1、河南科技大學 畢業設計 張冬目錄前言2第一章 給水回熱系統31.1 給水回熱系統設計背景3第二章 給水回熱系統的組成82.1 回熱加熱器82.2 除氧器16第三章 300MW機組回熱系統193.1 回熱系統管路介紹193.2 回熱系統結構簡述22第四章 300MW機組汽水系統及其輔助系統的原則性計算244.1 板橋電廠原則性熱力系統擬定244.2 原始資料整理254.3 計算回熱抽汽系數與凝汽系數264.4 凝汽份額的計算與工質平衡校核304.5 新汽量計算及功率校核314.6 熱經濟指標的計算32第五章 回熱系統主要設備及管道的設計與計算345.1 H1加熱器的設計計算345.2 H2加熱器

2、的設計計算455.3 H3加熱器的設計計算515.4 除氧器的設計計算565.5 H5加熱器的設計計算595.6 H6加熱器的設計計算635.7 H7加熱器的設計計算675.8 H8加熱器的設計計算725.9 抽汽管道的計算76第六章 結論77參考文獻78致謝79附錄80第一章 給水回熱系統回熱加熱是指將汽輪機中作過部分功的蒸汽從汽輪機某些中間級抽出來，送到回熱加熱器中去加熱給水或凝結水，以提高電廠的熱經濟性。與之相應的抽汽系統稱為回熱抽汽系統。（一）回熱使，增加先以單級混合式加熱器的回熱系統來分析，單級回熱系統如圖1.1所示。當汽輪機電功率一定的條件下，有回熱時根據汽輪機的功率方程可寫為鍋爐

3、汽輪機圖1.1 （1-1） 則 （1-2）式中，為抽汽量和排汽量，kg/h；為抽汽作功不足系數，它是1kg抽汽減少的焓降之比，表示1kg抽汽所增加的進汽量。式1-1表明在功率一定時，采用回熱使汽耗量增大，增大的量與抽汽參數、抽汽量有關。抽汽比焓越大，作功不足系數越大，增加的汽耗量越大。令，稱為抽汽系數和排汽系數，代入式1-2中得 式中，是由于回熱使汽耗量增大的系數，現代有回熱的凝汽式汽輪機約為1.25，為與無回熱機組參數相同時的等效焓降。 汽耗率 需要說明的是（1）當多級回熱時，；它可以用來預先估計汽耗量：（2）在無回熱時1kg蒸汽焓降為，有回熱時，因有作功不足，使Wi<,因此在參數相同

4、時，有回熱的汽耗率大于無回熱的汽耗率。（二）回熱使提高以循環初終參數相同的朗肯循環和單級混合式加熱器回熱循環為例加以分析，如圖1.1所示，并不計抽汽壓損和加熱器的散熱損失。回熱循環：1kg進汽在汽輪機的內功 1kg進汽循環的吸熱量 那么 若不計水泵的焓升，不計加熱器的散熱損失，加熱器的熱平衡式為 循環吸熱量又可寫為 這樣 此式表示回熱循環是抽汽循環（汽流）和朗肯循環（循環）迭加所組成的一個復合循環，其效率的表示式又可寫為 與無回熱相比，的相對提高為 （1-3）式中，為朗肯循環的效率，或為凝氣循環的效率； 稱為動力系數，若多級回熱，它表示回熱循環作功的份額，A越大，回熱循環效率提高的越多。當級數

5、一定時，A的大小取決于回熱抽汽參數。即回熱效率的提高取決于回熱抽汽的參數，A達到最大時，達到最大。由式可看出，因1，所以0，因此可得出結論：采用回熱總是能提高熱經濟性。所以，現代的熱力發電廠普遍的采用回熱來提高電廠的熱經濟性。由于回熱使提高，因此機組熱耗率下降，并使發電廠的有關熱經濟指標得到改善，如提高，標準煤耗率b降低。所以現代的發電廠普遍采用回熱，或同時具有再熱和回熱。第二章 給水回熱系統的組成2.1 回熱加熱器回熱加熱器是利用汽輪機抽汽加熱凝結水或給水的換熱設備。2.1.1 回熱加熱器類型按加熱器中汽水介質傳熱方式的不同，加熱器可分為混合式（接觸式）和表面式。由于表面式加熱器水側承受壓力

6、的不同，又可分為低壓加熱器和高壓加熱器，它們以除氧器作為分界，抽汽壓力高于除氧器壓力的稱高壓加熱器，位于給水泵和省煤器之間，它們的水側壓力比鍋爐壓力還要高。抽汽壓力低于除氧器壓力的稱低壓加熱器，位于凝結水泵和給水泵之間，水側壓力承受凝結水泵出口壓力。混合式加熱器由于汽水直接接觸傳熱，其端差為零，能把水加熱到加熱器壓力下的飽和溫度，熱經濟性高。它沒有金屬受熱面，構造簡單，在金屬消耗、制造、投資以及匯集各種汽、水流并能除去水中氣體等方面都由于表面式加熱器，這是它的優點。但混合式加熱器所組成的系統有嚴重的缺點，這就是每臺加熱器都要配水泵，以便把水從低壓打入高壓加熱器，為了工作可靠還要有備用泵。為了防

7、止水泵的汽蝕影響鍋爐的供水，每臺水泵之上要有一定的高度，并設有一定容量的儲水箱。這使得混合式加熱器系統和廠房布置復雜化，投資增加，電廠安全可靠性降低。所以混合式加熱器在回熱系統中只采用一級，作為除氧器用。補充水大的熱電廠可設兩級除氧器，低壓除氧器作為補充水除氧用。表面式加熱器與混合式加熱器相比，雖有端差，熱經濟性低，金屬消耗量大，造價高，加熱器本身工作可靠性低等缺點，但由表面式加熱器組成的系統比較簡單，只需配一臺水泵，可以使水流過一串加熱器，工作可靠。因此，表面式加熱器在電廠中應用廣泛，作為高壓和低壓加熱器用。表面式加熱器的另一個缺點是它有蒸汽的凝結水（稱為疏水）,會帶來工質和熱量的損失。因此

8、，在系統的連接上要考慮疏水熱量的利用，不同的利用方法，經濟效果不同，這就增加了系統的復雜性。根據技術經濟全面綜合比較，絕大多數電廠都采用了熱經濟性較差的面式加熱器組成回熱系統，只有除氧器采用混合式，以滿足給水除氧的要求。除氧器后必須有給水泵，這就將其前后的面式加熱器依水側壓力分成低壓加熱器（承受凝結水泵壓力）和高壓加熱器（承受給水泵壓力）兩組加熱器。2.1.2 回熱加熱器的結構特點2.1.2.1 面式加熱器的結構特點目前電廠采用的面式加熱器有立式和臥式兩種，臥式換熱效果好，熱經濟性高于立式（在同樣凝結放熱條件下，由于橫管截面上積存的凝結水薄膜，單根橫管放熱系數為豎管的1.7倍），結構上易于布置

9、蒸汽過熱段和疏水冷卻段，布置上可利用放置的高低來解決低負荷時疏水逐級自流壓差減小的問題等，所以一般大容量機組的低壓和部分高壓加熱器多采用臥式。但立式占地面積小，便于安裝和檢修。為中、小機組和部分大機組廣泛采用。面式加熱器分水側（管側）和汽側（殼側）兩部分。水側由受熱面管束的管內部分和水室（或分配、匯集聯箱）所組成。水側承受與之相連的凝結水泵或給水泵的壓力。汽側由加熱器外殼及管束外表間的空間組成。汽側通過抽氣管與汽輪機回熱抽汽口相連，承受相應抽汽的壓力，故汽側壓力大大低于水側加熱蒸汽進入汽側后，在導流板引導下成S形均勻流經全部管束外表面進行放熱，最后冷凝成凝結水由加熱器底部排出。該加熱蒸汽凝結水

10、稱為疏水，以區別于汽輪機排汽形成的主凝結水。汽側不能凝結的空氣應由加熱器內排出，以免增大傳熱熱阻、降低熱經濟性。面式加熱器的金屬換熱面管束，為適應熱膨脹要求一般設計成U形、折形和螺旋形等。按被加熱水的引入和引出方式，表面式加熱器又可分為水室結構和聯箱結構兩大類。水室結構采用管板和U形管束連接方式。聯箱結構采用聯箱和蛇形管束或螺旋形管束相連接的方式。2.1.2.2 混合式低壓加熱器的結構特點 為使水在加熱時能與蒸汽充分接觸，進入混合式加熱器的水應在蒸汽空間播散成較大面積。一般采用淋水盤的細流式，或壓力噴霧的水滴式，或水膜式等。這樣，水最后可被加熱到接近蒸汽壓力下的飽和溫度。若需要滿足熱除氧加熱到

11、飽和溫度的要求，可加上鼓泡裝置。采用重力式的混合加熱器，其加熱水出口可不設集水室。而對于后接中繼水泵的混合式低壓加熱器，為保證泵的可靠運行，應設一定容積的集水室。2.1.2.3 高壓加熱器的結構與設計特點由于高壓加熱器水側工作壓力很高，所以其結構比較復雜。目前，我國300MW機組上廣泛采用的主要是管板U型管式高壓加熱器，它結構緊湊、節省材料、流動阻力小、換熱效率高。圖2.1為其結構示意圖。 圖2.1 臥式管板U型管式高壓加熱器的結構示意圖1-U型管；2-拉桿和定距管；3-疏水冷卻段端板；4-疏水冷卻段進口；5-疏水冷卻段隔板；6-給水進口；7-人孔密封板；8-獨立地分流隔板；9-給水出口；10

12、-管板；11-蒸汽冷卻段遮熱板；12-蒸汽進口；13-防沖板；14-管束保護環；15-蒸汽冷卻段隔板；16-隔板；17-疏水進口；18-防沖板；19-疏水出口。高壓加熱器的設計和特點如下：為充分利用加熱器的過熱度及降低疏水的出口溫度，該高壓加熱器把傳熱面設置為三段：內置式過熱蒸汽冷卻段、凝結段和疏水冷卻段。過熱蒸汽冷卻段布置在給水出口流程側。它利用加熱器的過熱度加熱較高溫度的給水，給水吸收了蒸汽部分過熱量，其溫度可升高到接近或等于、甚至超過加熱蒸汽壓力下的飽和溫度。凝結段是利用蒸汽凝結時放出的汽化潛熱加熱給水的。該傳熱過程由于是有相變的對流換熱，因此換熱劇烈。疏水冷卻段位于給水進口的流程側，通

13、過該段把離開凝結段疏水的熱量傳給進入加熱器的給水，從而使疏水溫度進一步降低到飽和溫度以下。從圖2.1中可以看出，高壓加熱器由殼體、管板、管束和隔板等主要部件組成。該加熱器的殼體采用軋制鋼板制造，全焊接結構。為了在檢查殼體內部時便于抽出殼體，殼體上標有現場切割線。在切割線下面襯有不銹鋼保護環，以免切割時損壞管束。殼體中部設有滾動支撐，供檢修時抽出殼體用。在殼體相應于管板的位置處是加熱器的支點，靠近殼體尾部是滾動支撐，當殼體受熱膨脹時，加熱器的殼體可以沿軸向自由滾動。在殼體的右側是加熱器的水室，它采用半球形、小開孔的結構形式。水室內有一塊分流隔板，將進出水分隔開。分流隔板焊接在管板上，分流隔板靠近

14、出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。水室上還有排汽接管、安全閥座和化學清洗接頭。高壓加熱器管束的壁厚很小，管板卻很厚，為了可靠地將它們連接起來，并保證在高溫、高壓及工況變化時不發生泄漏，采用了焊接加爆脹的連接方法，即在管子伸出管板處堆焊5mm,然后用全方位自動氬弧焊進行填角焊。脹管采用全爆脹方法，目的是消除管子與管板之間的間隙，這樣既可以防止泄漏、避免間隙內腐蝕加劇，又可以在運行中減小振動。而且，管子與管板之間的熱傳導性能也得到改善，較快地使管子和管板的溫度均勻。由于該高壓加熱器管子采用碳鋼材料，故爆脹之前在進水側的管套上不銹鋼套管，不銹鋼套管在爆脹管的同時脹

15、緊于管子內壁。過熱蒸汽冷卻段位于給水的下游出口端，它由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。采用套管的目的是將高溫蒸汽與入口接管座根部、殼體及管板隔開（從而避免產生太大的熱應力）。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。蒸汽進口接管座的下方設有一塊不銹鋼防沖板，避免了蒸汽直接沖擊管束。設計時，過熱蒸汽離開本段時的過熱度為30。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的分布，它們在加熱器的上部留出一定的蒸汽通道，

16、讓蒸汽均勻地自上而下流動，并逐漸凝結，蒸汽由汽態變成液態（有相變的對流換熱）。此時該組隔板主要起支承和防振作用（在加熱器設計時，應對整個管系進行振動分析，以防止在各種負荷情況下發生振動）。在加熱器殼體的左側用不銹鋼板分割出一段獨立的疏水擴容器，使上一級的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引起振動。疏水冷卻段位于給水進口流程側，它采用內置式全流程虹吸式結構。其優點是結構簡單、緊湊、可靠，需要的靜壓頭小，凝結疏水不浸濕換熱面，能利用全部換熱面。疏水冷卻段在設計時還選取較低流速，隔板開口面積相近，雙進口虹吸口，對對數平均溫差進行修正等，這樣，壓力損失減小，避免汽化，保證良好

17、的液態換熱性能。它用包殼板把該流程的所有管子密封起來，并用一塊較厚的端板將凝結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，以阻止蒸汽泄漏到該段內。由圖2-2中還可以看出，疏水冷卻段的入口在疏水之下，這就使蒸汽無法進入疏水冷卻段，而疏水（這里指凝結段的加熱蒸汽的凝結水）則可以由這一加熱器殼體的底部進入該段，然后由一組隔板引導向上流動。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出口流出。這種疏水出口的設置，便于在運行前排放殼體內的氣體。在300MW機組的回熱系統中，高壓加熱器一般都具有過熱蒸汽冷卻段

18、和疏水冷卻段。其汽水流程如下：蒸汽首先進入過熱蒸汽冷卻段，在隔板的引導曲折流動，把大部分過熱度所含熱量傳遞給主凝結水，到出口時，蒸汽已接近飽和狀態，但仍然有少量的過熱度。然后流至冷凝段，在隔板的引導下均勻地流向該段的各部分，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進入冷凝段。積聚在殼體底部的疏水，經端板底部的吸水進入疏水冷卻段。在一組隔板的引導下向上流動，最后從位于該段頂部殼體側面的疏水管疏出。與此同時，給水由進水管在水室下部進入水室，然后經U型管束由上而下依次吸收疏水冷卻段、凝結段、蒸汽冷卻段的熱量，最后在水室的上部出水管流出。2.1.2.4 低壓加熱

19、器的結構與設計特點低壓加熱器的結構和工作原理類似于高壓加熱器，但它一般不設過熱蒸汽冷卻段，每臺低壓加熱器一般由凝結段和疏水冷卻段組成。由于其承受的壓力和溫度比高壓加熱器低，因此其所用材料不如高壓加熱器，結構上也簡單些，殼體和管板的厚度也稍薄一些。其水室可以是半球形的，也可以是圓形的。低壓加熱器的管道材料一般采用不銹鋼材料，這是因為在除氧器之前的主凝水，其含氣（主要是氧氣）量較高，而且設備及管道真空部分還可能繼續漏入空氣，故需要耐腐蝕的材料。由于管束采用了耐腐蝕的不銹鋼，加熱器不再設置排氣裝置，僅在筒體上開了排氣口。由于沒有過熱蒸汽冷卻段，蒸汽入口設置在加熱器中部。國產300MW機組一般有四臺臥

20、式表面低壓式加熱器。為了維修方便，設計為可拆卸殼體結構，以便抽出管束進行檢修，如圖2.2所示。 圖2.2 低壓加熱器的結構示意圖 1-U型管；2-拉桿和定距件；3-蒸汽進口；4-防沖擊擋板；5-防護屏板；6-給水出口；7-給水進口；8-疏水出口；9-疏水冷卻段隔板；10-疏水冷卻器密封件；11-可選用的疏水冷卻旁路；12-管子支承板；13-加熱器支架；14-水位。需要注意的是，并不是所有的機組的低壓加熱器都設有疏水冷卻段，有的300MW機組的最后兩個低壓加熱器只要凝結段，不設疏水段。這是因為此處的抽汽壓力已經較低，其疏水的溫度與主凝結水的溫度差已比較小，設置疏水冷卻段的實際意義不大。本機組的低

21、壓加熱器有四級，從凝汽器以后算起的一號低壓加熱器，蒸汽壓力大多低于大氣壓，現場往往把它安裝在凝汽器喉部。它的疏水自流入凝汽器，由于兩者壓差很小，該方式就避免了因疏水管道長、阻力大而引起疏水不暢的問題。而且，從汽輪機低壓加熱器抽汽通向1號低壓加熱器的抽汽管道直徑粗大，該方式就大大縮短了該管道的長度，簡化了布置，有利于提高系統的熱經濟性。2.1.3 面式加熱器的連接系統回熱加熱器的疏水系統是指回熱抽汽在高、低壓加熱器內凝結放熱變成的疏水（凝結水），經輸水管和疏水器排出的管道系統。表面式加熱器的疏水方式常采用疏水逐級自流及疏水泵連接方式。2.1.3.1 疏水逐級自流的系統圖2.3（a）為疏水逐級自流

22、的連接方式。它利用各回熱加熱器的壓力差，讓疏水逐級自流入壓力較低的鄰近加熱器的蒸汽空間，最后一個加熱器的疏水也按自流方式流入凝汽器中。這種方式不用疏水泵，系統簡單可靠，但熱經濟性較低，這是由于高一級的加熱器的疏水進入低一級壓力的加熱器的蒸汽空間時要放出熱量，而排擠了一部分較低壓力的回熱抽汽量，在保持汽輪機輸出功率一定的條件下，勢必造成抽汽做功減少，凝汽循環的做功量增加，這樣就增加了冷源損失，尤其是疏水排入凝汽器時，將直接導致冷源損失增加。 圖2.3 表面式加熱器的疏水方式（a）疏水逐級自流的方式；（b）加裝疏水泵的方式2.1.3.2 加裝疏水泵的疏水系統圖2.3（b）為加裝疏水泵的連接方式。加

23、熱器的疏水采用疏水泵送入本級加熱器出口的主凝結水管道的疏水系統。這種連接系統的熱經濟性雖然較高，但裝設了疏水泵，其投資、運行廠用電、檢修費用等均比疏水自流方式高，運行也不如疏水自流方式可靠。實際回熱加熱系統中采用的疏水方式是以上兩種方式的綜合。一般是，高壓加熱器疏水逐級自流入除氧器，低壓加熱器疏水逐級自流到H8或H7低壓加熱器后，用疏水泵送入該加熱器出口的主凝結水管道，以避免或減少疏水流入凝汽器的冷源損失2.1.4 回熱抽汽系統 回熱抽汽管道系統是指從汽輪機到各回熱加熱器的抽汽管道系統。該系統由抽汽管道和一些閥門所組成。回熱抽汽的級數必須經過全面的技術經濟比較確定，再熱機組一般設有78級回熱抽

24、汽，其中有兩至三級抽汽供相應的高壓加熱器，有一級抽汽供除氧器，其余抽汽供低壓加熱器。回熱抽汽還提供鍋爐汽動給水泵小汽輪機的正常工作汽源和各種用途輔助蒸汽用汽。有的抽汽管道從高壓缸及中壓缸排汽管上接出，這樣可以減少汽輪機的抽汽口。回熱抽汽管道一側是汽輪機，另一側是具有一定水位的加熱器。在汽輪機負荷突降和甩負荷時，就可能使蒸汽和水倒流入汽輪機，引起汽輪機超速及水擊事故。為防止上述事故的發生，在回熱抽汽管道上一般裝有：（1）液動或電動止回閥。要求裝在靠近汽輪機抽汽口。其作用是，當電網或汽輪機發生故障時自動主汽閥連鎖快速關閉止回閥，切斷抽汽管路，避免加熱器內的濕飽和蒸汽倒流入汽輪機，引起超速或其他事故

25、。（2）電動隔離閥。要求裝在止回閥前。其作用是，當加熱器因管系破裂或發生疏水不暢，水位升高到事故警戒水位時，通過水位信號自動關閉相應抽汽管道的電動隔離閥，與此同時，該抽汽管道上的逆止閥也自動關閉。另外，在加熱器停運時，電動隔離閥還起切斷抽汽汽源的作用。（3）在電動閥前或后，逆止閥前后的抽汽管道低位點，均設有疏水閥。當隔離閥關閉時，連鎖打開相應的疏水閥，將抽汽管道內可能積聚的凝結水疏至擴容器，防止汽輪機進水。在機組啟動時，疏水閥開啟，將抽汽管道暖管的凝結水及時疏放出去。當機組低負荷時，利用疏水閥保持抽汽管道處于熱備用狀態，以便隨時恢復供汽。2.2 除氧器2.2.1 熱力除氧原理熱力除氧的原理建立

26、在亨利定律和道爾頓定律基礎上的。亨利定律反映了氣體在水中溶解和離析的規律，道爾頓定律則指出混合氣體全壓力與各組成氣（汽）體分壓力之間的關系。亨利定律指出在一定溫度條件下，氣體溶于水中和氣體自水中溢出是動態過程，當處于動態平衡時，單位體積中溶解的氣體量b與水面上該氣體的分壓力成正比。其關系式為 式中 K-該氣體的重量溶解系數，mg/L,它的大小隨氣體種類、溫度和壓力而定； -平衡狀態下水面上該氣體的分壓力,MPa； -水面上混合氣體的全壓力，MPa。當某一瞬間平衡狀態被破壞，即水面上該氣體的分壓力p不等于水中溶解氣體所對應的平衡壓力時，原來的動態平衡狀態被打破，若，則水面上該氣體將更多的溶于水中

27、，反之，則有更多的該氣體自水中溢出，直至新的平衡建立。如此，要想除去水中溶解的某種氣體，只需將水面上該氣體的分壓力將為零即可，在不平衡壓差的作用下，該氣體就會從水中完全除掉，這就是物理除氧的原理。道爾頓定律則指出，混合氣體的全壓力等于各組成氣（汽）體分壓力之和。對給水而言，混合式加熱器（除氧器）中的全壓力p等于溶于水中個氣體分壓力與水蒸汽壓力之和，即 MPa 對除氧器中的給水進行定壓加熱時，隨著溫度上升，水蒸發過程不斷加深，水面上水蒸汽的分壓力逐漸加大，溶于水中的其他氣體的分壓力逐漸減少。當水被加熱到除氧器工作壓力下的飽和溫度時，水蒸汽的分壓力接近或等于水面上氣體的全壓力p時，則水面上其他氣體

28、的分壓力趨向于零，水中就不再含有其他氣體。因此除氧器實際也是除氣器，不僅出去了氧氣，也除去了其他氣體。熱力除氧過程不僅是傳熱過程，而且還是傳質過程，要保證理想的除氧效果，必須要滿足幾個條件：（1）一定要把水幾熱到除氧器壓力下的飽和溫度，以保證水面上水蒸汽的壓力接近與水面上的全壓力。（2）必須將水中逸出的氣體及時排出，使水面上各種氣體的分壓力減至零或最小。（3）需要除氧的水與加熱蒸汽應有足夠的接觸面積，且兩者逆向流動，這樣不僅強化傳熱，而且保證有較大的不平衡壓差，使氣體易于從水中離析出來。氣體從水中離析出來的過程基本上可分為兩個階段：1）第一階段為大量除氧階段。此時，由于水中的氣體較多，不平衡壓

29、差（-）較大，氣體以小氣泡的形式克服水的黏滯力和表面張力逸出。此階段可以除去水中約80-90的氣體。2）第二階段為深度除氧階段。這時，水中還殘留著少量的氣體，相應的不平衡壓差很小，氣體已經沒有足夠的動力克服水的黏滯力和表面張力逸出，只有靠單個氣體分子擴散作用慢慢地離析出來。這時可以加大汽水的接觸面積，使水形成水膜，減小其表面張力，從而使氣體容和運行時，都要強化傳熱質過程，滿足除氧的基本條件，保證深度除氧效果。易擴散出來。也可用制造蒸汽在水中的鼓泡作用，使氣體分子附著在氣泡上從水中逸出。2.2.2 除氧器的結構根據水在除氧器內流動形式的不同，除氧器結構型式可分為水膜式、淋水盤（細流）式、噴霧式等

30、幾種。水膜式除氧器主要用于處理水質比較差的水，目前電廠已不再采用。淋水盤式除氧器制造工作量大，檢修困難，外形尺寸大，除氧效果差，往往達不到額定功率，對進水溫度變化和負荷變化適應性差，容易發生振動。噴霧式除氧器是比較理想的一種除氧器，它由兩部分組成，上部為噴霧層，由噴嘴將水霧化，下部為淋水盤或填料層，故又可分為噴霧淋水盤式和噴霧填料式除氧器兩種。噴霧式除氧器的主要優點是：（1）加強了傳熱：傳熱面積大，不受進水溫度的影響。（2）深度除氧：除氧后水中氧量可小于7。（3）能適應負荷、進水溫度的變化。噴霧淋水盤式除氧器集噴霧式和淋水盤式除氧器的優點于一體，按外形分有立式塔和臥式塔兩種，其內部結構相同，除

31、氧頭選擇立式或臥式結構，主要取決于水噴嘴的布置。為了避免相鄰的噴嘴水霧化后相互干擾，噴嘴不能布置過密，這就要求有足夠的噴霧面積，臥式除氧器可滿足上述要求，在給水箱直徑相同的情況下，提高了除氧器的功率。臥式除氧器除氧頭放置在水箱上，落水口通過兩根直徑較小的短管與水箱連接，因此水箱強度要求不高，但制造麻煩，檢修也不方便。噴霧淋水盤式和噴霧填料式除氧器工作原理相同，在噴霧層中除去水中大部分氧，在淋水盤層或填料層中除去水中殘余氧。第三章 300MW機組回熱系統板橋電廠300MW機組的汽水系統及其輔助系統是國產300MW機組的典型形式之一，該汽輪機為中間再熱抽汽凝汽式汽輪機，其形式為亞臨界、單軸、雙缸雙

32、排汽、一次中間再熱凝汽式，回熱加熱器為“三高、四低、一除氧”。3.1 回熱系統管路介紹本設計機組回熱系統有8段不調整抽汽，第13抽汽供3臺高壓加熱器用汽，第4段抽汽供除氧器、鍋爐給水泵汽輪機及輔助蒸汽用汽，第58段抽汽供4臺低壓加熱器用汽。除抽汽外，中壓聯合汽門的門桿漏汽接入第3段抽汽管道上，連續排污擴容器的汽化蒸汽和高壓軸封漏汽接入除氧器，以提高熱經濟性，如圖3-1所示。3.1.1 回熱抽汽管道第16段抽汽管道上沿蒸汽流向先裝1個電動閘閥，后裝1個逆止閥，要求靠近汽輪機抽汽口（2段抽汽管道上的閥門靠近冷卻再熱蒸汽管道）逆止閥的主要作用是防止汽輪機進水和甩負荷時回熱抽汽管中蒸汽倒，流入汽輪機。

33、在汽輪機抽汽口到電動閘閥之間的抽汽管道低位點和逆止閥到加熱器之間管道低位點各裝設一個疏水閥，以便疏水到凝汽器，防止汽輪機進水。這些疏水閥設置聯鎖邏輯以達到防進水和防超速的配套措施。由于7、8號低壓加熱器布置在凝汽器喉部，其抽汽管道也全在凝汽器內。無法裝設電動閘閥和逆止閥，為了防止汽輪機進水和超速，采取了預防性措施。加熱器殼體內的水量控制到最小，當低壓加熱器達到最高水位時，關閉凝結水進水閥，開啟旁路閥，同時關閉上一級加熱器疏水閥，開啟旁路疏水閥將上一級加熱器疏水引至凝汽器。同時將7、8號低壓加熱器切除。在第4段抽汽總管上靠近汽輪機處裝設一個電動閥和兩個逆止閥，另在去除氧器、輔助蒸汽聯箱和給水泵汽

34、輪機的蒸汽管道上各再裝設一個電動閘閥和 圖3-1一個逆止閥。這是因為除氧器是一個容積很大的混合式加熱器，一旦汽輪機的抽汽壓力突降，除氧器給水箱內飽和水迅速汽化產生大量蒸汽（汽水共騰），若倒流入抽汽管內將引起汽輪機超速。輔助蒸汽聯箱及給水泵汽輪機都有外部汽源（非汽輪機抽汽），它們都有可能倒入汽輪機，所以加裝上述逆止閥可以防止汽輪機由上述原因引起超速。抽汽管道上的所有疏水閥在機組負荷低于15%額定負荷時能自動開啟。除氧器可滑壓運行。啟動時，由輔助蒸汽聯箱供汽，隨著負荷增加，當第四段抽汽壓力大于一定值時，自動切換第四段抽汽，當機組降負荷，第四段抽汽降低到一定值時，自動切換到輔助蒸汽。驅動給水泵汽輪機

35、的汽源有三路，一路來自主蒸汽（高壓汽源）。另一路為第4段抽汽和輔助蒸汽（低壓汽源），而主蒸汽作為備用汽源。三路供汽可單獨供汽或同時供汽，切換過程在機內完成。雙泵運行時，主機負荷在40%額定負荷以上時，給水泵汽輪機由低壓汽源單獨供汽；主機負荷低于40%時，低壓汽源已不能滿足要求，高壓汽源與低壓汽源同時供汽，隨著主機負荷進一步降低，高壓汽源供汽量逐漸增加，低壓汽源供汽量逐漸減少直到由高壓汽源單獨供汽或輔助蒸汽供汽。啟動升負荷過程則與此相反，主機負荷升至40%時，輔汽汽源退出，由四段抽汽汽源單獨供汽。單泵運行時，由低壓汽源供汽，泵容量不低于60%鍋爐額定給水量。給水泵汽輪機排汽接入主機凝汽器內，設有

36、單獨的凝汽器。給水泵汽輪機蒸汽管道低位點設有疏水閥，在給水泵汽輪機啟動時疏水至主凝汽器。3.1.2 主凝結水管路凝結水系統流程是凝汽器所匯集的凝結水經凝結水泵、除鹽設備，流經軸封加熱器、四臺低壓加熱器送至除氧器。在機組啟動時，為了提高除氧效果，還設置了1臺除氧器啟動循環泵。補充水來自化學除鹽水，從凝汽器補入，并設有2臺補水泵。2臺凝結水泵出口都裝有電動閘閥和逆止閥，凝結水泵出口合并為1根管道至除鹽裝置。在這根管道上接出1條管道至補水箱，管道上裝有調節閥，它的作用是在凝汽器高水位時放水至補水箱。此外，還有一些廠內用水，如低壓噴水保護和低壓減溫水等也由此管接出。補水箱出水管路上設有2臺補水泵和1條

37、旁路管道，機組正常運行時補水靠壓差自流并由調節汽閥控制，補充水泵在機組啟動時向機組凝汽器補充水時使用。3.1.3 加熱器抽、排氣管路每臺加熱器均有水壓試驗、啟動排氣和連續排氣接口，以去除殼內不凝結氣體。高壓加熱器連續排氣，排氣通過排氣母管進入除氧器，低壓加熱器連續排氣則由各自排氣管進入凝汽器。高壓加熱器將排氣牌入大氣，低壓加熱器將排氣排入凝汽器。加熱器每一根連續排氣管都裝有一個隔離閥和一個節流孔板。3.1.4 加熱器疏水管路加熱器正常疏水方式為疏水逐級自流。3號高壓加熱器疏水口設一路管道至凝汽器，在啟動時，疏水壓力不足以克服阻力流入除氧器時使用，每臺高壓加熱器都有事故疏水管道接至擴容器，送至凝

38、汽器。3.2 回熱系統結構簡述高壓通流部分由1級單列調節級（沖動式）和14級壓力級（反動式）所組成。高壓缸第9級后的一級抽汽囗至#1高加。高壓缸排汽從下部排出回到鍋爐再熱器，其中部分蒸汽由2級抽汽囗抽汽至#2高加。從鍋爐再熱器出來的再熱蒸汽到達汽輪機兩側的再熱主汽閥與調節閥，并從下部兩側進入中壓缸。中壓通流部分全部采用反動式壓力級，分成2部分，共為8級，中壓缸第4級后出來的部分蒸汽，經過高中壓外缸下半的三級抽汽囗抽汽至#3高加。中壓缸排汽端的下部有一個4級抽汽囗，通過這個抽汽囗將一部分蒸汽抽至除氧器、汽動給水泵。中壓缸向上排汽經一根中低壓連通管導入低壓缸之中部。低壓缸采用雙流反動式壓力級，共2

39、×7級。蒸汽從低壓缸中部進入，然后分別向二端排汽囗進入下部凝汽器。在低壓缸調閥端的第2、5、6級后和在低壓缸電機端的第4、5、6級后分別設有抽汽囗，抽汽至低壓加熱器。其中，調閥端的第2級后的5級抽汽至#5低壓加熱器，低壓缸電機端的第4級后的6級抽汽至#6低壓加熱器。第5級后的7級抽汽至#7低壓加熱器，第6級后的8級抽汽至#8低壓加熱器。在第級抽汽有40t/h不調整廠用抽汽及第五級抽汽有30 t/h不調整廠用抽汽。第四章 300MW機組汽水系統及其輔助系統的原則性計算4.1 板橋電廠原則性熱力系統擬定已知該300 MW機組的蒸汽參數：主蒸汽壓力16.67；主蒸汽溫度538；主蒸汽流量8

40、92.793t/h（248kg/s）；高壓缸排汽壓力3.389；高壓缸排汽溫度310.1；再熱汽壓力3.050；再熱汽溫度538；再熱汽流量742.763t/h（206.3kg/s）；背壓值5.1；給水溫度271.3。如下圖為本次畢業設計的300MW機組的原則性熱力系統圖。汽輪機為亞臨界的N30016.67/538/538型單軸、雙缸雙排汽、一次中間再熱凝汽式汽輪機。4.1.1 熱力系統圖4.1.2 汽輪機蒸汽膨脹過程h-s圖 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 原始資料整理 根據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，各級抽汽焓、各加熱器出口水焓及有關疏水焓等回熱系統計算點參數列于表4-1。項目單位H1H2H3H4H5H6H7H8加熱蒸汽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被加熱水-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回熱系統計算點參數列表其中-抽汽壓力，該數據已知；-抽汽壓損，該數據根據設計手冊設計得出；-加熱器汽側壓力，

44、=；-抽汽比焓，根據抽汽壓力和抽汽溫度有h-s圖差得；-加熱器汽側壓力下的飽和水溫度，根據加熱器汽側壓力由水蒸汽表查得；-加熱器汽側壓力下的飽和水焓值，根據加熱器汽側壓力由水蒸汽表查得；-加熱器端差，根據設計手冊設計；-加熱器出口水溫，=；-加熱器水側壓力，已知；-加熱器出口水比焓，根據加熱器水側壓力和加熱器出口水溫由水蒸汽表查得；-疏水冷卻器端差，設計得出；-疏水冷卻器出口水溫，=；-疏水冷卻器后疏水焓，由加熱器汽側壓力和疏水冷卻器出口水溫由水蒸汽表查得。4.3 計算回熱抽汽系數與凝汽系數采用相對量方法進行計算4.3.1 1號高壓加熱器（H1）由H1的熱平衡式求 H1的疏水系數4.3.2 2

45、號高壓加熱器（H2） = =0.067497H2的疏水系數再熱蒸汽系數4.3.3 3號高壓加熱器（H3）先計算給水在給水泵中的焓升。設除氧器的標高為20m，則給水泵的進口壓力為，取給水的平均比容為，給水泵效率，則 = =26.286(kJ/kg)由H3的熱平衡式得 = =0.0422596H3的疏水系數4.3.4 除氧器HD第四段抽汽由除氧器加熱蒸汽和汽動給水泵用汽兩部分組成，即 由除氧器的物質平衡可知除氧器的進水系數由于除氧器的進出口水量不等，是未知數，為避免在最終的熱平衡式中出現兩個未知數，可先不考慮加熱器的效率，寫出除氧器的熱平衡式：吸熱量=放熱量，可得將代入關系式，并考慮加熱器的效率，

46、可得 =0.03073374.3.5 5號低壓加熱器直接由5號低壓加熱器的熱平衡式可得 =0.0419014H5的疏水系數4.3.6 6號低壓加熱器由六號低壓加熱器的熱平衡得 =0.0272679H6的疏水系數4.3.7 7號低壓加熱器 =0.0362604H7的疏水系數4.3.8 8號低壓加熱器為了計算方便，將八號低壓加熱器與軸封加熱器作為一個整體來考慮 根據吸熱量放熱量寫出熱平衡式 將消去，并整理成以吸熱為基礎以進水焓為基準的熱平衡式 = =0.02355544.4 凝汽份額的計算與工質平衡校核由凝汽器熱水井的工質平衡得 0.5965629由汽輪機通流部分工質平衡來計算，以校核計算的準確性

47、： 1-（0.07956170.0694970.04225960.06873370.04190140.02726790.03626040.02355540.0130.0014） 0.5965629兩者計算結果相同，表明以上計算正確。4.5 新汽量計算及功率校核（1）計算凝汽的比內功為340153323701564 （kJ/kg）708.13（t/h）（2）計算各級抽汽作功不足系數如下：0.829920.750于是抽汽做功不足汽耗增加系數為 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則汽輪機新汽耗量為 708.13×1.28265908.2829 t/h（3）功率校核1kg新汽比內功 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）據此，可得汽輪發電機的功率為 計算誤差 0.69%1%誤差在允許范圍內，表示上述計算正確。4.6 熱經濟指標的計算1kg新汽的比熱耗 34010.8509413×5331191.51762663.03（kJ/kg）汽輪機絕對內效率 汽輪發電機組絕對電效率汽輪發電機組熱耗率q汽輪發電機組汽耗率d3

50、.00 kg/ (kW.h)第五章 回熱系統主要設備及管道的設計與計算5.1 H1加熱器的設計計算5.1.1 熱平衡計算加熱器的熱力參數見圖5-1，按圖列出熱平衡式圖5-1()()() （5-1）由式（4-1）可得抽汽量為 （5-2） 式中 -加熱器給水流量，kg/s；-加熱器進口給水比焓，kJ/kg； -加熱器出口給水比焓，kJ/kg； -加熱器進汽量，kg/s；-加熱器進汽比焓，kJ/kg； -上一級加熱器疏水流量，kg/s； -本級加熱器疏水比焓，kJ/kg； -上一級加熱器疏水比焓，kJ/kg； 19.34（kg/s）5.1.2 傳熱計算由于再熱使再熱后的回熱抽汽過熱度和焓值都有較大的提高，使得再熱后各級回熱加熱器的汽水換熱溫差增大，導致熵增大，從而消弱了回熱的效果。若能利用這部分抽汽過熱度，用增加對應加熱器入口的受熱面，即裝設蒸汽冷卻器來提高該級加熱器出口水溫或整個回熱系統的出口水溫，則會大大改善這種不利狀況。蒸汽冷卻器有內置式和外置式兩種。內置式蒸汽冷卻器（即過熱蒸汽冷卻段）與加熱器本體（蒸汽凝結部分）合成一體，可節省鋼材和投資，但只提高本級出口水溫，回熱經濟性提高較小。外置式冷卻器具有獨立的加熱器外殼，雖然鋼材及投資較大，但因能設在不同位置，即可降低本級加熱器的端差，又能直接提高給水溫度，降低機組熱耗，從而可獲得更高的熱經濟性。具有過熱蒸汽冷卻段、凝