高压加热器的设计

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1、高压加热器的设计一概述火力发电厂的高压给水加热器（以下简称“高加”）是利用汽轮机的抽汽加热锅炉给水的装置。电厂配置了给水加热系统以后，可以提高电厂热效率10〜12%（高的可达15%左右）节省燃料，并有助于机组安全运行，这是采用汽轮机己作部分功的蒸汽来加热锅炉给水。汽轮机在高压缸中间的抽气用作3#,2#高加进汽，在中压缸抽汽可提供1#高加进汽。给水通过蒸汽及饱和水的加热后，在进入锅炉气包之前已加热到较高的温度，可减少燃煤的加热过程，使电厂热效率提高。若高加发生故障而停运，届时给水就即改道旁路管道而进入锅炉，水在锅炉中吸收热量增加。因此降低了锅炉的蒸汽蒸发量，造成过热器中

2、的蒸汽过热度提高，有可能造成过热器被烧坏，高加停运，汽轮机的膨胀差增大，威胁汽轮机的安全。因此，高加停运可能使电厂发电负荷降低10〜15%。二高加简介2・1按压力分类（以高加给水侧压力划分）1.中压高加：中压［6.5Mpa；次高压［9.7Mpa02.高压高加：高压［19Mpa；超高压［24Mpa（一般设计压力Pd=20Mpa）亚临份［31Mpa（一般为Pd=28Mpa）；超临份=37Mpa。2.2按结构分类：1.管板式一一u形管管板式；2.集箱式――螺旋管集箱式（俗称盘香管式）。U形管管板式可分为：正置立式，倒置立式，卧式三种。［200MW的机组基本上都为正置立式居多

3、；100MW〜200MW有采用倒置式；300MW及以上大型机组高加几乎都采用卧式布置。2按传热区段分类：1・单纯凝结段；2.凝结段和疏冷段二段式；3.过热段和凝结段二段式；4.过热段冷凝段和疏冷段三段式；5•单一疏冷段（即外置独立的输水冷凝器）；6•单一过热段（即外置独立的过热蒸汽冷却器）。通常高加设计为二段式与三段式两种（外置式“疏冷”蒸冷“已很少采用）。一般在小型机组设计成二段式，而大中型高加在结构上可能时，都装设”疏冷段“即按三段式设计。三•高加的结构设计由于集箱式高加结构在我国采用极少只有前苏联采用较多。因此这里讨论的结构设计只有U形管管板式结构的高加。它主要

4、由管系、水室和壳体三大部件组成。各部件的强度计算可按GB150与GB151的有关章节进行计算。1.1水室的设计：水室有短节、封头、进出水接管、人孔及分程隔板组成。1.1.1水室筒体：近年来，直径大于DN1200mm左右的水室大多采用半球形水室与管板直接焊接。由于大直径“球封”己能容纳人在水室内进行检修，而且“球封”受力好,可减薄钢板厚度或将富余的金属用于开孔补强，同时又能省去圆筒形的短节。一般小机组的高加采用20R及16MnR的钢板；大中型机组的水室由于压力较高通常采用16MnR,19Mn6及采用13MnNiMoNbR(BHW35,13MnNiMo54,DIWA353

5、)0超临界机组进出口接管采用20MnMoNbIII再外接WB36(15NiCuMoNb5-5-4)接管与电站高压管道相连300MW机组高加水室“球封”采用DIWA353.t95厚.600MW机组高加“球封”己采用tl25mm厚的钢板冲压而成。压临界机组人孔接管与进水接管一般釆用20MnMoIII的锻件。3.1.2人孔设计人孔的设计结构目前有两种结构。1.内压自紧式密封结构：国内外采用此结构的人孔设计结构形式较广泛，一般采用300X400伽］椭圆形人孔配上专用工装，可将椭圆人孔盖拿出來以便更换密封垫。该结构充分利用了内压的自紧力，使预紧的螺栓直径大大减小，一般采用4个

6、I48X4的螺栓即可。在内压超过预紧力时，可利用内压来压紧垫片，内压越高密封的轴向力越大。2..伍德式自紧密封结构：顶盖斜面的分力压紧密封垫。它只需要不大的螺栓(如8个M30X3.5的牵制螺栓东锅及部分制造厂采用此种形式。它亦是利用内压力来推动顶盖利用)来拉紧顶盖达到预紧密封。当检修时，顶盖可以取出，增大了检修空间。以上两种自紧式密封，使水室的人孔结构简洁，轻巧。较之于平垫或双锥密封的大螺栓连接，结构上要简便许多，节省了大量金属，拆卸顶盖、检修亦方便;占用设备空间要小得多，密封也可靠。因此，以上自紧式密封结构，已在高加设备设计上占据了绝对的地位。3.1.3分程隔板设计

7、：分程隔板的盖板一般采用不锈钢。提高其高温防冲刷磨损的能力及提高热强性。若分程隔板不能密封，势必造成给水未经加热就旁路出口，降低了出水温度同时亦降低了电厂效率。与封头相焊的隔板框架可采用碳钢，一般采用516mm厚的钢板。3.2管系的设计：管系由管板、蒸汽出口管+短筒体、U形换热管、过热段、冷凝段及疏冷段、空气抽出管等组成。3.2.1管板的设计：管板是高加设备屮最重要的的零件Z-,一般为IV级大锻件，成本较高。若是600MW机组高加的管板，总厚度已达到660nuii（中心部位亦需要600mm）加工这样的一块管板的成木达上百万元。300MW机组高加的管板