熱力發(fā)電廠資料第1頁(yè)/共134頁(yè)緒論內(nèi)容提要：電能的特點(diǎn)以及對(duì)電力生產(chǎn)的要求，發(fā)電廠的分類，我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展概況及發(fā)展政策，本課程的學(xué)習(xí)要求。教學(xué)目的：掌握電能生產(chǎn)的特點(diǎn)及其要求，熟悉熱力發(fā)電廠的類型，了解我國(guó)的電力發(fā)展概況及其發(fā)展政策。返回第2頁(yè)/共134頁(yè)

一、電力工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用(一)電力工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位電力是實(shí)現(xiàn)工業(yè)，農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國(guó)防現(xiàn)代化的主要?jiǎng)恿?，是發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先行工業(yè)，其先行性是用電力彈性系數(shù)來(lái)表示的。電力彈性系數(shù)是指:電力工業(yè)年增長(zhǎng)速度與國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值年增長(zhǎng)速度的比值，這個(gè)比值通常應(yīng)在1.0以上,也就是說(shuō)電力工業(yè)的發(fā)展速度，要比國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度快一些，超前一些。因此，也有將電力彈性系數(shù)叫“超前系數(shù)”或“先行系數(shù)”。1994年以前大于1，目前發(fā)電增多，趨于緩和，小于1，但就近一年來(lái)看電力供需矛盾又有激化。(二)電力工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用電能是優(yōu)質(zhì)的二次能源，它可以比較方便地轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能、熱能、光能、磁能、化學(xué)能等；它容易控制，使用，沒有污染；它在代替其它能源時(shí)可提高能源的利用效率，電能作為動(dòng)力能不斷提高工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化，自動(dòng)化程度，促進(jìn)各行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步；電能可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善工作環(huán)境和勞動(dòng)者的工作條件；電能可改善人民的物質(zhì)文化生活水平。因此，電力是促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化的重要物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。二、電力生產(chǎn)的特點(diǎn)及基本要求安全可靠、力求經(jīng)濟(jì)、保證電能質(zhì)量、控制污染，保護(hù)環(huán)境緒論教學(xué)內(nèi)容一返回第3頁(yè)/共134頁(yè)緒論教學(xué)內(nèi)容二三、各種類型的熱力發(fā)電廠(一)火力發(fā)電廠的分類1.按火電廠供電，供熱的產(chǎn)品分可分為發(fā)電廠和熱電廠兩種。a.發(fā)電廠只生產(chǎn)電能，在汽輪機(jī)內(nèi)作完功的蒸汽，排入凝汽器凝結(jié)成水，所以又稱為凝汽式發(fā)電廠。b.熱電廠既生產(chǎn)電能又對(duì)外供熱，供熱是利用汽輪機(jī)(稱背壓式汽輪機(jī))較高壓力的排汽或可調(diào)節(jié)抽汽送給熱用戶，所以又稱為背壓式汽輪機(jī)熱電廠或抽汽式汽輪機(jī)熱電廠。2．按拖動(dòng)發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)分可分為汽輪機(jī)發(fā)電廠，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電廠、蒸汽機(jī)發(fā)電廠等。3．按火電廠的服務(wù)規(guī)模分(1)電力系統(tǒng)中發(fā)電廠：這種電廠生產(chǎn)出的電能先送至電網(wǎng)，經(jīng)過(guò)電網(wǎng)再分送至各類用戶。(2)孤立電廠：這種電廠是建立在用戶附近，與電網(wǎng)無(wú)聯(lián)系，生產(chǎn)出的電能直接供給用戶。(3)自備電廠：這種電廠專門為個(gè)別工業(yè)企業(yè)供電和供熱。(4)列車電站和船舶電站把成套的發(fā)電設(shè)備裝在特制的火車廂內(nèi)或輪船上，可以在鐵路沿線或江、河，海上流動(dòng)發(fā)電，供電。4，按使用的一次能源分(1)燃煤發(fā)電廠：按照我國(guó)的能源政策，應(yīng)優(yōu)先采用劣質(zhì)煤來(lái)發(fā)電。(2)燃油發(fā)電廠：按照我國(guó)的能源政策，除國(guó)家批準(zhǔn)的燃油發(fā)電廠外，要嚴(yán)格控制電廠使用燃油。返回第4頁(yè)/共134頁(yè)緒論教學(xué)內(nèi)容三(3)燃?xì)獍l(fā)電廠：在產(chǎn)氣地區(qū)可采用天燃?xì)獍l(fā)電。當(dāng)工業(yè)企業(yè)有副產(chǎn)品煤氣時(shí)也可用來(lái)發(fā)電。(4)工業(yè)廢熱發(fā)電廠(或稱余熱發(fā)電廠)：利用工業(yè)企業(yè)排放的廢熱(高爐煙氣或其它可燃物)，應(yīng)用廢熱鍋爐進(jìn)行發(fā)電。5．按鍋爐、汽輪機(jī)的蒸汽初參數(shù)分(二)其它類型的熱力發(fā)電廠1.原子能發(fā)電廠(核電站)利用原子反應(yīng)堆(即原子鍋爐)原子核裂變時(shí)產(chǎn)生的大量熱量將水變?yōu)檎羝?，通過(guò)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。2．太陽(yáng)能發(fā)電廠太陽(yáng)能發(fā)電廠有兩種基本方法，一種是將太陽(yáng)光聚集到一個(gè)容器上，加熱水或其它低沸點(diǎn)液體產(chǎn)生蒸汽，通過(guò)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電；另一種是用光電池直接發(fā)電。3．地?zé)岚l(fā)電廠利用地下熱水(蒸汽或汽水混合物)，經(jīng)過(guò)擴(kuò)容器降壓產(chǎn)生蒸汽，或通過(guò)熱交換器使低沸點(diǎn)液體產(chǎn)生蒸汽，通過(guò)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。四、我國(guó)電力工業(yè)的技術(shù)政策及國(guó)內(nèi)外電力工業(yè)的發(fā)展概況（趨勢(shì)）(一)我國(guó)發(fā)展電力工業(yè)的技術(shù)政策(1)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化資源配置(2)切實(shí)加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)，積極推進(jìn)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)。(3)依靠科學(xué)進(jìn)步，加快技術(shù)改造。(4)高度重視節(jié)約于環(huán)保。(5)進(jìn)一步深化改革用電管理體制。返回第5頁(yè)/共134頁(yè)緒論教學(xué)內(nèi)容四(三)國(guó)外電力工業(yè)發(fā)展概況國(guó)外電力工業(yè)發(fā)展總趨勢(shì)是向三大，三高的方向發(fā)展。所謂三大就是指：大電廠、大機(jī)組、大電網(wǎng)。三高是指：高參數(shù)、高電壓、高度自動(dòng)化。五、本課程在電廠熱能動(dòng)力設(shè)備專業(yè)中的地位和作用

“熱力發(fā)電廠”是電廠熱能動(dòng)力設(shè)備專業(yè)的主要專業(yè)課之一。本課程的特點(diǎn)是以整個(gè)火力發(fā)電廠為研究對(duì)象，重點(diǎn)講授發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)程的基本理論和熱力系統(tǒng)，使學(xué)生掌握評(píng)價(jià)、分析、計(jì)算發(fā)電廠熱力部分在設(shè)計(jì)、施工(檢修)、運(yùn)行方面的安全性、合理性、經(jīng)濟(jì)性。通過(guò)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)應(yīng)達(dá)到下列具體要求：(1)掌握發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)程的基本原理及熱力輔助設(shè)備的工作原理、結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特性。(2)了解提高發(fā)電廠經(jīng)濟(jì)性的幾個(gè)主要途徑。(3)熟悉發(fā)電廠熱力系統(tǒng)的各種連接方式，學(xué)會(huì)分析、評(píng)價(jià)熱力系統(tǒng)合理性、經(jīng)濟(jì)性的方法。(4)了解發(fā)電廠輔助系統(tǒng)的作用和組成。返回第6頁(yè)/共134頁(yè)單元一發(fā)電廠的熱經(jīng)濟(jì)性課題一發(fā)電廠能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的各種熱損失和熱效率課題二凝汽式發(fā)電廠主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)課題三提高發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的途徑課題四發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)內(nèi)容提要：本單元主要講述發(fā)電廠能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的各種熱損失、效率和主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，定性分析提高發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的途徑。返回第7頁(yè)/共134頁(yè)課題一發(fā)電廠能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的各種熱損失和熱效率一、基本熱力循環(huán)在發(fā)電廠的應(yīng)用在以汽輪機(jī)為原動(dòng)機(jī)的熱力發(fā)電廠中，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^(guò)程是在朗肯循環(huán)的基礎(chǔ)上完成的。圖1—1所示為朗肯循環(huán)的熱力系統(tǒng)圖，圖1—2所示為對(duì)應(yīng)朗肯循環(huán)的T-S圖。如圖1-2所示，4—5—6—1是工質(zhì)在鍋爐中定壓加熱、汽化、過(guò)熱過(guò)程，1—2是過(guò)熱蒸汽在汽輪機(jī)中等熵膨脹作功過(guò)程，2—3是乏汽在凝汽器中的等壓凝結(jié)過(guò)程，3—4是凝結(jié)水在水泵中的等熵壓縮過(guò)程。返回第8頁(yè)/共134頁(yè)1-1教學(xué)內(nèi)容一朗肯循環(huán)熱效率ηt

表示1kg工質(zhì)在循環(huán)中產(chǎn)生的凈功wt(不包括1kg水在給水泵中的焓升)與其從鍋爐(熱源)中吸收的熱量q。之比，即：式中wt——朗肯循環(huán)的凈功，kJ／kgqo——朗肯循環(huán)工質(zhì)的吸熱量，kJ／kgh0，hna——蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)等熵膨脹過(guò)程的初焓和終焓，kJ／kg；

——鍋爐給水焓和凝汽器凝結(jié)水焓(對(duì)純凝汽式發(fā)電廠=)，kJ／kg。

朗肯循環(huán)熱效率ηt反映了冷源損失的大小，其數(shù)值約在40％一45％。蒸汽初壓力在10MPa以上時(shí)，給水泵消耗的壓縮功使給水在給水泵中的焓升不容忽略，其計(jì)算公式為：

kj/kg式中:——不計(jì)入容積損失的給水泵效率，一般在0．8—0.85之間

pgs,——給水泵出口和入口水的壓力，Pa，vgs——紿水泵中水的平均比容，m3／kg。

返回第9頁(yè)/共134頁(yè)1-1教學(xué)內(nèi)容二二、純凝汽式發(fā)電廠的各種熱損失和效率在發(fā)電廠的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，任何情況下都不可能實(shí)現(xiàn)理想循環(huán)，即循環(huán)的各個(gè)過(guò)程都是不可逆的。在整個(gè)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的不同階段都存在著數(shù)量不等，原因不同的各種損失。為此，采用各種效率采反映不同階段的輸入能量轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏媚芰康睦贸潭取?一)鍋爐效率鍋爐設(shè)備中的熱損失主要包括有排煙，散熱熱損失，未完全燃燒熱損失，排污熱損失等，其中排煙熱損失約占總損失的40％一50％。鍋爐效率表示鍋爐在完成燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝麩崮艿倪^(guò)程中，鍋爐設(shè)備的熱負(fù)荷與輸入燃料的熱量之比，，其表達(dá)式為：鍋爐效率反映了鍋爐設(shè)備運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的完善程度，其影響因素很多，如鍋爐的參數(shù)、容量、結(jié)構(gòu)特性及燃料種類等。大、中型鍋爐的效率一般在85％一94％范圍內(nèi)。返回第10頁(yè)/共134頁(yè)1-1教學(xué)內(nèi)容三(二)管道效率在工質(zhì)流過(guò)蒸汽管道和給水管道時(shí)，會(huì)有一部分熱損失。熱損失的大小用汽輪機(jī)組的熱耗量與鍋爐設(shè)備熱負(fù)荷的比值的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。其表達(dá)式為：

對(duì)于給水管道的散熱損失，可視為水在水泵中的焓升值與之相平衡。管道效率反映了管道絕熱保溫的完善程度，若不計(jì)工質(zhì)損失，則管道效率的數(shù)值一般為99％。若考慮工質(zhì)損失，則其值為96％一97％。(三)汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率汽輪機(jī)在實(shí)際工作過(guò)程中存在著進(jìn)汽節(jié)流、排汽及內(nèi)部(包括漏汽、摩擦、濕汽等)損失，使工質(zhì)的實(shí)際焓降小于理想焓降。汽輪機(jī)的實(shí)際焓降與理想焓降之比的百分?jǐn)?shù)，稱為汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率。其表達(dá)式為：式中h。，hna——汽輪機(jī)的實(shí)際排汽焓和理想排汽焓，kJ／kg。

汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率—般為78％一85％。汽輪機(jī)組的絕對(duì)內(nèi)效率為：返回第11頁(yè)/共134頁(yè)1-1教學(xué)內(nèi)容四(四)汽輪機(jī)機(jī)械效率，汽輪機(jī)輸出給發(fā)電機(jī)軸端的功率與汽輪機(jī)的內(nèi)功率之比的百分?jǐn)?shù)，稱之為機(jī)械效率，即：。汽輪機(jī)機(jī)械效率反映了汽輪機(jī)支持軸承、推力軸承與軸和推力盤之間的機(jī)械摩擦耗功，以及拖動(dòng)主油泵、凋速系統(tǒng)耗功量的大小。機(jī)械效率一般為96％一99％。(五)發(fā)電機(jī)效率發(fā)電機(jī)的輸出電功率與軸端輸入功率之比的百分?jǐn)?shù)稱為發(fā)電機(jī)效率ηd，即：發(fā)電機(jī)效率反映了發(fā)電機(jī)軸與支持軸承摩擦耗功，以及發(fā)電機(jī)機(jī)內(nèi)冷卻介質(zhì)的摩擦和銅損(線圈發(fā)熱)、鐵損(激磁鐵芯渦流發(fā)熱等)造成的功率消耗。發(fā)電機(jī)效率隨發(fā)電機(jī)的冷卻方式和冷卻介質(zhì)的不同而有一些差異，如大型空冷發(fā)電機(jī)效率ηd=97％一98％，氫冷發(fā)電機(jī)效率ηd=98％一99％,水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)效率ηd=96.0％--98.7％。水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)效率較低的原因是，由于水的冷卻效果好且一般都是直接冷卻,制造發(fā)電機(jī)的材料與同容量空冷、氫冷發(fā)電機(jī)相比較可減少30％左右，發(fā)電機(jī)體積的減小，導(dǎo)致鐵損，銅損增大，使發(fā)電機(jī)效率較低。返回第12頁(yè)/共134頁(yè)1-1教學(xué)內(nèi)容五(六)、純凝汽式發(fā)電廠的總效率1.已知電廠的各項(xiàng)上述損失，則純凝汽式發(fā)電廠的總效率ηndc為:2.若已知汽輪發(fā)電機(jī)組輸出功率戶Pd、燃料消耗量Bd、燃料低位發(fā)熱量QDW，則純凝汽式發(fā)電廠的總效率也可由下式進(jìn)行計(jì)算：三、發(fā)電廠的熱平衡以發(fā)電廠每發(fā)出1kW·h的電能為基礎(chǔ)，根據(jù)發(fā)電廠的能量分配情況，得出其熱平衡式為：圖1—3為一個(gè)‘簡(jiǎn)單凝汽式發(fā)電廠的熱平衡圖，它反映了發(fā)電廠的能量分配情況。由發(fā)電廠總效率的汁算值和熱平衡圖可知，純凝汽式發(fā)電廠對(duì)燃料熱能的有效利用程度是很低的，這主要是由于排汽傳給冷源的熱量損失太大的緣故。所以，提高發(fā)電廠燃料熱能利用程度的途徑，主要是減少冷源損失。我們?cè)诤竺鎸⒁v述的回?zé)?、供熱等，就是以減少進(jìn)入凝汽器中的蒸汽量來(lái)減少冷源損失的。返回第13頁(yè)/共134頁(yè)課題二凝汽式發(fā)電廠主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)教學(xué)目的：掌握汽輪發(fā)電機(jī)組的汽耗率、熱耗率，發(fā)電廠的廠用電率、發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率和供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率等主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的意義、計(jì)算方法和數(shù)值范圍。一、純凝汽式發(fā)電廠的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(一)汽輪發(fā)電機(jī)組的汽耗量D0和汽耗率d0

在汽輪發(fā)電機(jī)組中，熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿臒崞胶夥匠淌街小啓C(jī)的汽耗量，kg／h。

此方程式也稱為汽輪發(fā)電機(jī)組的功率方程式或能量平衡方程式，它可以決定汽輪發(fā)電機(jī)組每小時(shí)的汽耗量和汽耗率。汽耗量為：kg／h每生產(chǎn)lkw．h的電能所需要的蒸汽量，稱為汽輪發(fā)電機(jī)組的汽耗率，即：汽耗率二、全廠經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(一)汽輪發(fā)電機(jī)組的熱耗量和熱耗率

a.汽輪發(fā)電機(jī)組的熱耗量等于汽耗量乘以進(jìn)入汽輪機(jī)前的新蒸汽焓與給水進(jìn)入鍋爐時(shí)的焓之差，即kj／h返回第14頁(yè)/共134頁(yè)1-2教學(xué)內(nèi)容一b.每生產(chǎn)1kw·h的電能所需要的熱量稱為熱耗率，即：

kj/(kw·h)(二)發(fā)電廠的熱耗量和熱耗率a.發(fā)電廠的熱耗量Qndc(即鍋爐設(shè)備的熱耗量)為：

kj／hb.發(fā)電廠的熱耗率kj/(kw·h)(三)發(fā)電廠的煤耗量(即鍋爐設(shè)備的燃料消耗量)及煤耗率a.發(fā)電廠的煤耗量：kg/hb.發(fā)電廠的煤耗率:kg/(kw·h)C.發(fā)電廠的標(biāo)準(zhǔn)煤耗率kg標(biāo)準(zhǔn)燃料/(kw·h)或d.實(shí)際煤耗率與標(biāo)準(zhǔn)煤耗率的換算：

kg標(biāo)準(zhǔn)燃料/(kw·h)返回第15頁(yè)/共134頁(yè)課題三提高發(fā)電廠經(jīng)濟(jì)性的途徑

教學(xué)目的：能定性分析提高蒸汽初參數(shù)、降低蒸汽終參數(shù)、采用給水回?zé)峒訜?、蒸汽中間再熱、熱電聯(lián)產(chǎn)對(duì)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的影響。一、蒸汽初參數(shù)及終參數(shù)對(duì)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的影響（一）、蒸汽初參數(shù)與汽輪機(jī)的單機(jī)容量1.提高汽輪機(jī)的進(jìn)汽初參數(shù)，可使循環(huán)熱效率提高。2.提高蒸汽初溫度，蒸汽比容增大，容積流量增大，在其它條件不變的情況下，汽輪機(jī)葉柵高度增加，葉柵損失減少。同時(shí)，使級(jí)間漏汽損失和濕汽損失相對(duì)減少。因此，提高蒸汽初溫度，可使汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率得到提高。3.提高蒸汽初壓力，蒸汽比容減小，容積流量減少，汽輪機(jī)的級(jí)間漏汽損失相對(duì)增大，葉柵損失增加。當(dāng)容積流量小到使葉柵高度低于某—限度而必須采用部分進(jìn)汽時(shí)，又增加了斥汽和鼓風(fēng)摩擦等損失。此外，提高蒸汽初壓力，會(huì)使排汽終濕度增加。增大了濕汽損失。所以，提高蒸汽初壓力，使汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率降低。4.若同時(shí)提高汽輪機(jī)新蒸汽的初壓力和初溫度，則使汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率ηxn降低或提高的因素同時(shí)起作用，經(jīng)分析計(jì)算表明，提高初壓力對(duì)相對(duì)內(nèi)效率降低的影響大于提高初溫度對(duì)相對(duì)內(nèi)效率提高的影響。也就是說(shuō)，同時(shí)提高蒸汽的初壓力和初溫度，汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率ηxn是降低的。而這個(gè)影響的大小是與汽輪機(jī)的單機(jī)容量有關(guān)的，汽輪機(jī)的單機(jī)容量愈小，這一影響就愈大。反之，就愈小。5.經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)汁算，只有當(dāng)汽輪機(jī)的蒸汽消耗量大于100t／h時(shí)，采用高參數(shù)(9．0MPa，500～535℃)才合算。返回第16頁(yè)/共134頁(yè)1-3教學(xué)內(nèi)容一5.綜上所述，汽輪機(jī)的單機(jī)容量與其進(jìn)汽參數(shù)應(yīng)是相配合的，即高參數(shù)必須是大容量，低參數(shù)必然是小容量。二、提高初參數(shù)受到的限制1.提高蒸汽初溫度受動(dòng)力設(shè)備材料強(qiáng)度的限制。原因：a.當(dāng)初溫度升高時(shí)，鋼材的強(qiáng)度極限，屈服點(diǎn)及蠕變極限都會(huì)降低，而且在高溫下，金屬發(fā)生氧化、腐蝕、結(jié)晶裂化，會(huì)使動(dòng)力設(shè)備零件強(qiáng)度大大降低。在非常高的溫度下，即使高級(jí)合金鋼或特殊合金鋼也無(wú)法應(yīng)用。b.從設(shè)備造價(jià)角度看，合金鋼，尤其是高級(jí)合金鋼比普通碳鋼貴得多。2.從發(fā)電廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行可靠性考慮，中低壓機(jī)組的蒸汽初溫度大多選取390～450℃，以便廣泛采用碳素鋼材；高壓及其以上機(jī)組的蒸汽初溫度一般選取500—565℃，目前在我國(guó)多數(shù)為535℃，這樣可以避免采用價(jià)格昂貴的奧氏體鋼材，而采用低合金元素的珠光體鋼材。奧氏體鋼與珠光體鋼相比，奧氏體鋼耐溫高，可以在580～600℃高溫下使用，珠光體鋼耐溫較低，可以在550～570℃溫度下使用。但奧氏體鋼價(jià)高，膨脹系數(shù)大，導(dǎo)熱系數(shù)小，加工和焊接比較困難。另外對(duì)溫度變化的適應(yīng)性、抗蠕變和抗銹蝕的能力都比較差。所以，目前傾向于多用珠光體鋼，而把蒸汽初溫度限制在550—570℃以下。3.提高蒸汽初壓力，主要受到汽輪機(jī)末級(jí)葉片容許的最大濕度的限制。原因：在其它條件不變時(shí)，對(duì)于無(wú)再熱的機(jī)組，隨著蒸汽初壓力的提高，蒸汽膨脹終了的濕度是不斷增加的。這一方面會(huì)影響到設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性，使汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率降低，同時(shí)還會(huì)引起葉片的浸蝕，降低其使用壽命。危害設(shè)備的安全運(yùn)行。返回第17頁(yè)/共134頁(yè)1-3教學(xué)內(nèi)容二三、蒸汽終參數(shù)1.降低蒸汽終參數(shù)的影響：汽輪機(jī)排汽壓力的降低，使工質(zhì)放熱過(guò)程的平均溫度降低，增大了吸熱與放熱過(guò)程的平均溫度差，從而使工質(zhì)循環(huán)的熱效率升高。但是，降低排汽壓力，將使汽輪機(jī)低壓部分蒸汽的濕度增大，影響葉片壽命，同時(shí)汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率也降低。此外，降低排汽壓力，排汽的比容增大，汽輪機(jī)末幾級(jí)的通流面積和凝汽器尺寸相應(yīng)增大，使金屬消耗量和設(shè)備投資增加。所以。在一定的末級(jí)通流面積下，如過(guò)分地降低排汽壓力，則會(huì)導(dǎo)致熱經(jīng)濟(jì)性的降低。2.影響排汽壓力的因素影響排汽壓力的因素有凝汽器的冷卻面積、凝汽器的蒸汽負(fù)荷、凝汽器冷卻水進(jìn)口溫度，冷卻水量等。所以，排汽壓力的確定，應(yīng)根據(jù)冷卻水溫和供水方式，排汽流量和末級(jí)葉片特性，汽輪機(jī)、凝汽設(shè)備的造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用，結(jié)合產(chǎn)品系列和總體布置合理確定。四、蒸汽的中間再熱蒸汽的中間再熱就是將汽輪機(jī)高壓部分作過(guò)部分功的蒸汽從汽輪機(jī)的某一中間級(jí)引出，送到鍋爐的再熱器中再加熱；提高溫度后，又引回汽輪機(jī)，在以后的級(jí)中繼續(xù)膨脹作功，如圖1—4所示。（一）、蒸汽中間再熱的目的為了提高發(fā)電廠的熱經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)高參數(shù)大機(jī)組發(fā)展的需要，蒸汽初參數(shù)不斷提高。但是，隨著初壓力的提高，蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹終了的濕度增大，為了使排汽濕度不超過(guò)允許的限度，而采用了蒸汽中間再熱。返回第18頁(yè)/共134頁(yè)1-3教學(xué)內(nèi)容三1.采用中間再熱，不僅減少了汽輪機(jī)排汽濕度，改善了汽輪機(jī)末幾級(jí)葉片的工作條件，提高了汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率；2．同時(shí)由于蒸汽再熱，使工質(zhì)的焓降增大，如果電功率不變，則可減少汽輪機(jī)的總汽耗量；3．此外中間再熱的應(yīng)用，能夠采用更高的蒸汽初壓力，增大機(jī)組的單機(jī)容量。（二）、蒸汽中間再熱的參數(shù)中間再熱循環(huán)(如圖1—5所示)可以看作由基本循環(huán)(朗肯循環(huán))1-2-3-4-5-6-1和再熱附加循環(huán)1ˊ-2ˊ-2-h-1ˊ所組成的復(fù)合循環(huán)。返回第19頁(yè)/共134頁(yè)1-3教學(xué)內(nèi)容四整個(gè)再熱循環(huán)的熱效率公式可以寫成:式中ηz——再熱循環(huán)熱效率；

ηf——附加循環(huán)熱效率；

qo——基本循環(huán)加入熱量，kJ／kg；qf——附加循環(huán)加入熱量，Kj／kg；ηt——基本循環(huán)熱效率。若用Δη表示再熱引起的效率相對(duì)變化，則得:從上式可以看出：(1)當(dāng)ηf>ηt時(shí)，則Δη>o，即中間再熱附加循環(huán)熱效率大于基本循環(huán)熱效率時(shí)，中間再熱循環(huán)的熱經(jīng)濟(jì)性提高；(2)當(dāng)ηf=ηt時(shí)，則Δη=o，即中間再熱附加循環(huán)熱效率等于基本循環(huán)熱效率時(shí)，中間再熱循環(huán)的熱經(jīng)濟(jì)性不變；(3)當(dāng)ηf<ηt時(shí)，則Δη<o，即中間再熱附加循環(huán)熱效率小于基本循環(huán)熱效率時(shí)，中間再熱循環(huán)的熱經(jīng)濟(jì)性降低。結(jié)論：（1）采用中間再熱使熱經(jīng)濟(jì)性得到提高的必要條件是再熱附加循環(huán)的熱效率一定要大于基本循環(huán)的熱效率；(2)基本循環(huán)熱效率愈低，再熱加入的熱量愈多，再熱所得到的相對(duì)熱經(jīng)濟(jì)效益就愈大。說(shuō)明：要使Δη獲得較大的正值，主要在于再熱參數(shù)(溫度、壓力)的合理選擇。必須恰當(dāng)?shù)剡x擇中間再熱參數(shù)，使再熱循環(huán)的吸熱平均溫度高于基本循環(huán)吸熱平均溫度，則中間再熱循環(huán)的熱效率高于基本循環(huán)的熱效率。返回第20頁(yè)/共134頁(yè)1-3教學(xué)內(nèi)容五圖1-6是具有中間再熱汽輪機(jī)工作過(guò)程的h-s圖。圖中P0、t0為進(jìn)汽參數(shù)；pq、pz、pn分別為再熱前后蒸汽壓力和排汽壓力；h0、hq、hz、hn分別為新汽、再熱前后蒸汽焓及排汽的實(shí)際焓；、分別為考慮了高壓自動(dòng)主汽門、調(diào)速汽門和中壓聯(lián)合汽門節(jié)流損失后的壓力；4-5過(guò)程為中壓缸至低壓缸導(dǎo)汽管中的節(jié)流損失。其中ho-hq為1kg蒸汽在高壓缸中的實(shí)際焓降；hz-h4-5是1kg蒸汽在中壓缸中的實(shí)際焓降；h4-5-hn是1kg蒸汽在低壓缸中的實(shí)際焓降。于是可得出再熱式汽輪機(jī)總焓降為:

式中Δhz——蒸汽在再熱器中焓升，kJ\kg。返回第21頁(yè)/共134頁(yè)1-3教學(xué)內(nèi)容六三、再熱方法如圖1—7所示，在汽輪機(jī)中作過(guò)部分功的蒸汽，經(jīng)冷段管道引至安裝在鍋爐煙道中的再熱器中進(jìn)行再加熱，再熱后的蒸汽經(jīng)管道的熱段送回汽輪機(jī)的中、低壓缸中繼續(xù)做功。煙氣再過(guò)熱可使再熱蒸汽溫度提高到550—600℃。因而在采用合理的中間再熱壓力和保證再熱有較大的效果時(shí)，可使總的熱經(jīng)濟(jì)性相對(duì)提高6％一8％；所以，煙氣再熱在電廠中得到廣泛應(yīng)用。但是，由于再熱蒸汽管道要往返于鍋爐房和汽機(jī)房，因而帶來(lái)了一些不利因素。首先是蒸汽在管道中流動(dòng)產(chǎn)生壓力降，使再熱的經(jīng)濟(jì)效益減少1.0％一1.5％，其次是再熱管道中貯存有大量蒸汽，一旦汽輪機(jī)突然甩負(fù)荷，此時(shí)若不采取適當(dāng)措施，就會(huì)引起汽輪機(jī)超速。為了保證機(jī)組的安全，在采用煙氣再熱的同時(shí)，汽輪機(jī)必須配備靈敏度和可靠性高的調(diào)節(jié)保護(hù)系統(tǒng)，即旁路系統(tǒng)(圖1—7中所示為兩級(jí)串．聯(lián)旁路系統(tǒng))。返回第22頁(yè)/共134頁(yè)1-3教學(xué)內(nèi)容七四、給水回?zé)峒訜岬臒峤?jīng)濟(jì)性鍋爐給水的回?zé)峒訜?，是指從正在運(yùn)轉(zhuǎn)的汽輪機(jī)某些中間級(jí)抽出部分蒸汽，送到給水加熱器中對(duì)鍋爐給水進(jìn)行加熱。與之相應(yīng)的水蒸氣的熱力循環(huán)叫回?zé)嵫h(huán)，由汽輪機(jī)中間級(jí)抽出的蒸汽叫回?zé)岢槠?，給水在加熱器內(nèi)的被加熱過(guò)程稱為回?zé)徇^(guò)程。圖1—8(a)所示為單級(jí)回?zé)峒訜嵫h(huán)系統(tǒng)圖；圖1—8(b)為循環(huán)的T—s圖，圖中在朗肯循環(huán)1—2—3—4—5—6—1的基礎(chǔ)上，增加抽汽在加熱器內(nèi)放熱，加熱給水的回?zé)徇^(guò)程7—8—9，這個(gè)新的循環(huán)稱為回?zé)嵫h(huán)。（一）、給水回?zé)峒訜岬囊饬x和應(yīng)用1.給水回?zé)峒訜岬囊饬x:a.采用給水回?zé)岷?，利用汽輪機(jī)抽汽所具有的熱量提高了鍋爐的給水溫度，同時(shí)使汽輪機(jī)排汽量減少，因而減少了蒸汽在凝汽器中的放熱量(冷源損失)。所以，在蒸汽初、終參數(shù)相同的情況下，采用給水回?zé)嵫h(huán)的熱效率比朗肯循環(huán)熱效率有顯著提高。

b.在回?zé)嵫h(huán)中，回?zé)崾瑰仩t給水溫度升高，所以鍋爐內(nèi)煙氣與給水的傳熱溫差減小，而且汽輪機(jī)抽汽對(duì)給水加熱時(shí)的傳熱溫差要比在鍋爐中利用煙氣加熱時(shí)的溫差小得多，因而減少了給水加熱過(guò)程的不可逆熱損失，提高了循環(huán)熱效率。返回第23頁(yè)/共134頁(yè)1-3教學(xué)內(nèi)容八2.給水回?zé)峒訜岬膽?yīng)用:現(xiàn)代凝汽式或供熱式汽輪機(jī)，容量在6000kW以上的都設(shè)有回?zé)峒訜崞鬟M(jìn)行給水的回?zé)峒訜帷ｋS著機(jī)組參數(shù)的提高、容量的增大和給水溫度的提高，采用的回?zé)峒?jí)數(shù)相應(yīng)增多，回?zé)峤?jīng)濟(jì)效益也隨之提高，從而達(dá)到節(jié)省燃料的目的。由可知，回?zé)岢槠谄啓C(jī)中的作功量越大，則凝汽作功相對(duì)越小，冷源損失越少，回?zé)嵫h(huán)的絕對(duì)內(nèi)效率就越高。d.給水回?zé)峒訜岬膽?yīng)用是受到限制的。給水可能被加熱到的最高溫度受抽汽量的大小及其參數(shù)的高低所限制，在不利用抽汽過(guò)熱度的條件下，給水最高只能被加熱到相應(yīng)抽汽壓力下的飽和溫度。（五）結(jié)論：由以上給水回?zé)峒訜釤峤?jīng)濟(jì)指標(biāo)的分析可以看出，雖然回?zé)崾惯M(jìn)入汽輪機(jī)的新蒸汽的作功能力減少，導(dǎo)致汽耗率增加，但熱耗率卻減少了，使循環(huán)熱效率提高。這是因?yàn)槔湓磽p失減少和工質(zhì)在加熱器內(nèi)及爐內(nèi)被加熱過(guò)程的傳熱溫差減小，使不可逆熱損失減小的緣故。返回第24頁(yè)/共134頁(yè)1-3教學(xué)內(nèi)容九五、熱電廠的熱經(jīng)濟(jì)性（一）、熱電聯(lián)產(chǎn)的概念1、單一能量生產(chǎn)與聯(lián)合能量生產(chǎn)a．單一能量生產(chǎn)(分別能量生產(chǎn))動(dòng)力設(shè)備只用來(lái)生產(chǎn)一種能量(電能或熱能)，這種能量生產(chǎn)過(guò)程稱為單一能量生產(chǎn)。例如圖1—10所示，凝汽式發(fā)電廠只生產(chǎn)電能，供熱鍋爐房只生產(chǎn)熱能(蒸汽或熱水)。如果在凝汽式發(fā)電廠中，鍋爐的蒸汽經(jīng)減壓減溫后向外供汽，雖然發(fā)電廠同時(shí)向外供應(yīng)了電能和熱能，但其生產(chǎn)過(guò)程仍屬于單一能量生產(chǎn)(分別能量生產(chǎn))。這種形式的發(fā)電廠仍然稱為凝汽式發(fā)電廠。

B．聯(lián)合能量生產(chǎn)(熱電聯(lián)產(chǎn))在發(fā)電廠里利用在汽輪機(jī)中作過(guò)功的蒸汽(可調(diào)節(jié)抽汽或背壓排汽)的熱量供給外界熱用戶，這種在同一動(dòng)力設(shè)備中同時(shí)生產(chǎn)電能和熱能的生產(chǎn)過(guò)程稱為聯(lián)合能量生產(chǎn)(熱電聯(lián)產(chǎn))，這種形式的發(fā)電廠稱為熱電廠。(二)聯(lián)合能量生產(chǎn)的意義熱電聯(lián)產(chǎn)可以減少或避免凝汽器中的冷源損失，使發(fā)電廠的熱效率得到提高。從理論上講，熱電聯(lián)產(chǎn)中電能生產(chǎn)(簡(jiǎn)稱熱化發(fā)電)的理想循環(huán)熱效率等于1；同時(shí)機(jī)內(nèi)不可逆過(guò)程引起的附加冷源損失，也用來(lái)對(duì)外供熱了，汽輪機(jī)參加熱電聯(lián)產(chǎn)部分的絕對(duì)內(nèi)效率也是等于1的。提高熱電聯(lián)產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)在保證對(duì)外供熱必須壓力的情況下，力求作功能力損失為最小。返回第25頁(yè)/共134頁(yè)1-3教學(xué)內(nèi)容十(三)熱電聯(lián)產(chǎn)的生產(chǎn)方式聯(lián)合能量生產(chǎn)方式，分為背壓式汽輪機(jī)(圖1—11，a)和調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)(圖1—11，b)兩種方式。采用背壓式汽輪機(jī)發(fā)電，又利用其排汽供熱，是一種簡(jiǎn)單的、純粹的聯(lián)合能量生產(chǎn)形式。這種形式的生產(chǎn)存在著電負(fù)荷隨熱負(fù)荷的變化而變化的缺點(diǎn)，因此，一般不宜單獨(dú)采用。目前熱電廠多采用的是調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)(圖1—7，b)或背壓加凝汽式汽輪機(jī)并列運(yùn)行(圖1-7，c)的聯(lián)合能量生產(chǎn)系統(tǒng)。如圖1—7(b)所示，調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)的電能生產(chǎn)，當(dāng)供熱量變化時(shí)，可以通過(guò)調(diào)速汽門和回轉(zhuǎn)隔板的開度改變汽輪機(jī)凝汽部分的蒸汽量，在較大的范圍內(nèi)改變機(jī)組的電功率，而不受熱負(fù)荷的影響。返回第26頁(yè)/共134頁(yè)課題四發(fā)電廠的原則性熱力系統(tǒng)

教學(xué)目的：掌握發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)的組成和連接方式,熟悉單元機(jī)組機(jī)爐的容量配置原則,能識(shí)讀并繪制典型機(jī)組的原則性熱力系統(tǒng)圖。一、發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)的概念（一）．熱力系統(tǒng)定義：發(fā)電廠熱力部分的主、輔設(shè)備按照熱力循環(huán)順序用管道和附件連接起來(lái)所構(gòu)成的系統(tǒng)。（二）.熱力系統(tǒng)分類：按其應(yīng)用目的和編制原則的不同，熱力系統(tǒng)又分為原則性熱力系統(tǒng)和全面性熱力系統(tǒng)兩種。1．原則性熱力系統(tǒng)圖：以規(guī)定的符號(hào)表明工質(zhì)在完成某種熱力循環(huán)時(shí)所必須流經(jīng)的各種熱力設(shè)備之間的聯(lián)系線路圖。a.原則性熱力系統(tǒng)圖特點(diǎn)：表示工質(zhì)流過(guò)時(shí)發(fā)生壓力和溫度變化的各種必需的熱力設(shè)備。同類型同參數(shù)的設(shè)備在圖上只表示一個(gè)，僅表明設(shè)備之間的主要聯(lián)系，備用設(shè)備和管路都不畫出，附件—一般均不表示。額定工況時(shí)所必需的附件(如以定壓方式運(yùn)行的除氧器，其抽汽管道上的節(jié)流閥)除外。2．原則性熱力系統(tǒng)作用：用來(lái)表明發(fā)電廠的主要工作實(shí)質(zhì)——汽、水能量轉(zhuǎn)換和其熱量的利用過(guò)程，它標(biāo)志著發(fā)電廠的技術(shù)完善程度和熱經(jīng)濟(jì)性。因此，擬定合理的原則性熱力系統(tǒng)是熱力發(fā)電廠設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。同時(shí)經(jīng)過(guò)熱力系統(tǒng)的計(jì)算來(lái)確定各設(shè)備的工質(zhì)流量及其參數(shù)，以及發(fā)電廠的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。3．原則性熱力系統(tǒng)組成：主要由主設(shè)備(鍋爐、汽輪機(jī)及凝汽設(shè)備)連接系統(tǒng)、給水回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)、除氧器系統(tǒng)、補(bǔ)充水系統(tǒng)，“廢”熱回收系統(tǒng)等組成。熱電廠還有對(duì)外供熱系統(tǒng)。返回第27頁(yè)/共134頁(yè)1-4教學(xué)內(nèi)容一二、機(jī)爐容量的配置:原則：a.在發(fā)電廠的型式和總裝機(jī)容量已確定的情況下，對(duì)于與電力系統(tǒng)連接的發(fā)電廠，應(yīng)根據(jù)電力負(fù)荷增長(zhǎng)速度，電力系統(tǒng)的備用容量和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等因素，盡量選用單機(jī)容量較大的汽輪發(fā)電機(jī)組，一般使單機(jī)容量為電網(wǎng)容量的8％～10％。對(duì)于個(gè)別電力負(fù)荷增長(zhǎng)速度比較快的電網(wǎng)，可根據(jù)具體情況選用更大容量的機(jī)組，其單機(jī)容量叫為電網(wǎng)容量的15%。

b.鍋爐臺(tái)數(shù)與容量一般要求與汽輪機(jī)臺(tái)數(shù)及容量相配合。機(jī)爐各自組成一個(gè)單元，而各單元的主要設(shè)備和輔助設(shè)備容量都相等，這樣的發(fā)電廠，便于機(jī)、爐及汽水管道的布置，簡(jiǎn)化系統(tǒng)，運(yùn)行操作及維修方便，同時(shí)可以降低發(fā)電廠的造價(jià)。鍋爐容量在數(shù)值上比汽輪機(jī)的汽耗量要大，這主要是考慮汽輪機(jī)組經(jīng)常會(huì)處于一些非設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行(如冷卻水溫升高或新蒸汽參數(shù)低于額定值等)，此時(shí)，若發(fā)額定出力，鍋爐的容量必須相對(duì)增大。鍋爐的容量根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)程的要求主要考慮如下三個(gè)方面：(1)汽輪機(jī)最大負(fù)荷用汽量；(2)其它設(shè)備用汽；(3)由于汽水損失、制造誤差、長(zhǎng)期運(yùn)行后設(shè)備缺陷及老化所需的富裕汽量。一般根據(jù)系統(tǒng)的蒸汽平衡來(lái)確定鍋爐容量。

c.機(jī)、爐容量的確定與機(jī)組的臺(tái)數(shù)有關(guān)，為了便于生產(chǎn)管理，同一廠房?jī)?nèi)的機(jī)組臺(tái)數(shù)一般不宜超過(guò)六臺(tái)。返回第28頁(yè)/共134頁(yè)1-4教學(xué)內(nèi)容二三、原則性熱力系統(tǒng)的舉例1、

N200-12。7/535/535型原則性熱力系統(tǒng)返回第29頁(yè)/共134頁(yè)1-4教學(xué)內(nèi)容三2、N300-16.67/537/537型原則性熱力系統(tǒng)返回第30頁(yè)/共134頁(yè)1-4教學(xué)內(nèi)容四3、N600-16.67/537/537型原則性熱力系統(tǒng)返回第31頁(yè)/共134頁(yè)1-4教學(xué)內(nèi)容五4、超臨界600MW機(jī)組原則性熱力系統(tǒng)返回第32頁(yè)/共134頁(yè)單元二發(fā)電廠主要熱力輔助設(shè)備課題一回?zé)峒訜崞髡n題二除氧器課題三凝汽設(shè)備內(nèi)容提要：本單元著重講述回?zé)峒訜崞?、凝汽器、除氧氣等汽輪機(jī)主要輔助設(shè)備的作用、基本結(jié)構(gòu)、工作原理和運(yùn)行知識(shí)。返回第33頁(yè)/共134頁(yè)課題一回?zé)峒訜崞鹘虒W(xué)目的：掌握回?zé)峒訜崞鞯慕Y(jié)構(gòu)、工作原理和運(yùn)行知識(shí)。一、回?zé)峒訜崞鞯男褪?一)按傳熱方式分：1、

混和式加熱器定義及工作過(guò)程：混合式加熱器是利用蒸汽和給水直接接觸換熱的。在加熱器內(nèi)蒸汽與較低溫度的給水接觸，蒸汽凝結(jié)放熱，將熱量傳給給水，提高給水溫度。因此，混合式加熱器的給水溫度可以達(dá)到加熱蒸汽壓力下的飽和溫度。1．混合式加熱器的特點(diǎn)(1)傳熱效果好。(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低。(3)便于匯集不同溫度的疏水。(4)加熱器后要設(shè)置給水泵，而且高壓加熱器的給水泵要在較高水溫條件下工作(5)給水泵臺(tái)數(shù)增多，使廠用電消耗增大。(6)對(duì)采用非調(diào)節(jié)抽汽的汽輪機(jī)或滑壓運(yùn)行的除氧器，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷突然降低時(shí)，給水泵工作的可靠性降低。結(jié)論：混合式加熱器在國(guó)內(nèi)的發(fā)電廠中，一般不專門作為回?zé)峒訜崞魇褂?，而是作為除氧設(shè)備。它在系統(tǒng)中的位置——般處于高壓加熱器與低壓加熱器之間。這是因?yàn)椋绻麑⒊跗鞣胖迷诰o靠省煤器側(cè)，除氧器后的給水泵要在很高的水溫條件下工作，其可靠性更差。如果將除氧器放置在緊靠凝汽器側(cè)，除氧器后的所有加熱器的受熱面內(nèi)都要承受給水泵所產(chǎn)生的高壓水，使其可靠性降低。這樣，還會(huì)增加加熱器的造價(jià)。

返回第34頁(yè)/共134頁(yè)課題一教學(xué)內(nèi)容一2．表面式加熱器的特點(diǎn)(1)表面式加熱器所組成的系統(tǒng)簡(jiǎn)單。(2)其系統(tǒng)所需的水泵數(shù)量少，節(jié)省廠用電。(3)表面式加熱器的換熱效果較差，存在端差，熱經(jīng)濟(jì)性低。(4)加熱器金屬消耗量大，造價(jià)高，有的還需要配備疏水冷卻設(shè)備。目前，我國(guó)電廠中的回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)除了除氧器外，均采用表面式加熱器。（二）、按布置方式分：臥式、立式（三）按水側(cè)壓力分：高加、低加二、表面式加熱器的疏水連接方式(一)疏水逐級(jí)自流的連接系統(tǒng)1．系統(tǒng)及原理：該系統(tǒng)如圖2—1(a)所示，它是利用各個(gè)加熱器間的壓力差，讓疏水逐級(jí)自流入壓力較低的相鄰加熱器的蒸汽空間。2．對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響：a.由于這種疏水方式的高溫疏水在流入壓力較低的相鄰的加熱器中時(shí)，要放出一部分熱量，因此，取代了該級(jí)一部分回?zé)岢槠募訜嶙饔?。為了維持加熱器的熱平衡，進(jìn)入該級(jí)加熱器的抽汽量必然減少，其值稱為疏水逐級(jí)自流時(shí)排擠的抽汽量。若維持機(jī)組功率一定，并假定各段抽汽壓力不變，則排擠的抽汽量在抽汽口前少作功要由凝汽流量作功來(lái)彌補(bǔ)。因此，進(jìn)入凝汽器的冷源損失量就增加了，機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性降低了。返回第35頁(yè)/共134頁(yè)課題一教學(xué)內(nèi)容二b.冷源損失量增加的多少與排擠抽汽量的壓力有關(guān)，若排擠的抽汽數(shù)量ΔDc相同，排擠抽汽的壓力愈高，其抽汽的功率損失愈小，凝汽循環(huán)流量作功的增量ΔDn也愈少，因此，進(jìn)入冷源的附加熱損失就愈少。反之，愈大。3．結(jié)論：a.疏水逐級(jí)自流由于存在排擠現(xiàn)象，增加了凝汽器的冷源損失，使其熱經(jīng)濟(jì)性降低了。但排擠抽汽的壓力愈高，對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響比排擠低壓抽汽愈小，這主要是因?yàn)榕艛D的高壓抽汽還具有較高的作功能力，它在汽輪機(jī)中還可以繼續(xù)作功。

b.盡管疏水逐級(jí)自流的熱經(jīng)濟(jì)性較差，但它具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，且設(shè)備系統(tǒng)投資較少等優(yōu)點(diǎn)，因此，在實(shí)際工程中仍然得到普遍地使用。(二)采用疏水泵的連接系統(tǒng)1．系統(tǒng)及原理：該系統(tǒng)的連接方式如圖2—1(d)所示。加熱器的疏水采用專用水泵(疏水泵)送入本級(jí)加熱器出口的主凝結(jié)水管道中。返回第36頁(yè)/共134頁(yè)課題一教學(xué)內(nèi)容三2．特點(diǎn)：采用疏水泵可將疏水送到該級(jí)加熱器的入口，也可送到加熱器的出口。兩者相比，前者提高了本級(jí)加熱器的入口水溫，因此，排擠的是本級(jí)加熱器的抽汽。后者卻是減小了本級(jí)加熱器的端差，使得進(jìn)入下一級(jí)加熱器(按給水流向)的入口水溫提高，即排擠了相鄰的壓力較高一級(jí)的抽汽。用疏水泵將疏水打至加熱器出口的主凝結(jié)水管道中，可以克服逐級(jí)自流對(duì)相鄰低壓抽汽的排擠，顯然熱經(jīng)濟(jì)性要高?？紤]疏水泵的工作條件，一般裝在低壓加熱器的疏水管道上。(三)采用疏水冷卻器的連接系統(tǒng)1．系統(tǒng)及原理：該系統(tǒng)的連接方式如圖2—1(b.c)所示。這種方式是疏水自流入下一級(jí)加熱器之前，用一部分主凝結(jié)水在疏水冷卻器中將疏水冷卻，使疏水溫度降低，以減少排擠低壓抽汽引起的熱損失。2．特點(diǎn)：疏水冷卻器可以放置在加熱器內(nèi)部(叫疏水冷卻段)，也可以制成單獨(dú)的熱交換器。但這種減少熱損失的措施必須增加相應(yīng)的設(shè)備和管道。故疏水冷卻器一般用在被排擠抽汽最嚴(yán)重的地方，中小容量的機(jī)組上使用較少。3．應(yīng)用：在實(shí)際工程中，疏水方式往往在一臺(tái)機(jī)組上綜合應(yīng)用，即采用疏水逐級(jí)自流加疏水泵或加疏水冷卻器的系統(tǒng)。三、表面式加熱器的構(gòu)造(1)表面式加熱器的類型1)按布置方式分類①臥式表面式加熱器:主要特點(diǎn):傳熱效果較好。b.

原因：凝結(jié)換熱時(shí)，豎管凝結(jié)水膜所形成的附面層厚度比橫管厚。應(yīng)應(yīng)用：但由于橫管占地面積較大，不便布置，故中、小容量機(jī)組便用較少，國(guó)產(chǎn)300MW機(jī)組和國(guó)外大容量機(jī)組中常采用它。返回第37頁(yè)/共134頁(yè)課題一教學(xué)內(nèi)容四②立式表面式加熱器：a.

主要特點(diǎn):占地面積小，便于布置，檢修方便，使用較多。b.

分類：根據(jù)換熱方式可以分為純凝結(jié)放熱的表面式加熱器和帶有利用過(guò)熱度的表面式加熱器兩種。c.

應(yīng)用：所有機(jī)組的低壓加熱器以及中壓電廠的高壓加熱器一般都采用帶有利用過(guò)熱度的表面式加熱器。2)按水側(cè)壓力分類①依據(jù)：表面式加熱器按照水側(cè)壓力的高低。②分類：a.高壓加熱器:除氧器后的加熱器受熱面承受的是給水泵出口的壓力，水壓較高，稱為高壓加熱器。b.低壓加熱器:除氧器前的加熱器其受熱面承受的是凝結(jié)水泵出口的壓力，水壓比較低，稱為低壓加熱器。(2)低壓加熱器①．特點(diǎn)：低壓加熱器(見圖2—2)的汽側(cè)壓力一般較低，所以對(duì)受熱面的耐溫性能要求不太高。因此，各種類型機(jī)組的低壓加熱器其受熱面的材料均為黃銅。②．結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程：加熱器的受熱面一般是由黃銅管形成的U型管束組成的。管子脹裝在管板上，整個(gè)管束安置在加熱器的圓筒形外殼內(nèi)，管束還用專門的骨架加以固定，以免振動(dòng)。加熱器外殼，管板及水室采用法蘭螺栓連接。返回第38頁(yè)/共134頁(yè)課題一教學(xué)內(nèi)容五被加熱的水由連接短管進(jìn)入水室的一側(cè)，流經(jīng)U型管束后，再送入水室的另一側(cè)連接管流出。加熱蒸汽從加熱器外殼的上部進(jìn)入扣熱器汽室，借導(dǎo)向隔板的作用，使汽流在加熱器內(nèi)成S形曲折流動(dòng)，在沖刷管子外壁的過(guò)程中凝結(jié)放熱，把熱量傳給被加熱的水。在加熱器蒸汽進(jìn)口處的管束外壁上裝有護(hù)板，以減輕汽流對(duì)管束的沖刷。為了便于對(duì)管束進(jìn)行清洗和檢修，整個(gè)管束制成一個(gè)整體，使其從外殼里可以抽出。(3)高壓加熱器1)分類:高壓加熱器根據(jù)換熱面的結(jié)構(gòu)可以分成聯(lián)箱—螺旋管式和U型管式加熱器。①．螺旋管表面式加熱器:a.結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程：其換熱面是由許多螺旋管組成的，在加熱器的圓柱形外殼內(nèi)對(duì)稱地放置著四盤螺旋管，每盤由若干組水平螺旋管組成。給水由一對(duì)直立的集水管送入這些螺旋管中，并經(jīng)另外的一對(duì)直立集水管導(dǎo)出，每個(gè)雙層螺旋管的管端都焊接在鄰近的進(jìn)水和出水集水管上。返回第39頁(yè)/共134頁(yè)課題一教學(xué)內(nèi)容六水的進(jìn)出都通過(guò)外殼蓋上的連接管。加熱蒸汽經(jīng)加熱器中部的連接管送入，并在外殼內(nèi)部先向上升，而后下降，順著一系列水平的導(dǎo)向板改變流動(dòng)方向，同時(shí)沖刷管組的外表面。帶導(dǎo)輪的撐架是為了從外殼中抽出或放入管束時(shí)導(dǎo)向用的。b.優(yōu)點(diǎn)：這種加熱器的結(jié)構(gòu)，焊縫數(shù)目較少，在檢修時(shí)容易接觸到每根管子和集水管焊接的地方，也容易更換螺旋管；運(yùn)行可靠，事故少。c.c.缺點(diǎn)：體積大，管壁厚，熱阻和水阻較大，因此，熱效率較低，檢修工作量也大。②②.u型管式高壓加熱器:a.

結(jié)構(gòu)：其換熱面與低壓加熱器的形式完全相同，但管子材料為無(wú)縫鋼管。該高壓加熱器主要應(yīng)用于超高壓以上電廠，為了避免泄漏，水室與加熱器管板及外殼的連接采用焊接，水室上方開口，其密封方式目前有自密封式和人孔蓋密封式兩種結(jié)構(gòu)，見圖2-2。在自密封式水室中，是利用加熱器水側(cè)的壓力作用在密封座上來(lái)起密封作用的。

返回第40頁(yè)/共134頁(yè)課題一教學(xué)內(nèi)容七b.特點(diǎn)：U形管式高壓加熱器的水側(cè)壓力一般在18—20MPa以上，壓力過(guò)高，很厚的管板與較薄的管壁的焊接在技術(shù)上是個(gè)新問(wèn)題。因此，國(guó)產(chǎn)超高壓以上機(jī)組的高壓加熱器，其換熱面與管板的焊接采用了氬弧焊或爆炸法等新工藝四、軸封加熱器:①．作用：防止軸封蒸汽從汽輪機(jī)軸端逸至機(jī)房或泄漏至油系統(tǒng)中去，同時(shí)利用軸封蒸汽的熱量加熱凝結(jié)水，減少熱量和工質(zhì)的損失。②．結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程：a.工作過(guò)程：來(lái)自軸封的汽—?dú)饣旌衔锸紫冗M(jìn)入第一級(jí)加熱器，放出熱量加熱凝結(jié)水，被冷卻了的汽—?dú)饣旌衔锉怀闅馄鞒槌龊?，隨抽氣器的工作蒸汽一起壓入第二級(jí)加熱器。在加熱器中蒸汽加熱凝結(jié)水，剩余溫度較低的汽—?dú)饣旌衔镉膳艢饪谂畔虼髿猓訜嵴羝哪Y(jié)水經(jīng)下部疏水口疏出。主凝結(jié)水由冷卻水進(jìn)口進(jìn)入，先在第一級(jí)加熱器內(nèi)回流，吸收汽—?dú)饣旌衔锏臒崃浚龠M(jìn)入第二級(jí)加熱器內(nèi)回流，最后由冷卻水出口流出。

b.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：在主凝結(jié)水管路上還設(shè)有旁路管，當(dāng)水量過(guò)大，主凝結(jié)水不能全部通過(guò)軸封加熱器時(shí)，可使一部分水由旁路管通過(guò)；在軸封加熱器后的主凝結(jié)水管道上設(shè)有再循環(huán)管通往凝汽器，其作用是在汽輪機(jī)啟動(dòng)或低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，為了保證軸封漏汽得到冷卻，應(yīng)有足夠的水量通過(guò)軸封加熱器。第一級(jí)加熱器的疏水若疏至凝汽器，則在疏水管上應(yīng)設(shè)有疏水器，并應(yīng)裝有油水分離器，將可能由汽輪機(jī)軸承漏入汽封的油除去。若將疏水通往地溝，則疏水管應(yīng)有足夠高度的U形水封管。第二級(jí)加熱器的疏水若通往凝汽器，則要在疏水管上裝設(shè)疏水器。

返回第41頁(yè)/共134頁(yè)課題一教學(xué)內(nèi)容八五、表面式加熱器的疏水裝置

表面式加熱器疏水裝置的作用是在加熱器運(yùn)行時(shí)及時(shí)地排出蒸汽的凝結(jié)水（即疏水），而不致使蒸汽排出，以保持加熱器有一定的疏水水位，從而維持加熱器蒸汽空間的工作壓力。

發(fā)電廠中常用的疏水裝置有浮子式疏水器、疏水調(diào)節(jié)閥和U形水封（包括多級(jí)水封）三種。

一）浮子式疏水器

浮子式疏水器分為內(nèi)置式（見圖2－10]所示）和外置式兩種。因檢修維護(hù)困難，現(xiàn)內(nèi)置式已很少采用，外置式應(yīng)用于125MW以下的中、小型機(jī)組的低壓加熱器中。

圖2－10所示為外置式疏水器及其連接系統(tǒng)，浮子式疏水器是由浮子、浮子滑閥3及連桿4組成。外置式疏水器及其連接系統(tǒng)的構(gòu)造工作原理為：當(dāng)疏水水位升高時(shí)，浮子隨之上升并通過(guò)連桿系統(tǒng)帶動(dòng)滑閥，使疏水閥開大；反之，則由于浮子的下降關(guān)小疏水閥。外置浮子式疏水器，通過(guò)汽、水平衡管和加熱器汽側(cè)相連接，以間接反映加熱器中的凝結(jié)水水位的變化。返回第42頁(yè)/共134頁(yè)課題一教學(xué)內(nèi)容九二）疏水調(diào)節(jié)閥

圖2一11所示為早期使用在高壓加熱器上的疏水調(diào)節(jié)閥。其開啟和關(guān)閉是通過(guò)搖桿8繞心軸7的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，閥門啟閉的信號(hào)來(lái)自加熱器疏水水位的變化。

這種疏水裝置是根據(jù)加熱器的水位變化，通過(guò)電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)控制的。加熱器的水位變化信號(hào)經(jīng)過(guò)壓差變送、比例積分傳送到操作單元，最后由電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)操縱搖桿，再依靠杠桿傳給帶有滑閥的閥桿來(lái)控制疏水量的大小。圖3一5中搖桿A的位置是調(diào)節(jié)閥關(guān)閉的位置。當(dāng)搖桿從A繞心軸轉(zhuǎn)向B時(shí)，心軸帶動(dòng)杠桿向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)閥桿9在上、下軸套5、6內(nèi)向下滑動(dòng)，由此帶動(dòng)滑閥2向下移動(dòng)，滑閥即逐漸打開。三）U形水封

U形水封一般只用在最后幾段抽汽的低壓加熱器中，它是應(yīng)用水力學(xué)原理工作的。大機(jī)組最后一段抽汽的低壓加熱器，因其抽汽壓力低，蒸汽比容大，加熱器往往布置在凝汽器喉部，易于布置水封式疏水裝置。返回第43頁(yè)/共134頁(yè)課題一教學(xué)內(nèi)容十水封式疏水裝置實(shí)際上是靠壓力（水柱高度）來(lái)關(guān)住容器里的蒸汽，其值為nHρg，這里的n是多級(jí)水封管中的水封管數(shù)目，H為每級(jí)水封管的高度，ρ為水的密度，當(dāng)兩個(gè)容器內(nèi)的壓力分別為P1，P2時(shí)，它們之間的關(guān)系為H=(P1-P2）/nρg+（0．5～1．0）

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式中（0．5～1．0）為富裕度。多級(jí)水封原理如圖2－12所示四、高壓加熱器的自動(dòng)保護(hù)裝置

在高壓加熱發(fā)生故障時(shí)，為了不致中斷鍋爐給水或高壓水從抽汽管倒流入汽輪機(jī)，造成嚴(yán)重的水擊事故，在高壓加熱器上設(shè)有自動(dòng)旁路保護(hù)裝置。高壓加熱器的自動(dòng)保護(hù)裝置的作用是：當(dāng)高壓加熱器發(fā)生故障或管子破裂時(shí)，能迅速切斷進(jìn)人力。熱器管束的給水，同時(shí)又能保證向鍋爐供水。

目前電廠高壓加熱器上采用的保護(hù)主要有水壓液動(dòng)控制和電動(dòng)控制兩種。

1.水壓液動(dòng)旁路保護(hù)裝置圖2－13所示的旁路保護(hù)裝置由入口閥門、旁通閥門和出口逆止閥門，以及控制這些閥門動(dòng)作的高壓水管路系統(tǒng)組成。入口閥門與旁通閥門公用一個(gè)門盤（閥瓣），稱之為聯(lián)成閥；逆止閥位于力磁器出水管口，聯(lián)成閥與逆止閥通過(guò)加熱器外面的一根旁路管相連。返回第44頁(yè)/共134頁(yè)課題一教學(xué)內(nèi)容十一正常運(yùn)行時(shí)，聯(lián)成閥在最高極限位置，此時(shí)旁通閥全關(guān)，入口閥全開，給水由入口連接管進(jìn)入加熱器內(nèi)的管束中，經(jīng)加熱后由出口管流出時(shí)頂開逆止閥流出去。

加熱器故障時(shí)，保護(hù)裝置動(dòng)作，聯(lián)成閥被水動(dòng)活塞自動(dòng)的推到下部閥座，隔斷了給水進(jìn)入加熱器內(nèi)的通路，同時(shí)打開旁通閥，此時(shí)出口逆止閥由于下部失去水壓并在旁路管給水壓力作用下而落下，給水經(jīng)旁路供給。這一動(dòng)作過(guò)程也可以用操作手動(dòng)進(jìn)出口閥門來(lái)完成。

水動(dòng)活塞的工作介質(zhì)是高壓給水。給水由逆止閥出口連接管經(jīng)總水門、過(guò)濾器引進(jìn)來(lái)，然后分為兩路：一路經(jīng)孔眼為￠2mm的節(jié)流孔板進(jìn)入活塞下部空間，這條管路還有一部分通到自動(dòng)泄水閥去；另一路通過(guò)孔眼為￠5mm的節(jié)流孔板進(jìn)入活塞上部空間，這支管路上還有一根水管與啟動(dòng)閥相通。保護(hù)裝置發(fā)生動(dòng)作后，為了安全起見還需要用手輪把聯(lián)成閥和逆止閥強(qiáng)制壓在全關(guān)位置上。

這種保護(hù)裝置的缺點(diǎn)是控制水管路和元件（閥門、節(jié)流孔板、濾網(wǎng)等）要長(zhǎng)期承受給水壓力，使運(yùn)行可靠性降低。二）電氣式旁路保護(hù)系統(tǒng)

在高壓加熱器電動(dòng)旁路裝置中，其給水人口閥、給水出口閥和旁通閥都是電動(dòng)的，它們分別受每臺(tái)高壓加熱器的任意一個(gè)繼電器控制。如圖2-14所示。

返回第45頁(yè)/共134頁(yè)課題一教學(xué)內(nèi)容十二圖2－14信號(hào)器的水位信號(hào)發(fā)生變化，由調(diào)節(jié)器發(fā)出電信號(hào)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)操縱回轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)閥使水位保持正常；當(dāng)水位升高至極限位置時(shí)，繼電器動(dòng)作發(fā)出電信號(hào)，這時(shí)高壓加熱器的出口、人口閥關(guān)閉，旁通閥打開，給水由旁通管道直供鍋爐，同時(shí)信號(hào)燈發(fā)出閃光信號(hào)，表示電動(dòng)旁路裝置已動(dòng)作。

綜上所述，水位信號(hào)器可發(fā)出兩個(gè)信號(hào)，一是在正常范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，保持加熱器的水位；二是在加熱器發(fā)生水管爆破、漏泄等故障時(shí)，加熱器水位升至極限值，繼電器動(dòng)作，切除整個(gè)高壓加熱器組。七、回?zé)峒訜崞鞯倪\(yùn)行：（一）、回?zé)峒訜崞鞯倪\(yùn)行特性加熱器出口水溫隨機(jī)組負(fù)荷的增加而升高；抽汽溫度則先升高較快，后有所下降繼而呈增加趨勢(shì)；其它個(gè)參數(shù)隨機(jī)組的負(fù)荷增加而升高。（二）、回?zé)峒訜崞鞯倪\(yùn)行1、

回?zé)峒訜崞鞯耐丁⑼Ｔ瓌t2、加熱器的投入率對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性、安全性的影響（1）．經(jīng)濟(jì)性：a.給水回?zé)峒訜崽岣吡隋仩t給水溫度，使工質(zhì)在鍋爐中的吸熱量減少，從而節(jié)省了大量燃料，提高了電廠的熱經(jīng)濟(jì)性。一般給水溫度少加熱1℃，標(biāo)準(zhǔn)煤耗約增加0．7g／(kW．h)，有些機(jī)組少加熱10℃，熱耗率約增加0.4％。

b.要盡可能地提高加熱器的投入率。（2）．安全性：從安全角度看，加熱器停用會(huì)使給水溫度降低，使汽包鍋爐的過(guò)熱汽溫升高。一號(hào)低壓加熱器的停用，還會(huì)使汽輪機(jī)末幾級(jí)的蒸汽流量增大，使葉片的浸蝕加劇。返回第46頁(yè)/共134頁(yè)課題一教學(xué)內(nèi)容十三加熱器不投，還會(huì)影響機(jī)組出力，若要維持機(jī)組出力不變，則汽輪機(jī)監(jiān)視段壓力升高，停用的抽汽口以后各級(jí)葉片，隔板及軸向推力均可能過(guò)負(fù)荷，為了機(jī)組安全就必須降低或限制汽輪機(jī)出力。3、加熱器運(yùn)行中的監(jiān)視指標(biāo)（1）.加熱器的端差δt

加熱器的端差值一般在3-7℃之間；在設(shè)計(jì)和校核計(jì)算時(shí)常取端差值為5℃。運(yùn)行中若端差值增加，可能是由于以下原因引起：(A)加熱器受熱面結(jié)垢，增大了傳熱熱阻，使管子內(nèi)外溫差增大。(B)加熱器汽空間集聚了空氣，空氣是不凝結(jié)氣體，會(huì)附著在管子表面形成空氣層，空氣的放熱系數(shù)比蒸汽小得多，從而增大了傳熱熱阻。因此，加熱器抽空氣管上的閥門開度與節(jié)流孔應(yīng)調(diào)整合理，開度小，空氣的抽出會(huì)受到限制，開度大，高一級(jí)加熱器內(nèi)的蒸汽會(huì)被抽吸到低一級(jí)加熱器中去排擠一部分低壓抽汽，降低回?zé)岬慕?jīng)濟(jì)性。后者稱之為加熱器“排氣帶汽”現(xiàn)象。(C)疏水水位過(guò)高，淹沒了一部分受熱面的管子，減少了放熱空間，被加熱水達(dá)不到設(shè)計(jì)溫度，使傳熱端差增大，其原因多為疏水器或疏水閥工作不正常。若檢查疏水裝置正常，就應(yīng)停止加熱器運(yùn)行，檢查管子的嚴(yán)密情況。(D)加熱器旁路門漏水，使傳熱端差增大。運(yùn)行中應(yīng)注意檢查加熱器出口水溫與相鄰高一級(jí)加熱器入口水溫是否相同，若相鄰高一級(jí)加熱器入口水溫降低，則說(shuō)明旁路門漏水。返回第47頁(yè)/共134頁(yè)課題一教學(xué)內(nèi)容十四（2）．汽側(cè)凝結(jié)水位：汽側(cè)凝結(jié)水位應(yīng)保持在規(guī)定時(shí)范圍內(nèi)。水位過(guò)高或過(guò)低，不僅要影響回?zé)峒訜岬慕?jīng)濟(jì)性，還會(huì)威脅機(jī)組的安全運(yùn)行。當(dāng)水位迅速升高到進(jìn)汽管口時(shí)，水會(huì)從抽汽管倒流入汽輪機(jī)造成水擊。凝結(jié)水位過(guò)低，會(huì)維持不住汽側(cè)壓力，造成蒸汽由疏水管跑掉。（3）．加熱器內(nèi)蒸汽壓力與出口水溫在運(yùn)行中，如加熱器內(nèi)壓力比抽汽壓力低得多時(shí)，則加熱器出口水溫下降，回?zé)嵝Ч档?，說(shuō)明回?zé)岢槠苌祥y門節(jié)流損失增大，原因一般是逆止閥或截止閥未開足或者卡澀。為此，抽汽管路上的逆止閥應(yīng)定期作嚴(yán)密性靈活性試驗(yàn)，截止閥應(yīng)處于全開位置，以保證抽汽管路壓力損失為最小。（4）.加熱器負(fù)荷返回第48頁(yè)/共134頁(yè)課題二除氧器概述：1．給水中氣體的來(lái)源：a.天然水中溶解的空氣，其中溶解的氧氣可達(dá)10mg／L。水中溶解氣體量的多少，與氣體的種類、氣體在水面上的分壓力及水的溫度有關(guān)。b.由凝結(jié)水和補(bǔ)充水組成的鍋爐給水中溶有的氣體。原因：因?yàn)槟?、部分低壓加熱器及其管道附件等皆處于真空狀態(tài)下工作，空氣可以從不嚴(yán)密處漏入主凝結(jié)水中，補(bǔ)充水在化學(xué)水處理過(guò)程中也會(huì)溶解一些氣體。2．給水中含有氣體的危害：a.給水里溶解的氣體中危害性最大的是氧氣，它對(duì)熱力設(shè)備造成的氧腐蝕，通常發(fā)生在給水管道和省煤器內(nèi)。如給水中溶解氧氣超過(guò)0．03mg／L時(shí)，給水管道和省煤器在短期內(nèi)會(huì)出現(xiàn)穿孔的點(diǎn)狀腐蝕，嚴(yán)重地影響發(fā)電廠安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。給水中溶解的二氧化碳也會(huì)引起腐蝕。b.水中含有的氣體是不凝結(jié)的，它會(huì)在換熱面上形成空氣層，增大傳熱熱阻。3.給水品質(zhì)的要求：a.

意義：為保證發(fā)電廠安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，必須將鍋爐給水的含氧量控制在允許的范圍內(nèi)。b.

具體要求：《火力發(fā)電廠水、汽監(jiān)督規(guī)程》規(guī)定：對(duì)工作壓力為6．0MPa以下鍋爐，給水含氧量應(yīng)小于15μg／L；對(duì)工作壓力為6．1MPa以上的鍋爐，給水含氧量應(yīng)小于7μg／L。c.

除氧器的任務(wù):及時(shí)除去鍋爐給水中溶解的氧氣和其它氣體，以防止腐蝕熱力設(shè)備和影響傳熱。4.常用除氧方法：熱力除氧法返回第49頁(yè)/共134頁(yè)課題二教學(xué)內(nèi)容一二）熱力除氧的原理

熱力除氧的基本原理是建立在亨利定律（氣體溶解定律）和道爾頓定律（氣體分壓定律）的基礎(chǔ)上的。亨利定律反映了氣體在水溶液中溶解的規(guī)律，道爾頓定律確定了混合氣體的全壓力與各組成氣體的分壓力之間的關(guān)系。它們提供了加熱方法除去水中溶解氣體的理論基礎(chǔ)。

1.亨利定律指出在一定溫度條件下，當(dāng)溶于水中的氣體與自水中逸出的氣體處于動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，單位體積中溶解的氣體量與水面上該氣體的分壓力成正比。在除氧器中設(shè)氣體在水中的溶解量為＆，則亨利定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：b=K(pu/p）mg／L

式中：pu--在平衡狀態(tài)下水面上該氣體的分壓力，MPa；

p--除氧器內(nèi)水面上氣體的全壓力，MPa；

K--該氣體的重量溶解系數(shù),它的大小隨氣體的種類和溫度而定。當(dāng)某氣體在水中的溶解與離析處于動(dòng)平衡狀態(tài)時(shí)，與水中氣體溶解量相對(duì)應(yīng)的該氣體在水面上的分壓力稱為平衡壓力Pf。如果用某種方法降低某氣體在水面上的分壓力，使水中平衡壓力高于水面上的分壓力Pb，則該氣體在不平衡壓差（Pf一Pb）的作用下自水中離析出來(lái)，直到達(dá)到新的平衡狀態(tài)為止；反之，當(dāng)不平衡壓差為零或?yàn)樨?fù)值時(shí)，已經(jīng)離析出來(lái)的氣體又會(huì)重新回到水中。如要將某種氣體從水面上完全除凈，可將該氣體在水面上的實(shí)際分壓力降為零，在不平衡壓差作用下可把該氣體從水中完全降掉，這即是熱力除氧的基本原理。2.道爾頓定律指出，混合氣體的全壓力等于各組成氣體的分壓力之和。在除氧器容積中，水面上氣體的全壓力p應(yīng)等于水蒸氣的分壓力Ps和溶于水中的各種氣體分壓力Σpi之和，即：p＝Σpi+Ps

Mpa返回第50頁(yè)/共134頁(yè)課題二教學(xué)內(nèi)容二

a.除氧過(guò)程：給水在除氧器中定壓加熱，水的蒸發(fā)過(guò)程不斷加強(qiáng)，水面上蒸汽的分壓力逐漸加大，相應(yīng)溶于水中其它氣體的分壓力不斷減小。當(dāng)把給水加熱至除氧器壓力下的飽和溫度時(shí)，水開始沸騰，水蒸氣的分壓力接近水面上的全壓力，其它氣體的分壓力趨近于零，于是溶解在水中的氣體將從水中逸出被除掉，除氧器不但能夠除氧，還能除去其它氣體。c.保證熱力除氧效果的基本條件：(1)水必須加熱到除氧器工作壓力下的飽和溫度，并維持一定時(shí)間。(2)必須把水中逸出的氣體及時(shí)排走，以保證液面上氧氣及其它氣體的分壓力減至零或最小。(3)被除氧的水與加熱蒸汽應(yīng)有足夠的接觸面積，蒸汽與水應(yīng)逆向流動(dòng)，或?qū)⑺畤姵伸F狀、細(xì)水流、水膜狀等。3.加熱除氧過(guò)程:即傳熱傳質(zhì)的過(guò)程。a.

傳熱過(guò)程就是把水加熱到除氧器壓力下的飽和溫度。b.

傳質(zhì)過(guò)程就是使溶解的氣體自水中離析出來(lái)。氣體從水中離析出來(lái)的過(guò)程可分為兩個(gè)階段：第一階段：除氧的初期階段。此時(shí)由于水中氣體較多，氣體以小氣泡的形式克服水的粘滯力和表面張力離析出來(lái)。此階段約可以除去水中80％一90％的氣體，稱之為機(jī)械分離，第二階段：深度除氧階段。此時(shí)水中還殘留著少量氣體，這些氣體已沒有能力克服水的粘滯力和表面張力而逸出，只有靠氣體單個(gè)分子的擴(kuò)散作用慢慢離析出來(lái)。這時(shí)可以用加大水汽接觸面積和縮短氣體的逸出路徑加強(qiáng)擴(kuò)散作用，才能達(dá)到深度除氧，稱之為擴(kuò)散分離。返回第51頁(yè)/共134頁(yè)課題二教學(xué)內(nèi)容三一.除氧器的種類和壓力選擇

根據(jù)水在除氧器內(nèi)的播散方式除氧器可分為：噴霧填料式（噴霧膜式）、淋水盤式（細(xì)流式）。噴霧淋水盤式等。根據(jù)除氧器壓力的大小，可分為真空式、大氣式和高壓除氧器三種。（一）真空式除氧器

50MW以上機(jī)組的凝汽器，冷卻排汽至飽和狀態(tài)，本身又有專門的抽氣設(shè)備，因而凝汽器具備了熱力除氧的條件，在凝汽器底部?jī)蓚?cè)加裝適當(dāng)?shù)某跹b置（如淋水盤、濺水板、抽氣口等），利用汽輪機(jī)排汽加熱凝結(jié)水即可以除氧，稱真空式除氧器。此時(shí)電廠補(bǔ)充水也從凝汽器的上部進(jìn)入，正常運(yùn)行時(shí)可將凝結(jié)水和補(bǔ)充水含氧量降至0．02～0．03mg／L可以保護(hù)低壓加熱器及其管道免受強(qiáng)氧的腐蝕。但經(jīng)過(guò)除氧后的凝結(jié)水還要經(jīng)過(guò)真空以下的設(shè)備和管道，可能漏人空氣，且有部分低壓加熱器的疏器，不能作為唯一的除氧器使用。（二）大氣式除氧器

大氣式除氧器的工作壓力選擇略高于大氣壓（0.118MPa），以使離析出來(lái)的氣體靠此壓差自動(dòng)排出除氧器，相應(yīng)的飽和水溫度為104．25℃。由于工作壓力低，設(shè)備造價(jià)也低，土建投資費(fèi)用不大，適用于中、低參數(shù)發(fā)電廠，還適用于熱電廠生產(chǎn)返回水和補(bǔ)充水的除氧設(shè)備。

（三）高壓除氧器

高壓除氧器的工作壓力一般為0．343～0．784MPa。我國(guó)定壓運(yùn)行高壓除氧器選為0．588MPa，相應(yīng)的飽和水溫度為158"C，滑壓運(yùn)行高壓除氧器最高工作壓力為0．733～0．784MPa返回第52頁(yè)/共134頁(yè)課題二教學(xué)內(nèi)容四采用高壓除氧器的好處是：(1)除氧器在回?zé)嵯到y(tǒng)中是一個(gè)混合式加熱器，高壓和超高壓發(fā)電廠中采用高壓除氧器，可以減少高壓加熱器的臺(tái)數(shù)，節(jié)省投資。(2)高壓和超高壓發(fā)電廠的給水溫度一般在230—250℃，當(dāng)高壓加熱器因故停用時(shí)，采用高壓除氧器可供給鍋爐較高溫度(158—160℃)的給水，對(duì)鍋爐正常運(yùn)行的影響較小。此外，提高除氧器的壓力其飽和水溫也相應(yīng)提高。這樣既使氣體溶解度降低，又使氣體在水中的離析過(guò)程加快，有利于提高除氧效果。(3)可以防止除氧器發(fā)生“自生沸騰”現(xiàn)象。采用高壓除氧器，其飽和溫度相應(yīng)較高，熱容量增大，有利于防止除氧器發(fā)生“自生沸騰”現(xiàn)象。a.

自生沸騰:過(guò)量的熱疏水進(jìn)入除氧器時(shí)，其汽化出的蒸汽量已能滿足或超過(guò)除氧器的用汽需要，從而使除氧器內(nèi)的給水不再需要回?zé)岢槠湍茏约悍序v的現(xiàn)象。b.

自生沸騰危害：此時(shí)，除氧器的加熱蒸汽會(huì)減至最小或零，甚至為負(fù)值，致使除氧器內(nèi)壓力會(huì)不受限制地升高，排汽量增大，帶來(lái)較大的工質(zhì)損失和熱量損失。另一方面使原設(shè)計(jì)的除氧器內(nèi)部汽、水逆向流動(dòng)受到破壞，在除氧塔底部會(huì)形成蒸汽渦流，導(dǎo)致分離出來(lái)的氣體難以逸出，使除氧效果惡化。

二.除氧器的構(gòu)造

（一）噴霧填料式除氧器1.優(yōu)點(diǎn)：傳熱面積大，在負(fù)荷變動(dòng)時(shí)如低壓加熱器故障停用或迸水溫度降低，除氧效果無(wú)明顯變化，負(fù)荷適應(yīng)性強(qiáng)，能夠深度除氧，除氧后水的含氧量可小于7μg/l。這種除氧器的除氧性能與給水霧化好壞關(guān)系很大，這種除氧器為我國(guó)和西方各國(guó)電廠廣泛采用。返回第53頁(yè)/共134頁(yè)課題二教學(xué)內(nèi)容五2.結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程：圖2－15所示為高壓噴霧填料式除氧器。凝結(jié)水由除氧器中部中心管進(jìn)入，再由中心管流入環(huán)形配水管2，在環(huán)形配水管上裝若干噴嘴3，水經(jīng)噴嘴霧化，形成表面積很大的小水滴，加熱蒸汽由加熱蒸汽管1從塔頂部進(jìn)入噴霧層，噴出的蒸汽對(duì)霧狀小珠進(jìn)行第一次加熱，水流間傳熱面積很大，可以得到較高的熱負(fù)荷強(qiáng)度，水被迅速地加熱到除氧器壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度，水中溶解的氣體有80％～90％可以以小氣泡形式逸出，進(jìn)行初期除氧，水中殘余含氧量約0．05～0．1mg／L在噴霧層除氧后，還要進(jìn)一步深度除氧，其措施是在噴霧層下面串聯(lián)一個(gè)填料層13，填料層是由很多Ω形不銹鋼片、小瓷環(huán)、絲網(wǎng)屑或玻璃纖維壓制的圓環(huán)或蜂窩狀填料以及不銹角鋼等堆集而成，其比表面積（單位體積的表面積）很大，一般可達(dá)200m2／m3左右，能將水分散成很大的水膜，水的表面張力減小，殘留下來(lái)10％～20％氣體很容易擴(kuò)散到水的表面，然后被從除氧器底部向上流動(dòng)的二次加熱蒸汽帶走，分離出來(lái)的氣體和少量蒸汽（約占加熱蒸汽量3％～5％）從除氧器頂部排氣管17排走。（二）噴霧淋水盤式除氧器

1.噴霧淋水盤式除氧器有立式和臥式兩種。其工作是在噴霧層初步除氧，可除去水中大部分氣體，再在噴霧層下面串聯(lián)淋水盤（代替填料層）深度除氧，除去水中殘余氣體。返回第54頁(yè)/共134頁(yè)課題二教學(xué)內(nèi)容六1.結(jié)構(gòu)：如圖2－15所示。除氧水由進(jìn)水管5進(jìn)入進(jìn)水室4，在進(jìn)水室下沿縱向布置的恒速噴嘴將水霧化，一次加熱蒸汽從左邊管20進(jìn)入與霧化水接觸混合初期除氧，蒸汽凝結(jié)水和給水同時(shí)落到中部配水槽7中，配水槽將水變?yōu)榫鶆虻募?xì)流落到數(shù)十組淋水箱中，二次加熱蒸汽從淋水盤箱下部進(jìn)入與給水逆向流動(dòng)深度除氧，除氧后的給水從兩根下水管6落至給水箱，被離析出的氣體和少量蒸汽從上部3處裝置8個(gè)排氣口排出，為防止除氧器及給水箱工作過(guò)壓，除氧器及給水箱圓筒兩端上部安裝了三個(gè)安全閥22，給水箱的貯水量為235m3。（三）除氧器水箱

給水箱是凝結(jié)水泵與給水泵之間的緩沖容器。它的作用是在機(jī)組啟動(dòng)、負(fù)荷大幅度變化、凝結(jié)水系統(tǒng)故障或除氧器進(jìn)水中斷等異常情況下，保證給水泵在一定時(shí)間內(nèi)不間斷地向鍋爐送水，防止鍋爐缺水干燒產(chǎn)生爆管事故。貯水量是指給水箱底部出水管頂部水位至給水箱正常水位之間的貯水量，一般為給水箱全部幾何容積的80％～85％。返回第55頁(yè)/共134頁(yè)課題二教學(xué)內(nèi)容七四、除氧器運(yùn)行(一)除氧器的定壓運(yùn)行我國(guó)高、中壓火力發(fā)電廠的除氧器幾乎都采用定壓運(yùn)行方式(即高壓除氧器穩(wěn)定在0．6MPa，低壓除氧器穩(wěn)定在0．12MPa)。

除氧器定壓運(yùn)行時(shí)，由于機(jī)組負(fù)荷、工作蒸汽壓力、進(jìn)水溫度、補(bǔ)充水量等的變化都將影響除氧效果。所以，對(duì)定壓運(yùn)行除氧器必須注意下述基本要求：(1)除氧水必須加熱到除氧器壓力下的飽和溫度，這是使氣體從水中分離出來(lái)的必要條件。由于運(yùn)行中負(fù)荷變化，造成除氧器內(nèi)壓力瞬間升高或進(jìn)水溫度過(guò)低；補(bǔ)充水量增大等原因，有可能使被加熱水達(dá)不到除氧器壓力下的飽和溫度，這時(shí)給水中溶氧量增加。即使加熱不足1℃，水中含氧量就會(huì)大大地超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，因此運(yùn)行中應(yīng)保持除氧器壓力穩(wěn)定，這就要求除氧器的壓力和水位自動(dòng)調(diào)節(jié)器能正常投入。此外，進(jìn)入除氧器的水量和水溫應(yīng)符合設(shè)計(jì)工況。為防止除氧水加熱不足，應(yīng)使給水箱中的再沸騰管經(jīng)常投入運(yùn)行，以保證良好的除氧效果。(2)必須及時(shí)地把水中分離出來(lái)的氣體排出。其目的就是防止汽空間氧氣再次進(jìn)入水中。運(yùn)行中當(dāng)向空排氣閥開度一定時(shí)，除氧器內(nèi)的壓力大小決定了排汽量的大小。壓力降低時(shí)，排汽量減少，塔內(nèi)汽流速度降低，對(duì)除氧不利。壓力升高時(shí)，排汽量增大，同時(shí)塔內(nèi)汽流速度增大。加大了對(duì)細(xì)水流的破碎作用，對(duì)除氧有利，但增大了工質(zhì)和熱量損失。因此除氧器排氣閥的合理開度，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。(3)改進(jìn)補(bǔ)充水的運(yùn)行方式。改進(jìn)的辦法是：①采用余汽冷卻器，用余汽加熱補(bǔ)充水，提高補(bǔ)充水溫；②應(yīng)連續(xù)向除氧器補(bǔ)水，以提高除氧器運(yùn)行工況的穩(wěn)定性；返回第56頁(yè)/共134頁(yè)課題二教學(xué)內(nèi)容八③集中向少數(shù)除氧器內(nèi)補(bǔ)水，這是因?yàn)槎嗯_(tái)并列運(yùn)行的除氧器，如每臺(tái)都進(jìn)補(bǔ)充水，當(dāng)運(yùn)行工況變化時(shí)，必然引起整個(gè)除氧器系統(tǒng)工況波動(dòng)，造成所有除氧器的除氧效果下降，如集中向一臺(tái)或少數(shù)幾臺(tái)除氧器送進(jìn)補(bǔ)充水，就可以保證其余除氧器運(yùn)行工況的穩(wěn)定，還可以對(duì)集中補(bǔ)水的除氧器進(jìn)行調(diào)整或改造，以適應(yīng)進(jìn)大量低溫補(bǔ)充水的運(yùn)行工況。(4)并列運(yùn)行除氧器負(fù)荷應(yīng)均勻分配，個(gè)別除氧器不應(yīng)過(guò)負(fù)荷。并列運(yùn)行除氧器在汽側(cè)、水側(cè)應(yīng)設(shè)置有汽、水平衡管，以保持并列運(yùn)行除氧器的壓力和水位一致。(5)給水箱水位應(yīng)保持規(guī)定的正常水位。水位過(guò)低會(huì)使給水泵入口富裕靜壓頭減小，水位過(guò)高會(huì)使水經(jīng)抽汽管倒流入汽輪機(jī)引起水擊事故。所以，給水箱上應(yīng)裝置水位自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。給水箱內(nèi)還應(yīng)加裝再沸騰管，使水箱內(nèi)水溫經(jīng)常處于沸騰狀態(tài)，同時(shí)水箱水面上的汽化蒸汽可以把除過(guò)氧的水與水面以上分離出來(lái)的氣體相隔絕，保證除氧效果。除氧器在運(yùn)行中，它的出水含氧量與負(fù)荷(進(jìn)水量)、進(jìn)水溫度，補(bǔ)充水量、排汽量等的關(guān)系，稱之為除氧器的熱力特性(或叫運(yùn)行特性)。(二)除氧器的滑壓運(yùn)行1．定義：除氧器的滑壓運(yùn)行，是指除氧器的運(yùn)行壓力不是恒定的，而是隨著機(jī)組負(fù)荷的變化在一定范圍內(nèi)改變。2．除氧器滑壓運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)(1)可以避免供除氧器用汽的抽汽節(jié)流損失。說(shuō)明：滑壓運(yùn)行除氧器由于不用維持除氧器壓力恒定，故除氧器加熱蒸汽管路上不設(shè)壓力調(diào)節(jié)閥。除存在抽汽管路上的壓降損失外，在任何工況下除氧器的壓力都接近于抽汽壓力，因此避免了運(yùn)行中的節(jié)流損失，使系統(tǒng)簡(jiǎn)單，并改善了回?zé)嵯到y(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)(2)可以使汽輪機(jī)抽汽點(diǎn)得到合理分配，提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。返回第57頁(yè)/共134頁(yè)課題二教學(xué)內(nèi)容九2．除氧器滑壓運(yùn)行帶來(lái)的一些問(wèn)題A．存在問(wèn)題：當(dāng)汽輪機(jī)負(fù)荷在較大范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，除氧器滑壓運(yùn)行與定壓運(yùn)行相比將對(duì)除氧效果和給水泵的安全運(yùn)行產(chǎn)生不同的影響。例如：負(fù)荷突然增大時(shí)，除氧效果將下降；負(fù)荷突然減小時(shí)，容易使給水泵入口發(fā)生汽化。這是因?yàn)椋?1)汽輪機(jī)負(fù)荷突然增加，除氧器內(nèi)的工作壓力將隨著抽汽壓力的升高而升高。與此同時(shí)除氧塔內(nèi)下降過(guò)程的水和給水箱中的水在此瞬間來(lái)不及達(dá)到相應(yīng)壓力下的飽和溫度，此時(shí)給水中含氧量增加。這種情況一直要持續(xù)到除氧器內(nèi)水溫達(dá)到新的壓力下的飽和溫度時(shí)，除氧效果才能恢復(fù)。此時(shí)，由于給水溫度低于蒸汽壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度，減小了給水泵入口發(fā)生汽化的可能性。(2)汽輪機(jī)負(fù)荷突然減小，除氧器內(nèi)的工