第四章第四章发电厂的回热加热系统发电厂的回热加热系统v 回热加热器的类型、结构及连接方回热加热器的类型、结构及连接方式式v 定性分析加热器不同连接方式对系定性分析加热器不同连接方式对系统统 的热经济性影响的热经济性影响v 回热原则性热力系统常规计算回热原则性热力系统常规计算第一节第一节热力系统的概念及分类热力系统的概念及分类1.热力系统热力系统：火电厂实现热功转换热力部分的工艺系统。通过：火电厂实现热功转换热力部分的工艺系统。通过热力管道及阀门将主、辅热力设备有机相连接，组成热力系热力管道及阀门将主、辅热力设备有机相连接，组成热力系统。热力系统图统。热力系统图2.分类分类3.范围划分：全厂热力系统，局部热力系统。范围划分：全厂热力系统，局部热力系统。4.用途划分：原则性热力系统，全面性热力系统。用途划分：原则性热力系统，全面性热力系统。5.原则性热力系统：原则性热力系统：一种原理性图，便于系统热经济性分一种原理性图，便于系统热经济性分析，如汽轮机的原则性热力系统，全厂原则性热力系统。该析，如汽轮机的原则性热力系统，全厂原则性热力系统。该系统中，同种类型的设备只画一个，备用设备不体现出来。系统中，同种类型的设备只画一个，备用设备不体现出来。6.全面性热力系统全面性热力系统：电厂实际热力系统的反映，全面性热：电厂实际热力系统的反映，全面性热力系统图是施工和运行的主要依据。力系统图是施工和运行的主要依据。第二节第二节回热原则性热力系统回热原则性热力系统一、回热加热器的型式一、回热加热器的型式回热循环回热循环由回热加热器、回热抽汽管道、由回热加热器、回热抽汽管道、水管道、疏水管道组成的一个加热系统水管道、疏水管道组成的一个加热系统类型类型混合式加热器：混合式加热器：汽水直接接触汽水直接接触表面式加热器：表面式加热器：汽水不接触，通过金属壁面换热汽水不接触，通过金属壁面换热立式加热器立式加热器卧式加热器卧式加热器（一）混合式与表面式加热器比较（一）混合式与表面式加热器比较（1）热经济性）热经济性混合式高混合式高（2）结构）结构混合式简单混合式简单（3）除氧）除氧表面式不可以除氧表面式不可以除氧（4）回热系统复杂性及可靠度）回热系统复杂性及可靠度混合式复杂：水泵、水箱混合式复杂：水泵、水箱（二）回热系统（二）回热系统1 1、全表面式加热器回热系统全表面式加热器回热系统2 2、全混合式加热器回热系统全混合式加热器回热系统3 3、高、低加热器为表面式的系统、高、低加热器为表面式的系统一般电厂的回热系统加热器的型式一般电厂的回热系统加热器的型式水侧承压水侧承压高压加热器高压加热器低压加热器低压加热器4 4、全部低压加热器为混合式的系统全部低压加热器为混合式的系统12345678CH1H2H3H4H5H6H7H8SG2SG1至C5 5、带有部分混合式低压加热器的热力系统、带有部分混合式低压加热器的热力系统（三）加热器的结构（三）加热器的结构1 1、表面式加热器、表面式加热器疏水疏水 表面式加热器中加热蒸汽在管外冲刷放表面式加热器中加热蒸汽在管外冲刷放热后的凝结水热后的凝结水端差（上端差、出口端差）端差（上端差、出口端差） 表面式加热器管内流表面式加热器管内流 动的水吸热升温后的出口温度与疏水温度之差动的水吸热升温后的出口温度与疏水温度之差分类：分类：布置方式：卧式、立式布置方式：卧式、立式水的引入引出方式：水室结构水的引入引出方式：水室结构联箱结构联箱结构（1 1）U U形管管板式加热器形管管板式加热器用途：低压加热器、用途：低压加热器、 中小机组高压加热器中小机组高压加热器管板管板UU形管束卧式高压加热器结构示意形管束卧式高压加热器结构示意 1-U1-U形管；形管；2-2-拉杆和定距管；拉杆和定距管；3-3-疏水冷却段端板；疏水冷却段端板；4-4-疏水冷却段进口；疏水冷却段进口；5-5-疏水冷却段隔板；疏水冷却段隔板；6-6-给水进口；给水进口；7-7-人孔密封板；人孔密封板；8-8-独立的分流隔板；独立的分流隔板；9-9-给水出口；给水出口；10-10-管板；管板；11-11-蒸汽冷却段遮热板；蒸汽冷却段遮热板；12-12-蒸汽进口；蒸汽进口；13-13-防冲板；防冲板；14-14-管束保护环；管束保护环；15-15-蒸汽冷却段隔板；蒸汽冷却段隔板；16-16-隔板；隔板；17-17-疏水进口；疏水进口；18-18-防冲板；防冲板；19-19-疏水出口疏水出口 2 2、混合式加热器结构、混合式加热器结构除氧器除氧器分类：卧式、立式分类：卧式、立式（四）表面式加热器的疏水方式及热经济性分析（四）表面式加热器的疏水方式及热经济性分析1 1、疏水疏水收集方式收集方式将将疏疏水水收收集集并并汇汇集集于于系系统统的的主主水水流流（主主给给水水或或主主凝凝结水）中。疏水收集方式有两种，疏水逐级自流，加疏水泵。结水）中。疏水收集方式有两种，疏水逐级自流，加疏水泵。（1 1）疏水逐级自流方式）疏水逐级自流方式利利用用汽汽侧侧压压差差，将将压压力力较较高高的的疏疏水水自自流流到到压压力力较较低低的加热器中，逐级自流直至与主水流汇合的加热器中，逐级自流直至与主水流汇合疏水逐级自流方式疏水逐级自流方式 （2 2）疏水泵方式）疏水泵方式 由于表面式加热器汽侧压力远小于水由于表面式加热器汽侧压力远小于水侧压力（特别是高压加热器），借助疏水泵侧压力（特别是高压加热器），借助疏水泵将疏水与水侧的主水流汇合，汇入点常为该将疏水与水侧的主水流汇合，汇入点常为该加热器的出口水流中加热器的出口水流中2 2两种疏水方式的热经济性分析两种疏水方式的热经济性分析热量法：热量法：考虑对高一级与低一级抽汽量的影响；考虑对高一级与低一级抽汽量的影响；做功能力法：做功能力法：考虑换热温差和相应的火用损变化考虑换热温差和相应的火用损变化（1 1）疏水泵方式）疏水泵方式疏水与主水流混合后，疏水与主水流混合后，端差端差 ，热经济性热经济性（2 2）疏水逐级自流方式）疏水逐级自流方式高一级抽汽量高一级抽汽量，低一级抽汽量，低一级抽汽量，热经济性热经济性疏疏水水收收集集过过程程中中，尽尽可可能能少少排挤低压抽汽排挤低压抽汽Pj-1PjPj+13 3、疏水冷却器的设置、疏水冷却器的设置目的：目的： 减少疏水逐级自流排挤低压抽汽所引起的附加冷源热减少疏水逐级自流排挤低压抽汽所引起的附加冷源热损失或因疏水压力降产生热能贬值带来的火用损；损失或因疏水压力降产生热能贬值带来的火用损；降低疏水经节流后产生蒸汽形成两相流的可能性降低疏水经节流后产生蒸汽形成两相流的可能性布置方式：外置式、内置式布置方式：外置式、内置式pjhjhwjpj+1hj+1hjhj+1hwj+1hwj+2疏水冷却段的加热器示意图疏水冷却段的加热器示意图下端差（入口端差）下端差（入口端差）加装疏水冷却器（段）后，加装疏水冷却器（段）后，疏水温度与本级加热器进口水疏水温度与本级加热器进口水温之差温之差 一般推荐一般推荐 =5=510 10 4 4实际系统疏水方式的选择实际系统疏水方式的选择 技术经济比较：对热经济性影响约为技术经济比较：对热经济性影响约为0.5%0.5%0.15%0.15%（1 1）疏水逐级自流方式：简单、可靠、费用少）疏水逐级自流方式：简单、可靠、费用少应用：高压加热器、低压加热器应用：高压加热器、低压加热器 （2 2）疏水泵方式）疏水泵方式 ：系统复杂，投资大：系统复杂，投资大应用：大、中型机组的最后一、二级低压加热器应用：大、中型机组的最后一、二级低压加热器 N600MWN600MW机组：全疏水逐级自流方式机组：全疏水逐级自流方式 N300MWN300MW机组：全疏水逐级自流方式或机组：全疏水逐级自流方式或 第第3 3台低加采用疏水泵方式台低加采用疏水泵方式二、表面式加热器及系统的热经济性二、表面式加热器及系统的热经济性（一）表面式加热器的端差（一）表面式加热器的端差1加热蒸汽加热蒸汽2汽测压力汽测压力下的饱和状态下的饱和状态tsj 疏水温度疏水温度twj+1 进入加热器的凝结水温度进入加热器的凝结水温度twj离开加热器的凝结水温度离开加热器的凝结水温度端差：端差： = tsj twj分析：分析： ，热经济性，热经济性t, CtabA, m212abtwj+1twjtsj12表面式加热器端差的选择表面式加热器端差的选择端差与换热面积的关系：端差与换热面积的关系：换热面积换热面积， 无过热蒸汽冷却段：无过热蒸汽冷却段： =36C有过热蒸汽冷却段：有过热蒸汽冷却段： =-12Ct, CtabA, m212abtwj+1twjtsj12（二）抽汽管道压降（二）抽汽管道压降pj及热经济性及热经济性抽汽管道压降抽汽管道压降ppj j汽轮机抽汽口压力汽轮机抽汽口压力p pj j和和j j级回热加热级回热加热器内汽侧压力器内汽侧压力 之差，即之差，即影响因素：蒸汽流速、局部阻力影响因素：蒸汽流速、局部阻力一般一般 p pj j不大于抽汽压力不大于抽汽压力p pj j的的10%10%大容量机组取大容量机组取4%4%6%6%分析：分析： p pj j ，热经济性热经济性twj+1twjtsjjj+1（三）蒸汽冷却器及其热经济性分析（三）蒸汽冷却器及其热经济性分析1 1、蒸汽冷却器作用、蒸汽冷却器作用 回热加热器内汽水换热的不可逆损失回热加热器内汽水换热的不可逆损失 加热器出口水温，加热器出口水温，端差端差 ，热经济性热经济性2 2、蒸汽冷却器类型、蒸汽冷却器类型内置式蒸汽冷却器内置式蒸汽冷却器：与加热器本体合成一体与加热器本体合成一体（过热蒸汽冷却段）（过热蒸汽冷却段）外置式蒸汽冷却器外置式蒸汽冷却器：具有独立的加热器外壳，布置灵活：具有独立的加热器外壳，布置灵活(b)(a) (a) 内置式；内置式； (b) (b) 外置式，外置式，SC2SC2与主水流并联；与主水流并联；(c) (c) 外置式，外置式，SC2SC2与主水流串联与主水流串联（1 1）内置式蒸汽冷却器（过热蒸汽冷却段）内置式蒸汽冷却器（过热蒸汽冷却段）优点：简单，投资小优点：简单，投资小缺点：冷却段面积小，只能提高本级出口水温，热经济缺点：冷却段面积小，只能提高本级出口水温，热经济性改善小，提高性改善小，提高0.15% 0.15% 0.20 0.20% %（2 2）外置式蒸汽冷却器）外置式蒸汽冷却器优点：减少本级端差，提高最终给口水温度；换热面积优点：减少本级端差，提高最终给口水温度；换热面积大，热经济性可提高大，热经济性可提高0.3% 0.3% 0.5% %；布置方式灵；布置方式灵活活缺点：造价高缺点：造价高3 3、蒸汽冷却器的连接方式、蒸汽冷却器的连接方式水侧水侧连接方式：连接方式：（1 1）内置式蒸汽冷却器：）内置式蒸汽冷却器：串联连接（顺序连接）串联连接（顺序连接）（2 2）外置式蒸汽冷却器：）外置式蒸汽冷却器：串联连接：全部给水流经冷却器串联连接：全部给水流经冷却器并联连接：只有一部分给水进入冷却器并联连接：只有一部分给水进入冷却器图2-13 内置蒸汽冷却器单级串联内置式蒸汽冷却器单级串联内置式蒸汽冷却器单级串联外置式蒸汽冷却器连接方式外置式蒸汽冷却器连接方式(a)(a)单级并联；单级并联；(b)(b)单级串联；单级串联；(c)(c)与主水流分流两级并联；与主水流分流两级并联；(d)(d)与主水流串联与主水流串联两级并联；两级并联；(e)(e)先先j-1j-1级，后级，后j j级的两级串联；级的两级串联；(f)(f)先先j j级，后级，后j-1j-1级的两级串联级的两级串联 （1 1）串联连接）串联连接优点：进水温度高，换热温差小，火用损小；优点：进水温度高，换热温差小，火用损小；缺点：给水全部流经冷却器，给水系统阻力大，缺点：给水全部流经冷却器，给水系统阻力大，泵功消耗多泵功消耗多（2 2）并联连接）并联连接优点：给水系统阻力小，泵功消耗少优点：给水系统阻力小，泵功消耗少缺点：进水温度小，换热温差大，火用损大，缺点：进水温度小，换热温差大，火用损大， 热经济性稍差热经济性稍差4 4、外置式蒸汽冷却器连接方式比较、外置式蒸汽冷却器连接方式比较5 5实际机组回热原则性热力系统实际机组回热原则性热力系统 回热系统基本连接方式：回热系统基本连接方式：（1 1）一一台台混混合合式式加加热热器器作作为为除除氧氧器器，将将回回热热加加热热器器分为高压加热器组和低压加热器组；分为高压加热器组和低压加热器组；（2 2）高压加热器疏水逐级自流进入除氧器）高压加热器疏水逐级自流进入除氧器（3 3）低低压压加加热热器器疏疏水水逐逐级级自自流流方方式式进进入入凝凝汽汽器器热热井井或或在在末末级级或或次次末末级级加加热热器器采采用用疏疏水水泵泵将将疏疏水水打打入入加加热热器出口水管道中。器出口水管道中。 v 回热抽汽过热度较小时不宜采用蒸汽冷却器；回热抽汽过热度较小时不宜采用蒸汽冷却器；v 小机组不宜采用蒸汽冷却器和疏水冷却器小机组不宜采用蒸汽冷却器和疏水冷却器 一、计算目的及基本公式1、目的目的（1）确定某工况机组的热经济指标和各部分汽水流量；）确定某工况机组的热经济指标和各部分汽水流量；（2）据以选择有关的辅助设备及汽水管道；）据以选择有关的辅助设备及汽水管道；（3）确定某些工况下汽轮机的功率或新汽耗量；）确定某些工况下汽轮机的功率或新汽耗量；（4）新机组本体热力系统定型设计。）新机组本体热力系统定型设计。 机机组组热热经经济济指指标标（如如汽汽耗耗率率、热热耗耗率率）对对于于汽汽轮轮机机或或电电厂厂的的设设计计、运运行行都都非非常常重重要要。设设计计工工况况的的指指标标是是所所有有工工况况中中最最具具代代表表性性的的，因因此此设设计计工工况况下下回回热热原原则则性性热热力力系系统统计计算算最最为为普普遍遍。当当汽汽轮轮机机制制造造厂厂设设计计新新型型机机组组，设设计计和和运运行行部部门门对对厂厂家家给给出出的的回回热热系系统统进进行行局局部部修修改改是是，以以及及运运行行电电厂厂汽汽轮轮机机大大修修前前后后等等，都都通通过过此此项项计计算算来来确确定定机机组组的的热热经济指标。经济指标。2 2、计算的基本公式、计算的基本公式 回热（机组）原则性热力系统计算的主要内容回热（机组）原则性热力系统计算的主要内容为：为：通过加热器热平衡式来求各抽汽量（通过加热器热平衡式来求各抽汽量（DjDj 或或 jj）；）；通过物质平衡式求凝汽量（通过物质平衡式求凝汽量（Dc Dc 或或cc）；）；通过汽轮机功率方程式求通过汽轮机功率方程式求PePe（定流量计算时）或（定流量计算时）或D0D0（定功率计算时）。（定功率计算时）。 为此，为此，热平衡式、物质平衡式和汽轮机的功率热平衡式、物质平衡式和汽轮机的功率方程式方程式就称为回热（机组）原则性热力系统计算的就称为回热（机组）原则性热力系统计算的三个基本公式。三个基本公式。 机组的原则性热力系统计算，一般是在汽轮机类型、容量、参数（初、终参数，回热、再热参数，供热抽汽参数等）、机组相对内效率以及回热系统具体组成已知条件下进行的。对于上述任何计算目的，如果确定热经济指标 ，求 ，或求 时，除要用 热经济指标公式外，还要应用功率方程式 或 ，而其中的 、 又分别为： ； 。二、计算方法和步骤 （1）整理原始资料）整理原始资料a）将将原原始始资资料料整整理理成成计计算算所所需需的的各各处处汽汽、水参数，如比焓值水参数，如比焓值b）合理选择及假定某些未给出的数据合理选择及假定某些未给出的数据（2）进行各级回热抽汽量）进行各级回热抽汽量Dj（或或j）的计算。的计算。（3）凝凝汽汽系系数数c或或新新汽汽耗耗率率D0的的计计算算，或或汽汽轮机功率计算。轮机功率计算。（4）对对计计算算结结果果进进行行校校核核：校校核核分分两两种种情情况况，一一种种是是计计算算误误差差的的校校核核；一一种种是是对对计计算算中中假假设设数据的校核。数据的校核。（5）热经济指标和各处汽水流量计算。热经济指标和各处汽水流量计算。三、热平衡式的拟定 1、拟定的方法、拟定的方法吸热量放热量吸热量放热量h；流入热量流入热量流出热量；流出热量；2、拟定的原则、拟定的原则 拟定热平衡式时，最好根据需要与简便的原则，拟定热平衡式时，最好根据需要与简便的原则，选择最合适的热平衡范围。热平衡范围可以使一个选择最合适的热平衡范围。热平衡范围可以使一个加热器或数个相邻的加热器，乃至全部加热器，或加热器或数个相邻的加热器，乃至全部加热器，或包括一个汽水混合点与加热器组合的整体。包括一个汽水混合点与加热器组合的整体。（一）加热器的热平衡式（一）加热器的热平衡式1 1、热平衡式、热平衡式（1 1）吸热量吸热量 = = 放热量放热量 h h h h加热器效率加热器效率 （2 2）流入热量流入热量 = = 流出热量流出热量 流入热量中的蒸汽部分乘以蒸汽焓的利用系数流入热量中的蒸汽部分乘以蒸汽焓的利用系数 h h 2 2、典型热平衡式示例、典型热平衡式示例（1）混合式加热器）混合式加热器hjhwjhw(j+1)()() 1() 1() 1() 1() 1() 1() 1(+-=-=+=+=jwwjjwhwjjjwjwjjwjwhjjwjwjjwjwjjjwjwjhhhhhhhhhhhh或或)()()()()()() 1() 1() 1(+-=-=-=-jwwjwjjhjjjwwjwjhjjjjwwjwjjjjhhhhhhhhhhhhhh或或（2 2）表面式加热器）表面式加热器（3）表面式加热器不同连接方式下）表面式加热器不同连接方式下热平衡方程的处理方法热平衡方程的处理方法hwz-1z-1hwzzhchwzmhwzzchwc(a)(b)hwz-1z-1hwzzhchwzmhwzzchwc(a)(b)