高壓加熱器熱力計算及強度結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、 1994-2010 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. http:/高壓加熱 器熱力計算及強度結(jié)構(gòu)設(shè)計高壓加熱器熱力計算及強度結(jié)構(gòu)設(shè)計何雨花張華楊書英南京汽輪電機集團泰興寧興機械有限公司李業(yè)勤常州化工設(shè)備有限公司摘要介紹高壓加 熱 器的熱力計算及強度結(jié)構(gòu)設(shè)計,同時闡述了安全閥流量計算關(guān)鍵詞高壓加 熱 器熱 力計算強度結(jié)構(gòu)設(shè)計安全 閥流量計算前言某工程機組汽輪機配套的高壓給水加熱器共三臺,形管管板式,臥式布置,用于過熱蒸汽冷卻段一飽和蒸汽凝結(jié)段一疏水冷卻段 的傳熱,管程進出口為高壓給水

2、,殼程進口為過熱水蒸氣,而出口為冷卻疏水,如圖所示。凝成凝結(jié)水疏水。在傳熱面積的計算中需計算傳熱系數(shù),而包括管外放熱系數(shù),和管內(nèi)傳熱系數(shù),傳熱系數(shù)計算中使用的公式,國內(nèi)一般都大致相同、需說明的是管外放熱系數(shù)即蒸汽凝結(jié)放熱系數(shù),傳統(tǒng)上使用公式 水平管束。二。二至典壓叼試咬一、勺圖高壓加熱器由于在設(shè)計過程中采用了較先進 的設(shè)計理念,因此,取得理想的結(jié)果,用戶滿意。熱力計算熱力計算按熱平衡圖汽輪機最大連續(xù) 出力工況設(shè)計,與一般按額定工況設(shè)計相比傳熱面積較大,于是更加可靠。公稱傳熱面積號高壓加熱器為耐,號高壓加熱器為一,號高壓加熱器為,能夠滿足給水出口溫度等熱力性能。該高壓加熱器編號系從鍋爐到給水泵順

3、序排列,如圖所示。高壓加熱器的主體是飽和蒸汽凝結(jié)段,飽和蒸汽在管外加熱給水而蒸汽本身放出熱量被冷式中汽化潛熱氏管外徑水平管束沿垂直方向的管子平均排數(shù)系數(shù)雙蒸汽飽和溫度汽側(cè)管壁溫度式的理論依據(jù)在于蒸汽凝結(jié)成的凝結(jié)水在管外表面 呈水膜傳熱,排數(shù)越多,水膜積聚得越厚,傳熱越差,越小。但 自大型臥式加熱器 出現(xiàn)以后,國際上流行一種理論,認為大型加熱器管排數(shù)多,而管外積聚的蒸汽凝結(jié)水積到一定厚度后,就會滴下去,所以厚度并不是按原來的比例增加,因此提出一個公式,把式內(nèi)的知變?yōu)楹?。采用。、式即為二該公式已得到國際上的普遍采用管內(nèi)給水傳熱分系數(shù),其公式為何雨花,女,年生,本科,工程師南京市, 1994-201

4、0 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. http:/化工裝備技術(shù)第卷第期年,粵。式中人給水熱導(dǎo)率管內(nèi)徑雷諾準數(shù)普朗特準數(shù)而國內(nèi)一般常采用式的數(shù)學(xué)簡化式孟酬一,聊式中譯管內(nèi)給水流速系數(shù),決定于給水平均溫度二一一,式適用于中小型加熱器,其相對于式簡化造成的誤差影響較小。但對于大型加熱器而言,一個不大的誤差比例就會造成很多 甘傳熱面的誤差,經(jīng)實際驗算式比式的。要多出約,這是一個很大的誤差。再則,式計算并不繁瑣,在電腦普及的今天,該簡化計算已更無必要。因此大型加熱器熱力計算應(yīng)該采用式,而不應(yīng)該

5、采用式。蒸汽從過熱段出來以后進人凝結(jié)段的上部成水平流動,然后垂直向下,折流板布置方式如圖所示,使從上向下的蒸汽流動方向與蒸汽冷凝成的疏水從上向下的流動方向一致,避免了蒸汽上升逆著阻礙下降的疏水而造成撞擊和波動。而不采用一會兒向上一會兒向下的弓形流動方式。圖蒸汽流向路差強度結(jié)構(gòu)設(shè)計傳熱管子材質(zhì)按美國選用無縫冷拔碳素鋼管,規(guī)格為,比之國內(nèi)一般必厚度多,有利于結(jié)構(gòu)可靠性,并且使用壽命長,預(yù)期能達一年。管子和管板連接采用先焊后脹,用自動氫弧焊機填絲焊,然后用超高壓液壓脹管機脹接。設(shè)計要求在壽命期內(nèi)不泄漏。根據(jù)以往經(jīng)驗,預(yù)計在運行第一年內(nèi),可能不漏也可能有極少數(shù)一個管口泄漏運行一年以后一般不會再漏。在完

6、成管子 和管板連接后并經(jīng)密封性試驗合格,在管板上占管口總數(shù)一半的給水進口側(cè)的每根管子口內(nèi),塞進厚不銹鋼防磨套管并脹緊,如圖所示,以防止給水呈漩渦狀進人而磨損管子內(nèi)壁,也有助于保護管端焊縫。給水進出口斜向引入半球形水室,與一般類同。但如果用戶需要可提供連接彎管,則設(shè)計院可垂直連接給水管道而不再需要彎管,如圖內(nèi)點劃線所示。給水側(cè)設(shè)計壓力,該值取得高,強度足夠,并留有裕量,可適應(yīng)各種熱平衡圖和各種給水泵的壓力。高壓加熱器的疏水冷卻段,其熱力性能的衡量指標“疏冷段端差”設(shè)計值為,從過去國內(nèi)一些高壓加熱器 的實際運行測量結(jié)果看,疏冷段溫度端差遠遠達不到設(shè)計值,只能在左右。因此該設(shè)計在疏冷段的結(jié)構(gòu)上盡量采

7、取優(yōu)良設(shè)計,在疏水管外包殼內(nèi)的流程中,消除折流板和包殼之間的間隙,采用折流板與包殼相焊接的方式,如圖所示,防止因疏水短路而降低傳熱效果。疏水出口接管與包殼二者之間的間隙,用厚 的不銹鋼板卷成圓管作為內(nèi)套管與二者相焊接,防止泄漏短防磨套管圖疏冷折流板裝配圖防磨套管另外,更為主要 的是,為了改善疏冷段溫度端在疏冷段結(jié)構(gòu)中創(chuàng)新設(shè)計出新的結(jié)構(gòu),使疏冷 1994-2010 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. http:/高壓加熱器熱力計算及強度結(jié)構(gòu)設(shè)計端差有望接近達到設(shè)計值。該創(chuàng)新結(jié)構(gòu)已獲專利,

8、專利號“可實現(xiàn)低疏冷端差的臥式加熱器”。水室給水進出接管與球形封頭的焊接,傳統(tǒng)上采用單面焊。由于焊縫根部易產(chǎn)生未焊透等缺陷,以焊后加工的方法用機床機械加工切削去根部焊縫,如圖所示。但此時接管已焊至水室,把沉重的水室放在機床上可能壓傷機床,如整個加熱器制成后再加工更顯困難和麻煩。采取給水管以雙面焊焊至水室,接管短且管內(nèi)直徑必,人在水室內(nèi)手拿焊條能伸進接管內(nèi)焊底焊縫,再從外面挑去焊根去除可能的缺陷,然后從外面焊滿,如圖所示,其焊縫質(zhì)量比單面焊更好。溫為,則每臺高壓加熱器的給水平均溫升二一二水進、出口閥剛關(guān)閉時,每臺高壓加熱器進口處為進口溫度,它與蒸汽飽和溫度、的差值為出口處為出口溫度,它與蒸汽飽和

9、溫度的溫度端差為,即蒸汽飽和溫度界等于給水出口溫度,如圖所示。圖溫度變化單面焊雙面焊高壓加熱器停運進、出口閥關(guān)閉則蒸汽開始加熱靜止給水,開始時水的平均溫度,與蒸汽飽和溫度天 的溫度差為圖給水接管雙面焊一一一爾一一一水側(cè)安全閥流量計算高壓加熱器停運時,給水進口閥和出口閥均快速關(guān)閉,高壓加熱器體內(nèi)給水停止不動,如果進汽閥仍繼續(xù)開著,進入的蒸汽仍在加熱給水使溫度升高、體積膨脹,水室內(nèi)壓力因之升高,水室有爆破之虞。為此,高壓加熱器系統(tǒng)必須設(shè)置一個水側(cè)安全閥,以泄放壓力。該安全閥系從國外進口,國外閥門制造廠要求提供該水側(cè)安全閥的流量,為此進行了該閥流量計算,下列計算方法可供高壓加熱器制造等同行業(yè)參考。高

10、壓加熱器系統(tǒng)如圖所示。三臺高壓加熱器管內(nèi)被加熱的水量合計為,不包括水室和管道內(nèi)的水。,連藝一二二全二大乙一、二從開始時的給水平均溫度加熱達到飽和溫度雙時即端差為的給水溫升為,一二。二筆,則在這段時間蒸汽與給水之間的傳熱平均溫差,。按算術(shù)平均溫差計算則有十,、二二子衛(wèi)歲二藝二二一“三臺高壓加熱器合計的總傳熱量為二、一二弘,二式中給水比熱容為由于給水沒有流動,其傳熱系數(shù)較低,取耐足夠有余三臺高壓加熱器總傳熱面積則從 剛停運時的給水溫度被升高到蒸汽飽和溫度的時間為圖高壓加熱系統(tǒng)高壓加熱器總進水溫度號高壓加熱器進水溫為,總出水溫號高壓加熱器出水衛(wèi)一尺戶公水的體積膨脹系數(shù)一“口,則在此時間 1994-2

11、010 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. http:/化工裝備技術(shù)第卷第期年給水溫升造成的體積膨脹量一必。二一一二則水側(cè)安全閥需要排放流量計 算安 全閥的排 放 量,給水比容二,、閥起跳壓力二、閥喉徑。、開啟高度氏,則安全閥最小排放截面積二芭二,考慮裕量,取為二在給水被加熱到蒸汽飽和溫度以后,蒸汽過熱度仍在加熱給水。此時蒸汽與給水之間的溫差較大,但過熱蒸汽傳熱系數(shù)更低而上述計算中的飽和蒸汽溫度與給水的溫差雖較小,但傳熱系數(shù)大,所以兩相比較,傳熱效果幾乎是相當?shù)?。因?此后過熱蒸汽加熱

12、時段所產(chǎn)生的給水膨脹速度與上述飽和蒸汽時段也是相當?shù)?所需的排放流量也可視為相等。水側(cè)安全閥公稱壓力為犯,公稱通徑為,水側(cè)工作壓力為,起跳壓力定位為。安全閥的排放量為二灘一在凡二一丫田二允許。參考文獻 月蔡錫瓊高壓給水加熱器 北京水利電力出版社,收稿日期一一付樸謐 于一升弓 今一干薈弓 圣弓 圣釣樸弓 奮樸一之 十招 圣毛 奮弓于 牛卜弓 盈弓 心弓 卜備卜 名 圣樸上接第頁圖現(xiàn)場檢測波形名 圣弓 圣一瑞圣付咨冬 名 奮矛卜干 冬弓 圣弓 堪弓 心備卜桿弓卜干備于 備一名于于卜 招心付褚 福名洛弓卜的數(shù)據(jù)土壤環(huán)境分析、外防腐層檢測和陰極保護檢測等不開挖檢測技術(shù)是了解在用埋地燃氣管道的運行狀況的重要手段通過在外防腐層不好或者陰極保護效果不理想處開挖,驗證不開挖檢測的準確性,實踐證明不開挖檢測技術(shù)能很好地反映管道的外防腐層的狀況開挖點處的管道可采用常規(guī)檢測方法 和超聲導(dǎo)波檢測方法,來對埋地管道管體進行檢測在不開挖檢測的基礎(chǔ)上,可采用評價方法更好的檢測評價埋地燃氣管道的安全情況。檢測結(jié)論通過處開挖驗證檢測發(fā)現(xiàn)不開挖檢測結(jié)論基本正確外防腐層總體質(zhì)量很好,管體質(zhì)量總體上也較好,壁厚值在一之間