熱力發(fā)電廠 教學課件 第三章 熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)

第3章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)

第一節(jié)

機組回熱加熱系統(tǒng)及熱經濟性分析

第二節(jié)給水除氧系統(tǒng)

第三節(jié)除氧器的運行及經濟性分析

第四節(jié)

機組回熱原則性熱力系統(tǒng)計算

第五節(jié)

機組回熱全面性熱力系統(tǒng)

本章提要第3章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)第一節(jié)機組回1第一節(jié)

機組回熱加熱系統(tǒng)及熱經濟性分析

這一節(jié)先介紹回熱加熱器的類型、結構特點及其連接方式；著重定性分析影響電廠熱經濟性的一些回熱系統(tǒng)的損失；第一節(jié)機組回熱加熱系統(tǒng)及熱經濟性分析

這一節(jié)先介紹回熱加2回熱系統(tǒng)既是汽輪機熱力系統(tǒng)的基礎，也是全廠熱力系統(tǒng)的核心，它對機組和電廠的熱經濟性起著決定性的作用?；責嵯到y(tǒng)既是汽輪機熱力系統(tǒng)的基礎，也是全廠熱力系統(tǒng)的核心，它3一、回熱加熱器的類型及其結構

一、回熱加熱器的類型及其結構

4(a)全混合式加熱器回熱系統(tǒng)(b)全表面式加熱器回熱系統(tǒng)(a)全混合式加熱器回熱系統(tǒng)(b)全表面式加熱器回熱系統(tǒng)5（c）高、低加熱器為表面式的系統(tǒng)（c）高、低加熱器為表面式的系統(tǒng)6

實際電廠采用的加熱器類型(d)帶有兩組重力布置方式的混合式加熱器回熱系統(tǒng)實際電廠采用的加熱器類型(d)帶有兩組重力布置方7(e)帶有部分混合式低壓加熱器的熱力系統(tǒng)12345678CH1H2H3H4H5H6H7H8SG2SG1至C(e)帶有部分混合式低壓加熱器的熱力系統(tǒng)12345678CH8（一）混合式與表面式加熱器比較混合式加熱器因無端差，熱經濟性高；便于匯集汽水和除氧；全由混合式加熱器組成的系統(tǒng)，每級混合式加熱器的水泵應有正的吸入水頭，而且需要有備用泵，反而使系統(tǒng)復雜化，又不安全；面式加熱器有端差，熱經濟性差；面式加熱器組成的系統(tǒng)卻全較為混合式的簡單，而且可靠；現在電廠只設一個混合式的作為除氧器，其余的皆為表面式的（一）混合式與表面式加熱器比較9（二）面式加熱器的類型及其結構特點電廠廣泛采用的面式加熱器有立式和臥式兩種。臥式換熱效果好，熱經濟性高于立式（在同樣凝結放熱條件下，由于橫管面上積存的凝結水膜薄，單根橫管放熱系數為豎管的1.7倍），結構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動力減小的問題等，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。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。（二）面式加熱器的類型及其結構特點10加熱器的結構加熱器由筒體、管板或聯箱、U型或螺紋形管束和隔板等主要部件和附件構成。加熱器的結構11熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)12熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)13熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)14（三）混合式低壓加熱器結構目的：為使水在加熱時能與蒸汽充分接觸，水最后可被加熱到接近蒸汽壓力下的飽和溫度（一般欠熱1℃左右）結構：一般采用1.淋水盤的細流式，2.壓力噴霧的水滴式，3.水膜式等。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(利用在水中引入比加熱器壓力高的疏水或其他汽源)，其機理詳見第二節(jié)。加熱和凝結過程分離出的不凝結氣體和部分余汽被引至凝汽器。采用重力式的混合式低壓加熱器，其加熱水出口可不設集水室。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。（三）混合式低壓加熱器結構15熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)16熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)17（四）面式加熱器的疏水設備面式加熱器的疏水設備主要有以下幾種：

⒈水封管：利用U型管中水柱高度來平衡加熱器間壓差，實現自動排水并在殼側內維持一定水位。⒉浮子式疏水器：系由浮子、滑閥及其相連接的一套轉動連桿機構組成，所示。浮子隨加熱器殼鍘水位上下浮動，通過傳動連桿啟閉疏水閥，實現水位調節(jié)。⒊疏水調節(jié)閥：大機組的高壓加熱器多采用疏水調節(jié)閥，它的動作由一套水位控制操作系統(tǒng)來操縱，常用的有電動、氣動控制系統(tǒng)。⒋新型水位控制器：基于汽液兩相流動特性設計的大機組加熱器水位調節(jié)的新方法和設備，靠汽液兩相流的自反饋特性改變流量達到控制水位的目的。（四）面式加熱器的疏水設備18熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)19二、蒸汽冷卻器的類型蒸汽冷卻器有內置和外置兩種（一）內置式蒸汽冷卻器

二、蒸汽冷卻器的類型20（二）外置式蒸汽冷卻器的連接方式(a)(b)(c)(d)(e)(f)j+1jj–1jj+1j–1H1H2H3（二）外置式蒸汽冷卻器的連接方式(a)(b)(c)(d)(e21（三）蒸汽冷卻器及其熱經濟性分析1、蒸汽冷卻器作用回熱加熱器內汽水換熱的不可逆損失↓加熱器出口水溫↑，換熱溫差△Tr↓

，熱經濟性↑2、蒸汽冷卻器類型內置式蒸汽冷卻器（過熱蒸汽冷卻段）：與加熱器本體合成一體（蒸汽凝結部分）；外置式蒸汽冷卻器：具有獨立的加熱器外殼，布置靈活；（三）蒸汽冷卻器及其熱經濟性分析22（1）內置式蒸汽冷卻器（過熱蒸汽冷卻段）優(yōu)點：簡單，投資??；缺點：冷卻段面積小，只能提高本級出口水溫，熱經濟性改善小，提高0.15%~0.20%；（2）外置式蒸汽冷卻器優(yōu)點：減少本級端差，提高最終給口水溫度；換熱面積大，熱經濟性可提高0.3%~0.5%；布置方式靈活；缺點：造價高。3、蒸汽冷卻器的連接方式水側連接方式：（1）內置式蒸汽冷卻器： 串聯連接（順序連接）（1）內置式蒸汽冷卻器（過熱蒸汽冷卻段）23（2）外置式蒸汽冷卻器： 串聯連接：全部給水流經冷卻器并聯連接：只有一部分給水進入冷卻器4、外置式蒸汽冷卻器連接方式比較（1）串聯連接優(yōu)點：進水溫度高，換熱溫差小，火用損小；缺點：給水全部流經冷卻器，給水系統(tǒng)阻力大，泵功消耗多（2）并聯連接優(yōu)點：給水系統(tǒng)阻力小，泵功消耗少缺點：進水溫度小，換熱溫差大，火用損大；回熱抽汽做功少，熱經濟性稍差（2）外置式蒸汽冷卻器：24三、回熱系統(tǒng)的損失及回熱系統(tǒng)的優(yōu)化（一）面式加熱器的疏水方式1、疏水收集方式

——將面式加熱器汽側疏水收集并匯集于系統(tǒng)的主水流（主給水或主凝結水）中；（1）疏水逐級自流方式

——利用汽側壓差，將壓力較高的疏水自流到壓力較低的加熱器中，逐級自流直至與主水流匯合；三、回熱系統(tǒng)的損失及回熱系統(tǒng)的優(yōu)化25疏水逐級自流方式疏水逐級自流方式26（2）疏水泵方式

——由于表面式加熱器汽側壓力遠小于水側壓力（特別是高壓加熱器），借助疏水泵將疏水與水側的主水流匯合，匯入點常為該加熱器的出口水流中；（2）疏水泵方式27疏水冷卻段的加熱器示意圖疏水冷卻段的加熱器示意圖284．實際系統(tǒng)疏水方式的選擇

技術經濟比較：對熱經濟性影響約為0.5%～0.15%（1）疏水逐級自流方式：簡單、可靠、費用少應用：高壓加熱器、低壓加熱器（2）疏水泵方式：系統(tǒng)復雜，投資大應用：大、中型機組的最后一、二級低壓加熱器N600MW機組：全疏水逐級自流方式N300MW機組：全疏水逐級自流方式或第3臺低加采用疏水泵方式4．實際系統(tǒng)疏水方式的選擇295.回熱系統(tǒng)基本連接方式：（1）一臺混合式加熱器作為除氧器，將回熱加熱器分為高壓加熱器組和低壓加熱器組；（2）高壓加熱器疏水逐級自流進入除氧器；（3）低壓加熱器疏水逐級自流方式進入凝汽器熱井或在末級或次末級加熱器采用疏水泵將疏水打入加熱器出口水管道中?；責岢槠^熱度較小時不宜采用蒸汽冷卻器；小機組不宜采用蒸汽冷卻器和疏水冷卻器。5.回熱系統(tǒng)基本連接方式：30（二）回熱系統(tǒng)的損失熱經濟性的影響因素

1.蒸汽循環(huán)參數po、to、prh、trh、pc；2.回熱循環(huán)主要參數Z、τ、tfw；

3.回熱系統(tǒng)有密切的關系，諸如上面提及的疏水收集方式，疏水冷卻器、蒸汽冷卻器的應用等，以及下面要分析的四項損失有關，即與抽汽管道壓降、面式加熱器的端差、回熱系統(tǒng)的配置、實際給水焓升分配有關。（二）回熱系統(tǒng)的損失熱經濟性的影響因素311.抽汽管道壓降pj損失影響因素（1）回熱做功比Xr的變化當機組做內功量時，Xr只決定于回熱做內功量的變化。當機組初、終參數，回熱抽汽參數一定時，大小僅決定于各級抽汽量的變化趨勢。（2）對影響最大的是抽汽管的介質流速（或管徑）和局部阻力（即裝設的閥門多少和閥門類型等）。1.抽汽管道壓降pj損失影響因素322.面式加熱器的端差上端差-----面式加熱器端差都是指出口端差（加熱器汽側壓力下的飽和水溫與出口水溫之間的差值，），又稱上端差。下端差（入口端差）-----以后將提到的疏水冷卻器端差則是指入口端差，它是指離開疏水冷卻器的疏水溫度與進口水溫間的差值，，又稱下端差。2.面式加熱器的端差333.布置損失

理想回熱循環(huán)及其系統(tǒng)全為混合式加熱器。由于采用面式加熱器以及在它回熱系統(tǒng)中所排列位置的不同，引起的熱耗率損失，稱為布置損失。3.布置損失344.實際回熱焓升分配損失

實際的回熱分配偏離理論上最佳回熱分配導致熱經濟性降低，稱為實際回熱焓升分配損失。

影響因素：循環(huán)參數、回熱參數、汽機相對內效率、回熱級數、回熱加熱器的型式等。4.實際回熱焓升分配損失35（三）回熱系統(tǒng)的優(yōu)化回熱的熱經濟性與回熱參數、回熱系統(tǒng)連接方式、pj、j、布置損失等有關，并與汽輪機組的有關設計方案、參數密不可分；因此，應綜合統(tǒng)籌考慮進行優(yōu)化，有成百的方案，要通過計算機來進行優(yōu)化；現代大型汽輪機，設計制造部門都是經過優(yōu)化來確定，不僅要考慮熱經濟（節(jié)能）還要考慮鋼一煤比價或成本，可靠性和對環(huán)保的影響等因素。（三）回熱系統(tǒng)的優(yōu)化36第二節(jié)給水除氧系統(tǒng)除氧器作用：

1.以回熱抽汽來加熱除去鍋爐給水中溶解氣體的混合式加熱器，它既是回熱系統(tǒng)的一級，

2.又用以匯集主凝結水、補充水、疏水、生產返回水、鍋爐連排擴容蒸汽、汽輪機門桿漏汽等各項汽水流量成為鍋爐給水，

3.并要保證給水品質和給水泵的安全運行，是影響火電廠安全經濟運行的一個重要熱力輔助設備。第二節(jié)給水除氧系統(tǒng)除氧器作用：37一、熱除氧的機理

（一）分壓定律(道爾頓定律)

混合氣體全壓力p0等于其組成各氣體分壓力之和，即除氧器內水面上混合氣體全壓力P0，應等于溶解水中各氣體(N2、O2、CO2水蒸汽等)分壓力、之和：

（二）亨利定律氣體在水中的溶解度，與該氣體在水面上的分壓力成正比。即單位體積水中溶解某氣體量b與水面上該氣體的分壓力Pb成正比，其表達式為：

式中p0–––混合氣體全壓力，MPa，kd

–––該氣體的重量溶解度系數，mg/L它與氣體種類，水面上該氣體分壓力和水的溫度有關一、熱除氧的機理38熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)39（三）傳熱方程創(chuàng)造能將水迅速加熱到除氧器工作壓力下飽和溫度的條件，傳熱方程為：式中Qd

—除氧器傳熱量，kJ/h；Kh—傳熱系數，kJ/(m2﹒℃﹒h)；A—汽水接觸的傳熱面積，m2；Δt—傳熱溫差，℃。須強調指出的是必須將水加熱到除氧器壓力下的飽和溫度。（四）傳質方程創(chuàng)造氣體離析出水面有足夠的動力(p)，傳質方程為：

式中G—離析氣體量，mg/h；Km—傳質系數，mg/(m2MPah)；A—傳質面積(即傳熱面積)m2，P—不平衡壓差(即平衡壓力與實際分壓力之差)，MPa。（三）傳熱方程40熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)41綜合以上四個公式可得到以下結論：定壓下一般氣體(O2、CO2、空氣等)在水中的溶解量與水溫成反比；根據傳熱方程，必須嚴格控制將水溫加熱至該壓力下的飽和溫度，這是熱除氧的必要條件；根據傳質方程，要有足夠的不平衡壓差p，這是熱除氧的充分條件。除氧初期靠不平衡壓差p，除氧后期須靠加大汽水接觸面（形成水膜，水膜的表面張力小）或水紊流的擴散作用，使氣體從水中離析出來。

綜合以上四個公式可得到以下結論：42二、熱除氧器的構造（一）對熱除氧器構造的要求根據熱除氧的機理，對熱除氧器構造的要求為：

1.為滿足傳熱要求，需有足夠的汽水接觸面積，水應在除氧器內均勻噴散成霧狀水滴或細小水柱，將水加熱至除氧器工作壓力下的飽和溫度，差幾分之一度也不行，故定壓除氧器要裝壓力自動調節(jié)器。

2.為滿足傳質要求，初期水應噴成水滴，后期要形成水膜，而且汽水應逆向流動，以保證有最大可能的p。

3.要有足夠空間，使汽水接觸時間充分。據試驗在0.1MPa壓力下，其它條件一定時，汽水接觸時間分別為10、20、30min時，水中溶氧量分別達0.056、0.017、0.006mg/l。為符合允許的給水含氧量，可見應有20~30min的持續(xù)時間，即除氧塔要有足夠大的空間。二、熱除氧器的構造434.應及時將離析的氣體排除，以減少水面上該氣體分壓力，否則，要發(fā)生“返氧”現象，故應設有排氣口并有足夠余氣量?？赏ㄟ^除氧器的化學試驗來確定排氣口開度。5.

貯水箱設再沸騰管，以免水箱的水溫因散熱降溫低于除氧器壓力下的飽和溫度，產生返氧。另外，除氧器、貯水箱還要滿足強度、剛度、防腐等要求，并在除氧器和貯水箱上部裝有彈簧安全門，水箱上裝有水封等，是保護除氧器不會超壓損壞的措施，再配以相應管道及附件和測試表計等。4.應及時將離析的氣體排除，以減少水面上該氣體分壓力，否則，44（二）熱除氧器的類型（二）熱除氧器的類型45

（三）典型熱除氧器結構特點

1.大氣壓力式、立式淋水盤除氧器大氣壓力式除氧器均為立式淋水盤式，如下圖所示。其結構主要特點：①設有5~8層環(huán)形、圓形淋水盤交錯布置，盤底鉆有直徑為5~8mm小孔，盤中水層高約100mm。由小孔落下表面積很大的細小水滴。②高壓加熱器組來的疏水，低壓加熱器組來的凝結水等由除氧頭上部各接口處引入(溫度低的水流在除氧頭最上部引入)；回熱加熱蒸汽從除氧頭的底部引入，汽水逆向流動、換熱，將水加熱到104℃，使其溶氧小于15g/l（指大氣壓力式除氧器）。③頂部設有排汽口。（三）典型熱除氧器結構特點46熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)472.噴霧、淋水盤填料式臥式高壓降氧器主要特點：①除氧頭上部為噴霧除氧段，迅速將水加熱至工作壓力下的飽和溫度，完成初期除氧。②除氧頭下部為深度除氧段，完成深度除氧。③熱傳、除氧效果好，可使溶氧量為1~2μg/l，并能適應負荷變化。臥式除氧器可縱向布置多個排汽口，利于氣體及時逸出，以免“返氧”，惡化除氧效果。2.噴霧、淋水盤填料式臥式高壓降氧器48熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)493.蒸汽噴射式、臥式高壓除氧器主凝結水、加熱蒸汽(正常工況是第四段回熱抽汽)從除氧頭的同一側引入，主凝水經上部的雙層淋水盤底部小孔落下，在下部蒸汽噴射管水平中心線處沿管長設有左右對稱的兩組噴汽孔，主凝結水經淋水盤從蒸汽管的兩邊流下，與蒸汽管上噴汽孔噴出的蒸汽相接觸，水被蒸汽霧化，除去大量氣體。蒸汽管兩側設有多層不銹鋼絲網，以增大水的比面積。3.蒸汽噴射式、臥式高壓除氧器50熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)514.無除氧頭的除氧器（一體化除氧器）除氧過程分兩次進行1.初步除氧2.深度除氧給水(待除氧水）4.無除氧頭的除氧器（一體化除氧器）52蒸汽蒸汽除氧水28341675蒸汽蒸汽除氧水2834167553三、除氧器原則性熱力系統(tǒng)及其計算面式回熱加熱器均由汽輪機制造廠隨主機配套供應，而除氧器及其給水箱多為鍋爐制造廠制造，由用戶或設計單位另行訂購或選擇。擬定除氧器原則性熱力系統(tǒng)時應考慮：除氧器的運行方式、相應給水泵組的配置及除氧器的系統(tǒng)連接。（一）除氧器的運行方式

1.定壓除氧

2.滑壓除氧三、除氧器原則性熱力系統(tǒng)及其計算54兩種方式對比：

1.滑壓運行除氧器在滑壓范圍內的加熱蒸汽壓力、隨主機負荷而變動(滑壓)、無蒸汽節(jié)流損失。

2.定壓除氧器卻必須在進汽管上裝壓力調節(jié)閥，以維持除氧器工作壓力為某定值(定壓)，這就帶來壓力調節(jié)的蒸汽節(jié)流損失。在相當高的低負荷(如70%)時就必須切換到壓力更高的某級回熱抽汽壓力時尤甚，如下圖所示。所以定壓除氧器難以適應調峰，現在的電網情況是大機組也要承擔調峰。兩種方式對比：55熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)56（二）小汽機的選擇根據“設規(guī)”，我國是300、600MW汽輪機組才配置汽動給水泵(詳后)、涉及拖動給水泵的工業(yè)汽輪機(以下簡稱小汽機)的型式(凝汽式或背壓式)及其蒸汽源的選擇及其如何連入熱力系統(tǒng)幾個方面。（二）小汽機的選擇57小汽機的汽源：1.新蒸汽2.高壓缸抽汽3.冷再熱蒸汽4.熱再熱抽汽(中壓缸抽汽)小汽機的型式：1.純凝汽式2.純背壓式3.抽凝式4.抽背式幾種常用的是前兩種。小汽機的汽源：58（三）除氧器的熱力計算及自生沸騰的防止1.除氧器的熱力計算

下圖所示為三號高壓加熱器H3與一臺除氧器(H4)的局部熱力系統(tǒng)。圖上標明有關汽水參數的符號。采用相對量計算。（1）物質平衡式為：

（2）熱平衡式為將上列物質平衡式改寫為代入式(5-9)，并整理為(5-10（三）除氧器的熱力計算及自生沸騰的防止59熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)60

該除氧器的抽汽系數寫成(5-10a)：

強調：（5－10a）是以進水焓hw5

為基準，式中右側均為已知值，可解。2.除氧器的自生沸騰現象及其防止辦法（1）自生沸騰現象：所求得的不僅不能為零乃至負值，而且還應為足夠大的正值，如

為零，表明無須抽汽加熱，其它各項汽水流量的熱量，已能將水加熱至除氧器工作壓力下的飽和溫度，這種情況稱為除氧器自生沸騰。（2）防止辦法

①可將一些輔助汽水流量如軸封漏汽、門桿漏汽或某些疏水改為引至其它較合適的加熱器；②也可設高加疏水冷卻器，降低其焓值后再引入除氧器；③還可提高除氧器的工作壓力來減少高壓加熱器的數目，使其疏水量、疏水比焓降低。注意：高參數以上的汽輪機組，必須配用高壓除氧器。該除氧器的抽汽系數寫成(5-10a)：61（四）除氧器汽源的連接方式(a)單獨連接定壓除氧器；(b)前置連接定壓除氧器；(c)滑壓除氧器1—切換閥；2—壓力調節(jié)閥；3—回轉隔板“設規(guī)”規(guī)定，再熱式機組的除氧器，應采用滑壓運行方式。國產300、600MW機組和改型200MW機組，均采用滑壓除氧器或定————滑————定運行方式。

除氧器汽源的連接方式（四）除氧器汽源的連接方式除氧器汽源的連接方式62四、無除氧器的熱力系統(tǒng)（一）無除氧器熱力系統(tǒng)的提出采用無除氧器熱力系統(tǒng)的主要原因是：①隨著機組蒸汽初參數的不斷提高，特別是采用超臨界參數后，蒸汽中各種雜質的溶解度增加，沉積在鍋爐受熱面中的雜質相對減少，而汽機通流部分的沉積物相對增加，以氧化銅最危險。銅主要來自凝汽器和面式低壓加熱器。前者可采用凝結水精處理裝置除掉，后者還無可靠辦法，若采用無銅管的混合式低壓加熱器，銅腐蝕即大為減少。

②由于采用中性水處理NWT有顯著防腐效果，加入氣態(tài)氧使金屬形成穩(wěn)定氧化膜，為發(fā)展無除氧器熱力系統(tǒng)提供了條件。

無除氧器熱力系統(tǒng)是在中性水和加氧處理與混合式低壓加熱器的基礎上發(fā)展起來的。

四、無除氧器的熱力系統(tǒng)63如下圖所示為四臺低加組采用混合式低壓加熱器的幾種連接方式。

SGCP1CP2(a)SG(b)SG1(c)SG2SG(d)如下圖所示為四臺低加組采用混合式低壓加熱器的幾種連接方式。S64（二）無除氧器熱力系統(tǒng)的優(yōu)點

1.無除氧器熱力系統(tǒng)的經濟性好；

2.保證系統(tǒng)的安全可靠性；

3.給水箱熱惰性影響消除；

4.簡化系統(tǒng)，降低投資，節(jié)約基建、運行費用；

5.節(jié)省主廠房的三材耗費。（三）我國的無除氧器熱力系統(tǒng)無除氧器熱力系統(tǒng)在國外已經得到廣泛的應用，在我國也有成功運行的經驗，并且已經得到了關注。所以對機組進行無除氧器改造是節(jié)能改造研究中一項值得研究的內容。（二）無除氧器熱力系統(tǒng)的優(yōu)點65熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)66第三節(jié)除氧器的運行及經濟性分析一、滑壓除氧器的安全運行滑壓除氧器在汽輪機組額定工況下運行，與定壓除氧器基本相同，除氧器出口水溫與除氧器工作壓力下的飽和水溫度是一致的。但是，汽輪機組負荷驟變時，對除氧效果、給水泵的安全運行有截然不同的重大影響。

滑壓除氧器及其給水泵連接方式

第三節(jié)除氧器的運行及經濟性分析一、滑壓除氧器的安全運行67汽輪機組負荷驟變對除氧效果，給水泵汽蝕的影響汽輪機組負荷驟變對除氧效果，給水泵汽蝕的影響68（一）電負荷驟降時給水泵不汽蝕的條件式給水泵的有效凈正吸水頭

和必需凈正吸水頭

在穩(wěn)壓工況下，與流量Q的關系如下圖所示圖5-18(a)給水泵的關系(b)=吸入口壓降+流道壓降(a)HmQ,m3/hNPSHr+DNPSHNPSHaQ-H

MO-DNPSH穩(wěn)定工作區(qū)汽蝕區(qū)NpdDpHdNPSPaNPSHrDNPSPHK泵吸入口葉輪入口壓力最低部分葉輪出口(b)（一）電負荷驟降時給水泵不汽蝕的條件式圖5-18(a)H69給水泵不汽蝕的基本條件是泵入口的有效汽蝕余量

應大于必需的汽蝕余量，即

或防止給水泵汽蝕的有效富裕壓頭應大于零，即

式中：為定值為變量給水泵不汽蝕的基本條件是泵入口的有效汽蝕余量70（二）驟降電負荷給水泵汽蝕的H-τ圖分析下圖的縱座標為壓頭H,m；橫座標為時間τmin。按不同工況分析如下（二）驟降電負荷給水泵汽蝕的H-τ圖分析71（二）滑壓除氧器防止給水泵汽蝕的技術措施

1.提高靜壓頭

Hd；

2.改善泵的結構、采用低轉速前置泵

3.降低下降管道的壓降p；

4.縮短滯后時間；

5.減緩暫態(tài)過程滑壓除氧器壓力

Pd

下降。（二）滑壓除氧器防止給水泵汽蝕的技術措施72二、除氧器運行參數監(jiān)督及其啟停（一）除氧器運行參數的監(jiān)督除氧器正常運行時需要監(jiān)督的參數：溶氧量、汽壓、水溫和水位等。1.溶解氧的監(jiān)督運行中與溶解氧有關的有：①排氣閥的開度；②一、二次加熱蒸汽的比例；③主凝結水流量及溫度的變化；④補水率的調整；⑤給水箱中再沸騰管的良好運行；⑥疏水箱來的疏水宜連續(xù)均勻小流量地投運等。應通過取樣監(jiān)視給水含氧量。二、除氧器運行參數監(jiān)督及其啟停732.除氧器壓力監(jiān)督除氧器必須加熱給水至除氧器壓力下的飽和溫度，才能達到穩(wěn)定的除氧效果。定壓運行除氧器運行中必須保持壓力穩(wěn)定，它是通過加熱蒸汽壓力調節(jié)閥實現自動調節(jié)。滑壓運行除氧器的工作壓力隨負荷的增加而升高，負荷達至額定值時其工作壓力也達到最大值。當除氧器工作壓力降至不能維持除氧器額定工作壓力時，應自動開啟高一級抽汽電動隔離閥；當除氧器壓力升高至額定工作壓力的1.2倍時，應自動關閉加熱蒸汽壓力調節(jié)閥

前的電動隔離閥；當壓力升高至額定工作壓力的1.25～1.3倍時，安全閥應動作；當除氧

器工作壓力升高至額定工作壓力的1.5倍時（此時一般是切換到高一級抽汽運行），應自動

關閉高一級抽汽切換蒸汽電動隔離閥。2.除氧器壓力監(jiān)督743.水位調節(jié)運行中除氧器水箱的水位應維持規(guī)定的正常水位，它表明水箱有足夠的有效儲水量，水位穩(wěn)定，保證給水泵不汽蝕。如果水位過低會使給水泵人口富裕靜壓頭減少，影響給水泵安全工作；如果水位過高會使給水經汽輪機抽汽管倒流至汽輪機引起水擊事故或給水箱滿水、

除氧器振動。排氣帶水等。故維持水箱的正常水位是極為重要的，為此應設有水箱水位自動調節(jié)器和水箱高、低水位報警裝置及保護。水位高I值，報警；高II值，報警，并自動開溢水電動門；高III值，自動關閉其汽源。水位低I值，報警；低II值，自動開大凝汽器的補水門。3.水位調節(jié)75（二）防止除氧器超壓爆破須強調指出，除氧器應有可靠的防止除氧器過壓爆炸的措施，并符合能源安保(1991)709號文“電站壓力式除氧器安全技術規(guī)定”。（二）防止除氧器超壓爆破76（三）單元機組除氧器的全面性熱力系統(tǒng)下圖為我國300MW單元機組除氧器的全面性熱力系統(tǒng)

該除氧器運行方式為定-滑-定壓運行，在20%~70%負荷時滑壓范圍為0.1471~0.691MPa，低于20%負荷時為定壓運行，故仍裝有壓力調節(jié)閥。正常運行時，用第四段抽汽；低負荷四段抽汽壓力低于0.147MPa時，切換用冷再熱蒸汽（高壓缸排汽）；啟動時用啟動鍋爐產生的蒸汽經減溫減壓后，引至輔助蒸汽聯箱，再由該聯箱供給0.5884~0.7845MPa蒸汽，作為備用汽源。設有啟動循環(huán)泵，供啟動時上水之用。（三）單元機組除氧器的全面性熱力系統(tǒng)77單元機組除氧器的全面性熱力系統(tǒng)單元機組除氧器的全面性熱力系統(tǒng)78第四節(jié)機組回熱原則性熱力系統(tǒng)計算（一）、熱力系統(tǒng)的概念及分類熱力系統(tǒng)是火電廠實現熱功轉換熱力部分的工藝系統(tǒng)。它通過熱力管道及閥門將各主、輔熱力設備有機地聯系起來，以在各種工況下能安全、經濟、連續(xù)地將燃料的能量轉換成機械能最終轉變?yōu)殡娔?。用圖來反映火電廠熱力系統(tǒng)，稱熱力系統(tǒng)圖。熱力系統(tǒng)圖廣泛用于設計研究和運行管理。第四節(jié)機組回熱原則性熱力系統(tǒng)計算（一）、熱力系統(tǒng)的概念及分79（二）、回熱原則性熱力系統(tǒng)計算又稱（汽輪）機組原則性熱力系統(tǒng)計算。一.計算目的1.

確定某工況時機組的熱經濟指標和各部分汽水流量；2.

根據最大工況時的各項汽水流量，選擇有關的輔助設備及汽水管道；3.

確定某些工況下汽輪機的功率或新汽耗量；4.

新機組本體熱力系統(tǒng)定型設計。二.計算公式對于上述任何計算目的，如確定熱經濟指標i，定流量時求Pe=f（Do），或定功率時求Do=f（Pe）時，（二）、回熱原則性熱力系統(tǒng)計算又稱（汽輪）機組原則性熱力系統(tǒng)80需用熱經濟指標公式：

應用功率方程式：其中：需用熱經濟指標公式：81計算內容①通過加熱器熱平衡式來求各抽汽量；②通過物質平衡式求凝汽量

；③通過汽輪機功率方程式求Pe（定流量計算時）或Do

（定功率計算時）?；責幔C組）原則性熱力系統(tǒng)計算的三個基本公式

1.熱平衡式

2.物質平衡式

3.汽輪機的功率方程式計算內容82三、計算方法和步驟1.計算方法

以熱力學第一定律為主的方法有：①代數運算法②矩陣分析法③偏微分分析法

以熱力學第二定律為基礎的分析法：以分析法為代表

回熱（機組）原則性熱力系統(tǒng)計算方法：①有傳統(tǒng)的常規(guī)計算法②等效焓降法③循環(huán)函數法等三、計算方法和步驟832.計算步驟（詳細內容見教材）①整理原始資料，整理成該機組回熱系統(tǒng)的汽水參數表；②“由高到低”進行各級回熱抽汽量

Dj（或j）的計算；③凝汽系數c或新汽耗量Do的計算，或汽輪機功率計算；④對計算結果進行校核；⑤機組經濟指標和各處汽水流量計算。2.計算步驟（詳細內容見教材）84四、熱平衡式的擬定

熱平衡式一般有兩種寫法：

1.吸熱量=放熱量h，h為加熱器的效率；

2.流入熱量=流出熱量；其中流入熱量中的蒸汽部分應乘以蒸汽焓的利用系數。

為了在同一個系統(tǒng)計算中采用相同的標準，應統(tǒng)一采用h

或，故熱平衡式的寫法,在同一熱力系統(tǒng)計算中也采用同一方式。擬定熱平衡式時，最好根據需要與簡便的原則，選擇最合適的熱平衡范圍。

四、熱平衡式的擬定85回熱系統(tǒng)熱平衡范圍選擇（a）（b）回熱系統(tǒng)熱平衡范圍選擇（a）86廣義的冷源熱損失若以凝汽器和加熱器為熱平衡對象，則有若以整個回熱系統(tǒng)（包括凝汽器和所有加熱器）為平衡對象，則有廣義的冷源熱損失87回熱加熱器的疏水類型回熱加熱器的疏水類型（a）放流式加熱器；（b）、（c）匯集式加熱器回熱加熱器的疏水類型回熱加熱器的疏水類型（a）放流式加熱器88加熱器常規(guī)法分兩種情況計算疏水放流式加熱器如圖4-20(a)所示：匯集式加熱器如圖4-20（b）、（c）所示：

兩類加熱器的計算都是一樣的；匯集式加熱器的均以進水焓為基準的。加熱器常規(guī)法分兩種情況計算89五、回熱（機組）原則性熱力系統(tǒng)的并聯計算常規(guī)的傳統(tǒng)熱力系統(tǒng)的計算“由高到低”串聯進行的；矩陣方程計算仍是系統(tǒng)的熱力系統(tǒng)計算，都是并聯進行；并聯計算特點是一次能計算幾十個未知參數的熱平衡方程，同時求得。五、回熱（機組）原則性熱力系統(tǒng)的并聯計算90東方汽輪機廠由引進技術生產的DH_600-40-H型亞臨界參數汽輪機

H1H2H3H4H5H6H7H8國產600MW亞臨界機組回熱原則性熱力系統(tǒng)東方汽輪機廠由引進技術生產的DH_600-40-H型亞臨界參91（一）并聯法解矩陣方程現以上圖所示的國產引進型600`MW機組汽輪機的回熱系統(tǒng)為例，用相對量計算，經整理寫成：（一）并聯法解矩陣方程92寫成矩陣方程A·X=TX=A–1·T其中寫成矩陣方程A·X=T93（二）熱經濟指標計算

1.汽輪機汽耗量：

2.功率校核：

1kg新汽比內功wi為：

據此可得發(fā)電機的功率為：3.1kg新汽的比熱耗q0

（二）熱經濟指標計算944.汽輪機的絕對內效率ηi5.汽輪發(fā)電機組絕對電效率ηe

6.汽輪發(fā)電機組熱耗率q7.汽輪發(fā)電機組汽耗率d4.汽輪機的絕對內效率ηi95第五節(jié)

機組回熱全面性熱力系統(tǒng)機組回熱系統(tǒng)是火電廠熱力系統(tǒng)中最主要的部分之一?；責岢槠到y(tǒng)指汽輪機回熱抽汽有關的管道及設備汽輪機采用回熱循環(huán)的主要目的是提高工質在鍋爐內吸熱的平均溫度，以提高機組的熱經濟性．機組的回熱全面性熱力系統(tǒng)（見圖3-34）是回熱設備實際運行的系統(tǒng)，是在回熱原則性熱力系統(tǒng)基礎上考慮了所有運行工況（包括非正常工況如啟、停、事故及低負荷等）下工質的流程、設備間的切換、運行的可靠性、安全性和靈活性以及總體投資的經濟性。第五節(jié)機組回熱全面性熱力系統(tǒng)機組回熱系統(tǒng)是火電廠熱力系統(tǒng)中96

（一）、機組回熱抽汽的管道系統(tǒng)1、系統(tǒng)的保護措施在抽汽管道上設置隔離閥和止回閥；2.軸封加熱器3.表面式加熱器的水側旁路及保護裝置4.回熱系統(tǒng)中的水泵

5.回熱系統(tǒng)中的備用管路（一）、機組回熱抽汽的管道系統(tǒng)97（二）、回熱加熱器的疏水與放氣系統(tǒng)1.表面式加熱器的疏水裝置(1)U形水封(2)浮子式疏水器（3）疏水調節(jié)閥（４）汽液兩相流疏水控制器

2.回熱系統(tǒng)中的抽空氣管路（二）、回熱加熱器的疏水與放氣系統(tǒng)98（三）、回熱系統(tǒng)中加熱器運行監(jiān)督及維護

1.加熱器投停操作原則2.加熱器投運前檢查3．低壓加熱器的投入

4.運行中高壓加熱器的投入

5.加熱器運行維護

6.低壓加熱器停運7.高壓加熱器停運

8.高壓加熱器故障停運（三）、回熱系統(tǒng)中加熱器運行監(jiān)督及維護999.高壓加熱器緊急停運條件、操作及注意事項10．疏水水位監(jiān)控11．加熱器的保護9.高壓加熱器緊急停運條件、操作及注意事項100第3章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)

第一節(jié)

機組回熱加熱系統(tǒng)及熱經濟性分析

第二節(jié)給水除氧系統(tǒng)

第三節(jié)除氧器的運行及經濟性分析

第四節(jié)

機組回熱原則性熱力系統(tǒng)計算

第五節(jié)

機組回熱全面性熱力系統(tǒng)

本章提要第3章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)第一節(jié)機組回101第一節(jié)

機組回熱加熱系統(tǒng)及熱經濟性分析

這一節(jié)先介紹回熱加熱器的類型、結構特點及其連接方式；著重定性分析影響電廠熱經濟性的一些回熱系統(tǒng)的損失；第一節(jié)機組回熱加熱系統(tǒng)及熱經濟性分析

這一節(jié)先介紹回熱加102回熱系統(tǒng)既是汽輪機熱力系統(tǒng)的基礎，也是全廠熱力系統(tǒng)的核心，它對機組和電廠的熱經濟性起著決定性的作用?；責嵯到y(tǒng)既是汽輪機熱力系統(tǒng)的基礎，也是全廠熱力系統(tǒng)的核心，它103一、回熱加熱器的類型及其結構

一、回熱加熱器的類型及其結構

104(a)全混合式加熱器回熱系統(tǒng)(b)全表面式加熱器回熱系統(tǒng)(a)全混合式加熱器回熱系統(tǒng)(b)全表面式加熱器回熱系統(tǒng)105（c）高、低加熱器為表面式的系統(tǒng)（c）高、低加熱器為表面式的系統(tǒng)106

實際電廠采用的加熱器類型(d)帶有兩組重力布置方式的混合式加熱器回熱系統(tǒng)實際電廠采用的加熱器類型(d)帶有兩組重力布置方107(e)帶有部分混合式低壓加熱器的熱力系統(tǒng)12345678CH1H2H3H4H5H6H7H8SG2SG1至C(e)帶有部分混合式低壓加熱器的熱力系統(tǒng)12345678CH108（一）混合式與表面式加熱器比較混合式加熱器因無端差，熱經濟性高；便于匯集汽水和除氧；全由混合式加熱器組成的系統(tǒng)，每級混合式加熱器的水泵應有正的吸入水頭，而且需要有備用泵，反而使系統(tǒng)復雜化，又不安全；面式加熱器有端差，熱經濟性差；面式加熱器組成的系統(tǒng)卻全較為混合式的簡單，而且可靠；現在電廠只設一個混合式的作為除氧器，其余的皆為表面式的（一）混合式與表面式加熱器比較109（二）面式加熱器的類型及其結構特點電廠廣泛采用的面式加熱器有立式和臥式兩種。臥式換熱效果好，熱經濟性高于立式（在同樣凝結放熱條件下，由于橫管面上積存的凝結水膜薄，單根橫管放熱系數為豎管的1.7倍），結構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動力減小的問題等，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。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。（二）面式加熱器的類型及其結構特點110加熱器的結構加熱器由筒體、管板或聯箱、U型或螺紋形管束和隔板等主要部件和附件構成。加熱器的結構111熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)112熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)113熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)114（三）混合式低壓加熱器結構目的：為使水在加熱時能與蒸汽充分接觸，水最后可被加熱到接近蒸汽壓力下的飽和溫度（一般欠熱1℃左右）結構：一般采用1.淋水盤的細流式，2.壓力噴霧的水滴式，3.水膜式等。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(利用在水中引入比加熱器壓力高的疏水或其他汽源)，其機理詳見第二節(jié)。加熱和凝結過程分離出的不凝結氣體和部分余汽被引至凝汽器。采用重力式的混合式低壓加熱器，其加熱水出口可不設集水室。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。（三）混合式低壓加熱器結構115熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)116熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)117（四）面式加熱器的疏水設備面式加熱器的疏水設備主要有以下幾種：

⒈水封管：利用U型管中水柱高度來平衡加熱器間壓差，實現自動排水并在殼側內維持一定水位。⒉浮子式疏水器：系由浮子、滑閥及其相連接的一套轉動連桿機構組成，所示。浮子隨加熱器殼鍘水位上下浮動，通過傳動連桿啟閉疏水閥，實現水位調節(jié)。⒊疏水調節(jié)閥：大機組的高壓加熱器多采用疏水調節(jié)閥，它的動作由一套水位控制操作系統(tǒng)來操縱，常用的有電動、氣動控制系統(tǒng)。⒋新型水位控制器：基于汽液兩相流動特性設計的大機組加熱器水位調節(jié)的新方法和設備，靠汽液兩相流的自反饋特性改變流量達到控制水位的目的。（四）面式加熱器的疏水設備118熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)119二、蒸汽冷卻器的類型蒸汽冷卻器有內置和外置兩種（一）內置式蒸汽冷卻器

二、蒸汽冷卻器的類型120（二）外置式蒸汽冷卻器的連接方式(a)(b)(c)(d)(e)(f)j+1jj–1jj+1j–1H1H2H3（二）外置式蒸汽冷卻器的連接方式(a)(b)(c)(d)(e121（三）蒸汽冷卻器及其熱經濟性分析1、蒸汽冷卻器作用回熱加熱器內汽水換熱的不可逆損失↓加熱器出口水溫↑，換熱溫差△Tr↓

，熱經濟性↑2、蒸汽冷卻器類型內置式蒸汽冷卻器（過熱蒸汽冷卻段）：與加熱器本體合成一體（蒸汽凝結部分）；外置式蒸汽冷卻器：具有獨立的加熱器外殼，布置靈活；（三）蒸汽冷卻器及其熱經濟性分析122（1）內置式蒸汽冷卻器（過熱蒸汽冷卻段）優(yōu)點：簡單，投資小；缺點：冷卻段面積小，只能提高本級出口水溫，熱經濟性改善小，提高0.15%~0.20%；（2）外置式蒸汽冷卻器優(yōu)點：減少本級端差，提高最終給口水溫度；換熱面積大，熱經濟性可提高0.3%~0.5%；布置方式靈活；缺點：造價高。3、蒸汽冷卻器的連接方式水側連接方式：（1）內置式蒸汽冷卻器： 串聯連接（順序連接）（1）內置式蒸汽冷卻器（過熱蒸汽冷卻段）123（2）外置式蒸汽冷卻器： 串聯連接：全部給水流經冷卻器并聯連接：只有一部分給水進入冷卻器4、外置式蒸汽冷卻器連接方式比較（1）串聯連接優(yōu)點：進水溫度高，換熱溫差小，火用損??；缺點：給水全部流經冷卻器，給水系統(tǒng)阻力大，泵功消耗多（2）并聯連接優(yōu)點：給水系統(tǒng)阻力小，泵功消耗少缺點：進水溫度小，換熱溫差大，火用損大；回熱抽汽做功少，熱經濟性稍差（2）外置式蒸汽冷卻器：124三、回熱系統(tǒng)的損失及回熱系統(tǒng)的優(yōu)化（一）面式加熱器的疏水方式1、疏水收集方式

——將面式加熱器汽側疏水收集并匯集于系統(tǒng)的主水流（主給水或主凝結水）中；（1）疏水逐級自流方式

——利用汽側壓差，將壓力較高的疏水自流到壓力較低的加熱器中，逐級自流直至與主水流匯合；三、回熱系統(tǒng)的損失及回熱系統(tǒng)的優(yōu)化125疏水逐級自流方式疏水逐級自流方式126（2）疏水泵方式

——由于表面式加熱器汽側壓力遠小于水側壓力（特別是高壓加熱器），借助疏水泵將疏水與水側的主水流匯合，匯入點常為該加熱器的出口水流中；（2）疏水泵方式127疏水冷卻段的加熱器示意圖疏水冷卻段的加熱器示意圖1284．實際系統(tǒng)疏水方式的選擇

技術經濟比較：對熱經濟性影響約為0.5%～0.15%（1）疏水逐級自流方式：簡單、可靠、費用少應用：高壓加熱器、低壓加熱器（2）疏水泵方式：系統(tǒng)復雜，投資大應用：大、中型機組的最后一、二級低壓加熱器N600MW機組：全疏水逐級自流方式N300MW機組：全疏水逐級自流方式或第3臺低加采用疏水泵方式4．實際系統(tǒng)疏水方式的選擇1295.回熱系統(tǒng)基本連接方式：（1）一臺混合式加熱器作為除氧器，將回熱加熱器分為高壓加熱器組和低壓加熱器組；（2）高壓加熱器疏水逐級自流進入除氧器；（3）低壓加熱器疏水逐級自流方式進入凝汽器熱井或在末級或次末級加熱器采用疏水泵將疏水打入加熱器出口水管道中?；責岢槠^熱度較小時不宜采用蒸汽冷卻器；小機組不宜采用蒸汽冷卻器和疏水冷卻器。5.回熱系統(tǒng)基本連接方式：130（二）回熱系統(tǒng)的損失熱經濟性的影響因素

1.蒸汽循環(huán)參數po、to、prh、trh、pc；2.回熱循環(huán)主要參數Z、τ、tfw；

3.回熱系統(tǒng)有密切的關系，諸如上面提及的疏水收集方式，疏水冷卻器、蒸汽冷卻器的應用等，以及下面要分析的四項損失有關，即與抽汽管道壓降、面式加熱器的端差、回熱系統(tǒng)的配置、實際給水焓升分配有關。（二）回熱系統(tǒng)的損失熱經濟性的影響因素1311.抽汽管道壓降pj損失影響因素（1）回熱做功比Xr的變化當機組做內功量時，Xr只決定于回熱做內功量的變化。當機組初、終參數，回熱抽汽參數一定時，大小僅決定于各級抽汽量的變化趨勢。（2）對影響最大的是抽汽管的介質流速（或管徑）和局部阻力（即裝設的閥門多少和閥門類型等）。1.抽汽管道壓降pj損失影響因素1322.面式加熱器的端差上端差-----面式加熱器端差都是指出口端差（加熱器汽側壓力下的飽和水溫與出口水溫之間的差值，），又稱上端差。下端差（入口端差）-----以后將提到的疏水冷卻器端差則是指入口端差，它是指離開疏水冷卻器的疏水溫度與進口水溫間的差值，，又稱下端差。2.面式加熱器的端差1333.布置損失

理想回熱循環(huán)及其系統(tǒng)全為混合式加熱器。由于采用面式加熱器以及在它回熱系統(tǒng)中所排列位置的不同，引起的熱耗率損失，稱為布置損失。3.布置損失1344.實際回熱焓升分配損失

實際的回熱分配偏離理論上最佳回熱分配導致熱經濟性降低，稱為實際回熱焓升分配損失。

影響因素：循環(huán)參數、回熱參數、汽機相對內效率、回熱級數、回熱加熱器的型式等。4.實際回熱焓升分配損失135（三）回熱系統(tǒng)的優(yōu)化回熱的熱經濟性與回熱參數、回熱系統(tǒng)連接方式、pj、j、布置損失等有關，并與汽輪機組的有關設計方案、參數密不可分；因此，應綜合統(tǒng)籌考慮進行優(yōu)化，有成百的方案，要通過計算機來進行優(yōu)化；現代大型汽輪機，設計制造部門都是經過優(yōu)化來確定，不僅要考慮熱經濟（節(jié)能）還要考慮鋼一煤比價或成本，可靠性和對環(huán)保的影響等因素。（三）回熱系統(tǒng)的優(yōu)化136第二節(jié)給水除氧系統(tǒng)除氧器作用：

1.以回熱抽汽來加熱除去鍋爐給水中溶解氣體的混合式加熱器，它既是回熱系統(tǒng)的一級，

2.又用以匯集主凝結水、補充水、疏水、生產返回水、鍋爐連排擴容蒸汽、汽輪機門桿漏汽等各項汽水流量成為鍋爐給水，

3.并要保證給水品質和給水泵的安全運行，是影響火電廠安全經濟運行的一個重要熱力輔助設備。第二節(jié)給水除氧系統(tǒng)除氧器作用：137一、熱除氧的機理

（一）分壓定律(道爾頓定律)

混合氣體全壓力p0等于其組成各氣體分壓力之和，即除氧器內水面上混合氣體全壓力P0，應等于溶解水中各氣體(N2、O2、CO2水蒸汽等)分壓力、之和：

（二）亨利定律氣體在水中的溶解度，與該氣體在水面上的分壓力成正比。即單位體積水中溶解某氣體量b與水面上該氣體的分壓力Pb成正比，其表達式為：

式中p0–––混合氣體全壓力，MPa，kd

–––該氣體的重量溶解度系數，mg/L它與氣體種類，水面上該氣體分壓力和水的溫度有關一、熱除氧的機理138熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)139（三）傳熱方程創(chuàng)造能將水迅速加熱到除氧器工作壓力下飽和溫度的條件，傳熱方程為：式中Qd

—除氧器傳熱量，kJ/h；Kh—傳熱系數，kJ/(m2﹒℃﹒h)；A—汽水接觸的傳熱面積，m2；Δt—傳熱溫差，℃。須強調指出的是必須將水加熱到除氧器壓力下的飽和溫度。（四）傳質方程創(chuàng)造氣體離析出水面有足夠的動力(p)，傳質方程為：

式中G—離析氣體量，mg/h；Km—傳質系數，mg/(m2MPah)；A—傳質面積(即傳熱面積)m2，P—不平衡壓差(即平衡壓力與實際分壓力之差)，MPa。（三）傳熱方程140熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)141綜合以上四個公式可得到以下結論：定壓下一般氣體(O2、CO2、空氣等)在水中的溶解量與水溫成反比；根據傳熱方程，必須嚴格控制將水溫加熱至該壓力下的飽和溫度，這是熱除氧的必要條件；根據傳質方程，要有足夠的不平衡壓差p，這是熱除氧的充分條件。除氧初期靠不平衡壓差p，除氧后期須靠加大汽水接觸面（形成水膜，水膜的表面張力?。┗蛩闪鞯臄U散作用，使氣體從水中離析出來。

綜合以上四個公式可得到以下結論：142二、熱除氧器的構造（一）對熱除氧器構造的要求根據熱除氧的機理，對熱除氧器構造的要求為：

1.為滿足傳熱要求，需有足夠的汽水接觸面積，水應在除氧器內均勻噴散成霧狀水滴或細小水柱，將水加熱至除氧器工作壓力下的飽和溫度，差幾分之一度也不行，故定壓除氧器要裝壓力自動調節(jié)器。

2.為滿足傳質要求，初期水應噴成水滴，后期要形成水膜，而且汽水應逆向流動，以保證有最大可能的p。

3.要有足夠空間，使汽水接觸時間充分。據試驗在0.1MPa壓力下，其它條件一定時，汽水接觸時間分別為10、20、30min時，水中溶氧量分別達0.056、0.017、0.006mg/l。為符合允許的給水含氧量，可見應有20~30min的持續(xù)時間，即除氧塔要有足夠大的空間。二、熱除氧器的構造1434.應及時將離析的氣體排除，以減少水面上該氣體分壓力，否則，要發(fā)生“返氧”現象，故應設有排氣口并有足夠余氣量。可通過除氧器的化學試驗來確定排氣口開度。5.

貯水箱設再沸騰管，以免水箱的水溫因散熱降溫低于除氧器壓力下的飽和溫度，產生返氧。另外，除氧器、貯水箱還要滿足強度、剛度、防腐等要求，并在除氧器和貯水箱上部裝有彈簧安全門，水箱上裝有水封等，是保護除氧器不會超壓損壞的措施，再配以相應管道及附件和測試表計等。4.應及時將離析的氣體排除，以減少水面上該氣體分壓力，否則，144（二）熱除氧器的類型（二）熱除氧器的類型145

（三）典型熱除氧器結構特點

1.大氣壓力式、立式淋水盤除氧器大氣壓力式除氧器均為立式淋水盤式，如下圖所示。其結構主要特點：①設有5~8層環(huán)形、圓形淋水盤交錯布置，盤底鉆有直徑為5~8mm小孔，盤中水層高約100mm。由小孔落下表面積很大的細小水滴。②高壓加熱器組來的疏水，低壓加熱器組來的凝結水等由除氧頭上部各接口處引入(溫度低的水流在除氧頭最上部引入)；回熱加熱蒸汽從除氧頭的底部引入，汽水逆向流動、換熱，將水加熱到104℃，使其溶氧小于15g/l（指大氣壓力式除氧器）。③頂部設有排汽口。（三）典型熱除氧器結構特點146熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)1472.噴霧、淋水盤填料式臥式高壓降氧器主要特點：①除氧頭上部為噴霧除氧段，迅速將水加熱至工作壓力下的飽和溫度，完成初期除氧。②除氧頭下部為深度除氧段，完成深度除氧。③熱傳、除氧效果好，可使溶氧量為1~2μg/l，并能適應負荷變化。臥式除氧器可縱向布置多個排汽口，利于氣體及時逸出，以免“返氧”，惡化除氧效果。2.噴霧、淋水盤填料式臥式高壓降氧器148熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)1493.蒸汽噴射式、臥式高壓除氧器主凝結水、加熱蒸汽(正常工況是第四段回熱抽汽)從除氧頭的同一側引入，主凝水經上部的雙層淋水盤底部小孔落下，在下部蒸汽噴射管水平中心線處沿管長設有左右對稱的兩組噴汽孔，主凝結水經淋水盤從蒸汽管的兩邊流下，與蒸汽管上噴汽孔噴出的蒸汽相接觸，水被蒸汽霧化，除去大量氣體。蒸汽管兩側設有多層不銹鋼絲網，以增大水的比面積。3.蒸汽噴射式、臥式高壓除氧器150熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)1514.無除氧頭的除氧器（一體化除氧器）除氧過程分兩次進行1.初步除氧2.深度除氧給水(待除氧水）4.無除氧頭的除氧器（一體化除氧器）152蒸汽蒸汽除氧水28341675蒸汽蒸汽除氧水28341675153三、除氧器原則性熱力系統(tǒng)及其計算面式回熱加熱器均由汽輪機制造廠隨主機配套供應，而除氧器及其給水箱多為鍋爐制造廠制造，由用戶或設計單位另行訂購或選擇。擬定除氧器原則性熱力系統(tǒng)時應考慮：除氧器的運行方式、相應給水泵組的配置及除氧器的系統(tǒng)連接。（一）除氧器的運行方式

1.定壓除氧

2.滑壓除氧三、除氧器原則性熱力系統(tǒng)及其計算154兩種方式對比：

1.滑壓運行除氧器在滑壓范圍內的加熱蒸汽壓力、隨主機負荷而變動(滑壓)、無蒸汽節(jié)流損失。

2.定壓除氧器卻必須在進汽管上裝壓力調節(jié)閥，以維持除氧器工作壓力為某定值(定壓)，這就帶來壓力調節(jié)的蒸汽節(jié)流損失。在相當高的低負荷(如70%)時就必須切換到壓力更高的某級回熱抽汽壓力時尤甚，如下圖所示。所以定壓除氧器難以適應調峰，現在的電網情況是大機組也要承擔調峰。兩種方式對比：155熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)156（二）小汽機的選擇根據“設規(guī)”，我國是300、600MW汽輪機組才配置汽動給水泵(詳后)、涉及拖動給水泵的工業(yè)汽輪機(以下簡稱小汽機)的型式(凝汽式或背壓式)及其蒸汽源的選擇及其如何連入熱力系統(tǒng)幾個方面。（二）小汽機的選擇157小汽機的汽源：1.新蒸汽2.高壓缸抽汽3.冷再熱蒸汽4.熱再熱抽汽(中壓缸抽汽)小汽機的型式：1.純凝汽式2.純背壓式3.抽凝式4.抽背式幾種常用的是前兩種。小汽機的汽源：158（三）除氧器的熱力計算及自生沸騰的防止1.除氧器的熱力計算

下圖所示為三號高壓加熱器H3與一臺除氧器(H4)的局部熱力系統(tǒng)。圖上標明有關汽水參數的符號。采用相對量計算。（1）物質平衡式為：

（2）熱平衡式為將上列物質平衡式改寫為代入式(5-9)，并整理為(5-10（三）除氧器的熱力計算及自生沸騰的防止159熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)160

該除氧器的抽汽系數寫成(5-10a)：

強調：（5－10a）是以進水焓hw5

為基準，式中右側均為已知值，可解。2.除氧器的自生沸騰現象及其防止辦法（1）自生沸騰現象：所求得的不僅不能為零乃至負值，而且還應為足夠大的正值，如

為零，表明無須抽汽加熱，其它各項汽水流量的熱量，已能將水加熱至除氧器工作壓力下的飽和溫度，這種情況稱為除氧器自生沸騰。（2）防止辦法

①可將一些輔助汽水流量如軸封漏汽、門桿漏汽或某些疏水改為引至其它較合適的加熱器；②也可設高加疏水冷卻器，降低其焓值后再引入除氧器；③還可提高除氧器的工作壓力來減少高壓加熱器的數目，使其疏水量、疏水比焓降低。注意：高參數以上的汽輪機組，必須配用高壓除氧器。該除氧器的抽汽系數寫成(5-10a)：161（四）除氧器汽源的連接方式(a)單獨連接定壓除氧器；(b)前置連接定壓除氧器；(c)滑壓除氧器1—切換閥；2—壓力調節(jié)閥；3—回轉隔板“設規(guī)”規(guī)定，再熱式機組的除氧器，應采用滑壓運行方式。國產300、600MW機組和改型200MW機組，均采用滑壓除氧器或定————滑————定運行方式。

除氧器汽源的連接方式（四）除氧器汽源的連接方式除氧器汽源的連接方式162四、無除氧器的熱力系統(tǒng)（一）無除氧器熱力系統(tǒng)的提出采用無除氧器熱力系統(tǒng)的主要原因是：①隨著機組蒸汽初參數的不斷提高，特別是采用超臨界參數后，蒸汽中各種雜質的溶解度增加，沉積在鍋爐受熱面中的雜質相對減少，而汽機通流部分的沉積物相對增加，以氧化銅最危險。銅主要來自凝汽器和面式低壓加熱器。前者可采用凝結水精處理裝置除掉，后者還無可靠辦法，若采用無銅管的混合式低壓加熱器，銅腐蝕即大為減少。

②由于采用中性水處理NWT有顯著防腐效果，加入氣態(tài)氧使金屬形成穩(wěn)定氧化膜，為發(fā)展無除氧器熱力系統(tǒng)提供了條件。

無除氧器熱力系統(tǒng)是在中性水和加氧處理與混合式低壓加熱器的基礎上發(fā)展起來的。

四、無除氧器的熱力系統(tǒng)163如下圖所示為四臺低加組采用混合式低壓加熱器的幾種連接方式。

SGCP1CP2(a)SG(b)SG1(c)SG2SG(d)如下圖所示為四臺低加組采用混合式低壓加熱器的幾種連接方式。S164（二）無除氧器熱力系統(tǒng)的優(yōu)點

1.無除氧器熱力系統(tǒng)的經濟性好；

2.保證系統(tǒng)的安全可靠性；

3.給水箱熱惰性影響消除；

4.簡化系統(tǒng)，降低投資，節(jié)約基建、運行費用；

5.節(jié)省主廠房的三材耗費。（三）我國的無除氧器熱力系統(tǒng)無除氧器熱力系統(tǒng)在國外已經得到廣泛的應用，在我國也有成功運行的經驗，并且已經得到了關注。所以對機組進行無除氧器改造是節(jié)能改造研究中一項值得研究的內容。（二）無除氧器熱力系統(tǒng)的優(yōu)點165熱力發(fā)電廠教學課件第三章熱力發(fā)電廠的回熱加熱與除氧系統(tǒng)166第三節(jié)除氧器的運行及經濟性分析一、滑壓除氧器的安全運行滑壓除氧器在汽輪機組額定工況下運行，與定壓除氧器基本相同，除氧器出口水溫與除氧器工作壓力下的飽和水溫度是一致的。但是，汽輪機組負荷驟變時，對除氧效果、給水泵的安全運行有截然不同的重大影響。

滑壓除氧器及其給水泵連接方式

第三節(jié)除氧器的運行及經濟性分析一、滑壓除氧器的安全運行167汽輪機組負荷驟變對除氧效果，給水泵汽蝕的影響汽輪機組負荷驟變對除氧效果，給水泵汽蝕的影響168（一）電負荷驟降時給水泵不汽蝕的條件式給水泵的有效凈正吸水頭

和必需凈正吸水頭

在穩(wěn)壓工況下，與流量Q的關系如下圖所示圖5-18(a)給水泵的關系(b)=吸入口壓降+流道壓降(a)HmQ,m3/hNPSHr+DNPSHNPSHaQ-H

MO-DNPSH穩(wěn)定工作區(qū)汽蝕區(qū)NpdDpHdNPSPaNPSHrDNPSPHK泵吸入口葉輪入口壓力最低部分葉輪出口(b)（一）電負荷驟降時給水泵不汽蝕的條件式圖5-18(a)H169給水泵不汽蝕的基本條件是泵入口的有效汽蝕余量

應大于必需的汽蝕余量，即

或防止給水泵汽蝕的有效富裕壓頭應大于零，即

式中：為定值為變量給水泵不汽蝕的基本條件是泵入口的有效汽蝕余量170（二）驟降電負荷給水泵汽蝕的H-τ圖分析下圖的縱座標為壓頭H,m；橫座標為時間τmin。按不同工況分析如下（二）驟降電負荷給水泵汽蝕的H-τ圖分析171（二）滑壓除氧器防止給水泵汽蝕的技術措施

1.提高靜壓頭

Hd；

2.改善泵的結構、采用低轉速前置泵

3.降低下降管道的壓降p；

4.縮短滯后時間；

5.減緩暫態(tài)過程滑壓除氧器壓力

Pd

下降。（二）滑壓除氧器防止給水泵汽蝕的技術措施172二、除氧器運行參數監(jiān)督及其啟停（一）除氧器運行參數的監(jiān)督除氧器正常運行時需要監(jiān)督的參數：溶氧量、汽壓、水溫和水位等。1.溶解氧的監(jiān)督運行中與溶解氧有關的有：①排氣閥的開度；②一、二次加熱蒸汽的比例；③主凝結水流量及溫度的變化；④補水率的調整；⑤給水箱中再沸騰管的良好運行；⑥疏水箱來的疏水宜連續(xù)均勻小流量地投運等。應通過取樣監(jiān)視給水含氧量。二、除氧器運行參數監(jiān)督及其啟停1732.除氧器壓力監(jiān)督除氧器必須加熱給水至除氧器壓力下的飽和溫度，才能達到穩(wěn)定的除氧效果。定壓運行除氧器運行中必須保持壓力穩(wěn)定，它是通過加熱蒸汽壓力調節(jié)閥實現自動調節(jié)?；瑝哼\行除氧器的工作壓力隨負荷的增加而升高，負荷達至額定值時其工作壓力也達到最大值。當除氧器工作壓力降至不能維持除氧器額定工作壓力時，應自動開啟高一級抽汽電動隔離閥；當除氧器壓力升高至額定工作壓力的1.2倍時，應自動關閉加熱蒸汽壓力調節(jié)閥

前的電動隔