【正文】 學院畢業(yè)設計說明書（論文）目錄前言 2第一章 給水回熱系統(tǒng) 3 給水回熱系統(tǒng)設計背景 3第二章 給水回熱系統(tǒng)的組成 8 回熱加熱器 8 除氧器 16第三章 300MW機組回熱系統(tǒng) 19 回熱系統(tǒng)管路介紹 19 回熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡述 22第四章 300MW機組汽水系統(tǒng)及其輔助系統(tǒng)的原則性計算 24 板橋電廠原則性熱力系統(tǒng)擬定 24 原始資料整理 25 計算回熱抽汽系數(shù)與凝汽系數(shù) 26 凝汽份額的計算與工質(zhì)平衡校核 30 新汽量計算及功率校核 31 熱經(jīng)濟指標的計算 32第五章 回熱系統(tǒng)主要設備及管道的設計與計算 34 H1加熱器的設計計算 34 H2加熱器的設計計算 45 H3加熱器的設計計算 51 除氧器的設計計算 56 H5加熱器的設計計算 59 H6加熱器的設計計算 63 H7加熱器的設計計算 67 H8加熱器的設計計算 72 抽汽管道的計算 76第六章 結(jié)論 77參考文獻 78致謝 79附錄 80第83頁前言本人所研究的板橋電廠300MW機組的熱力系統(tǒng)及其輔助系統(tǒng)的設計和計算，鑒于回熱循環(huán)是提高火電廠的效率的措施之一，其是利用作過部分功的蒸汽對給水進行加熱，減少液態(tài)水加熱的不可逆性，從而提高循環(huán)效率。采用回熱加熱可以使汽輪機裝置效率提高10%~20%左右，因此現(xiàn)代大型熱力發(fā)電廠幾乎毫無例外地采用了回熱循環(huán)。熱力系統(tǒng)及其輔助系統(tǒng)的設計的合理性及優(yōu)越性將直接影響到電廠的經(jīng)濟性及安全性。采用回熱循環(huán)的機組的回熱系統(tǒng)涉及面寬、影響大，是火電廠熱力系統(tǒng)中的最主要的部分之一。它涉及加熱器的抽汽、疏水、抽空氣系統(tǒng)及主凝結(jié)水、給水除氧、主給水等諸多系統(tǒng)，極大地影響電廠的熱經(jīng)濟性和汽輪機、給水泵、鍋爐的安全可靠運行。因此給水回熱系統(tǒng)的設計尤為重要，一個好的回熱系統(tǒng)可使電廠熱經(jīng)濟性大大提高，煤耗量大大減少，使電廠更加安全、可靠、經(jīng)濟運行。板橋電廠300MW機組的汽水系統(tǒng)及其輔助系統(tǒng)是國產(chǎn)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、雙缸雙排汽、一次中間再熱凝汽式，回熱加熱器為“三高、四低、一除氧”。本次畢業(yè)設計說明書以板橋電廠300MW機組的汽水系統(tǒng)為例，介紹分析了汽水系統(tǒng)及其輔助系統(tǒng)的組成，從理論知識和實際運用兩個方面詳細分析了回熱系統(tǒng)的設計原則以及影響其經(jīng)濟性的因素，也對發(fā)電廠的熱經(jīng)濟性計算作了具體的分析以及計算。第一章 給水回熱系統(tǒng)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(jié)水，以提高電廠的熱經(jīng)濟性。與之相應的抽汽系統(tǒng)稱為回熱抽汽系統(tǒng)。 給水回熱系統(tǒng)設計背景 我國電力發(fā)展概況能源工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎產(chǎn)業(yè)，是實現(xiàn)現(xiàn)代化的物質(zhì)基礎，世界各國都把建立可靠、安全、穩(wěn)定的能源供應保障體系作為國民經(jīng)濟的戰(zhàn)略問題之一。發(fā)電廠是一個將一次能源轉(zhuǎn)化為二次能源的場所，是消耗一次能源的大戶。研究發(fā)電廠熱力設備及系統(tǒng)的安全性、經(jīng)濟性對促進我國建立高效、可靠及安全的能源供應系統(tǒng)具有重要的意義。電力工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎工業(yè)，是國家經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略中的重點和先行產(chǎn)業(yè)。我國早在建國初期就確立了電力工業(yè)先行的地位。從各時期電力生產(chǎn)與經(jīng)濟增長的比較來看，大部分時期電力生產(chǎn)的增長超過了GDP的增長，并且往往在經(jīng)濟持續(xù)增長的年份，電力生產(chǎn)彈性系數(shù)接近或大于1，電力工業(yè)作為國民經(jīng)濟的重要先行產(chǎn)業(yè)的作用十分明顯?？v觀20世紀的社會和經(jīng)濟發(fā)展，一個突出特點是：電力的使用已滲透到社會經(jīng)濟、生活的各個領域。由于電力具有便于轉(zhuǎn)換能源型式，能高度集中和無限劃分，清潔干凈和易于控制，可大規(guī)模生產(chǎn)和遠距離輸送等特性，使電力發(fā)展和應用的程度，即一個國家的成了衡量其社會現(xiàn)代化水平高低，以及物質(zhì)文明和精神文明高低的重要標志之一。特別是在進入以信息、電子、生物技術(shù)為代表，從集中到分散，從等級結(jié)構(gòu)到網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，從簡單選擇到多種選擇的21世紀，電力將繼續(xù)發(fā)揮其他能源形式所不能替代的作用，而且對電力的依賴程度將更高，對電力供應的數(shù)量和品質(zhì)也將提出更大、更高的要求。隨著能源供應日趨緊張、環(huán)境日趨惡化，人類追求可持續(xù)發(fā)展的愿望空前強烈，解決好能源與環(huán)境問題已成為人類社會的基本問題之一。在“十一五”規(guī)劃中，首次把節(jié)能降耗目標作為主要的階段性任務，更加突出了節(jié)能降耗的重要性。熱力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和設備優(yōu)化，以及熱力系統(tǒng)運行管理優(yōu)化是實現(xiàn)火力發(fā)電廠節(jié)能降耗的關(guān)鍵問題之一。隨著全世界對節(jié)能減排的關(guān)注，如何減少火力發(fā)電廠的能量損失、提高其工作效率，是所有的從業(yè)人員所面臨的挑戰(zhàn)。因此，發(fā)電廠各熱力系統(tǒng)及相關(guān)設備近年來成功的改造以及優(yōu)化運行實踐和汽水系統(tǒng)的合理優(yōu)化設計是熱力系統(tǒng)節(jié)能的重要措施。朗肯循環(huán)熱效率低的主要原因是循環(huán)吸熱過程的平均溫度較低，致使煙氣與工質(zhì)之間的換熱溫差較大，相應作功能力損失較大。由于降低平均放熱溫度受到環(huán)境溫度的限制，所以提高蒸汽動力循環(huán)熱效率的根本途徑是提高工質(zhì)吸熱過程的平均溫度，如提高蒸汽初參數(shù)就是通過提高蒸汽吸熱過程平均溫度來達到提高循環(huán)效率的。分析蒸汽動力循環(huán)的吸熱過程，可以發(fā)現(xiàn)水的吸熱過程是整個吸熱過程中溫度最低的部分，若能予改進，即可較大提高整個吸熱過程的平均溫度。對給水進行回熱加熱就是這樣提出的，它是利用已在汽輪機做過功的蒸汽，在給水回熱加熱器放熱，加熱給水，以減少液態(tài)區(qū)低溫工質(zhì)的吸熱，因而提高循環(huán)的平均吸熱溫度，使循環(huán)效率提高。由于加熱蒸汽在汽輪機中做過功后在加熱器中所釋放的熱量又通過給水再返回鍋爐，因而稱為回熱。采用回熱加熱可以使汽輪機裝置效率提高10%~20%，因此目前在所有電廠的汽輪機裝置中均采用了給水回熱加熱系統(tǒng)。回熱加熱提高裝置效率與抽汽供熱有本質(zhì)的區(qū)別，前者提高經(jīng)濟性的實質(zhì)是減少冷源損失，而后者提高經(jīng)濟性的實質(zhì)是合理利用冷源損失。（一）回熱使，增加先以單級混合式加熱器的回熱系統(tǒng)來分析。當汽輪機電功率一定的條件下，有回熱時根據(jù)汽輪機的功率方程可寫為鍋爐汽輪機~ （11） 則 （12）式中，為抽汽量和排汽量，kg/h；為抽汽作功不足系數(shù)，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11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(shù)、抽汽量有關(guān)。抽汽比焓越大，作功不足系數(shù)越大，增加的汽耗量越大。令，稱為抽汽系數(shù)和排汽系數(shù)，代入式12中得 式中，是由于回熱使汽耗量增大的系數(shù)，為與無回熱機組參數(shù)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(shù)相同時，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(huán)初終參數(shù)相同的朗肯循環(huán)和單級混合式加熱器回熱循環(huán)為例加以分析，并不計抽汽壓損和加熱器的散熱損失?；責嵫h(huán)：1kg進汽在汽輪機的內(nèi)功 1kg進汽循環(huán)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(huán)吸熱量又可寫為 這樣 此式表示回熱循環(huán)是抽汽循環(huán)（汽流）和朗肯循環(huán)（循環(huán)）迭加所組成的一個復合循環(huán)，其效率的表示式又可寫為 與無回熱相比，的相對提高為 （13）式中，為朗肯循環(huán)的效率，或為凝氣循環(huán)的效率； 稱為動力系數(shù)，若多級回熱，它表示回熱循環(huán)作功的份額，A越大，回熱循環(huán)效率提高的越多。當級數(shù)一定時，A的大小取決于回熱抽汽參數(shù)。即回熱效率的提高取決于回熱抽汽的參數(shù)，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(jié)論：采用回熱總是能提高熱經(jīng)濟性。所以，現(xiàn)代的熱力發(fā)電廠普遍的采用回熱來提高電廠的熱經(jīng)濟性。由于回熱使提高，因此機組熱耗率下降，并使發(fā)電廠的有關(guān)熱經(jīng)濟指標得到改善，如提高，標準煤耗率b降低。所以現(xiàn)代的發(fā)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(tǒng)的組成 回熱加熱器回熱加熱器是利用汽輪機抽汽加熱凝結(jié)水或給水的換熱設備。 回熱加熱器類型按加熱器中汽水介質(zhì)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(cè)承受壓力的不同，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(cè)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(jié)水泵和給水泵之間，水側(cè)壓力承受凝結(jié)水泵出口壓力?；旌鲜郊訜崞饔捎谄苯咏佑|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(jīng)濟性高。它沒有金屬受熱面，構(gòu)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(yōu)點。但混合式加熱器所組成的系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(jīng)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(tǒng)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(jié)水（稱為疏水）,會帶來工質(zhì)和熱量的損失。因此，在系統(tǒng)的連接上要考慮疏水熱量的利用，不同的利用方法，經(jīng)濟效果不同，這就增加了系統(tǒng)的復雜性。根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟全面綜合比較，絕大多數(shù)電廠都采用了熱經(jīng)濟性較差的面式加熱器組成回熱系統(tǒng)，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(cè)壓力分成低壓加熱器（承受凝結(jié)水泵壓力）和高壓加熱器（承受給水泵壓力）兩組加熱器。 回熱加熱器的結(jié)構(gòu)特點 面式加熱器的結(jié)構(gòu)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(jīng)濟性高于立式（在同樣凝結(jié)放熱條件下，由于橫管截面上積存的凝結(jié)水薄膜，），結(jié)構(gòu)上易于布置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(cè)（管側(cè)）和汽側(cè)（殼側(cè)）兩部分。水側(cè)由受熱面管束的管內(nèi)部分和水室（或分配、匯集聯(lián)箱）所組成。水側(cè)承受與之相連的凝結(jié)水泵或給水泵的壓力。汽側(cè)由加熱器外殼及管束外表間的空間組成。汽側(cè)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(cè)壓力大大低于水側(cè)加熱蒸汽進入汽側(cè)后，在導流板引導下成S形均勻流經(jīng)全部管束外表面進行放熱，最后冷凝成凝結(jié)水由加熱器底部排出。該加熱蒸汽凝結(jié)水稱為疏水，以區(qū)別于汽輪機排汽形成的主凝結(jié)水。汽側(cè)不能凝結(jié)的空氣應由加熱器內(nèi)排出，以免增大傳熱熱阻、降低熱經(jīng)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(jié)構(gòu)和聯(lián)箱結(jié)構(gòu)兩大類。水室結(jié)構(gòu)采用管板和U形管束連接方式。聯(lián)箱結(jié)構(gòu)采用聯(lián)箱和蛇形管束或螺旋形管束相連接的方式。 混合式低壓加熱器的結(jié)構(gòu)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。 高壓加熱器的結(jié)構(gòu)與設計特點由于高壓加熱器水側(cè)工作壓力很高，所以其結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省材料、流動阻力小、換熱效率高。 臥式管板－U型管式高壓加熱器的結(jié)構(gòu)示意圖1U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(huán)；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(nèi)置式過熱蒸汽冷卻段、凝結(jié)段和疏水冷卻段。過熱蒸汽冷卻段布置在給水出口流程側(cè)。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(jié)段是利用蒸汽凝結(jié)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(cè)，通過該段把離開凝結(jié)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。，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(jié)構(gòu)。為了在檢查殼體內(nèi)部時便于抽出殼體，殼體上標有現(xiàn)場切割線。在切割線下面襯有不銹鋼保護環(huán)，以免切割時損壞管束。殼體中部設有滾動支撐，供檢