汽水系统及其辅助系统的设计和计算毕业论文(编辑修改稿)

汽水系统及其辅助系统的设计和计算毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

的疏水扩容器，使上一级的疏水在这里扩容后再进入冷凝段，有效地避免了疏水对管束的冲击或引起振动。 疏水冷却段位于给水进口流程侧，它采用内置式全流程虹吸式结构。 其优点是结构简单、紧凑、可靠，需要的静压头小，凝结疏水不浸湿换热面，能利用全部换热面。 疏水冷却段在设计时还选 取较低流速，隔板开口面积相近，双进口虹吸口，对对数平均温差进行修正等，这样，压力损失减小，避免汽化，保证良好的液态换热性能。 它用包壳板把该流程的所有管子密封起来，并用一块较厚的端板将凝结段与疏水冷却段隔开。 端板的作用是，当蒸汽进入端板的管孔和管子外表面之间的间隙时被凝结而形成水密封，以阻止蒸汽泄漏到该段内。 由图 22 中还可以看出，疏水冷却段的入口在疏水之下，这就使蒸汽无法进入疏水冷却段，而疏水（这里指凝结段的加热蒸汽的凝结水）则可以由这一加热器壳体的底部进入该段，然后由一组隔板引导向上流动。 在此过程中，疏水 进一步放热，温度降到饱和温度以下，最后从位于疏水冷却段顶部的壳体侧面疏水出口流出。 这种疏水出口的设置，便于在运行前排放壳体内的气体。 在 300MW 机组的回热系统中，高压加热器一般都具有过热蒸汽冷却段和疏水冷却段。 其汽水流程如下：蒸汽首先进入过热蒸汽冷却段，在隔板的引导曲折流动，把大部分过热度所含热量传递给主凝结水，到出口时，蒸汽已接近饱和状态，但仍然有少量的过热度。 然后流至冷凝段，在隔板的引导下均匀地流向该段的各部分，由下而上横向流过管束，放出汽化潜热后凝结成水，称为疏水；外来的上一级疏水经扩容后进入冷凝段。 积聚在壳体底部的疏水，经端板底部的吸水进入疏水冷却段。 在一组隔板的引导下向上流动，最后从位于该段顶部壳体侧面的疏水管疏出。 与此同时，给水由进水管在水室下部进入水室，然后经 U 型管束由上而下依次吸收疏水冷却段、凝结段、蒸汽冷却段的热量，学院毕业设计说明书（论文） 第 12 页 最后在水室的上部出水管流出。 低压加热器的结构与设计特点 低压加热器的结构和工作原理类似于高压加热器，但它一般不设过热蒸汽冷却段，每台低压加热器一般由凝结段和疏水冷却段组成。 由于其承受的压力和温度比高压加热器低，因此其所用材料不如高压加热器，结构上也简单些，壳体 和管板的厚度也稍薄一些。 其水室可以是半球形的，也可以是圆形的。 低压加热器的管道材料一般采用不锈钢材料，这是因为在除氧器之前的主凝水，其含气（主要是氧气）量较高，而且设备及管道真空部分还可能继续漏入空气，故需要耐腐蚀的材料。 由于管束采用了耐腐蚀的不锈钢，加热器不再设置排气装置，仅在筒体上开了排气口。 由于没有过热蒸汽冷却段，蒸汽入口设置在加热器中部。 国产 300MW 机组一般有四台卧式表面低压式加热器。 为了维修方便，设计为可拆卸壳体结构，以便抽出管束进行检修，如图 所示。 图 低压加热器的结构示意图 1U 型管； 2拉杆和定距件； 3蒸汽进口； 4防冲击挡板； 5防护屏板； 6给水出口； 7给水进口； 8疏水出口； 9疏水冷却段隔板； 10疏水 冷却器密封件； 11可选用的疏水冷却旁路； 12管子支承板； 13加热 器支架； 14水位。 需要注意的是，并不是所有的机组的低压加热器都设有疏水冷却段，有的300MW 机组的最后两个低压加热器只要凝结段，不设疏水段。 这是因为此处的抽汽压力已经较低， 其疏水的温度与主凝结水的温度差已比较小，设置疏水冷学院毕业设计说明书（论文） 第 13 页 却段的实际意义不大。 本机组的低压加热器有四级，从凝汽器以后算起的一号低压加热器，蒸汽压力大多低于大气压，现场往往把它安装在凝汽器喉部。 它的疏水自流入凝汽器，由于两者压差很小，该方式就避免了因疏水管道长、阻力大而引起疏水不畅的问题。 而且，从汽轮机低压加热器抽汽通向 1 号低压加热器的抽汽管道直径粗大，该方式就大大缩短了该管道的长度，简化了布置，有利于提高系统的热经济性。 面式 加热器 的 连接系统 回热加热器的疏水系统是指回热抽汽在高、低压加热器内凝结放热 变成的疏水（凝结水），经输水管和疏水器排出的管道系统。 表面式加热器的疏水方式常采用疏水逐级自流及疏水泵连接方式。 疏水逐级自流的系统 图 （ a）为疏水逐级自流的连接方式。 它利用各回热加热器的压力差，让疏水逐级自流入压力较低的邻近加热器的蒸汽空间，最后一个加热器的疏水也按自流方式流入凝汽器中。 这种方式不用疏水泵，系统简单可靠，但热经济性较低， 这是由于高一级的加热器的疏水进入低一级压力的加热器的蒸汽空间时要放出热量，而排挤了一部分较低压力的回热抽汽量，在保持汽轮机输出功率一定的条件下，势必造 成抽汽做功减少，凝汽循环的做功量增加，这样就增加了冷源损失，尤其是疏水排入凝汽器时，将直接导致冷源损失增加。 图 表面式加热器的疏水方式 （ a）疏水逐级自流的方式；（ b）加装疏水泵的方式 学院毕业设计说明书（论文） 第 14 页 加装疏水泵的疏水系统 图 （ b）为加装疏水泵的连接方式。 加热器的疏水采用疏水泵送入本级加热器出口的主凝结水管道的疏水系统。 这种连接系统的热经济性虽然较高，但装设了疏水泵，其投资、运行厂用电、检修费 用等均比疏水自流方式高，运行也不如疏水自流方式可靠。 实际回热加热系统中采用的疏水方式是以上两种方式的综合。 一般是，高压加热器疏水逐级自流入除氧器，低压加热器疏水逐级自流到 H8 或 H7 低压加热器后，用疏水泵送入该加热器出口的主凝结水管道，以避免或减少疏水流入凝汽器的冷源损失 回热 抽汽系统 回热抽汽管道系统是指从汽轮机到各回热加热器的抽汽管道系统。 该系统由抽汽管道和一些阀门所组成。 回热抽汽的级数必须经过全面的技术经济比较确定，再热机组一般设有 7~8 级回热抽汽，其中有两至三级抽汽供相应的高压加 热器，有一级抽汽供除氧器，其余抽汽供低压加热器。 回热抽汽还提供锅炉汽动给水泵小汽轮机的正常工作汽源和各种用途辅助蒸汽用汽。 有的抽汽管道从高压缸及中压缸排汽管上接出，这样可以减少汽轮机的抽汽口。 回热抽汽管道一侧是汽轮机，另一侧是具有一定水位的加热器。 在汽轮机负荷突降和甩负荷时，就可能使蒸汽和水倒流入汽轮机，引起汽轮机超速及水击事故。 为防止上述事故的发生，在回热抽汽管道上一般装有： （ 1）液动或电动止回阀。 要求装在靠近汽轮机抽汽口。 其作用是，当电网或汽轮机发生故障时自动主汽阀连锁快速关闭止回阀，切断抽汽管路， 避免加热器内的湿饱和蒸汽倒流入汽轮机，引起超速或其他事故。 （ 2）电动隔离阀。 要求装在止回阀前。 其作用是，当加热器因管系破裂或发生疏水不畅，水位升高到事故警戒水位时，通过水位信号自动关闭相应抽汽管道的电动隔离阀，与此同时，该抽汽管道上的逆止阀也自动关闭。 另外，在加热器停运时，电动隔离阀还起切断抽汽汽源的作用。 （ 3）在电动阀前或后，逆止阀前后的抽汽管道低位点，均设有疏水阀。 当隔离阀关闭时，连锁打开相应的疏水阀，将抽汽管道内可能积聚的凝结水疏学院毕业设计说明书（论文） 第 15 页 至扩容器，防止汽轮机进水。 在机组启动时，疏水阀开启，将抽汽管道暖管的凝结水及时疏放出去。 当机组低负荷时，利用疏水阀保持抽汽管道处于热备用状态，以便随时恢复供汽。 除氧器 热力除氧原理 热力除氧的原理建立在亨利定律和道尔顿定律基础上的。 亨利定律反映了气体在水中溶解和离析的规律，道尔顿定律则指出混合气体全压力与各组成 气（汽）体分压力之间的关系。 亨利定律指出在一定温度条件下，气体溶于水中和气体自水中溢出是动态过程，当处于动态平衡时，单位体积中溶解的气体量 b 与水面上该气体的分压力 bp 成正比。 其关系式为 0ppKb b 式中 K该气体的重量溶解系数， mg/L,它的大小随气体种类、温度和压力而定 ； bp 平衡状态下水面上该气体的分压力 ,MPa； 0p 水面上混合气体的全压力， MPa。 当某一瞬间平衡状态被破坏，即水面上该气体的分压力 p 不等于水中溶解气体所对应的平衡压力 bp 时，原来的动态平衡状态被打破，若 bpp ，则水面上该气体将更多的溶于水中，反之，则有更多的该气体自水中溢出， 直至新的平衡建立。 如此，要想除去水中溶解的某种气体，只需将水面上该气体的分压力将为零即可，在不平衡压差 ppp b  的作用下，该气体就会从水中完全除掉，这就是物理除氧的原理。 道尔顿定律则指出，混合气体的全压力等于各组成气（汽）体分压力之和。 对给水而言，混合式加热器（除氧器）中的全压力 p 等于溶于水中个气体分压力 jp 与水蒸汽压力 sp 之和，即   sj ppp MPa 学院毕业设计说明书（论文） 第 16 页 对除氧器中的给水进行定压加热时，随着温度上升，水蒸发过程不断加深，水面上水蒸汽的分压力逐渐加大，溶于水中的其他气体的分压力逐渐减少。 当水被加热到除氧器工作压力下的饱和温度时，水蒸汽的分压力 sp 接近或等于水面上气体的全压力 p 时，则水面上其他气体的分压力 jp 趋向于零，水中就不再含有其他气体。 因此除氧器实际也是除气器，不仅出去了氧气，也除去了其他气体。 热力除氧过程 不仅是传热过程，而且还 是传质过程，要保证理想的除氧效果，必须要满足几个条件： （ 1）一定要把水几热到除氧器压力下的饱和温度，以保证水面上水蒸汽的压力接近与水面上的全压力。 （ 2）必须将水中逸出的气体及时排出，使水面上各种气体的分压力减至零或最小。 （ 3）需要除氧的水与加热蒸汽应有足够的接触面积，且两者逆向流动，这样不仅强化传热，而且保证有较大的不平衡压差，使气体易于从水中离析出来。 气体从水中离析出来的过程基本上可分为两个阶段： 1） 第一阶段为大量除氧阶段。 此时，由于水中的气体较多，不平衡压差（ bp fp ）较大，气体以小气泡的形式克服水的黏滞力和表面张力逸出。 此阶段可以除去水中约 80﹪ 90﹪的气体。 2）第二阶段为深度除氧阶段。 这时，水中还残留着少量的气体，相应的不平衡压差很小，气体已经没有足够的动力克服水的黏滞力和表面张力逸出，只有靠单个气体分子扩散作用慢慢地离析出来。 这时可以加大汽水的接触面积，使水形成水膜，减小其表面张力，从而使气体容和运行时，都要强 化传热质过程，满足除氧的基本条件，保证深度除氧效果。 易扩散出来。 也可用制造蒸汽在水中的鼓泡作用，使气体分子附着在气泡上从水中逸出。 除氧器的结构 根据水在除氧器内流动形式的不同，除氧器结构型式可分为水膜式、淋水盘（细流）式、喷雾式等几种。 学院毕业设计说明书（论文） 第 17 页 水膜式除氧器主要用于处理水质比较差的水，目前电厂已不再采用。 淋水盘式除氧器制造工作量大，检修困难，外形尺寸大，除氧效果差，往往达不到额定功率，对进水温度变化和负荷变化适应性差，容易发生振动。 喷雾式除氧器是比较理想的一种除氧器，它由两部分组成，上部为喷雾层，由喷嘴将水雾化，下部为淋水盘或填料层，故又可分为喷雾淋水盘式和喷雾填料式除氧器两种。 喷雾式除氧器的主要优点是： （ 1）加强了传热：传热面积大，不受进水温度的影响。 （ 2）深度除氧：除氧后水中氧量可小于 7 Lg/。 （ 3）能适应负荷、进水温度的变化。 喷雾淋水盘式除氧器集喷雾式和淋水盘式除氧器的优点于一体，按外形分有立式塔和卧式塔两种，其内部结构相同，除氧头选择立式或卧式结构，主要取决于水喷嘴的布置。 为了避免相邻的喷嘴水雾化后相互干扰，喷嘴不能布置过密，这就要求有足够的喷 雾面积，卧式除氧器可满足上述要求，在给水箱直径相同的情况下，提高了除氧器的功率。 卧式除氧器除氧头放置在水箱上，落水口通过两根直径较小的短管与水箱连接，因此水箱强度要求不高，但制造麻烦，检修也不方便。 喷雾淋水盘式和喷雾填料式除氧器工作原理相同，在喷雾层中除去水中大部分氧，在淋水盘层或填料层中除去水中残余氧。 学院毕业设计说明书（论文） 第 18 页 第 三 章 300MW 机组回热系统 板桥电厂 300MW 机组的汽水系统及其辅助系统是国产 300MW 机组的典型形式之一，该 汽轮机为中间再热抽汽凝汽式汽轮机，其形式为亚临界、单轴、双缸双排 汽、一次中间再热凝汽式，回热加热器为“三高、四低、一除氧”。 回热系统管路介绍 本设计机组回热系统有 8 段不调整抽汽，第 1～ 3 抽汽供 3 台高压加热器用汽，第 4 段抽汽供除氧器、锅炉给水泵汽轮机及辅助蒸汽用汽，第 5～ 8 段抽汽供 4 台低压加热器用汽。 除抽汽外，中压联合汽门的门杆漏汽接入第 3段抽汽管道上，连续排污扩容器的汽化蒸汽和高压轴封漏汽接入除氧器，以提高热经济性，如图 31 所示。 回热 抽汽管道 第 1～ 6 段抽汽管道上沿蒸汽流向先装 1 个电动闸阀，后装 1 个逆止阀，要求靠近汽轮机抽汽口（ 2 段抽汽管道上的 阀门靠近冷却再热蒸汽管道）逆止阀的主要作用是防止汽轮机进水和甩负荷时回热抽汽管中蒸汽倒，流入汽轮机。 在汽轮机抽汽口到电动闸阀之间的抽汽管道低位点和逆止阀到加热器之间管道低位。