发电厂的主要热力设备概述.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,10 十一月 2026,发电厂的主要热力设备概述,热力发电厂,工作原理,：通过蒸汽和被加热的水,直接接触混合,进行传热。因此混合式加热器可以将水加热到该加热器蒸汽压力下的饱和水温度。,一、回热加热器的型式与应用,按传热方式，可分为,混合式,和,表面式,两种。,一）混合式加热器,课题一：回热加热器,热力发电厂,传热效果好。能充分利用抽汽的热能，从而使发电厂节省更多的燃料。,这种加热器结构简单，价格较低。,便于汇集不同温度的工质和除去水中的气体,。,热力系统复杂，使给水系统和设备的可靠性降低，投资增加，而且水泵还要输送高温水，这就使水泵的工作条件恶化。为了泵工作安全，每台水泵都必须装设有一定高度的较大容积的给水箱，以避免水泵汽蚀，不但使热力系统布置复杂，主厂房的造价也增加了。,混合式加热器的特点：,热力发电厂,为了保证给水系统的运行可靠，每台给水泵还必须有备用水泵，使系统复杂，造价提高，运行费用也增加。,利用汽轮机的不调节抽汽，加热给水时，水泵的出水温度将随负荷和抽汽压力的变化而变化，这就使水泵的工作可靠性降低。,因此，混合式加热器在常规发电厂中并没有被普遍采用，,只用一台作为系统的除氧设备,。,混合式加热器的特点：,全混合式加热器回热系统,二、表面式加热器,1、工作原理：,表面式加热器是通过金属受热面将蒸汽的凝结放热量传给管束内的被加热水，因此存在热阻，一般不能将水加热到该加热蒸汽压力下的饱和温度。,加热器汽侧压力下的饱和水温t,sj,与加热器出口水温t,wj,之差，称为,端差,，记为,。,愈小，热交换的作功能力损失愈小，热经济性愈高，但同时为了达到增强传热效果的目的，加热器的换热面积A也将随着增加。,经济上合理的端差值应由技术经济计算比较来决定，即比较当端差值降低时得到的燃料节省和加热器换热面金属消耗的增加费用。燃料越贵，金属越便宜，则降低端差越有利。一般表面式回热加热器的出口端差约为36。,二）表面式加热器,缺点,：金属消耗量多，造价高；高压加热器承受较高的压力和较高的温度，工作可靠性较低；当加热器管束破裂或管束接口渗漏，而同时抽汽管上逆止阀又不严密时，给水可能进入汽轮机，造成汽轮机事故；每台表面式加热器要增设输送加热蒸汽凝结水（称为疏水）的疏水器及疏水管道。,优点,：对回热系统而言，泵的数量少，系统较简单，投资少，系统安全性提高，运行、管理维护方便。,表面式加热器在电厂中得到普遍采用。,表面式加热器的特点：,2、表面式加热器的分类：,（1）按布置方式分类：,可分为立式和卧式两种。,卧式加热器,传热系数高，由于凝结放热形成的水膜较立式的薄些，在凝结工况相同时，其放热系数比立式的高1.7倍。卧式加热器布置疏水冷却段较立式的方便，而且汽轮机房的高度可不必考虑吊出其管束的要求。但卧式加热器在安装、检修吊装管束等部件时，不太方便，占厂房面积也大。因为其热经济性高，被300MW以上大型机组采用。,立式加热器,检修方便且占地面积小，但在决定汽轮机房屋架高度时要考虑吊装管束及必要时跨越运行机组的因素，且热经济性较卧式差，一般用在中、小型电厂。,2、表面式加热器的分类：,根据加热器水侧承受压力的不同，加热器又可分为,低压加热器,和,高压加热器,。,位于凝结水泵和给水泵之间的加热器，因其水侧承受的是压力较低的凝结水泵出口的压力，故称为低压加热器；,位于给水泵和锅炉省煤器之间的加热器，因其水侧承受的是比锅炉蒸汽压力还要高的给水泵出口的压力，故称为高压加热器。,（,2）按水侧承压高低分类：,二、表面式加热器的连接方式,（一）疏水连接系统和疏水冷却器,逐级自流,疏水收集方式,采用疏水泵,1、逐级自流,依靠加热器间的压差逐级自流。,优点：,系统安全可靠，简单。,缺点：,热经济性差（排挤低压抽汽，产生不可逆损失，当疏水排入凝汽器时，还将引起直接冷源损失）。,2、采用疏水泵,将疏水打入该加热器出口水流中。,优点：,热经济性高。,缺点：,转动部件多，运行不安全，维护管理麻烦，操作不方便。,热力发电厂,疏水冷却器的作用,:降低加热器的进口端差，即使离开该加热器的疏水由饱和水变为过冷水，一方面由于疏水温度的降低，减少了对下一级加热器抽汽量的“排挤”，减少了传热不可逆损失，因而提高了系统的经济性；另一方面疏水温度的降低可以避免或减轻疏水管道的汽蚀，故对运行的安全性也有好处。,疏水冷却器可以设置在加热器内部，称内置式，也可以单独设置，称外置式疏水冷却器。,3 疏水冷却器作用,作用：,在加热器运行时及时地排出蒸汽的凝结水（即疏水），而不致使蒸汽排出，以保持加热器有一定的疏水水位，从而维持加热器蒸汽空间的工作压力。,发电厂中常用的疏水设备有浮子式疏水器、疏水调节阀和U形水封（包括多级水封）三种。,1、浮子式疏水器,浮子式疏水器分为内置式和外置式两种。因检修维护困难，现内置式已很少采用，外置式应用于125MW以下的中、小型机组的低压加热器中。,（二）疏水设备,热力发电厂,当疏水水位升高时，浮子随之上升并通过连杆系统带动滑阀，使疏水阀开大；反之，则由于浮子的下降关小疏水阀。外置浮子式疏水器，通过汽、水平衡管和加热器汽侧相连接，以间接反映加热器中的凝结水水位的变化。,工作原理：,2、疏水调节阀,图中摇杆A的位置是调节阀关闭的位置。当摇杆从A绕心轴转向B时，心轴带动杠杆向顺时针方向转动，并带动阀杆9在上、下轴套5、6内向下滑动，由此带动滑阀2向下移动，滑阀即逐渐打开,。,热力发电厂,U形水封一般只用在最后几段抽汽的低压加热器中，它是应用水力学原理工作的。大机组最后一段抽汽的低压加热器，因其抽汽压力低，蒸汽比容大，加热器往往布置在凝汽器喉部，易于布置水封式疏水装置。,3、U形水封,水封式疏水装置实际上是靠压力（水柱高度）来关住容器里的蒸汽，其值为n,Hg,，这里的n是多级水封管中的水封管数目，H为每级水封管的高度，为水的密度，当两个容器内的压力分别为,P,1,，,P,2,时，它们之间的关系为：,H=(,P,1,-P,2,）/,ng,+（0510）m 式中：（0510）为富裕度。,3、U形水封,热力发电厂,表面式加热器的管束有直管、U形管、螺旋管、蛇形管等不同形式。根据管束与加热器筒体的连接方式的不同，表面式加热器又可分为,有管板的水室结构,和,没有管板的联箱结构,两种。,三、表面式加热器的结构,疏水 表面式加热器中加热蒸汽在管外冲刷放热后的凝结水,端差（上端差、出口端差）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,分类：,布置方式：卧式、立式,水的引入引出方式：水室结构、联箱结构,三、表面式加热器的结构,管板U形管（或直管）式加热器,被加热的水,由进口连接短管进入水室的进口部分，经管板流入管束，再经管板由水室的出口部分经出口连接短管流出。,加热蒸汽,由加热器外壳的上部进汽管引入汽空间，借导向板的作用，使汽流成s形流动，反复横向冲刷管束外壁并凝结放热。,低压加热器的管板U形管,加热器的受热面是由铜管或钢管胀接在管板上的U形管束组成。管束用专门的支架加以固定，为了便于加热器换热面的清洗和检修，整个管束制成一个整体，便于从外壳中抽出。,4-4,联箱螺旋管（或蛇形管）式加热器,与管板式加蒸器相比，金属消耗量较大，体积较大，效率也较低，检修、堵管比较困难。但由于取消了管板，使制造工艺变得简单，安全性也提高了。特别是联箱壁厚要比管板厚度薄得多，管系的弹性又好，故对变参数运行及调峰的适应性很强。国外机组采用数量在增加。,蒸汽,高压加热器的联箱螺旋管,管板U形管束卧式高压加热器结构示意,1-U形管；2-拉杆和定距管；3-疏水冷却段端板；4-疏水冷却段进口；,5-疏水冷却段隔板；6-给水进口；7-人孔密封板；8-独立的分流隔板；9-给水出口；,10-管板；11-蒸汽冷却段遮热板；12-蒸汽进口；13-防冲板；14-管束保护环；,15-蒸汽冷却段隔板；16-隔板；17-疏水进口；18-防冲板；19-疏水出口,用途：大机组高压加热器,1给水入口联箱；2正常水位；3上级疏水入口；4给水出口联箱；5凝结段；6人孔；7安全阀接口；8过热蒸汽冷却段；9蒸汽入口；10疏水出口；11疏水冷却段；12放水口,联箱结构加热器,轴封蒸汽回收及利用系统,汽轮机轴封蒸汽系统包括：,主汽门和调节汽门的阀杆漏汽,再热式机组中压联合汽门的阀杆漏汽,高、中、低压缸的前后轴封漏汽和轴封用汽,轴封利用系统中各级轴封蒸汽，工质基本可全部回收,凝结水,中缸主汽门、调节汽门,高缸主汽门、调节汽门,辅汽,主汽,轴封汽,减温器,来自凝结水,减温水,减压至7#低加,至凝汽器,轴封加热器,至5#低加抽汽,在高压加热发生故障时，为了不致中断锅炉给水或高压水从抽汽管倒流入汽轮机，造成严重的水击事故，在高压加热器上设有自动旁路保护装置。,作用：,当高压加热器发生故障或管子破裂时，能迅速切断进入加热器管束的给水，同时又能保证向锅炉供水。,目前电厂高压加热器上采用的保护主要有,水压液动控制,和,电动控制,两种。,四、高压加热器的自动保护装置,旁路保护装置由入口阀门、旁通阀门和出口逆止阀门，以及控制这些阀门动作的高压水管路系统组成。入口阀门与旁通阀门公用一个门盘（阀瓣），称之为联成阀；逆止阀位于力磁器出水管口，联成阀与逆止阀通过加热器外面的一根旁路管相连。,1、水压液动旁路保护装置,加热器故障时，保护装置动作，联成阀被水动活塞自动的推到下部阀座，隔断了给水进入加热器内的通路，同时打开旁通阀，此时出口逆止阀由于下部失去水压并在旁路管给水压力作用下而落下，给水经旁路供给。这一动作过程也可以用操作手动进出口阀门来完成。,工作原理：,正常运行时，联成阀在最高极限位置，此时旁通阀全关，入口阀全开，给水由入口连接管进入加热器内的管束中，经加热后由出口管流出时顶开逆止阀流出去。,热力发电厂,（1）打开总水门和注水阀，使加热器内管子系统和脉冲保护系统处于给水压力之下。,（2）开启启动阀，活塞上部空间水压降低，活塞下部空间依然保持给水压力，从而使联成阀一直被顶到上部阀座，使旁通阀关闭。此时给水开始进入加热器管子系统中去。,（3）加热器管子系统启动后应立即把启动阀关闭，水动活塞上下水室的压力将趋于平衡，由于给水在流过加热器管子系统时要引起一个压力降（即压力损失），这个压力差克服联成阀的自重并作用在活塞的下部使阀门盘被压紧在上部阀座上。,启动加热器的步骤是：,当加热器因内部管子破裂而水位太高时，疏水器的浮筒上升，达到极限位置时与浮筒杆上相连接的电气接点接通，此时电磁铁带电，使自动阀迅速打开，将活塞下面的水放入地沟，这时由于在一2mm的节流孔板上发生相当大的压力降，使活塞下部空间水压降低。活塞上部仍保护给水压力，于是活塞下移，联成阀门盘压向下部阀座，关紧给水进入管子系统的通路。给水由旁路管流过，出口逆止门也随之关闭。,保护装置发生动作后，为了安全起见还需要用手轮把联成阀和逆止阀强制压在全关位置上。,这种保护装置的缺点是控制水管路和元件（阀门、节流孔板、滤网等）要长期承受给水压力，使运行可靠性降低。,启动加热器的步骤是：,在高压加热器电动旁路装置中，其给水入口阀、给水出口阀和旁通阀都是电动的，它们分别受每台高压加热器的任意一个继电器控制。,国产200MW机组高压加热器电动旁路装置的工作原理：,当加热器发生故障时，疏水水位升高，水位信号器的水位信号发生变化，由调节器发出电信号，执行机构操纵回转调节阀使水位保持正常；当水位升高至极限位置时，继电器动作发出电信号，这时高压加热器的出口、入口阀关闭，旁通阀打开，给水由旁通管道直供锅炉，同时信号灯发出闪光信号，表示电动旁路装置已动作。,2、电气式旁路保护系统,热力发电厂,综上所述，水位信号器可发出两个信号，一是在正常范围内调节，保持加热器的水位；二是在加热器发生水管爆破、漏泄等故障时，加热器水位升至极限值，继电器动作，切除整个高压加热器组。,高压加热器可以设置大旁路系统，也可以设置小旁路系统。有资料表明高压加热器小旁路系统可减轻对机组安全的影响，延长高压加热器本体寿命，运行热经济性比大旁路高，虽然初投资大些，但经济上是可取的。,四、高压加热器的自动保护装置,加热器是发电厂的重要辅机，加热器的正常投运与否对电厂的安全经济运行及满发影响很大。,一、加热器停运的影响:,一般高压加热器发生事故较多，若高压加热器不投入运行将会使机组的煤耗增加。,高压加热器的停运，还将使给水温度降低，造成超高参数直流炉的水冷壁超温及汽包炉的过热汽温升高。,低压加热器的停用也将降低机组的热经济性，同时会造成汽轮机末几级的蒸汽流量增大而导致汽蚀加剧。,因此，停用某加热器时，为保证相应抽汽段以后汽轮机的各级不过负荷，应该根据机组的具体情况减少负荷。,五 回热加热器的运行,二、加热器具体操作中几个特别要注意的问题：,（一）启动、停用或工况发生变化时的温度变化率,由于大型机组表面式加热器体积大，特别是高压加热器管板厚度大，给水温度高，给水压力高，考虑到厚实的管板与较薄管束要有足够的时间均匀地吸热或散热，以,防止热冲击使加热器钢管泄漏,，所以要正确地启、停加热器，合理地控制其给水温度变化率。,一般给水温度变化是以加热器出口水温变化为准的，当加热器启、停或工况变化时，温度的变化率不能太大。温度的变化率对加热器的使用寿命影响很大，应根据具体启停方式，合理地安排操作。,五 回热加热器的运行,加热器的水位应保持在规定的范围内。,水位过高或过低，不仅要影响回热加热的热经济性，还会威胁机组的安全可靠运行。正常水位(即控制水位)在制造厂家提供的加热器总图和加热器水位指示板上都有清楚的标明。一般允许水位偏离正常水位的范围约土40mm。,水位过低的影响：,使疏水冷却段进口(吸入口)露出水面，而使蒸汽进人该段，这将破坏该段疏水的虹吸作用，也破坏了凝结段与疏水冷却段之间的密封，使疏水冷却段的过冷作用降低，影响回热系统的热经济性。更为重要的是，同时会产生下列失常现象：,（二）疏水水位控制,五 回热加热器的运行,热力发电厂,造成疏水端差的变化；,造成蒸汽热量的损失；,处于疏水冷却段进口区的U形管束，将受到蒸汽的冲刷而损坏。蒸汽进入疏水冷却段后，经过U形管束内给水的冷却，其比体积急剧变化，因而出现汽蚀现象，使管束损坏。确定疏水冷却段是否进汽的一个方法是，比较疏水出口温度与给水进口温度，如果疏水出口温度与给水进口温度的差值超过了正常数值，则很可能是部分进汽造成的。,无疏水冷却段的加热器若水位过低，也会由于维持不住汽侧压力，造成蒸汽由疏水管跑掉，造成热经济性和安全性的下降。,五 回热加热器的运行,水位过高的影响：,使部分管束（传热面）浸没在水中，从而减少了有效传热面积，导致加热器性能下降（给水出口温度降低）。加热器在过高水位下运行，一旦发生事故，若操作稍有失误或不及时处理，还将危及汽轮机运行的安全。,五 回热加热器的运行,造成加热器水位过高的原因主要有：,疏水调节装置不正常；,加热器之间压差不够（疏水逐级自流的加热器间），以致疏水不畅；,加热器超负荷；,管束泄漏。在加热器停运时当然可以通过水压试验或用压缩空气来确定管束是否泄漏，在运行中则可以测量流量和观察疏水调节装置的运行情况来检测管于是否泄漏，如果疏水调节阀的阀杆指示器表示阀门是在逐渐开大或比该负荷条件下的通常开度大，并且负荷是稳定的，这就表明疏水流出的流量比加热器负荷要求的大，多流出的疏水量必定来源于管束的泄漏。,五 回热加热器的运行,热力发电厂,加热器水位的正确调整是加热器正常运行的保证。每台加热器虽然都配有水位计、水位调整器和水位铭牌等，但实际上从水位计上得到的水位往往高于加热器的实际水位，即 出现假水位现象。它的原因在于水位的控制和显示信号是通过壳体中上、下两个接口分别引出的。在卧式加热器中，蒸汽流过接口处的速度与液面上的速度不同。水位计引出口的 位置常选择靠近疏水冷却段的进口处，而相应的蒸汽由于处在加热器的前端，流速较高。根据能量守恒原理，速度较高处的蒸汽静压就较低，所以测得的水位就比实际水位要高。也即虽然水位计指示已达到加热器的水位标牌上的刻度线，但其实际水位仍偏低，严重时会造成水封的丧失，所以必须进行现场的水位调整。,五 回热加热器的运行,热力发电厂,现场的水位调整可以以铭牌上的正常水位为起点，把水位逐渐提高，在每提高一次水位的同时，测量疏水的出口温度和给水的出口温度。此时将会出现疏水温度逐步下降，给 水出口温度开始时不变化，然后从某一水位起开始下降的现象（此时说明水位已升高到开 始触及管束）。我们可以把给水出口温度尚未下降的这一水位，定为该加热器的高水位，再 由此按设计要求定出正常水位及低水位。有的电厂在运行中希望加热器低水位运行，目的 是在机组负荷变化时，可以延长加热器的报警时间，避免加热器的保护装置动作，这无论 从经济或安全角度考虑，都是不可取的。,五 回热加热器的运行,热力发电厂,（三）加热器的出口端差,在运行中，加热器的出口端差是一个重要的监视指标。因为加热器的许多不正常的情况都与此有关，比如：,（1）,当加热器传热面结垢,，使传热热阻增加或加热器管束部分堵塞时，加热器的出口端差将增大，当然同时其水阻也随之增加，检修时可采用稀盐酸或硫酸清洗管束以消除水垢。,（2）如果,加热器中聚集了不凝结气体,，将会严重影响传热，因此端差也会上升。造成这一后果的原因，或是空气漏入或是排气不畅，应检查调整加热器抽空气管道上的阀门开度。,五 回热加热器的运行,（3）当,加热器水位过高,并淹没了部分加热管束时，由于传热面积的减少将使端差增大，其原因多半是疏水调节装置工作不正常或管子有泄漏所致。,（4）如果加热器的出水温度在加热器的旁通阀之后（按水流方向）测量，当旁路阀不严密或自动控制失灵导致旁通阀门泄漏，也会引起加热器出口端差的增大。,（5）若抽汽管的阀门未开足或逆止阀的节流损失太大，将导致加热器出水温度降低。这一异常可以通过测取抽汽管与加热器内（或进口）的压力作对比判定。,五 回热加热器的运行,（四）超负荷工况,当回热系统中有一台或一列加热器停用，将使运行中的加热器的流量增大到失常或使加热器损坏的程度，因此加热器的负荷不得超过规定的限额。过分的超负荷运行会危害设备的安全，缩短加热器的寿命。,为了保证加热器寿命，超负荷（应急）运行应尽量减少，时间尽可能缩短并尽快地恢复到设计工况。,低压加热器的停用，特别是最末一级低压加热器的停用，将使其级后汽轮机叶片的冲蚀加剧，所以低压加热器更不应无故停用，大多数汽轮机压力最低一级低压加热器的抽汽管道不装截止阀，这台加热器只有汽轮机停机时才能停用。,若必须停止某加热器时，为保证相应抽汽段以后汽轮机的各级不过负荷，以及有关的运行加热器不超负荷，应相应降低机组的功率（电负荷）。,五 回热加热器的运行,（五）停机保护,为了防止加热器管系的锈蚀，加热器停用后的防腐工作是十分重要的。加热器管系锈 蚀的主要原因是氧化，因此，防腐措施就是保证管系与空气隔绝。,运行过程中加热器短期停运时，在汽侧充满蒸汽和适当地调节水侧给水的pH值，可以起很好的保护作用。,加热器停用时间较长时（例如为了系统设备维修，长期停用或者为了总系统维修、机 组大修停用加热器），必须提供更持久性的保持措施。例如，采取充氮和使用其它合适的化 学抑制剂。对碳钢管束给水加热器可采用如下措施：壳侧（即蒸汽侧）一充氮，在长期停用期间，须完全干燥后充入干的氮气；水室（即水侧）-当机组停机时，加大联氨注入量，使加热器内联氨的浓度提高到200mgL并且以增加氨来调节和控制pH值为100。,五 回热加热器的运行,课题二：除氧器,1 给水除氧的意义及方法,气体来源：,1、补充水带入空气；,2、凝汽器、部分低压加热器及其管道附件 处于真空状态下工作，空气从不严密处漏入主凝结水中。,一、气体的来源及为何要除氧,给水中含有氧气和空气的危害：,O,2,会对钢铁构成的热力设备及汽水管道产生强烈的腐蚀作用；,CO,2,的存在会加速氧腐蚀，这种氧腐蚀通常发生在给水管道和省煤器内；,N,2,妨碍热交换设备的传热，降低传热效果。,气体会引起腐蚀和影响传热,工质里有腐蚀气体和惰性气体：,O,2,、CO,2,、N,2,给水除氧的方法：,化学除氧和物理除氧两种。,化学除氧是利用易和氧发生化学反应的药剂，如亚硫酸钠Na,2,SO,3,（用于中参数电厂）或联胺N,2,H,4,，使之和水中溶解的氧产生化学变化，达到除氧的目的。,化学除氧能彻底除去水中的氧，但不能除去其它气体，所生成的氧化物还会增加给水中可溶性盐类的含量，且药剂价格昂贵，中小型电厂不采用；在要求彻底除氧的亚监界和超临界参数电厂，在热力除氧后一般再用联胺补充除氧。,物理除氧,是发电厂广泛应用的,热力除氧法,，它的价格便宜，既能除氧又能除去给水中的其它气体，使给水中不存在任何残留物质，故发电厂均采用热力除氧法，在亚临界和超临界参数电厂中，热力除氧法亦是主要的除氧方法，化学除氧只作为辅助除氧和提高给水pH值的手段。,给水除氧的方法：,亨利定律（气体溶解定律）,道尔顿定律（气体分压定律）,传热方程,传质方程,二、热力除氧的原理,亨利定律反映了气体在水溶液中溶解的规律，道尔顿定律确定了混合气体的全压力与各组成气体的分压力之间的关系。它们提供了加热方法除去水中溶解气体的理论基础。,热力除氧原理,亨利定律指出：,在一定温度条件下，当溶于水中的气体与自水中逸出的气体处于动态平衡时，单位体积中溶解的气体量与水面上该气体的分压力成正比。亨利定律的数学表达式为：,式中：p,b,-在平衡状态下水面上该气体的分压力,MPa；,p,0,-除氧器内水面上气体的全压力，MPa；,K,d,-该气体的重量溶解度系数,它的大小随气体 的种类和温度而定。,二、热力除氧的原理,显然：,如P,b,P,f,，则P=P,b,-P,f,P,f,时，P 0，气体继续溶于水中，b；,在除氧器中，某气体在水中的溶解与离析处于,动平衡状态,时，与水中气体溶解量相对应的该气体在水面上的分压力称为平衡压力P,f,，即：,二、热力除氧的原理,道尔顿定律指出：,混合气体的全压力等于各组成气体的分压力之和。,对除氧器：,水面上气体的全压力p,o,应等于水蒸气的分压力p,H,2,O,和溶于水中的各种气体分压力p,j,之和，即：,热力除氧过程：,对水定压加热，p,H,2,O,，当把给水加热至除氧器压力下的饱和温度时，p,H,2,O,p,o,，其它气体的分压力趋近于零，于是溶解在水中的气体将从水中逸出被除掉，达到除氧的目的。,二、热力除氧的原理,三、要求,要达到良好热力除氧效果的基本条件是：,满足传热和传质,1、给水应加热到除氧器工作压力下的饱和温度，建立除气的加温和传热条件。在热力除氧中即使出现少量的加热不足，都会引起除氧效果恶化，使水中含氧量增大，达不到给水除氧要求的指标。在大气压力下水加热不足,1,时水中含氧量会高达,0.2mgL,；,三、要求,初期除氧阶段：,此时水中气体较多，不平衡压差较大。气体可以小气泡的形式克服水的粘滞力和表面张力离析出来，此阶段可以除去水中8090的气体，相应给水中含氧量可以减少到0.050.1mgL。,深度除氧阶段：,给水中还残留少量气体，此时不平衡压差相应很小，溶于水中的气体无能力克服水的粘滞力和表面张力逸出，只有靠气体单个分子的扩散作用慢慢离析出来，此时可以加大汽、水接触面，将水形成水膜或水滴，造成水的紊流来加强扩散作用以达到深度除氧。,因此对给水除氧有严格要求的亚临界及以上参数具有直流锅炉的电厂，在热力除氧后还要辅以化学除氧。,除氧的两个阶段：,一、除氧器的种类和压力选择,根据水在除氧器内的播散方式除氧器可分为：喷雾填料式（喷雾膜式）、淋水盘式（细流式）、喷雾淋水盘式等。,根据除氧器压力的大小，可分为真空式、大气式和高压除氧器三种。,除氧器压力应根据发电厂的参数、类型和不同水质对含氧量的要求，根据技术经济比较选择。除氧器的总容量应根据最大给水消耗量选择，每台机组宜配1台除氧器。中低参数电厂采用大气式除氧器；,高压及中间再热凝汽式机组宜采用一级高压除氧器。,2 除氧器的类型和构造,50MW以上机组的凝汽器，冷却排汽至饱和状态，本身又有专门的抽气设备，因而凝汽器具备了热力除氧的条件，在凝汽器底部两侧加装适当的除氧装置（如淋水盘、溅水板、抽气口等），利用汽轮机排汽加热凝结水即可以除氧，称,真空式除氧器,。此时电厂补充水也从凝汽器的上部进入，正常运行时可将凝结水和补充水含氧量降至0.020.03mgL，可以保护低压加热器及其管道免受强氧的腐蚀。但经过除氧后的凝结水还要经过真空以下的设备和管道，可能漏入空气，,不能作为唯一的除氧器使用,。,（一）真空式除氧器,大气式除氧器的工作压力选择略高于大气压（,0.118MPa,），以使离析出来的气体靠此压差自动排出除氧器，相应的饱和水温度为,104.25,。由于工作压力低，设备造价也低，土建投资费用不大，适用于中、低参数发电厂，还适用于热电厂生产返回水和补充水的除氧设备。,（二）大气式除氧器,高压除氧器的工作压力一般为0.3430.784MPa。我国定压运行高压除氧器选为,0.588MPa,，相应的饱和水温度为,158,，滑压运行高压除氧器最高工作压力为0.7330.784MPa。,高压除氧器的优点：,（1）除氧器压力提高，汽轮机抽汽口的位置也随压力提高向前推移，可以减少回热系统中价格昂贵的高压加热器的台数，相应增加低压加热器的台数，使系统造价降低，安全性也提高。,（三）高压除氧器,（2）电厂事故或高压加热器停用时，高压除氧器可减少进入锅炉给水温度的变化幅度，改善锅炉的运行条件。现代高参数电厂给水温度一般为230260，高压除氧器出口水温为158172，高压加热器停用时不象采用大气式除氧器出口水温仅104，给水温度变化幅度较小。,（3）除氧器压力提高，其相应的饱和水温也提高，使气体在给水中溶解度降低，增强气体自水中离析过程，有利于提高除氧效果。,（4）压力提高，给水在除氧器内的焓升也提高，可避免除氧器的自生沸腾。,（三）高压除氧器,设备较复杂，同时投资增加。锅炉给水泵要在160左右的高温下工作，为防止给水泵不汽化而产生汽蚀，给水泵入口处需建立较高的静水头，因而增加泵的造价和土建投资。,高压除氧器的缺点,：,（三）高压除氧器,二、除氧器的构造,（一）喷雾填料式除氧器,喷雾填料式除氧器的主要优点是：,传热面积大，在负荷变动时如低压加热器故障停用或进水温度降低，除氧效果无明显变化，负荷适应性强，能够深度除氧，除氧后水的含氧量可小于7g/L。这种除氧器的除氧性能与给水雾化好坏关系很大，这种除氧器为我国和西方各国电厂广泛采用。,（一）喷雾填料式除氧器,（二）淋水盘式除氧器,淋水盘式除氧器是一种老式结构的除氧器，外形尺寸大，制造工作量大，检修困难，在正常工况下除氧效果良好。但对进水温度和负荷要求苛刻，适应能力差，当进水温度低于70及超负荷运行时，淋水盘形成溢流，除氧效果恶化。另外淋水盘的小孔易被水垢和铁锈堵塞影响除氧器的出力，其除氧指标达不到高参数电厂的要求，故在老中压电厂中应用，同时在水箱内设置再沸腾管或在低层加装蒸汽鼓泡装置，使上述缺点得一定程度克服。,（二）淋水盘式除氧器,喷雾淋水盘式除氧器有立式和卧式两种。其工作是在喷雾层初步除氧，可除去水中大部分气体，再在喷雾层下面串联淋水盘（代替填料层）深度除氧，除去水中残余气体。,（三）喷雾淋水盘式除氧器,卧式除氧头与给水箱组合图,卧式喷雾淋水盘式除氧器,除氧水由进水管5进入进水室4，在进水室下沿纵向布置的恒速喷嘴将水雾化，二次加热蒸汽从左边管进入与雾化水接触混合,初期除氧,，蒸汽凝结水和给水同时落到中部配水槽7中，配水槽将水变为均匀的细流落到数十组淋水箱中，二次加热蒸汽从淋水盘箱下部进入与给水逆向流动,深度除氧,，除氧后的给水从下水管落至给水箱。,二次蒸汽,一次蒸汽,卧式喷雾淋水盘式除氧器,给水箱是凝结水泵与给水泵之间的缓冲容器。,作用：,在机组启动、负荷大幅度变化、凝结水系统故障或除氧器进水中断等异常情况下，保证给水泵在一定时间内不间断地向锅炉送水，防止锅炉缺水干烧产生爆管事故。,贮水量：,指给水箱底部出水管顶部水位至给水箱正常水位之间的贮水量，一般为给水箱全部几何容积的8085。按照火力发电厂设计技术规程规定：给水箱贮水量在保证安全运行的前提下，200MW及以下机组为1015min的锅炉最大连续蒸发量时的给水消耗量，200MW以上机组为510min的锅炉最大连续蒸发量时的给水消耗量。,（四）除氧器给水箱,3 除氧器的运行,一、除氧器的自生沸腾,除氧器的自生沸腾是指有过量的热疏水进入除氧器时，因其压力降低水汽化产生的蒸汽量已能满足或大于除氧器的抽汽量，即除氧器内给水加热不需要本级回热抽汽量，从而产,生自生沸腾现象。此,时除氧器的抽汽量为,零或为负值。,运行时除氧器加热蒸汽抽汽管上的逆止阀关闭，除氧器内的压力会不受控制地升高，除氧器的排汽量随压力升高而加大，造成较大的热损失和工质损失；同时原设计的除氧器内汽、水逆向流动受到破坏，在除氧器的底部形成一个不动的蒸汽层，妨碍逸出的气体及时排走，因而引起除氧效果恶化。,自生沸腾的后果:,3 除氧器的运行,大型机组除氧器宜,采用滑压运行,，因除氧器滑压运行后给水在除氧器的焓升大大提高，给水焓升提高后给水在除氧器中加热量增大，其抽汽量也就增大；,对进入除氧器的高压加热器的疏水,设置疏水冷却器,，既可避免除氧器的自生沸腾，又减少了对低压抽汽的排挤，但要增加外置式疏水冷却器，增加投资，同时增加了疏水的阻力，可能引起低负荷时高压加热器疏水不畅；,将轴封汽、锅炉连续排污扩容蒸汽等高温汽引向别处；,将低温的化学补充水引入除氧器以增加吸热量，但会降低回热系统的热经济性。,若以上措施仍不能消除除氧器自生沸腾，最后只有改变回热系统，提高除氧器工作压力，相应减少高压加热器的数量来降低进入除氧器的疏水量及其热量。,自生沸腾的防止：,二、除氧器的运行方式,3 除氧器的运行,除氧器的运行方式有,定压,和,滑压,两种。,5-11,在本级回热抽汽管道上不设压力调节阀，在滑压范围(20-100)内，其加热蒸汽压力随机组负荷而变化，避免了加热蒸汽的节流损失。与单独连接相比，其关闭本级抽汽的负荷由70降到20%。与前置连接相比，其出口水温无端差，所以,该连接方式的热经济性最高,，适合于再热机组和调峰机组。,滑压除氧器,（1）除氧器滑压运行不仅提高了额定工况下的经济性，还明显提高了机组低负荷运行时的热经济性，这对担任中间负荷或调峰负荷的机组将更为有利。,（2）简化热力系统、降低了投资。,（3）使汽轮机的抽汽点分配更合理，提高了机组的热效率。,滑压运行的优点：,实现除氧器滑压运行应采取的措施,当负荷骤降时，p,j,，p,d,，,给水泵入口,水产生汽化,当负荷骤升时，p,d,，给水成为不饱和水，,除氧效果恶化,问题,机组负荷骤升时，除氧器的压力随抽汽压力升高而升高，水箱内的存水由于热惯性使水温升高较慢，水温的变化滞后于压力的变化，除氧器内的水温达不到升压后对应的饱和温度，由饱和水变为不饱和水，已从水中离析出来的气体又会重新溶于水中，使出水含氧量增大，导致返氧，除氧效果恶化。,负荷骤升时，因给水泵入口处的水温滞后于上升后压力下对应的饱和水温，给水泵产生汽蚀的可能性更小，因此更安全。,负荷骤升时除氧效果的保证,原因：,克服返氧的办法是将给水箱内的水温升高达到新压力下对应的饱和温度，保持给水箱内的饱和状态。,措施：,在给水箱内装设再沸腾管。当机组负荷骤升时，投入补充蒸汽至再沸腾管内，给水在给水箱内再加热至骤升后压力下的饱和温度，即可改善除氧效果；,严格控制升负荷的速度。一般升负荷保持在每分钟5负荷内即可保证出水含氧量在合格标准内；,缩减滑压运行范围。若除氧器滑压范围过大，机组升负荷过程中除氧器升压幅度也大，出水含氧量可在长时间内达不到合格标准。,负荷骤升时除氧效果的保证,当机组负荷骤然下降或机组甩负荷时，汽轮机抽汽压力也下降，引起除氧器内压力下降，此时水温的下降滞后于压力的降低，水温高于下降后压力所对应的饱和温度，水箱内原来的饱和水发生“闪蒸”，相当于二次除氧，水温下降达到新的饱和状态下的平衡，除氧效果会因为水的再沸腾变得更好。,此时在给水泵入口处的水温因静水头的作用短时间内不会降低，但泵入口处的压力已随除氧器压力的降低而下降，造成泵入口处的水温高于下降后压力对应的饱和温度，给水泵汽蚀的可能性增大，给水泵的安全受到威胁；严重时影响给水泵正常工作。,负荷骤降对给水泵安全的影响,给水泵前置泵外观,单独连接定压除氧器,0.7-1.0MPa,165-180（饱和水）,0.588MPa,158,优点：,保证除氧效果；,防止给水泵汽蚀。,缺点：,有压力调节阀额外增加蒸汽节流损失；低负荷切换至高一级抽汽，关闭原级抽汽等于减少了一级回热，增大回热过程的不可逆损失。由于这两方面原因，降低机组的热经济性，使,i,下降，低负荷时尤甚。,前置连接定压除氧器,1,2,H,2,的出口水比焓h,w2,h,2,-,，h,2,f(p,2,）而与除氧器定压p,d,无关，因而压力调节阀的节流与h,w2,值也无关，这时就不存在因装有压力调节阀而降低机组的热经济性的情况；它是以增加一台高压加热器H,2,，使投资增加、系统复杂为代价，故应用不广泛。,课题三：凝汽设备,提高汽轮机装置的经济性，主要有两个途径：,一是提高汽轮机的内效率,，另一是,提高装置的循环热效率,。前一个途径我们在前面各章 中已进行 了讨论，这就是努力减小各项损失，改善汽轮机通流部分的设计等。提高循环热效率也有两个方向，一是,提高平均加热温度,，可采用回热循环，以减少低韫加热，也可提高初参数，以及采用再热循环等；另一方向则是,降低平均放热温度,，而这正是凝汽设备的主要任务。,课题三：凝汽设备,1 凝汽设备的组成及作用,一、凝汽设备的组成,凝汽设备系统组成,1-抽气设备；2-汽轮机；3-发电机；4-循环水泵；5-凝汽器，6-凝结水泵,1 凝汽设备的组成及作用,表面式凝汽器,表面式凝汽器结构简图,1-蒸汽人口；2-冷却水管，3-管板；4-冷却水进水管；5-冷却水回流水室；6-冷却水出水管；7-凝结水集水箱(热井)；8-空气冷却区；9-空气 冷却区档板；10-主凝结区；11-空气抽出口,二、凝汽设备的作用,1 凝汽设备的组成及作用,第一个作用,是：在汽轮机的排汽口建立并保持高度真空，使进入汽轮机的蒸汽能膨胀到尽可能低的压力，从而增大机组的理想比焓降，提高 其热经济性。,第二个作用,是将由排汽凝结而成的凝结水作为锅炉的给水，循环使用。,一次中间再热亚临界机组的热效率,2 凝汽器内压力的确定及其影响因素,一、凝汽器内压力的确定,二、影响凝汽器压力的因素,2 凝汽器内压力的确定及其影响因素,冷却水进口温度,t,1,冷却水温升,t,凝汽器的传热端差,三、工况变化对冷却水温和传热端差的影响,2 凝汽器内压力的确定及其影响因素,端差,t,与,D,c,、,t,w1,的关系曲线,N-3500-1型凝汽器特性曲线,3 凝汽器的运行,凝汽器压力升高1kPa，会使汽轮机的汽耗量增加。1.5-2.5,过冷度增大，则含氧量升高,过冷度增加1，机组煤耗量将增加0.13,循环水泵的耗电量一般占机组总发电量的1.22,凝汽器运行的要求主要是保证达到最有利的真空，减小凝结水的过冷度和保证凝结水晶质合格。,1.凝汽器的汽阻和水阻,3 凝汽器的运行,凝汽器的汽阻一般不应超过660Pa，现代凝汽器冷却水管的排列很好，汽阻可以小到260400Pa，甚至只有130Pa左右,大多数双流程 凝汽器的水阻在50kPa以下，单流程凝汽器的水阻一般不超过40kPa,2.凝结水过冷,从传热的角度分析，凝结水过冷是必然会产生的,设计中冷却水管的排列不当,凝汽器漏入空气增多,运行中凝汽器热井中凝结水水位过高,