJ/kg，=3543 kJ/kg， 3543-3010533 kJ/kg，各级抽汽焓、各加热器出口水焓及有关疏水焓等回热系统计算点参数列于表4-1。项目单位H1H2H3H4H5H6H7H8加热蒸汽MPa5.8243.3891.750.82980.3

42、6160.13950.06250.0204380.4310.1453348.2240148.2888.160.5%55555555MPa5.53283.219551.66250.78830.34350.13250.06190.0194kJ/kg31353010337031602949277226602614270.384237.839203.26169.83138.23107.6886.75159.386kJ/kg1186.4351026.92867.04718.51581.62451.52363.28248.58被加热水-1.670002.782.782.782.78272.054237.8

43、39203.26169.83135.45104.9083.97156.606MPa20.8120.8120.810.82981.781.781.781.78kJ/kg1191.5181030.14875.11718.63570.69441.01352.97238.45疏水8885.65.65.65.6245.839211.258177.83110.5089.57162.20639.8kJ/kg1065.313903.816754.18464.61375.18260.42166.7表4-1回热系统计算点参数列表其中-抽汽压力，该数据已知；-抽汽压损，该数据根据设计手册设计得出；-加热器汽侧压力，

44、=；-抽汽比焓，根据抽汽压力和抽汽温度有h-s图差得；-加热器汽侧压力下的饱和水温度，根据加热器汽侧压力由水蒸汽表查得；-加热器汽侧压力下的饱和水焓值，根据加热器汽侧压力由水蒸汽表查得；-加热器端差，根据设计手册设计；-加热器出口水温，=；-加热器水侧压力，已知；-加热器出口水比焓，根据加热器水侧压力和加热器出口水温由水蒸汽表查得；-疏水冷却器端差，设计得出；-疏水冷却器出口水温，=；-疏水冷却器后疏水焓，由加热器汽侧压力和疏水冷却器出口水温由水蒸汽表查得。4.3 计算回热抽汽系数与凝汽系数采用相对量方法进行计算4.3.1 1号高压加热器（H1）由H1的热平衡式求 H1的疏水系数4.3.2 2

45、号高压加热器（H2） = =0.067497H2的疏水系数再热蒸汽系数4.3.3 3号高压加热器（H3）先计算给水在给水泵中的焓升。设除氧器的标高为20m，则给水泵的进口压力为，取给水的平均比容为，给水泵效率，则 = =26.286(kJ/kg)由H3的热平衡式得 = =0.0422596H3的疏水系数4.3.4 除氧器HD第四段抽汽由除氧器加热蒸汽和汽动给水泵用汽两部分组成，即 由除氧器的物质平衡可知除氧器的进水系数由于除氧器的进出口水量不等，是未知数，为避免在最终的热平衡式中出现两个未知数，可先不考虑加热器的效率，写出除氧器的热平衡式：吸热量=放热量，可得将代入关系式，并考虑加热器的效率，

46、可得 =0.03073374.3.5 5号低压加热器直接由5号低压加热器的热平衡式可得 =0.0419014H5的疏水系数4.3.6 6号低压加热器由六号低压加热器的热平衡得 =0.0272679H6的疏水系数4.3.7 7号低压加热器 =0.0362604H7的疏水系数4.3.8 8号低压加热器为了计算方便，将八号低压加热器与轴封加热器作为一个整体来考虑 根据吸热量放热量写出热平衡式 将消去，并整理成以吸热为基础以进水焓为基准的热平衡式 = =0.02355544.4 凝汽份额的计算与工质平衡校核由凝汽器热水井的工质平衡得 0.5965629由汽轮机通流部分工质平衡来计算，以校核计算的准确性

47、： 1-（0.07956170.0694970.04225960.06873370.04190140.02726790.03626040.02355540.0130.0014） 0.5965629两者计算结果相同，表明以上计算正确。4.5 新汽量计算及功率校核（1）计算凝汽的比内功为340153323701564 （kJ/kg）708.13（t/h）（2）计算各级抽汽作功不足系数如下：0.829920.750于是抽汽做功不足汽耗增加系数为 1/（10.0795617×0.829920.067497×0.750.0422596×0.639390.0687337

48、15;0.505110.0419014×0.3702050.0272679×0.2570330.0362604×0.1854220.0235554×0.156010.013×0.6336320.0014×0.584399） 1.28265则汽轮机新汽耗量为 708.13×1.28265908.2829 t/h（3）功率校核1kg新汽比内功 34010.8509413×533（0.0795617×31350.067497×3010 0.0422596×33700.0687337×

49、;31600.0419014×29490.0272679×27720.0362604×26600.0235554×26140.5965629×23700.013×33610.0014×3284） 1234.06（kJ/kg）据此，可得汽轮发电机的功率为 计算误差 0.69%1%误差在允许范围内，表示上述计算正确。4.6 热经济指标的计算1kg新汽的比热耗 34010.8509413×5331191.51762663.03（kJ/kg）汽轮机绝对内效率 汽轮发电机组绝对电效率汽轮发电机组热耗率q汽轮发电机组汽耗率d3

50、.00 kg/ (kW.h)第五章 回热系统主要设备及管道的设计与计算5.1 H1加热器的设计计算5.1.1 热平衡计算加热器的热力参数见图5-1，按图列出热平衡式图5-1()()() （5-1）由式（4-1）可得抽汽量为 （5-2） 式中 -加热器给水流量，kg/s；-加热器进口给水比焓，kJ/kg； -加热器出口给水比焓，kJ/kg； -加热器进汽量，kg/s；-加热器进汽比焓，kJ/kg； -上一级加热器疏水流量，kg/s； -本级加热器疏水比焓，kJ/kg； -上一级加热器疏水比焓，kJ/kg； 19.34（kg/s）5.1.2 传热计算由于再热使再热后的回热抽汽过热度和焓值都有较大的提高，使得再热后各级回热加热器的汽水换热温差增大，导致熵增大，从而消弱了回热的效果。若能利用这部分抽汽过热度，用增加对应加热器入口的受热面，即装设蒸汽冷却器来提高该级加热器出口水温或整个回热系统的出口水温，则会大大改善这种不利状况。蒸汽冷却器有内置式和外置式两种。内置式蒸汽冷却器（即过热蒸汽冷却段）与加热器本体（蒸汽凝结部分）合成一体，可节省钢材和投资，但只提高本级出口水温，回热经济性提高较小。外置式冷却器具有独立的加热器外壳，虽然钢材及投资较大，但因能设在不同位置，即可降低本级加热器的端差，又能直接提高给水温度，降低机组热耗，从而可获得更高的热经济性。具有过热蒸汽冷却段、凝