六 热交换器
第一章 概述
电厂热力系统是实现热能转变为电能的动力系统，它由一系列设备及系统组成。现以秦山核电厂一号机组二回路热力系统为例。图2—1表示其原则性热力系统。该热力系统的核心部分是由一台汽轮机高压缸（HP）、两台低压缸（LP）和发电机（G）组成的汽轮发电机组。此外，为了提高汽轮机低压缸的蒸汽过热度，使其排汽终湿度处于允许范围内，以保证机组安全可靠和经济地运行，该机组采用了蒸汽中间再热系统；为了提高整个热力系统的热经济性，采用了给水回热系统；并且，为了保证蒸汽发生器的给水品质，采用了给水除氧系统。 在蒸汽中间再热系统中，设置了两台汽水分离再热器（MSR）。它的作用是，利用汽轮机高压缸排汽经过汽水分离器后，由高压缸一级抽汽和蒸汽发生器来的主蒸汽进行两级再热，从而提高低压缸进汽的过热度，使排汽终湿度在允许范围内，以保证机组能安全可靠地运行。
在给水回热系统中，利用高压缸的1、2、3级抽汽分别供给1、2、3级高压给水加热器；利用 低压缸的5、6、7级抽汽供给1、2、3级低压给水加热器。各级加热器的疏水均采用疏水逐级自流系统。即，利用相邻各级加热器之间的压力差，使压力较高的疏水逐级自流到下一级压力较低的加热器中去。高、低压给水加热器均为表面式换热器。
给水加热器的作用是，利用汽轮机中已部分作过功的各级抽汽加热给水，提高蒸汽发生器的给水温度，以达到回热加热，提高系统热经济性的目的。
在给水回热系统中，位于凝结水泵以后、除氧器之前的给水加热器，其管内水侧处于凝结水泵出口压力下工作，称为低压给水加热器，通常称低压加热器，简称低加。位于除氧器之后的给水加热器，其管内的给水处于给水泵后的高压下工作，称为高压给水加热器，通常称高压加热器，简称高加。
在给水除氧系统中，利用低压缸第4级抽汽作为除氧器的加热蒸汽。除氧器是一种混合式换热器，即蒸汽与给水直接接触加热。并且，为了汇集、贮存除氧后的给水和为给水泵提供稳定的水源，设置了给水箱。
除氧器的作用是，通过加热驱除给水中的氧气（包括其它不凝性气体），以保证给水的品
质；同时它又具有回热加热作用，有利于提高系统的经济性；并且，在采用高压除氧器时，还能减少高压加热器的台数，有利于回热系统的安全运行。
从核电厂二回路热力系统可看出，为了提高运行的安全性和热经济性，电厂中常采用中间再热器、高压加热器、低压加热器、除氧器等各种型式的热交换器。这里仅介绍高压加热器和除氧器。
第二章48v转12v 高压加热器
2.1 高压加热器的分类和典型结构
电厂中，为了提高机组运行的热经济性，均采用回热循环，而高压加热器则是回热循环中重要的加热设备。高压加热器的投入与否、运行情况好坏，对机组运行热经济性的影响很大。因此，作为电厂运行操作人员，必须了解高压加热器的结构、性能与工作原理，熟悉影响高压加热器运行的各种因数，掌握正确的运行操作方法，以确保高压加热器和机组安全、经济地运行。
2.1.1 高压加热器的分类
我国电厂中的高压加热器均采用表面式加热器，并按其使用压力、结构型式、布置方式和传热区段设置等不同方法进行分类。
2.1.1.1 按使用压力分类
高压加热器按照不同的管侧（给水侧）压力可分为高压加热器和中压的高压加热器。
在电厂中，凡属给水泵以后的加热器统称为高压加热器。但对制造厂而言，热交换器是按压力容器制造标准进行分类的。对于管侧设计压力大于9.8 MPa的加热器属于高压容器，在设计、制造中对材料、加工工艺等要求均很严格，故造价相应较高。而对管侧设计压力不大于9.7MPa的高压加热器属于中压容器，在设计制造中要求比高压容器类低得多，造价也较低。这类加热器称为中压的高压加热器，或称为中压加热器。表车头时距2-1给出了电厂中各种参数机组配用的高压加热器的大致情况。
表2-1 高压加热器按压力分类的使用情况
高压加热器 分 类 | 发电机组 参 数 | 管侧（给水侧） | 壳侧（蒸汽侧） |
设计压力（Mpa） ≤ | 设计温度（℃） ≤ | 设计压力（Mpa） ≤ | 设计温度(℃)≤ |
中压的高压 加热器 | 中 压 | 6.5 | 180 | 1.5 | 350 |
次高压 | 9.7 | 200 | 2.5 | 380 |
高压加热器 | 高 压 | 19 | 240 | 4 | 410 |
超高压 | 24 | 250 | 4.5 | 460 |
亚临界 | 31 | 290 | 7 | 480 |
| | | | | |
地下室排水沟
注：在超临界压力机组中，高压加热器管侧设计压力可达38（Mpa）、壳侧
设计温度可达500℃
2.1.1.2 按结构型式分类
高压加热器按配水结构形式可分为管板式和联箱式两大类。
管板式加热器设有水室进行配水，并按传热管采用直管还是U型管又可分为固定管板式与U型管管板式两种。为了简化结构，减少水室和管子与管板的连接，电厂中大多数采用U型管管板式加热器。
管板式加热器的优点是：结构紧凑，外形尺寸小，材料消耗少，管束水阻小，管子损坏时容易堵漏。缺点是：管子与管板连接的工艺要求较高，加工管板和水室需要大型锻造和机械加工设备，而且管板厚、管孔多，加工工艺复杂；运行时对温度变化敏感，对操作要求较高，管子损坏后只能堵管，不能换管，从而降低传热效果和减少使用寿命。
联箱式高压加热器没有水室，用给水的进出口联箱管分别连接传热管的两端，联箱管起
到给水的分配与汇集作用。联箱式高压加热器由于没有水室，也就不用管板，因而加工容易，不需要大型机械加工设备；而且所有构件的厚度差别较小，运行时对温度变化不敏感，局部热应力小，对操作要求较低，运行较可靠，适用于机组调峰运行。但缺点是外形尺寸较大，材料消耗较多，管束水阻较大，传热管损坏后堵管较困难，但能采取换管，使加热器整体寿命较长。
联箱式高压加热器按联箱布置在高加体内与体外又分为内联箱式和外联箱式两类。由于外联箱式的管子要从壳体顶盖穿出，需解决密封问题，联箱在外增加了散热损失，而且一旦管口角焊缝泄漏，高压、高温给水将直接喷向工作场所的大气，会危害人身安全。因此，电厂中很少使用外联箱式高压加热器。
联箱式高压加热器的传热面有多种型式，其中有螺旋形管、腰圆形管和蛇形管等。表2-2列出高压加热器按结构型式分类的情况。
表2-2 高压加热器按结构分类
水室配水形式 | 高 压 加 热 器 分 类 |
管 板 式 | U形管管板式 |
集 箱 式 | 螺旋管集箱式（通常称盘香管式） |
腰圆形管集箱式 |
蛇形管集箱式 |
外集箱式 | 蛇形管外集箱式（很少应用） |
| |
各类高压加热器的结构示意列于图2-2。不论是U形管管板式还是各种联箱式高压加热器，只要具备一定制造技术，能保证质量，对电厂运行和检修均能满足要求。各种结构型式均有各自的优缺点，不能一概而论，应根据国情、厂情和机组容量大小确定合适的结构型式。
图2-2 高压加热器的各种结构型式
(a)U形管管板式；(b)螺旋管集箱式(c)麻元友腰圆形管集箱式；
(d)蛇形管集箱式；(e)蛇形管外集箱式
前苏联大多采用螺旋管联箱式高压加热器，容量从200 MW京胡制作到800 MW机组的高压加热器均采用联箱式。欧洲一些国家，如德国、法国、比利时等国近年来也生产了一些蛇形管联箱式加热器。我国姚孟电厂进口的300 MW机组配用了比
时生产的蛇形管高压加热器，运行情况良好。
我国的各制造厂，对100MW以下的中小型机组，过去一直沿用前苏联的习惯，采用螺旋管联箱式高压加热器；目前，U形管管板式和螺旋管联箱式高压加热器都在制造，但已趋向于生产U形管管板式高压加热器。对于125MW以上的大型机组，现在均采用U型管管板式高压加热器。
2.1.1.3 按布置方式分类
高压加热器按布置方式可分为立式和卧式两大类。立式高压加热器，按水室（或联箱管）位置在上部与下部又分为正置立式和倒置立式两种。
立式高压加热器的优点是，占地面积小，厂房布置紧凑。缺点是，横截面积小，因而单位高度水位的疏水容积小，水位控制较困难；并且排气不充分，影响传热效果；正立式高
加还不易安排疏水冷却段。
卧式高压加热器的优点是，高度低，稳定性好，便于安装和维修；便于安排疏水冷却段；疏水的容积较大，有利于水位的调节和控制，因此具有较好的运行稳定性；并且排气较充分，传热效果较好。缺点是，占用厂房面积大。因为不仅加热器本身占地面积比立式高压加热器大，而且为了检修抽出加热器外壳还要占用附加面积。
2.1.1.4 按传热区段设置分类
在高压加热器中，按蒸汽与给水之间的传热方式，可以有不同的区段。其中，利用蒸汽冷凝加热给水的区段称凝结段；利用过热蒸汽的过热度进一步加热给水的区段称过热蒸汽冷却段，简称过热段；利用蒸汽凝结后的疏水热量加热给水的区段称疏水冷却段，简称疏冷段。
高压加热器按其设置的传热区段不同，可分为一段式、二段式和三段式加热器。并且，根据高压加热器的不同设计，可有下列四种组合形式：
(1) 单纯凝结段的高压加热器；
(2) 过热蒸汽冷却段加凝结段的二段式高压加热器；
(3) 凝结段加疏水冷却段的二段式高压加热器；
(4) 具有过热蒸汽冷却段、凝结段和疏水冷却段的三段式高压加热器。
2.2 高压加热器的典型结构
高压加热器有各种结构型式，现介绍几种常见的高加典型结构。
2.2.1 正置立式螺旋管式高压加热器
图2-3 是一台有过热段和凝结段的正立螺旋管式高压加热器。它主要由壳体、螺旋管束、进水联箱（进水集管）、出水联箱（出水集管）、进水总管、出水总管、蒸汽进口接管和疏水出口接管等组成。其中，螺旋管束对称地分成四部分，每部分由若干组双层螺旋盘管组成，盘管的管端都焊接在邻近的进、出水联箱上，联箱管内装有分程隔板。进、出水联箱与穿过外壳盖上的进、出水总管连接。整个管束又分为上、下两部分，上部为过热段，下部为凝结段。在过热段后的出水联箱管内装了分流用的缩孔，见图2-4。
正立螺旋管式高压加热器的工作原理：给水由进水总管送入，经一对直立的进水联箱，先进入凝结段的螺旋盘管组中，并经螺旋流动后由另外一对直立的出水联箱导出，由于缩孔的节流作用，使一部分给水流向过热段，大部分给水流向出水总管。加热蒸汽经加热器中部的进汽管送入，并在外壳内部先上升，然后再向下，顺着导向板不断改变方向，并冷却和凝结，疏水由壳体低部疏水出口接管流出。
图2－3 联箱螺旋管式加热管 图2－4防鸟刺 分流用的缩孔
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议