N600-16.67537537反動(dòng)式汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)熱平衡計(jì)算、8號(hào)高壓加熱器設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、N600-16.67/537/537反動(dòng)式汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)熱平衡計(jì)算、8號(hào)高壓加熱器設(shè)計(jì)目 錄中文摘要.1Abstract.1.3.3.3.42. 回?zé)嵯到y(tǒng)簡(jiǎn)述及其熱經(jīng)濟(jì)性. . 5.5.5 .53. 機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)的熱平衡計(jì)算. . 73.1計(jì)算的目的及理論基礎(chǔ).7.83.3 根據(jù)已知條件進(jìn)行熱力計(jì)算.84.高壓加熱器簡(jiǎn)介及課題介紹.16.164.2 高壓加熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn).17.18.185.2加熱器主要技術(shù)參數(shù)的選定及計(jì)算步驟.18 5.3編寫加熱器傳熱計(jì)算程序.22結(jié)論.22致謝.23 參考文獻(xiàn). 24附錄一 近似熱力過(guò)程曲線.25附錄二 高壓加熱器剖面圖.26附錄三 600MW機(jī)組系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2、性示意圖. 27中文摘要給水回?zé)嵯到y(tǒng)是發(fā)電廠熱力系統(tǒng)的核心，它對(duì)電廠的熱經(jīng)濟(jì)性起著決定性的作用。目前，火力發(fā)電廠普遍采用了回?zé)岢槠麃?lái)加熱鍋爐給水，提高吸熱的平均溫度，減少吸熱的不可逆損失；同時(shí)還要盡可能的降低排汽參數(shù)，使蒸汽能夠最大限度地在汽輪機(jī)中膨脹做功，減少冷源損失。因而，理想循環(huán)的熱效率也增加了，于是在朗肯循環(huán)基礎(chǔ)上采用回?zé)嵫h(huán)，提高了電廠的熱經(jīng)濟(jì)性。高壓加熱器是利用在汽輪機(jī)內(nèi)已作過(guò)一部分功的蒸汽來(lái)加熱給水，以減少排汽在凝汽器中的熱損失，從而提高循環(huán)熱效率。高壓加熱器能否正常投入運(yùn)行，對(duì)火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和出力有很大影響。因此，研究回?zé)岢槠到y(tǒng)以及高壓加熱器的設(shè)計(jì)對(duì)提高電廠的熱經(jīng)

3、濟(jì)性具有重大的理論和實(shí)踐意義。本文結(jié)合哈爾濱第三電廠600MW機(jī)組，對(duì)其回?zé)嵯到y(tǒng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算，功率校核及8號(hào)高壓加熱器的設(shè)計(jì)，為回?zé)嵯到y(tǒng)和機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及技術(shù)改造提供指導(dǎo)作用。關(guān)鍵詞 汽輪機(jī) 回?zé)嵯到y(tǒng) 高壓加熱器 熱經(jīng)濟(jì)性 600MW機(jī)組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 extrac

4、tion 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,

5、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 th

6、e 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 gr

7、eat 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 t

8、o direct the optimizing operation for the coalfired power plantKeyword Turbine Regenerative system High-pressure heater Heat economy 600MW Unit1 前言研究背景節(jié)約能源是我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策?；痣姀S是消耗一次能源的大戶，在當(dāng)前電力需求大而能源供應(yīng)緊張的情況下，作為發(fā)電單位，其任務(wù)已不再是簡(jiǎn)單地完成年度發(fā)電任務(wù)指標(biāo)，而是要致力于提供優(yōu)質(zhì)、低耗的電能，以滿足社會(huì)的需要，這就要求發(fā)電廠對(duì)自身機(jī)組的性能有全面的了解，提高機(jī)組效率，降低能源消耗，以最少的投入獲得最大

9、的效益。電廠的熱力系統(tǒng)中，為減少循環(huán)的冷源損失，設(shè)法從汽輪機(jī)的某些中間級(jí)引出部分做過(guò)功的蒸汽，用來(lái)加熱鍋爐的給水，減少了排汽在凝汽器中的熱損失，使蒸汽的熱量得到了充分的利用，提高了整個(gè)循環(huán)的熱效率。給水回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)是火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)中的主要系統(tǒng)之一，它對(duì)全廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行影響很大。電廠回?zé)嵯到y(tǒng)中的熱交換設(shè)備主要是給水加熱器和除氧器，利用汽輪機(jī)不同段位抽出的蒸汽對(duì)主凝結(jié)水和給水進(jìn)行加熱和除氧，最終達(dá)到鍋爐所要求的給水溫度和品質(zhì)。給水溫度的提高，一方面使循環(huán)的熱經(jīng)濟(jì)性得到提高，使得燃料消耗量相對(duì)節(jié)??；另一方面，卻使鍋爐排煙溫度升高并增加系統(tǒng)的投資。通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較得到的給水溫度為最佳給水溫度，但

10、長(zhǎng)期以來(lái)，給水溫度低于最佳給水溫度，而高壓加熱器投入率不高是給水溫度偏低的主要原因。經(jīng)過(guò)對(duì)高加停運(yùn)情況分析得出高加頻繁停運(yùn)的主要原因有：一是高加疏水管道及彎頭經(jīng)長(zhǎng)期沖刷，經(jīng)常泄漏；二是高加鋼管頻繁內(nèi)漏。因此，對(duì)高壓加熱器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高高壓加熱器的投入率，有利于提高循環(huán)的熱經(jīng)濟(jì)性。本文的主要內(nèi)容本文以哈爾濱第三電廠600MW機(jī)組給水回?zé)嵯到y(tǒng)以及高壓加熱器為研究對(duì)象，研究方向就是要保證機(jī)組的額定功率的條件下，確定各級(jí)回?zé)岢槠康姆峙?，熱?jīng)濟(jì)性及高壓加熱器的技術(shù)參數(shù)的選擇，最大限度地提高機(jī)組效率。本文共分兩大部分，第一部分進(jìn)行回?zé)嵯到y(tǒng)的熱平衡計(jì)算;第二部分進(jìn)行高壓加熱器的熱力設(shè)計(jì)。第一部分熱經(jīng)濟(jì)

11、性計(jì)算分析常采用的方法主要分為兩類：從能量的數(shù)量角度分析的“熱力學(xué)第一定律分析法和從能量的質(zhì)量角度分析的“熱力學(xué)第二定律分析法”。第一定律分析法主要有熱平衡法、循環(huán)函數(shù)法、等效熱降法、矩陣法、偏微分理論的應(yīng)用；第二定律分析法主要是熱經(jīng)濟(jì)學(xué)法。本文從常規(guī)回?zé)嵯到y(tǒng)加熱器熱平衡計(jì)算方法出發(fā)，熱平衡法是最原始、最基本的方法，屬于定流量法，即計(jì)算時(shí)必須已知加熱器內(nèi)水流量或者將其假設(shè)為lkg，其中心是求解各級(jí)回?zé)岢槠?。由于?jì)算時(shí)必須從高壓加熱器開始向低壓加熱器逐級(jí)求解，又被稱為“串聯(lián)解法”。熱平衡法是發(fā)電廠設(shè)計(jì)、熱力系統(tǒng)分析、汽輪機(jī)設(shè)計(jì)最基本的方法，也是分析熱力系統(tǒng)的基礎(chǔ)，至今仍在廣泛應(yīng)用。第二部分以給

12、水回?zé)嵯到y(tǒng)高壓加熱器為研究對(duì)象，結(jié)合以前大容量機(jī)組高壓加熱器設(shè)計(jì)、運(yùn)行中存在高故障率問題，從高壓加熱器的安全、經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，研究回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)主要參數(shù)的選擇原則和熱力計(jì)算特點(diǎn)，探討高壓加熱器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)特點(diǎn)及其優(yōu)化。通過(guò)哈爾濱第三電廠600MW機(jī)組高壓加熱器運(yùn)行中汽側(cè)水位存在的缺陷進(jìn)行試驗(yàn)調(diào)整原因分析，提出并現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行水位測(cè)量系統(tǒng)的改造、完善和最佳水位調(diào)整：同時(shí)研究分析高壓加熱器切除對(duì)機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)性的影響。 該機(jī)組是哈爾濱汽輪機(jī)廠制造的亞臨界壓力、一次中間再熱、單軸、反動(dòng)式、四缸四排汽機(jī)組。該機(jī)組適用于大型電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)峰負(fù)荷。機(jī)組采用高壓缸啟動(dòng)，也可以用中壓缸啟動(dòng)。汽缸由高壓缸、雙流程中壓缸、2個(gè)

13、雙流程低壓缸組成。高、中壓缸均采用內(nèi)、外雙層形式，由鑄造制成。低壓缸為三層結(jié)構(gòu)（外缸、內(nèi)缸A、內(nèi)缸B），由鋼板焊接制成。汽輪機(jī)高、中低壓轉(zhuǎn)子均為有中心孔的整鍛轉(zhuǎn)子。四臺(tái)低壓加熱器為表面式，臥式布置，三臺(tái)高壓加熱器也均為表面式，臥式布置。除氧器為滑壓運(yùn)行。凝結(jié)水精處理采用低壓系統(tǒng)。汽輪機(jī)共有8段用于回?zé)嵯到y(tǒng)加熱的非調(diào)整抽汽，分別置于高壓缸第8級(jí)后（用于8號(hào)高壓加熱器）、第11級(jí)后（高壓缸排汽，用于7號(hào)高壓加熱器）、中壓缸第16級(jí)后（用于6號(hào)高壓加熱器）、第20級(jí)后（即中壓缸排汽，用于除氧器和給水泵小汽輪機(jī)），以及低壓缸A/B第22、24、25、26級(jí)后（分別用于4、3、2、1號(hào)低壓加熱器）。2回

14、熱系統(tǒng)簡(jiǎn)述及其熱經(jīng)濟(jì)性 給水回?zé)嵯到y(tǒng)是火力發(fā)電機(jī)組的重要組成部分，屬于循環(huán)經(jīng)濟(jì)。其能否正常工作將直接影響機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性。給水回?zé)峒訜崾侵冈谄啓C(jī)某些中間級(jí)抽出部分蒸汽，送入回?zé)峒訜崞鲗?duì)鍋爐給水進(jìn)行加熱的過(guò)程；與之相應(yīng)的熱力循環(huán)叫回?zé)嵫h(huán)。目的是減少冷源熱損失，提高電廠的熱經(jīng)濟(jì)性。給水回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)意義在于采用給水回?zé)嵋院?，一方面，回?zé)崾蛊啓C(jī)進(jìn)入凝汽器的蒸汽量減少了。由熱量法可知，汽輪機(jī)冷源損失降低了;另一方面，回?zé)崽岣吡隋仩t的給水溫度，使工質(zhì)在鍋爐內(nèi)的平均吸熱溫度提高，使鍋爐的傳熱溫差降低。同時(shí)，汽輪機(jī)抽汽加熱給水的傳熱溫差比水在鍋爐中利用煙氣所進(jìn)行加熱時(shí)的溫差小得多，因而由熵分析法可知

15、，做功能力損失減少了。給水回?zé)峒訜岬臒峤?jīng)濟(jì)性主要是以回?zé)嵫h(huán)汽輪機(jī)絕對(duì)內(nèi)效率來(lái)衡量。在其他條件相同的情況下，采用給水回?zé)峒訜?，可以是汽輪機(jī)組的絕對(duì)內(nèi)效率提高，且回?zé)岢槠麆?dòng)力系數(shù)愈大，絕對(duì)內(nèi)效率愈高。對(duì)于多級(jí)回?zé)嵫h(huán)，壓力較低的回?zé)岢槠龉Υ笥趬毫^高的回?zé)岢槠龉Υ笥趬毫^高的回?zé)岢槠龉?。因此，盡可能利用低壓回?zé)岢槠?，將?huì)獲得更好的效益。所以，在蒸汽初、終參數(shù)相同的情況下，采用回?zé)嵫h(huán)的機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性比朗肯循環(huán)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性有顯著提高。 在采用回?zé)嵫h(huán)的發(fā)電廠，影響回?zé)徇^(guò)程熱經(jīng)濟(jì)性的主要因素有：多級(jí)回?zé)峤o水總焓升（溫升）在各加熱器間的加熱分配；鍋爐最佳給水溫度;回?zé)峒訜峒?jí)數(shù)z。三者緊密聯(lián)系， 互

16、有影響。多級(jí)回?zé)峤o水總焓升（溫升）在各加熱器間的加熱分配 在汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)中，各個(gè)加熱器給水焓升大小對(duì)回?zé)嵯到y(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生很大的影響。因此，在汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，加熱器給水焓升的選擇一直是設(shè)計(jì)和運(yùn)行部門普遍重視的一個(gè)問題。目前，加熱器給水焓升分配方法主要有：平均分配、等焓降分配、幾何級(jí)數(shù)分配、等效熱降法以及循環(huán)函數(shù)法等，這些方法由于各自的假定條件不同，所得到的結(jié)果也不相同，實(shí)際應(yīng)用中尚沒有一種人們普遍公認(rèn)的加熱器焓升分配方法。 同一回?zé)嵯到y(tǒng)中，每個(gè)加熱器的焓升分配差別較大，各機(jī)組焓升分配并沒有恪守某種規(guī)律，而是以系統(tǒng)最高的經(jīng)濟(jì)效率為目標(biāo)分配的。工程上一般采用了最簡(jiǎn)單的平均分配法，平均分

17、配法是各級(jí)加熱器內(nèi)水焓升相等的最佳回?zé)岱峙浞?，但還必須考慮到汽輪機(jī)本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 現(xiàn)有的幾種比較成熟的加熱器給水焓升分配方法，均是在理想回?zé)嵫h(huán)的基礎(chǔ)上得到的，即假定全部為混合式加熱器、加熱器端差為零、不計(jì)新蒸汽、抽汽壓損和給水泵耗功、忽略加熱器的散熱損失。同時(shí)也不考慮中間再熱及汽輪機(jī)軸封漏汽。則得到理想回?zé)嵫h(huán)絕對(duì)內(nèi)效率為： 式中，為汽輪機(jī)凝汽份額， 為單位質(zhì)量排汽在表示單位質(zhì)量排氣在凝汽器中的放熱量，、為抽汽在各加熱器中的放熱量， 為主蒸汽比焓，、分別分別表示單位質(zhì)量給水或凝結(jié)水在各級(jí)加熱器中的焓升，kJkg。 使為最大的回?zé)岱峙錇樽罴鸦責(zé)岱峙洌窗凑障铝袟l件對(duì)求極值： ，最佳給水溫度

18、回?zé)嵫h(huán)汽輪機(jī)的絕對(duì)內(nèi)效率為最大值時(shí)對(duì)應(yīng)的給水溫度稱為熱力學(xué)上的最佳給水溫度。隨著給水溫度的的提高，一方面，與之對(duì)應(yīng)的回?zé)岢槠麎毫﹄S之增加。這樣，抽汽在汽輪機(jī)中做功減少，做功不足系數(shù)增加。另一方面，隨著給水溫度的提高，工質(zhì)在鍋爐中的吸熱量將會(huì)減少，汽輪機(jī)熱耗率以及絕對(duì)電耗率也會(huì)受雙重影響，反之亦然。因此，理論上存在著最佳給水溫度。單級(jí)回?zé)崞啓C(jī)的絕對(duì)內(nèi)效率達(dá)到最大值時(shí)回?zé)岬慕o水溫度為=（其中為新蒸汽壓力下的飽和水溫度，為凝汽器壓力下的飽和水溫度），此溫度為回?zé)岬淖罴呀o水溫度。多級(jí)抽汽回?zé)嵫h(huán)的最佳給水溫度與回?zé)峒?jí)數(shù)、回?zé)峒訜嵩诟骷?jí)之間的分配有關(guān)。經(jīng)濟(jì)上的最佳給水溫度與整個(gè)裝置的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)性有

19、關(guān)。給水溫度的提高，將使鍋爐設(shè)備投資增加，或使鍋爐排煙溫度升高從而降低了鍋爐效率。因此，經(jīng)濟(jì)上最有利的給水溫度的確定，應(yīng)在保證系統(tǒng)簡(jiǎn)單、工作可靠、回?zé)岬氖找孀阋匝a(bǔ)償和超過(guò)設(shè)備費(fèi)用的增加時(shí)，才是合理的。實(shí)際給水溫度要低于理論上的最佳值，通?？梢匀?。給水回?zé)峒訜峒?jí)數(shù)當(dāng)給水溫度一定時(shí)，隨著回?zé)峒?jí)數(shù)z的增加冷源損失將減小，汽輪機(jī)絕對(duì)內(nèi)效率將增加。由熱量法可知，隨著回?zé)峒?jí)數(shù)的增加，能更充分地利用較低壓抽汽，從而使回?zé)岢槠龉υ黾樱虼?，回?zé)嵫h(huán)的效率也提高了。當(dāng)給水溫度一定時(shí)，回?zé)峒訜岬募?jí)數(shù)z越多，循環(huán)熱效率越高。在選擇回?zé)峒訜峒?jí)數(shù)時(shí)，應(yīng)該考慮到每增加一級(jí)加熱器就要增加設(shè)備投資費(fèi)用，所增加的費(fèi)用應(yīng)當(dāng)從

20、節(jié)約燃料的收益中得到補(bǔ)償。同時(shí)還要盡量避免發(fā)電廠的熱力系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜，以保證運(yùn)行的可靠性。因此，小機(jī)組一般1-3級(jí)，大機(jī)組7-9級(jí)。目前，600MW機(jī)組都是采用三高四低一除氧外加軸封抽汽。高壓加熱器均設(shè)置蒸汽冷卻段和疏水冷卻段，低壓加熱器設(shè)置疏水冷卻段，以提高經(jīng)濟(jì)效益。哈爾濱第三電廠600MW機(jī)組采用的是八級(jí)回?zé)岢槠? 機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)的熱平衡計(jì)算此次熱平衡計(jì)算的目的就是要確定汽輪機(jī)在某一工況下的熱經(jīng)濟(jì)型指標(biāo)和各部分汽水流量；根據(jù)以上的計(jì)算結(jié)果選擇有關(guān)輔助設(shè)備和汽水管道；確定某些工況下汽輪機(jī)功率或新汽耗量。要對(duì)回?zé)嵯到y(tǒng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算，必須一致計(jì)算工況下機(jī)組的類型，容量，參數(shù)，回?zé)釁?shù)，再熱參數(shù)及回

21、熱系統(tǒng)的連接方式，機(jī)組的相對(duì)內(nèi)效率，機(jī)械效率，發(fā)電效率等，看懂發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)圖。 具體的計(jì)算必須掌握的理論基礎(chǔ)是以下三個(gè)基本公式：加熱平衡式 吸熱量=放熱量或流入熱量=流出熱量汽輪機(jī)物質(zhì)平衡式D=D-或-汽輪機(jī)的功率方程式 3600Pe=W=Dw其中 W=Dh+Dq-Dh w=h+q-h3.2 計(jì)算的方法和步驟(1)整理原始資料，根據(jù)給定的已知參數(shù)，查表或圖完善相關(guān)數(shù)據(jù)列出參數(shù)表。(2)回?zé)岢槠?jì)算 對(duì)凝氣式機(jī)組按高到底進(jìn)行回?zé)岢槠緿或抽汽系數(shù)的計(jì)算。(3)物質(zhì)平衡式計(jì)算由物質(zhì)平衡式可計(jì)算出凝汽流量D或凝氣系數(shù)的計(jì)算 (4)計(jì)算結(jié)果校核利用物質(zhì)平衡式或汽輪機(jī)功率方程式進(jìn)行校核，誤差范圍

22、在1%-2%即可。(5)熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的計(jì)算3.3 根據(jù)已知條件進(jìn)行熱力計(jì)算設(shè)計(jì)題目：600MW汽輪機(jī)熱平衡計(jì)算 此設(shè)計(jì)題目為模仿我國(guó)哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)600MW汽輪機(jī)，進(jìn)行熱力計(jì)算。 給定條件：型號(hào)：N600-16.67/537/537汽輪機(jī)（反動(dòng)式）全名：亞臨界壓力、一次中間再熱、單軸、反動(dòng)式、四缸四排汽汽輪機(jī)主要技術(shù)參數(shù)： 額度功率： 600MW 冷卻水溫度： 20 給水溫度： 272.6 給水壓力： 16.83MPa 工作轉(zhuǎn)速： 3000r/min； 控制系統(tǒng)： DEH 通流級(jí)數(shù)： 57級(jí) 高壓部分： （1調(diào)節(jié)級(jí)+10反動(dòng)級(jí)）中壓部分： 29 級(jí)低壓部分： （27） +（27）高壓缸：（

23、1調(diào)節(jié)級(jí)+10反動(dòng)級(jí)）主蒸汽壓力： p=16.67 MPa主蒸汽溫度： t =537 主蒸汽初焓值： =3394.4 kJ/kg主蒸汽流量： D =1783 t/h高壓缸排汽壓力： P高壓缸排汽溫度： t =312 高壓缸排汽焓值： h =3010.4 kJ/kg高壓缸排汽流量： D=1474.59 t/h（去中壓缸部分）中壓缸 29 級(jí)再熱蒸汽壓力： P=3.205 MPa再熱蒸汽溫度： t=537 再熱蒸汽初焓值： h=3536.9 kJ/kg再熱蒸汽流量： D=1474.59 t/h中壓缸排汽壓力： P=0.7813 MPa中壓缸排汽溫度： t=333 中壓缸排汽焓值： h=3126.6

24、 kJ/kg中壓缸排汽流量： D=1393.25 t/h（去低壓缸部分） 低壓缸 （27） +（27） 級(jí)進(jìn)汽壓力： p=0.7813 MPa進(jìn)汽溫度： t=333 進(jìn)汽初焓值： h=3126.6 kJ/kg進(jìn)汽流量： D=1393.25 t/h低壓缸排汽壓力： p=0.0049 MPa低壓缸排汽焓值： h=2333 kJ/kg低壓缸排汽流量： D=1071.35 t/h（去凝汽器）回?zé)嵯到y(tǒng)抽汽情況介紹共有8段抽汽，分別在： 高壓缸第8級(jí)后（對(duì)8號(hào)高壓加熱器） 高壓缸第11級(jí)后（即高壓缸排汽，對(duì)7號(hào)高壓加熱器） 中壓缸第16級(jí)后（對(duì)6號(hào)高壓加熱器） 中壓缸第20級(jí)后（即中壓缸排汽，用于除氧器、

25、小汽輪機(jī)） 低壓缸A/B第22、24、25、26級(jí)后（分別對(duì)4、3、2、1號(hào)高壓加熱器）熱力系統(tǒng)圖如下 根據(jù)水蒸汽表查得個(gè)加熱器出口水焓h及有關(guān)疏水焓h或h,將機(jī)組回?zé)嵊?jì)算點(diǎn)參數(shù)列下表。表3-1加熱型號(hào)抽汽壓力（Mpa）抽汽比焓（kJ/kg）抽汽管壓損（%）工作壓力（Mpa）飽和水溫度 （） 飽和水比焓（KJ/kg）出口端差（）給水出口水溫（）給水出口比焓（kJ/kg）H85-1H70H660Hd0H4H36H27H15 計(jì)算回?zé)岢槠禂?shù)及凝汽系數(shù)采用相對(duì)量方法進(jìn)行計(jì)算(1)8號(hào)高壓加熱器的計(jì)算8（h8-hw8d）=hw8- hw7H8的疏水系數(shù)d8=8=(2)7號(hào)高壓加熱器H7的計(jì)算(h7-

26、 hw7d)+ 8(hw8d- hw7d)= hw7- hw6=H7的疏水系數(shù)d7=d8+再熱蒸汽系數(shù)=1-8-=1-(3) 6號(hào)高壓加熱器H6的計(jì)算 因?yàn)槌跗鞒隹谒M(jìn)入六號(hào)高壓加熱器，而水是不可壓縮流體，所以進(jìn)入六號(hào)高加的給水焓值可以按除氧器出口水焓值計(jì)算，即由熱平衡得：6（h6- hw6d)+ d7(hw7d- hw6d)= hw6-hw5=H6的疏水系數(shù)d6=d7+6 (4)除氧器HD的計(jì)算因?yàn)檫M(jìn)入除氧器的軸封蒸汽量很少，所以可以忽略軸封抽汽，由除氧器物質(zhì)平衡可知除氧器的進(jìn)水系數(shù)c4=1-5-d6 由能量平衡：（h5- hw4d)+ d6(hw6d- hw4d)= hw5- hw4=

27、=除氧器的HD進(jìn)水系數(shù)c4=1-5-d6(5)4號(hào)低壓加熱器H4的計(jì)算直接由H4的熱平衡可得 （h4-h4）=（hw4- hw3）c4= H4的疏水系數(shù)為=(6) 3號(hào)低壓加熱器H3的計(jì)算同理，有（h3- h3)+ d4(h4- h3)=c4(hw3- hw2)= =H3的疏水系數(shù)d3=+(7) 2號(hào)低壓加熱器H2的計(jì)算2 (h2- h2)+ d3(h3- h2)=c4(hw2- hw1) 2= =H2的疏水系數(shù)d2=2+d3（8）1號(hào)低壓加熱器H1的計(jì)算為了計(jì)算方便，將1號(hào)低壓加熱器、軸封加熱器和凝汽器進(jìn)行整體分析，并忽略軸封抽汽。由熱井的物質(zhì)平衡式，可得：c+1+d2=c4 。（1） 能量

28、平衡：1h1+d2h2+chc=c4hw1。（2） 由（1）得: c=c41d2=0.66351代入（2）得:1+(0.66351)6111=（9）凝汽系數(shù)c的計(jì)算與物質(zhì)平衡校核由熱井的物質(zhì)平衡式計(jì)算c由汽輪機(jī)通流部分物質(zhì)平衡來(lái)計(jì)算cc=1=1兩者計(jì)算結(jié)果相同，表明以上計(jì)算完全正確。新汽量計(jì)算及功率校核根據(jù)抽汽做功不足多耗新汽的公式來(lái)計(jì)算DD= D/= D/(1)計(jì)算D=-=3536.9-3010.4=526.5(KJ/h)凝汽器的比內(nèi)功為= h0+ 2333=1587.9(KJ/h)D =10-3=1394.952（KJ/h）(2) 計(jì)算D各級(jí)抽汽不足系數(shù)YJ如下： = =Y=Y= (hhC

29、)/Wic=(=Y=(hhc)/ Wic =(2333)/1587.9=0.5073 Y=(hhc)/ Wic =(Y=(hhc)/ Wic =(2333)/1587.9=Y=(hhc)/ Wic =(2333)/1587.9=Y=(hhc)/ Wic于是,抽氣做功不足汽耗增加系數(shù)為=1/(1-)=1/1-(+則汽輪機(jī)的新蒸汽量D=D=1755.5750t/h表3-2 、 和 的計(jì)算數(shù)據(jù) （t/h）(=)=6=6=2333 - - - - -（3）功率校核1 Kg 新汽比內(nèi)功（其中計(jì)算數(shù)據(jù)見上表） （72.1555+79.6088+71.6970+122.7064+163.2072+ 103.

30、4161 +257.3892+222.5262+1480.7551）據(jù)此,可得汽輪發(fā)電機(jī)功率為=D0mg/3600=MW計(jì)算誤差：= =0.2871%誤差非常小，在工程允許的范圍內(nèi)，表示上述計(jì)算正確 熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)根據(jù)給水溫度,給水壓力16.83 MPa，查焓熵軟件，可得給水比焓=KJ/Kg。1kg新蒸汽的比熱耗q:q=h+ KJ/Kg汽輪機(jī)絕對(duì)內(nèi)效率：= =% 汽輪發(fā)電機(jī)組絕對(duì)內(nèi)效率:e=46.6664%汽輪發(fā)電機(jī)組熱耗率：q=3600/e6664=/(KWh)汽輪發(fā)電機(jī)組汽耗率：d=q/q=/=2.9177 kJ/(KWh)3.8各汽水流量絕對(duì)值計(jì)算 由=求出各處，見表3-2 4 高壓加熱器

31、簡(jiǎn)介及課題介紹汽輪機(jī)組熱力系統(tǒng)中的高壓加熱器，是利用在汽輪機(jī)內(nèi)已作過(guò)一部分功的蒸汽來(lái)加熱給水，以減少排汽在凝汽器中的熱損失，從而提高循環(huán)熱效率。高壓加熱器能否正常投入運(yùn)行，對(duì)火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和出力有很大影響，隨著火力發(fā)電機(jī)組向大容量、高參數(shù)發(fā)展，高壓加熱器承受的給水壓力和溫度相應(yīng)提高；在運(yùn)行中還受到機(jī)組負(fù)荷突變、給水泵故障、旁路切換等現(xiàn)象而引起的壓力和溫度驟變，這些都會(huì)給加熱器帶來(lái)?yè)p害。為此，除了在高壓加熱器的設(shè)計(jì)、制造、安裝時(shí)必須保證質(zhì)量外，更重要是在運(yùn)行、維護(hù)等方面采取必要的完善措旌，才能確保加熱器的長(zhǎng)期安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。對(duì)于600Mw機(jī)組，高壓給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)為一個(gè)大旁路或三個(gè)小旁路，

32、各級(jí)高壓加熱器采用疏水逐級(jí)自流至除氧器；運(yùn)行中由于給水壓力、溫度較高且系統(tǒng)性較強(qiáng)，因此給水加熱器的合理設(shè)計(jì)將嚴(yán)重影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)性，尤其高壓加熱器能否正常運(yùn)行是給水設(shè)計(jì)溫度的直接保證，從而對(duì)提高機(jī)組效率和保證出力存在直接的影響。4.2 高壓加熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)高壓加熱器由殼體、管板、管束、和隔板等主要部件組成，在殼體內(nèi)腔上部設(shè)置蒸汽凝結(jié)段，下部設(shè)置疏水冷卻段，進(jìn)、出水管頂端設(shè)置給水進(jìn)口和給水出口。當(dāng)過(guò)熱蒸汽由進(jìn)口進(jìn)入殼體后即可將上部主螺管內(nèi)的給水加熱，蒸汽凝結(jié)為水后，凝結(jié)的熱水又可將下部疏冷螺管內(nèi)的部分給水加熱，被利用后的凝結(jié)水經(jīng)疏水出口被疏流出體外。本裝置具有能耗低，結(jié)構(gòu)緊湊，占用面積少，耗用

33、材料省等顯著優(yōu)點(diǎn)，并能夠較嚴(yán)格控制疏水水位，疏水流速和縮小疏水端差。圖4-1是哈爾濱第三電廠高壓加熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。該加熱器的殼體采用軋制鋼板制造、全焊接結(jié)構(gòu)。殼體中部設(shè)有滾動(dòng)支承，供檢修時(shí)抽出殼體用。在殼體相應(yīng)于管板的位置處事加熱器的支點(diǎn)，靠近殼體尾部是滾動(dòng)支承，當(dāng)殼體受熱膨脹時(shí)，加熱器的殼體可以沿軸向自由滾動(dòng)。在該機(jī)組的回?zé)嵯到y(tǒng)中，8號(hào)高壓加熱器采用的是管板-U形管表面式回?zé)峒訜崞?，它結(jié)構(gòu)緊湊、省材料、流動(dòng)阻力小、換熱效率高。它具有過(guò)熱蒸汽冷卻段和疏水冷卻段。蒸汽首先進(jìn)入過(guò)熱蒸汽冷卻段，在隔板的引導(dǎo)下曲折流動(dòng)，把大部分過(guò)熱度所含熱量傳遞給主凝結(jié)水，到出口時(shí)，蒸汽已接近飽和狀態(tài)，但仍然有少量

34、的過(guò)熱度。然后流至冷凝段，在隔板的引導(dǎo)下均勻地流向該段的各部分，由下而上橫向流過(guò)管束，放出汽化潛熱后凝結(jié)成水，稱為疏水；外來(lái)的上一級(jí)疏水經(jīng)擴(kuò)容后也進(jìn)入冷凝段。積聚在殼體底部的疏水，經(jīng)端板底部的吸水口進(jìn)入疏水冷卻段，在一組隔板的引導(dǎo)下向上流動(dòng)，最后從位于該段頂部殼體側(cè)面的疏水管疏出。與此同時(shí)，給水（主凝結(jié)水）由進(jìn)口管在水室下部進(jìn)水室，然后經(jīng)U形管束由上而下依次吸收疏水冷卻段、凝結(jié)段、蒸汽冷卻段的熱量，最后在水室的上部出水管流出。5 高壓加熱器熱力設(shè)計(jì)通常用的加熱器熱計(jì)算的方法有兩種：平均溫差法和傳熱單元數(shù)法。本文主要采用的是平均溫差法。所謂平均溫差法，是指在加熱器換熱過(guò)程中，蒸汽沿流程放出熱量溫

35、度不斷下降，給水沿流程吸熱而溫度上升，且蒸汽和給水間的溫差沿流程是不斷變化的。因此，當(dāng)利用傳熱方程來(lái)計(jì)算整個(gè)傳熱面上的熱流量時(shí)，必須使用整個(gè)傳熱面上的平均溫差，在工程應(yīng)用中通常使用的是對(duì)數(shù)平均溫差。不論是順流還是逆流，對(duì)數(shù)平均溫差可統(tǒng)一用以下計(jì)算式表示： 式中，為平均對(duì)數(shù)溫差；、分別為加熱器中最大傳熱溫差和最小傳熱溫差。計(jì)算出平均對(duì)數(shù)溫差后可以建立傳熱方程式及熱平衡方程： ， ，其中，不是獨(dú)立變量，因?yàn)橹灰_定了蒸汽和給水的流動(dòng)布置及進(jìn)、出口溫度，就可以計(jì)算出來(lái)。因此，上述方程中共有8個(gè)變量，必須給定其中的五個(gè)變量才能進(jìn)行計(jì)算。由第三部分計(jì)算可知，流進(jìn)8號(hào)高壓加熱器的水溫度為,流量為，流出水溫

36、度為，加熱蒸汽絕對(duì)壓力為=5.735 Mpa，疏水出口溫度（1）選定8號(hào)高壓加熱器熱器的部分結(jié)構(gòu)參數(shù) 初步選定管程=2，每管程有=1500根管，總的管子根數(shù)為=3000根管。管子的排列方式采用等邊三角形排列，在垂直列上管子平均數(shù)為=60根。選定管子外徑d=18mm，管子壁厚為=2mm，內(nèi)徑=14mm。（2）求對(duì)數(shù)平均溫差 查水蒸汽物性參數(shù)表，=5.735 Mpa時(shí)，飽和蒸汽溫度，故 = 即=（3）求換熱量Q 水的平均溫度，查水蒸汽物性參數(shù)表得：水的比熱4.8965KJ/（Kg ），故 W（4）蒸汽側(cè)冷凝換熱系數(shù) 1定性溫度為冷凝液膜平均溫度，但壁溫為未知，故用試算法。因蒸汽側(cè)一般均大于水側(cè)，故

37、壁溫應(yīng)接近蒸汽溫度?，F(xiàn)假定=260，則 由查水的物性參數(shù)：；又由=5.735 Mpa查得：KJ/Kg。2計(jì)算換熱系數(shù)： =（5）水側(cè)換熱系數(shù) 1.水的定性溫度，因蒸汽側(cè)位飽和溫度，且水和蒸汽的平均溫度差已確定，故水的平均溫度為：查水蒸汽物性參數(shù)表得：；。 因流量及每管程數(shù)已選定，則管內(nèi)流速為： 則為： 為紊流： 因此，（6）傳熱系數(shù)K 根據(jù)K校核原設(shè)定的： 由 由 兩者相差2.4%，誤差較小，故前述壁溫合理。（7）換熱面積及管長(zhǎng) 總管數(shù)=3000根，故 最后取L=7.8m，管程=2，每管程有=1500根管，總的管子根數(shù)為.(8) 根據(jù)以上計(jì)算和已知條件得到凝汽器主要技術(shù)參數(shù)如下:高壓加熱器編號(hào)8號(hào)凝結(jié)水流量（kg/h） 16318598凝結(jié)水進(jìn)口溫度（）凝結(jié)水出口溫度（）加熱蒸汽流量（kg/h）1237680加熱蒸汽壓力（Mpa）加熱蒸汽溫度（）疏水出口流量（kg/h） 123900疏水出口溫度（）上級(jí)疏水流量（kg/h）-給水出口端差-1給水流程數(shù)2管子與管板連接方式 焊