给水加热系统

给水加热系统

给水回热设备及除氧器

一、给水回热加热器的分类和结构 （一）加热器的分类

回热加热器是指从汽轮机的某些中间级抽出部分蒸汽来加热凝结水或锅炉给水，以提高热经济性的换热设备。

按传热方式的不同，回热加热器可分为混合式和表面式两种。 混合式加热器通过汽水直接混合来传递热量； 表面式加热器则通过金属受热面来实现热量传递。

混合式加热器的优点:可将水直接加热到蒸汽压力下的饱和温度，无端差，热经济性高，它没有金属受热面，结构简单，造价低，而且便于汇集不同温度的汽水，并能除去水中含有的气体。但是，混合式加热器也有其缺点：

1、每台加热器的出口必须配置升压水泵，有的水泵还需要在高温下工作。

2、增加了设备和投资，还使系统复杂化；

3、当汽轮机变工况运行时，升压泵的入口还容易发生汽蚀。 4、如果单独由混合式加热器组成回热系统投入实际运行，其厂用电量将大大增加，经济性反而降低。因此，火力发电厂一般只将其作为除氧器。

表面式加热器的缺点：由于金属受热面存在热阻，给水不可能加热到对应压力下的饱和温度，不可避免地存在着端差，因此，与混合式加热器相比，其热经济性低，金属耗量达，造价高，而且还要增加与之相配套的疏水装置。优点：由于表面式加热器组成的回热系统比混合式的回热系统简单，且运行可靠，因而得到了广泛的应用。常用的表面式加热器为管壳式加热器。

根据水侧的布置和流动方向的不同，表面式加热器可分为立式和卧式两种，其中立式加热器又可分为顺置式与倒置式。卧式加热器内给水沿水平方向流动，立式加热器内给水沿垂直方向流动；立式加热器便于检修，占地面积小，可使厂房布置紧凑。卧式加热器传热效果好，结构上便于布置蒸汽冷却段和疏水冷却段，因而在现代大容量机组上得到了广泛应用。

在整个回热系统中，按给水压力分，一般将除氧器之后经给水泵升压后的回热加热器称为高压加热器，这些加热器要承受很高的给水压力；而将除氧器之前仅受凝结水泵较低压力的回热加热气称为低压加热器；此外还有回收主汽门、调速汽门门杆溢汽及轴封漏汽来加热凝结水的加热器，称为轴封加热器。

为了提高回热效率，更有效地利用抽汽的过热度，加强对疏水的冷却，高参数大容量机组的高压加热器，甚至部分低压加热器又把传热面分为蒸汽冷却段、凝结段和疏水冷却段三部分。蒸汽冷却段又称为内置式蒸汽冷却器，它利用蒸汽的过热度，在蒸汽状态不变的条件下加热给水，以减小加热器内的换热端差，提高热效率。疏水冷却段

又称为内置式疏水冷却器，它是利用刚进入加热器的低温水来冷却疏水，既可以减少本级抽汽量，又防止了本级疏水在通往下一级加热器的管道内发生汽化，排挤下一级抽汽，增加冷源损失。随着加热器容量的发展，还有的机组将蒸汽冷却段或疏水冷却段布置于该级加热器壳体之外，形成单独的热交换器，称为外置式蒸汽冷却器或外置式疏水冷却器。

给水加热器按传热面配置方式，又可以分为一段式、两段式和三段式加热器。

（二）加热器的结构及特点 1、低压加热器的结构及特点

卧式U形管加热器的受热面一般由黄铜管或钢管组成。目前，大型机组多采用不锈钢管。加热器的管子胀接在管板上，管系固定在半圆形导向隔板的骨架和加强筋上，圆筒形外壳由钢板焊接而成。以东方锅炉厂生产的DR-600-4卧式U形管低压加热器为例。它由进水口、出水口、进气口、水室、壳体、管板、管系、导向隔板、疏水入口、疏水出口、抽气口、水侧放气口、水侧放水口、电接点信号管接口、就地水位计接口、备用口等组成。汽室的筒体部分由钢板卷制焊接而成，球形封头部分由钢板冲压而成。管系胀接在钢制管板上，胀管长度一般为管板厚度的80%，U形管系固定在半圆形导向隔板的骨架及十字形加强筋上。隔板的作用是引导蒸汽沿流程作S形流动，以提高传热效果并防止管系振动，水室内也有挡板，将其分成3个腔，使主凝结水在管子中经过双流程。采用U形管结构，能自补偿热膨胀，

便于布置、检修及堵漏。

汽轮机抽汽从进汽管进入壳体内，在蒸汽进口正对管系处装有挡汽板，以分散气流流速，减小冲击力，使蒸汽入口处的管系不致受到严重的冲刷和侵蚀。在有内置式蒸汽冷却器的加热器中，蒸汽先经过过热段，再进入凝结段，并沿导向隔板形成的流向，横向掠过管系，把热量传给凝结水，蒸汽则被冷却而凝结成疏水，汇集在壳体下部，从疏水排出口排出去。在有内置式疏水冷却器的加热器中，专门设有疏水冷却段，对疏水进行冷却后再排出去。

随蒸汽一起进入壳体内的还有少量不凝结的气体，这些气体聚集起来形成空气层就会恶化传热效果，所以在壳体上设有抽空气管。 自后一级加热器来的疏水引入口的位置，不高于正常的疏水水位。为了使疏水平稳的引入，防止翻腾，减少热量损失，在其引入加热器内的一段管子上开有许多小孔，小孔的直径为引入管道直径的1/10～1/5。

2、高压加热器的结构及特点

以UPG系列高压加热器结构为例。该加热器是表面卧式双流程加热器。U形管形成受热面，布置成双管束，用管板固定，做成两个换热区。一个是蒸汽疏水来加热给水，而在第二个加热器中，给水被即将冷凝的蒸汽加热。加热器的外壳采用整体焊接，不可拆卸，为了检查水侧内部，尤其是检查管子的严密性，水室上备有人孔。

加热器包括下列部件：管道系统、蒸汽室外壳和装在蒸气室外壳中的蒸汽凝结水冷却器、水室。

管道系统包括管板、U形管束、管束的支撑结构，制成件由轴向（或纵向）部件组成。蒸汽室外壳由圆筒形外壳构成，用椭圆形的底封闭，焊接在管板上，外壳备用连接短管、支座、制成管束的内部部件和导入上一级加热器来的疏水管路。在管束支撑结构的下部装入了一台卧式凝结水（疏水）冷却器，它包括外壳及支撑板，外管来的水经U形管的下半部从其中通过，导流板迫使水平的蒸汽凝结水流经管子外侧，其流向与管子中水的流向相反，水室包括一个焊在管板上的半球形盖，还有连接水管的管接头，入孔短管，带有入孔的内水室装在水室的进水口处。

加热器设计中没有考虑水流量的调整和限制，U形管中1～3m/s的水速由协同工作系统的调整来实现。加热器内外两管束减税量的分配由这两管束中U形管的相互联系所确定；加热蒸汽流量由当时存在于加热器中的热交换状态所决定。蒸汽凝结水量在疏水口得到控制，在任何运行方式下都保证凝结水位在冷却区之上。

启动时，气体主要是空气和在加热器运行期间的参与蒸汽被吸收到为数不多的开孔管子中，这些管子位于管束中间，吸气管接到一个装置上，此装置内的压力借助于孔板或除氧器的作用，低于加热器内部压力。

上一级加热器的蒸汽凝结水可以导入下一级加热器，在此情况下，凝结水进入位于加热器外壳内的穿孔胀管，在膨胀管外凝结水从蒸汽中分离出来，凝结水在通过节流阀是存在能量损失。 3、给水加热器常用性能技术指标

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