【正文】 根據(jù)各混合式加熱器的出口焓值可得抽汽壓力為: p1= p2= p3= p4= 各級(jí)加熱器的焓升均為 第五章 發(fā)電廠(chǎng)局部性熱力系統(tǒng)及設(shè)備思考題及習(xí)題1. 混合式加汽器（一般指除氧器）和表面式加熱器各有何特點(diǎn)，再回?zé)嵯到y(tǒng)中的應(yīng)用如何？怎樣擴(kuò)大混合式加熱器的應(yīng)用范圍？ 答：混合式加熱器可將水加熱至加熱蒸汽壓力下的飽和溫度,即無(wú)端差加熱，熱經(jīng)濟(jì)性高。它沒(méi)有金屬受熱面，構(gòu)造簡(jiǎn)單，投資少；便于匯集不同溫度的水流，并能除去水中所含的氣體。但是混合式加熱器組成的系統(tǒng)有嚴(yán)重的缺點(diǎn)，每個(gè)加熱器的出口必須配置水泵；有的水泵還是在高溫水條件下工作，特別是汽輪機(jī)變工況條件運(yùn)行時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響水泵工作的可靠性。為此要裝備用水泵，為防止水泵入口產(chǎn)生汽蝕，混合式加熱器及其水箱應(yīng)裝在每臺(tái)水泵之上的一定高度，從而使混合式加熱器的熱力系統(tǒng)和廠(chǎng)房布置復(fù)雜化，既增加了設(shè)備和廠(chǎng)房的費(fèi)用又危及電廠(chǎng)的安全運(yùn)行。 表面式加熱器的特點(diǎn)是，通過(guò)金屬壁換熱因有熱阻；所以加熱蒸汽凝結(jié)水的飽和溫度與加熱器出口被加熱水溫存在傳熱端差，從而增大了抽汽做功能力的損失，降低了電廠(chǎng)的熱經(jīng)濟(jì)性，端差越大，熱經(jīng)濟(jì)性降低越多。表面式加熱器與混合式加熱器相比，雖有端差，熱經(jīng)濟(jì)性降低，金屬耗量達(dá)、造價(jià)高、加熱器本身工作可靠性差等缺點(diǎn)，但就整個(gè)表面式加熱器組成的回?zé)嵯到y(tǒng)而言，卻比混合式加熱器系統(tǒng)簡(jiǎn)單、運(yùn)行也較可靠。所以，在現(xiàn)代發(fā)電廠(chǎng)中，廣泛采用表面式加熱器。一般只配一臺(tái)混合式加熱器作為鍋爐給水除氧和匯集各種水流之用。 擴(kuò)大混合式加熱器的應(yīng)用范圍，目前有的大型機(jī)組低壓加熱器采用了重力自流接觸式混合加熱器，其特點(diǎn)是將相鄰的兩個(gè)或三個(gè)混合式加熱器串聯(lián)疊置布置，利用高差形成的壓頭將低壓水流能自動(dòng)落入壓力稍高的下一個(gè)加熱器，從而減少了水泵的臺(tái)數(shù)。2． 表面式回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的疏水方式有幾種？根據(jù)什么原則來(lái)定性分析它們的熱經(jīng)濟(jì)性？疏水泵設(shè)置的原則是什么？ 答：表面式加熱器的疏水方式有：（1） 采用疏水泵的連接系統(tǒng)。（2） 疏水逐級(jí)自流的連接系統(tǒng)。 對(duì)這兩種連接方式，熱經(jīng)濟(jì)性的分析一般采用定功率法。具體分析疏水對(duì)抽汽量的排擠引起的功率變化，亦可采用火用法分析疏水和凝結(jié)水混合時(shí)溫差大小所引起的火用損大小。 采用疏水泵的連接系統(tǒng)時(shí)，需安裝疏水泵，投資增加、多耗廠(chǎng)用電，系統(tǒng)復(fù)雜；且疏水泵工作條件差，事故率大，維護(hù)費(fèi)用增加。因此這種連接方式，多在12200MW機(jī)組的低壓加熱器組末級(jí)和次末級(jí)中采用，其它級(jí)采用疏水逐級(jí)自流的連接方式。300MW以上容量的機(jī)組，因?qū)C(jī)組及系統(tǒng)的可靠性、可控制性要求較高，低加系統(tǒng)可不采用疏水泵，而是采用疏水冷卻器來(lái)提高低加系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性。3． 為什么有些表面式加熱器要裝過(guò)熱蒸汽冷卻器和疏水冷卻器？ 答：為減少疏水逐級(jí)自流排擠低壓抽汽所引起的附加冷源損失，又不擬裝疏水泵時(shí)，可采用疏水冷卻器。它是用裝在主凝結(jié)水管上的孔板造成壓差，使部分主凝結(jié)水進(jìn)入疏水冷卻器吸收疏水的熱量，疏水焓值由hj,降為hj, 后在流入下一級(jí)加熱器中，從而減少對(duì)下一級(jí)回?zé)岢槠颗艛D所引起的附加冷源損失。 再熱回?zé)嵫h(huán)中再熱后的各級(jí)回?zé)岢槠^(guò)熱度大幅度提高，尤其是再熱后的第一、二級(jí)的抽汽口的蒸汽過(guò)熱度高達(dá)150200℃，甚至更高。導(dǎo)致再熱后各級(jí)回?zé)峒訜崞鞯膿Q熱溫差加大，而增大了火用損降低了熱經(jīng)濟(jì)性，為了減少火用損失，故可采用蒸汽冷卻器；即具有高過(guò)熱度的回?zé)岢槠人椭琳羝鋮s器冷卻至飽和蒸汽溫度后，在引至加熱器本體，可減少總的不可逆換熱損失。4． 表面式加熱器的上端差和下端差的范圍是多少？它的取值對(duì)發(fā)電廠(chǎng)的熱經(jīng)濟(jì)性有什么影響？ 答：我國(guó)的加熱器端差一般當(dāng)無(wú)過(guò)熱蒸汽冷卻器時(shí)，端差為=3—6℃,有過(guò)熱蒸汽冷卻器時(shí)=1—2℃；下端差一般推薦為=5—10℃ 機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性隨加熱器端差的降低而增加，其原因是：當(dāng)給水溫度一定而其他條件不變時(shí)，若減少端差，回?zé)岢槠麎毫捌潇手刀枷鄳?yīng)降低，故抽汽在汽輪機(jī)中的做功量隨之增大，凝汽做功量減少；當(dāng)疏水引至下一級(jí)加熱器時(shí)，排擠下一級(jí)抽汽程度相對(duì)減少，因而提高了機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。5． 回?zé)嵯到y(tǒng)常規(guī)熱平衡的計(jì)算方法和步驟是怎樣的？如何求加熱器出口主凝結(jié)水的混合焓（當(dāng)該級(jí)采用疏水泵時(shí)）？ 答：常規(guī)熱力計(jì)算方法可分為定功率計(jì)算和定流量計(jì)算兩種。前者以機(jī)組的額定電功率Pel為定值，通過(guò)計(jì)算，求得所需的新蒸汽量。它在設(shè)計(jì)、運(yùn)行部門(mén)用的較為普遍。后者以進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽量D0為定值，計(jì)算能發(fā)出多少電功率，汽輪機(jī)制造廠(chǎng)多用此方法。常規(guī)計(jì)算法的核心，實(shí)際上是對(duì)z個(gè)加熱器的熱平衡方程和一個(gè)功率方程式（如）或求凝汽流量的物質(zhì)平衡式所組成的（z+1）個(gè)線(xiàn)性方程組求解；其最終求得z個(gè)抽汽量和一個(gè)新氣量（或凝汽量）。工程上為計(jì)算方便，通常是以汽輪機(jī)的汽耗量的相對(duì)量來(lái)表示各回?zé)岢槠蓊~和凝汽份額，即各回?zé)岢槠禂?shù)=1kg；再根據(jù)功率方程式求得汽輪機(jī)的汽耗量D0，算出各抽汽量和凝汽流量Dc的絕對(duì)值。也可用蒸汽的絕對(duì)量計(jì)算，此時(shí)先近似估計(jì)一個(gè)D0值，根據(jù)各加熱器的熱平衡式求得各級(jí)抽汽量的絕對(duì)值，經(jīng)過(guò)迭代后，再計(jì)算機(jī)組的電功率及其熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。計(jì)算過(guò)程和步驟一般如下（1） 整理原始資料：當(dāng)原始資料不夠直接和完整時(shí)，計(jì)算前必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼砗瓦x擇假定以滿(mǎn)足計(jì)算需要。a. 合理選擇及假定某些未給出的數(shù)據(jù)：新汽壓損一般取蒸汽初壓的3%7%，再熱壓損一般取低于高壓缸排汽壓力的10%，各級(jí)回?zé)岢槠麎簱p取該級(jí)回?zé)岢槠麎毫Φ?%8%；加熱器出口端差及有疏水冷卻器的入口端差，可按前面的加熱器端差推薦值選取。 當(dāng)加熱器效率、機(jī)械效率和發(fā)電效率未給出時(shí)，一般可在以下數(shù)據(jù)范圍內(nèi)選?。篵. 將原始資料整理成計(jì)算所需的各處汽、水比焓值：如新汽、抽汽、凝汽比焓（h0、hj、hc），加熱器出口水、疏水、及凝汽器出口水比焓（hjw、hj,和　hc,），再熱器出口比焓升qrh等。（2） 各級(jí)回?zé)岢槠緿j (或)的計(jì)算。（3） 凝汽流量（或）新汽耗量D0的計(jì)算，或汽輪機(jī)功率的計(jì)算。（4） 對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校核。（5） 各處汽水流量和熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計(jì)算。6．什么是外置式蒸汽冷卻器？它為什么能提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性？串聯(lián)和并聯(lián)系統(tǒng)區(qū)別在何處？ 外置式蒸汽冷卻器是指它具有獨(dú)立的加熱器外殼，可以根據(jù)設(shè)備的要求布置在不同位置。 因?yàn)橥庵檬秸羝鋮s器既能降低加熱器的換熱溫差、減少不可逆損失、又能提高給水的溫度，故能提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。串聯(lián)和并聯(lián)系統(tǒng)的區(qū)別主要是外置式蒸汽冷卻器與主流水的聯(lián)接關(guān)系不同。8． 疏水冷卻器的作用是什么？一般在什么情況下裝設(shè)疏水冷卻器？答：疏水冷卻器的作用主要是為了減少疏水逐級(jí)自流排擠低壓抽汽所引起的附加冷源損失。疏水冷卻器系統(tǒng)簡(jiǎn)單、無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備、運(yùn)行可靠、不耗廠(chǎng)用電，但使投資增加，用于對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性要求較高的機(jī)組中；一般我國(guó)多數(shù)大型凝汽機(jī)組多裝在兩級(jí)加熱器壓差較大的部位，對(duì)于供熱機(jī)組一般裝在通過(guò)回?zé)峒訜崞鞯闹髂Y(jié)水量較大的加熱器入口處。9． 給水熱力除氧的原理是什么？根據(jù)熱力除氧原理對(duì)除氧器的結(jié)構(gòu)有那些主要要求？ 答：給水熱力除氧的原理：熱除氧的原理是以亨利定律和道爾頓定律為基礎(chǔ)。如果水面上某氣體的實(shí)際分壓力小于水中溶解氣體所對(duì)應(yīng)的平衡分壓力pb時(shí)，則該氣體就會(huì)在不平衡壓差p的作用下,自水中離析出來(lái)（質(zhì)量轉(zhuǎn)移），直至達(dá)到新的平衡狀態(tài)為止，反之，將會(huì)發(fā)生該氣體繼續(xù)溶于水中的過(guò)程。如果能使某種氣體在液面上的實(shí)際分壓力等于零，在不平衡壓差p的作用下就可把該氣體從液體中完全除去，這就是物理除氧的原理。 除氧器的構(gòu)造首先必須滿(mǎn)熱除氧原理基本規(guī)律的要求，結(jié)構(gòu)上應(yīng)有利于傳熱、傳質(zhì)的加速進(jìn)行以達(dá)到較好的除氧效果，為此對(duì)除氧器結(jié)構(gòu)的基本要求是：（1） 要除氧的水應(yīng)在除氧器內(nèi)均勻地播散成霧狀水滴或極薄的水膜，使水具有較大的自由表面與蒸汽接觸，有利于傳熱傳質(zhì)，這樣還可減小除氧器容積。 （2） 加熱蒸汽和要除氧的水一般應(yīng)逆向流動(dòng)，這樣可使給水充分加熱到工作壓力下的飽和溫度，使汽水所有接觸點(diǎn)都形成最大的不平衡壓差p，以利于氣體析出，同時(shí)逆向流動(dòng)還利于迅速排走溢出的氣體。（3） 除氧器應(yīng)具有一定的容積空間和截面積，以保證有足夠的時(shí)間來(lái)傳遞熱量和析出氣體；同時(shí)還保證蒸汽以合適的速度通過(guò)。（4） 應(yīng)迅速排走逸出的氣體，防止在水面上它們分壓力的升高。（5） 應(yīng)保證深度除氧階段的水為紊流狀態(tài)，以增加氣體自水中離析出來(lái)的速度。（6） 定壓運(yùn)行除氧器應(yīng)具有靈敏可靠的自動(dòng)壓力調(diào)整裝置，以保證除氧器壓力穩(wěn)定。使任何工況下除氧器內(nèi)的工質(zhì)都處于飽和狀態(tài)，為除氧創(chuàng)造必要條件。（7） 除氧器各組成元件應(yīng)緊固耐用、耐腐蝕，運(yùn)行中不應(yīng)發(fā)生拱曲變形，損壞脫落現(xiàn)象 。10． 除氧器的排氣對(duì)除氧效果有何影響？裝余汽冷卻器對(duì)除氧效果有無(wú)影響？它應(yīng)如何接入系統(tǒng)？ 答：為維持穩(wěn)定的除氧效果，除氧器上都設(shè)有排汽門(mén)，靠一部分蒸汽作為動(dòng)力將水中離析出來(lái)的氣體及時(shí)排出；當(dāng)排汽門(mén)開(kāi)度較小時(shí)，雖排汽量減少，可是氣體排除不暢，除氧器內(nèi)氣體分壓增加，使除氧效果惡化；隨著排汽閥門(mén)的開(kāi)度增大，排汽量增加，給水含氧量開(kāi)始顯著下降，很快就穩(wěn)定下來(lái)；因此排汽對(duì)除氧效果有影響。 裝余汽冷卻器可以回收排汽工質(zhì)損失，從而可使除氧器排汽量維持在較大數(shù)值，有利于除氧。11． 試比較除氧器前置聯(lián)接與除氧器單獨(dú)聯(lián)接的熱經(jīng)濟(jì)性。答：除氧器單獨(dú)連接方式存在著抽汽調(diào)節(jié)閥門(mén)的節(jié)流損失使加熱蒸汽的能量貶值，達(dá)不到抽汽所能加熱的最高溫度，造成高壓抽汽量增加，低壓抽汽被排擠。特別是在汽輪機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，需切換至高一級(jí)抽汽，因停用了原級(jí)抽汽使整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性降低更多。 當(dāng)采用除氧器前置連接方式時(shí)，此時(shí)該級(jí)抽汽至除氧器的那部分抽汽雖仍要節(jié)流，但至高壓加熱器的那部分抽汽未被節(jié)流，所以作為整個(gè)一級(jí)加熱器，給水最后仍能加熱到接近該級(jí)抽汽壓力下的飽和溫度，而與除氧器的蒸汽被節(jié)流無(wú)關(guān)。此情況下除氧器處的節(jié)流只起著在整個(gè)級(jí)中分配加熱的作用，而不妨礙給水加熱溫度和汽耗量，故熱經(jīng)濟(jì)性較單獨(dú)連接時(shí)高。12． 除氧器前置聯(lián)接時(shí)，抽汽壓力調(diào)整閥的作用如何？為什么？答：抽汽壓力調(diào)整閥的作用是保證在任何工況下除氧器能夠定壓運(yùn)行，其目的是為了使除氧效果穩(wěn)定和給水泵不汽化。13． 除氧器滑壓運(yùn)行的理論基礎(chǔ)是什么？有何優(yōu)點(diǎn)？答：除氧器滑壓運(yùn)行的理論基礎(chǔ)是不需維持除氧器的壓力恒定，只要能保證低負(fù)荷時(shí)仍能自動(dòng)向大氣排汽。 除氧器滑壓運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)：（1） 除氧器滑壓運(yùn)行不僅提高了機(jī)組設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還顯著提高了機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行中的熱經(jīng)濟(jì)性。這對(duì)擔(dān)任中間負(fù)荷或調(diào)峰負(fù)荷的機(jī)組更為有利。（2） 簡(jiǎn)化了熱力系統(tǒng)降低了投資。（3） 使汽輪機(jī)的抽汽點(diǎn)分配更為合理，提高了機(jī)組的熱效率。定壓運(yùn)行除氧器鑒于機(jī)組低負(fù)荷時(shí)除氧器效果急劇惡化，如進(jìn)水溫度低，水的霧化不好，或細(xì)流工況被破壞，因而在汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，往往有意把凝結(jié)水在除氧器中的焓升取得比其它低壓加熱器小很多，致使除氧器的工作壓力與相鄰的低壓加熱器的抽汽壓力很接近，既不是把除氧器作為一級(jí)獨(dú)立的加熱器看待。這樣就破壞了合理的回?zé)峒訜岱峙湓瓌t，使機(jī)組熱效率降低?；瑝哼\(yùn)行除氧器則沒(méi)有上述問(wèn)題，與之相匹配的汽輪機(jī)及回?zé)嵯到y(tǒng)的設(shè)計(jì)就盡可能接近合理的焓升分配，使機(jī)組具有較高的經(jīng)濟(jì)效果，同時(shí)除氧器作為一級(jí)獨(dú)立的回?zé)峒訜崞?，其焓升的提高?duì)防止自生沸騰是很有利的。14． 運(yùn)行電廠(chǎng)若將定壓除氧器改為滑壓運(yùn)行，在技術(shù)上應(yīng)做那些考慮以防止給水泵入口汽化？ 答：為防止給水泵入口汽化，應(yīng)建立比定壓除氧器更大的以克服暫態(tài)過(guò)程出現(xiàn)的H正值。設(shè)法減小，可根據(jù)具體情況在技術(shù)上可考慮采用以下有關(guān)措施進(jìn)行改造：（1） 提高除氧器的安裝高度，用除氧器高位布置產(chǎn)生凈正壓頭H來(lái)防止給水泵汽蝕。（2） 采用低轉(zhuǎn)速的前置水泵，減少NPSHr和降低 H.（3） 減少泵吸水管道上不必要的彎頭及水平管段的長(zhǎng)度，以降低該管段上的阻力降p0 .（4） 縮短滯后時(shí)間T減少Hmaxa. 減小泵吸入管容積，即減小吸入管長(zhǎng)度或適當(dāng)縮小吸入管直徑，使流速加快，由于流速加快會(huì)增加吸入管壓降，故吸入管流速不宜過(guò)高。b. 暫態(tài)過(guò)程中開(kāi)啟給水泵再循環(huán)，加大流量來(lái)減少T.c. 暫態(tài)過(guò)程中在給水泵入口注入“冷”水,用加速泵入口水溫的下降來(lái)減小T。（5） 在驟降負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程中，除氧器給水箱內(nèi)存水的閃蒸，起阻礙除氧器 壓力下降的作用（6） 裝設(shè)能快速（在滯后時(shí)間內(nèi)）投入的備用汽源，阻止除氧器壓力繼 續(xù)下降。15． 除氧器為何要并列運(yùn)行？其溫度、壓力、和水位的潑動(dòng)對(duì)運(yùn)行有何影響？答：對(duì)采用切換母管制主蒸汽系統(tǒng)的電廠(chǎng)各臺(tái)除氧器一般均為定壓運(yùn)行除氧器，它們之間也要進(jìn)行并聯(lián)運(yùn)行。并用汽平衡管和水平衡管將各臺(tái)除氧水箱連通，如某除氧器壓力發(fā)生變化將會(huì)引起水箱水位潑動(dòng)，不僅影響除氧效果，也對(duì)給水泵運(yùn)行不利。16．何謂熱水網(wǎng)的值和量的調(diào)節(jié)？ 答：水熱網(wǎng)的流量不變，只調(diào)節(jié)供水溫度的方法稱(chēng)為質(zhì)調(diào)節(jié)；水熱網(wǎng)的供水溫度不變，只調(diào)節(jié)水流量的方法稱(chēng)為量調(diào)節(jié)。17． 熱網(wǎng)加熱器為何要?jiǎng)澐譃榛緹峋W(wǎng)加熱器和高峰熱網(wǎng)加熱器，其疏水是如何接入回?zé)嵯到y(tǒng)的？ 答：季節(jié)性熱力負(fù)荷是隨室外氣溫變化的，其最大值在全年時(shí)間內(nèi)持續(xù)較短，而絕大部分供暖期間的熱負(fù)荷都低于最大值，直到供暖停止，熱負(fù)荷為零。這時(shí)若還有熱水供應(yīng)熱負(fù)荷，所需水溫也只有6065℃。為了提高熱電廠(chǎng)的熱經(jīng)濟(jì)性，不應(yīng)按季節(jié)性的最大熱負(fù)荷來(lái)選擇熱網(wǎng)加熱器的容量。為了適應(yīng)負(fù)荷變化的要求，一般是裝設(shè)基本熱網(wǎng)加熱器使之在整個(gè)采暖期運(yùn)行和高峰負(fù)荷加熱器在高峰熱負(fù)荷期投入運(yùn)行，來(lái)滿(mǎn)足不同時(shí)期供熱量的要求。 熱網(wǎng)加熱器的疏水引入回?zé)嵯到y(tǒng)，一方面要考慮熱經(jīng)濟(jì)性，即匯合點(diǎn)的溫差應(yīng)最小以減少做功能力損失；另一方面還要使系統(tǒng)連接簡(jiǎn)單可靠。對(duì)于中參數(shù)熱電廠(chǎng)，因其熱容量小、參數(shù)低，為使系統(tǒng)盡可能簡(jiǎn)單，高峰熱網(wǎng)加熱器的疏水采用逐級(jí)自流流入基本熱網(wǎng)加熱器中。基本熱網(wǎng)加熱器的疏水，用疏水泵送入使用同級(jí)抽汽的除氧器內(nèi)。高參數(shù)電廠(chǎng)為提高熱經(jīng)濟(jì)性，高峰熱網(wǎng)加熱器的疏水引入使用同級(jí)抽汽的高壓除