第六章 回热加热系统及设备

为了减小端差，提高表面式加热器的热经济性，现代大型机组的高压加热器和少量低压加热器采用了联合式表面加热器。此类加热器一般由以下三部分组成（如图6-2）：
图6-2三段式高加结构示意图
1）过热蒸汽冷却段
当抽汽过热度较高时，导致回热器的换热温差加大，不可逆换热损失也随之增大，为此在高压加热器和部分低压加热器装设了过热蒸汽冷却段，只利用抽汽蒸汽的过热度，蒸汽的过热度降低后，再引至凝结段，以减小总的不可逆换热损失。在该冷却段中，不允许加热蒸汽被冷却到饱和温度，因为达到该温度时，管外壁会形成水膜，使该加热段蒸汽的过热度被水膜吸附而消失，没有被给水利用，因此在此段的蒸汽都保留有剩余的过热度。
图６－1原则性热力系统
回热抽汽系统是原则性热力系统中主要组成部分，即采用作过一部分功的蒸汽来加热进入锅炉的给水，采用抽汽加热锅炉给水的目的在于减少冷源损失，一定抽汽量的蒸汽作了部分功后不再至凝汽器中向冷却水放热，既避免了蒸汽的热量被循环冷却水带走，使蒸汽热量得到充分利用，热耗率下降。同时由于利用了在汽轮机作过部分功的蒸汽来加热给水，提高了给水温度，减少了锅炉受热面的传热温差，从而减少了给水加热过程的不可逆损失，在锅炉中的吸热量也相应减少。综合以上原因说明抽汽回热系统提高了机组循环热效率，因此抽汽回热系统的正常投运对提高机组的热经济性具有决定性的影响。从理论上讲，采用回热抽汽的级数越多，循环热效率就越高。但在实际中，由于投资费用和场地的限制，抽汽的级数受到限制。合理的给水温度、抽汽级数和参数应该根据汽轮机参数、加热器的形式、性能、疏水方式等情况综合加以优化。总的原则是：尽量采用低焓、高熵的蒸汽，少采用高焓、低熵的抽汽。
采用过热段是有条件的。必须在机组满负荷时，蒸汽的过热度超过50℃～70℃时，采用过热蒸汽冷却段比较有利，因此低压加热器采用过热蒸汽冷却段的很少。只采用了凝结段和疏水冷却段的加热器，其端差较大。
当加热器水位高故障时，相应的抽汽隔离阀、止回阀关闭疏水阀开启。机组负荷降至10％额定负荷以下时，各抽汽隔离阀自动关闭，疏水阀开启。
在回热系统中，采用的加热器有两种热交换方式，一种是表面式加热器，一种是混合加热器，无论采用何种加热器，其设计应按尽可能缩小蒸汽与给水之间的温差来进行。这样可最大限度用蒸汽的汽化潜热。提高热交换效率。
汽轮机的中压缸排汽即四段抽汽，用汽点多，流量大，贮存的能量大，引起汽轮机超速的危险最大，若蒸汽倒流入汽轮机内将引起汽轮机超速，造成严重后果，故四段抽汽管设有两个气动止回阀，在去除氧器和辅助蒸汽系统的供汽分支管上也分别设有止回阀，以防机超速。
在汽轮机跳闸时，这些抽汽管中的蒸汽将会倒灌入汽轮机本体，使汽轮机意外超速；在汽轮机低负荷运行或某一加热器水位太高，或管道疏水不畅时，就会发生水灌入汽轮机本体的危险。这几种情况都是不允许的，一旦有这种趋势，抽汽逆止门应立即自动关闭，隔离阀靠自动或手动关闭，这就要求各阀门开关灵活、可靠、严密。止回阀应进行定期试验。
307.9
第10级后第三级（至3Fra bibliotek高加）68.16
2.13
474.4
第13级后
第四级（至除氧器）
79.72
1.008
370
第16级后
第四级（至给水泵
汽轮机）
79.94
1.061
370
第16级后
第五级（至5号低加）
85.24
0.4036
252
#1低压缸左右第2级后
第六级（至6号低加）
40.9
0.1161
第六章回热加热系统及设备
第一节概述
原则性热力系统是汽轮机主要系统之一，由下列各局部热力系统组成：连接锅炉、汽轮机的主、再热蒸汽管道；抽汽回热系统；主凝结水系统；除氧器和给水泵的连接系统；补充水系统等。对抽汽回热系统而言，习惯上，以除氧器为分界，把除氧器范围内的输入输出系统称为除氧器系统；除氧器以后，至进入锅炉省煤器的高压回热加热系统称为给水系统；凝汽器输出至除氧器的低压回热加热系统，称为凝结水系统。一般原则性热力系统图见图６－1。
127.2
#2低压缸左右第4级后
第七级（至7号低加）
41.94
0.05638
84.4
两个低压缸左右第五级后
第八级（至8号低加）
54.03
0.0238
63.9
两个低压缸左右第六级后
抽汽系统是引起汽轮机超速和进水的主要原因。因此，除位于排汽装置喉部的低加抽汽管外，其余抽汽管道上均设有气动止回阀和电动隔离阀，气动止回阀在前，电动隔离阀在后，均靠进汽轮机抽汽口布置。电动隔离阀作为防止汽轮机进水的一级保护，气动止回阀作为防止汽机超速并兼作防止汽轮机进水的二级保护。8段抽汽由低压缸抽汽口直接进入8号低压加热器，管道不设阀门。
在止回阀前后，隔离阀后，设有疏水管路。机组启动前，所有的抽汽隔离阀全关，而各路疏水阀全开，当机组带负荷10％额定负荷时，从低压到高压依次开启8、7、6、5、3、2、1段抽汽隔离阀，各加热器的汽侧投入运行。机组负荷到15％额定负荷时，除氧器的汽源也由辅助蒸汽切换至四段抽汽，除氧器开始滑压运行，在抽汽隔离阀开启至10％开度时，阀门自动停开5min，以满足加热器暖管的需要，然后再继续开启至100％开度。在抽汽隔离阀和抽汽止回阀全开之后，相应的抽汽隔离阀、止回阀前后疏水阀自动关闭。
荥阳电厂600MW超临界汽轮机有8级非调整抽汽，分别为3高、4低、1除氧。其额定负荷时各级抽汽参数如表６-1。
表６-1 额定负荷（THA工况）时各级抽汽参数
级数
流量
T/h
压力
MPa(a)
温度
℃
抽汽点位置
第一级（至1号高加）
93．58999
5.974
353.7
第8级后
第二级（至2号高加）
116.16
4.106
在该段中，被加热水的出口温度接近或略低于抽汽蒸汽压力下的饱和温度。
2）凝结段
加热蒸汽在此段中是凝结放热，其出口的凝结水温是加热蒸汽压力下的饱和温度，因此被加热水的出口温度，低于该饱和温度。
3）疏水冷却段
设置该冷却段的作用是使凝结段来的疏水进一步冷却，使进入凝结段前的被加热水温得到提高，其结果一方面使本级抽汽量有所减少，另一方面，由于流入下一级的疏水温度降低，从而降低本级疏水对下级抽汽的排挤，提高了系统的热经济性。实现疏水冷却的基本条件是被冷却水必须浸泡在换热面中，是一种水－水热交换器，该加热段出口的疏水温度，低于加热蒸汽压力下的饱和温度。