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7给水回热系统及设备
7.给水回热系统及其设备
7.1330MW汽轮机高压加热器
7.1.1330MW汽轮机高压加热器结构概述
高加的作用是用汽轮机的抽汽来加热锅炉给水。
以提高机组的热效率。
高压给水加热器为U行传热管、双流程、水室采用自密封结构。
高压加热器按安置形式可分为:
倒置立式、顺置立式和卧式三大类。
结构见图7—1。
图7—1
7.1.2机构特点
7.1.2.1壳体
壳体是钢板焊接构件,为保证其焊缝质量,焊缝都经100%无损检查。
壳体和水室是焊接连接,为了便于壳体的拆移、还安装了吊耳及壳体滚轮。
并使其运行时自由膨胀。
7.1.2.2水室组件
图7—2
水室按外形分:
圆柱形大开口水室、半球形小开口水室。
水室组件由半球形封头(图7—2)或圆柱形筒身(图7—3)和管板组成,管板钻有孔,以便插入U形管。
水室组件还包括给水进口接管,出口接管、排气接管、安全阀、化学清洗接头和引导水流按规定流动的分隔板以及带密封垫圈的人孔盖、人孔座或密封盖。
管子是经焊接和爆炸胀于管板上的。
图7—3
7.1.2.3隔板和支撑板
钢制隔板沿着整个长度方向布置,这些隔板支撑着管束并引导蒸汽流沿着管束90度转折流过管子,隔板借助拉杆和定距管固定。
7.1.2.4防冲板
在加热器里装置不锈钢防冲板,可使壳侧液体和蒸汽不直接冲击管束,以免管子受冲蚀,这些板都布置于壳体各进口处。
7.1.3技术规范
温度变化率≤55℃/h最大允许≤110℃/h
溶解氧的浓度不超过7ug/LB(最大值)
PH值不得小于9.6
进入省煤器和加热器排出疏水的铁离子浓度应低于5ppb
温升率(℃/h)循环次数
7801250
44020000
220300000
110∞
当温度变化率限制在≤110℃/h,允许进行无限次热循环;此时的热冲击对加热器是处在安全范围内,不降低加热器的预计寿命。
但是,当温度变化率增加到220℃/h,加热器的预计寿命减到300000次循环。
如果热变化率剧增到780℃/h,加热器的寿命急剧缩短为1250次循环。
启动和正常停机温度变化率与循环次数的对照,鲜明地说明当热变化率超过110℃/h,加热器寿命会受到有害影响。
加热器冷态启动或者运行工况发生变化时,温度的变化率限定在≤55℃/h;必要时可允许变化率≤110℃/h,但不能再超过此值。
当总的温度变化率不大于69℃/h时热冲击不会造成损坏。
7.1.4本机组高压加热器技术、特性数据:
7.1.4.1设计性能数据表
单位
HP7
HP6
HP6bis
加热器型号
加热器型式
倒立式U型管
倒立式U型管
倒立式U型管
加热器数量
台
1
1
1
加热器总面积
㎡
897
718
226
蒸汽冷却段热交换面积
㎡
105
0
226
凝结段热交换面积
㎡
709
610
0
疏水冷却段热交换面积
㎡
83
108
0
壳侧设计压力
MPa
5.4
3.2
3.2
壳侧设计温度
℃
350/270
280/240
460
管侧设计压力
MPa
25.4
25.4
25.4
管侧设计温度
℃
270
240
270
壳侧试验压力
MPa
8.1
4.8
4.8
管侧试验压力
MPa
38.1
38.1
38.1
7.1.4.2结构特性表
单位
HP7
HP6
HP6bis
壳体
封头型式
标准椭圆
标准椭圆
标准椭圆
壳体筒节外径及壁厚
㎜
Φ1572×36
Φ1436×18
Φ1166×20
壳体筒身外径及壁厚
㎜
Φ1564×32
Φ1432×16
Φ1040×20
加热器高度
㎜
11.135
11.007
7.25
抽壳体尺寸
㎜
9
8.6
4.7
壳体材料(筒节/筒身)
16MnR
16MnR
SA387Gr.11CL.2
冲击板材料
1Cr18Ni9Ti
1Cr18Ni9Ti
1Cr18Ni9Ti
管束
管子流程
2
2
2
管子与管板连接方式
焊接+胀管
焊接+胀管
焊接+胀管
型式
U型管
U型管
U型管
管子根数
根
900
900
466
材料
15D3
15D3
15D3
管子规格
㎜
Φ18×2
Φ18×2
Φ18×2
最大允许堵管数
%
10
10
10
水室与管板
水室与管板连接方式
焊接
焊接
焊接
水室材料
P355GH
P355GH
20MnMo
水室盖材料
20MnMo
20MnMo
20MnMo
管板材料
20MnMo
20MnMo
20MnMo
短接管材料
15NiCuMoNi5
15NiCuMoNi5
15NiCuMoNi5
管板与壳体连接方式
焊接
焊接
焊接
接管
给水进口
㎜
Φ355.6×25
Φ355.6×25
Φ355.6×25
给水出口
㎜
Φ355.6×25
Φ355.6×25
Φ355.6×25
壳体上抽汽进口
㎜
Φ273×10
Φ273×8
Φ325×12
壳侧疏水进口
㎜
Φ273×8
壳侧疏水出口
㎜
Φ219×7
Φ273×8
壳侧安全阀规格/数量
DN100,PN6.3/1
DN100,PN4/1
水侧安全阀规格/数量
DN20,PN32/1
壳侧放气阀规格/数量
DN20,PN6.3/1
DN20,PN6.3/1
DN20,PN6.3/1
壳侧压力表规格/数量
Y—150,0~10,1.5级/2
Y—150,0~6.3,1.5级/2
Y—150,0~6.3,1.5级/2
壳侧温度计规格/数量
WSS—5810~500℃/2
WSS—5810~400℃/2
WSS—5810~400℃/2
磁浮式水位计/数量
DN50PN10/1
DN50PN6.3/1
水位测量联箱接口规格/数量
DN50PN10/2
DN50PN6.3/2
液位开关接口规格/数量
DN25PN6.3/8
DN25PN6.3/6
DN25PN6.3/2
水室排水口规格/数量
φ48×7/1
φ48×7/1
φ48×7/1
壳侧排水口规格/数量
φ48×5/2
φ48×5/2
φ48×5/1
主要接管材质
水室接管材质
15NiCuMoNi5
15NiCuMoNi5
抽汽接管材质
20MnMo
20MnMo
15CrMo
疏水接管材质
20MnMo
20MnMo
15CrMo
7.1.4.3热力设计参数:
T—MCR工况
给水
单位
HP7
HP6
HP6bis
流量
t/h
969
969
969
进口压力
MPa
21.46
21.46
21.46
进口温度
℃
211.0
185.8
253.5
进口热焓
KJ/Kg
909.9
797.4
1093.7
出口温度
℃
253.5
211.0
256.0
出口热焓
KJ/Kg
1093.7
909.9
1114.7
抽汽
流量
t/h
84.79
47.11
47.11
进口压力
MPa
4.2192
2.1073
2.1657
进口温度
℃
331.9
263.3
451.6
进口热焓
KJ/Kg
3040.0
2927.2
3360.1
进入加热器的疏水
疏水来自何加热器
HP7
流量
t/h
84.79
温度
℃
219.0
热焓
KJ/Kg
939.7
排出加热器的疏水
流量
t/h
84.79
131.9
温度
℃
219.0
193.5
热焓
KJ/Kg
939.7
823.4
7.1.4.5载荷
名称
HP7
HP6
HP6bis
单位
空载重
40790
29780
15380
Kg
运行重
48420
37150
16320
Kg
满水重
58170
46890
20370
Kg
7.1.5设备说明
7.1.5.1受热面布置说明
每台机组配高压加热器系统包括:
HP7高加、HP6高加和HP6蒸汽冷却器各一台,按照汽轮机热平衡,受热面布置如下:
HP7高加受热面包括:
过热段、凝结段和疏水冷却段。
HP6高加受热面包括:
凝结段和疏水冷却段。
HP6蒸汽冷却器受热面包括:
过热段。
7.1.5.2结构布置说明
每台加热器的主要部件为水室、管系和外壳。
水室:
HP7和HP6高压加热器有焊在管板上的半球型水室;
HP6蒸汽冷却器水室为筒节加半球型封头;
HP7和HP6高压加热器,在水室上的给水入口接管、出口接管和人孔均焊在半球型封头上;
HP6蒸汽冷却器,在水室上的给水入口接管、出口接管焊在筒节上,人孔焊在半球型封头上;
水室包括一个焊接于其内壁的流程分割板,流程分割盖板和密封垫片用螺栓固定在流程分割板上。
管系:
管系由管板、支撑板和U型管组成。
管子通过支撑板支撑,支撑板通过定距管和拉杆固定在一起。
在管束的两侧设有加强槽钢加固管束,以防管束产生香蕉效应。
在管束的两侧设有不锈钢防护冲挡板,以保护管子。
外壳:
外壳由壳体和椭圆型封头等组成。
主要包括:
蒸汽入口;
上级加热器疏水进口(仅HP6高加设置)
疏水出口(HP6,HP7正常疏水口和危机疏水口共用一个接口)。
蒸汽出口(仅HP6蒸汽冷却器设置)
支座:
每个加热器设有两个支座(一个固定,另一个滑动)。
附件:
1)测量仪表
在给水进、出口和蒸汽入口以及壳体上均设有压力表;
每个高加均设有一个就地水位计,HP6蒸汽冷却器无就地水位计;
在给水进、出口,蒸汽流入口和疏水口以及壳体上均设有温度计;
2)控制
HP6,HP7均设有一个水位控制联箱,水位控制联箱上均设有:
三对差压平衡容器接口,通过差压变送器输出信号,控制正常疏水调节阀和危急疏水调节阀,从而维持高加内水位正常。
三对液位开关接口,通过液位开关输出信号分别去控制高3,高2和低2水位。
对HP6蒸汽冷却器,在其汽侧下部设有一对液位开关接口,当出现异常,HP6蒸汽冷却器汽侧下部产生积水时,通过液位开关输出信号去解列高加组。
3)安全
高加水侧给水回路上配有安全阀,以防止当给水回路关闭而蒸汽回路未关闭时,高加内的水受热膨胀,水室超压破坏。
高加汽侧安全阀安装在疏水管道上,以防止当给水泄露(U形管破裂)进入外壳,而危急疏水阀和抽汽逆止阀关闭时,外壳超压破坏。
在每个高加的水位控制联箱上设有液位开关用于启动各种安全装置,包括关闭抽汽逆止阀,防止水倒流入汽轮机。
4)节流孔板
为防止不凝气体聚集在加热器管束内影响传热效果,HP7、HP6加热器均配有抽出不凝气体至除氧器的接口,每个加热器的抽汽系统必须是并联独立的,这些接口装有节流孔板,以防止过多蒸汽流入除氧器。
5)阀门
每套加热器配有一套液动大旁路门系统;
每个高加配有2只疏水阀,一只用于正常疏水调节,另一只用于危急疏水;
HP7高加配有4只液位开关、一只用于控制高3水位,一只用于控制高2水位,一只用于控制低2水位,另一只用于控制过热段高水位;
HP6高加配有3只液位开关、一只用于控制高3水位,一只用于控制高2水位,一只用于控制低2水位;
HP6蒸汽冷却器配有1只液位开关,用于控制高水位。
6)配件
每个水室和外壳均配有放水阀和排汽阀;
每个水位控制联箱均设有隔离阀。
7.1.6系统说明
在高加启动时,先投水侧,后投汽侧,在先投水侧前应先在高加内注入低温凝结水,以防止高加管板受到来自除氧器的高温水的冲击。
7.1.6.1水侧
从给水泵来的给水,通过给水入口三通阀进入高加,在高加内进行热交换后通过给水出口三通阀进入锅炉,当加热器水位达到切除水位时,由液位开关发出信号,迅速关闭给水入口三通阀和出口三通阀,给水走旁路进入锅炉。
7.1.6.2汽侧
每个高加的抽汽管道上应装有一个电动止回阀和隔离阀,从抽汽点一直到加热器的抽汽管道应设计成倾斜的。
启动时应缓开抽汽阀,设备温升不宜大于3℃/分钟。
7.1.6.3疏水
正常疏水:
利用加热器之间的压差,疏水逐级自流,从HP7到HP6,从HP6到除氧器。
正常疏水调节阀应尽量靠近下一级设备疏水入口。
危急疏水:
当加热器水位达到高2水位时,由液位开关发出信号,迅速打开危急疏水阀,疏水排向凝汽器。
7.1.7检查与维护
7.1.7.1定期检查:
下述装置对加热器操作起着重要作用,必须定期检查,确保加热器工作正常。
排汽阀;
液位开关;
旁路阀门;
调节阀;
安全阀;
7.1.7.2维护:
7.1.7.2.1预防维护(周期性或系统性)
7.1.7.2.1.1任何时候加热器运行时
检查衬垫是否正确密封
检查每一个非正常振动
检查运行参数
检查加热器水位控制系统是否正确运行
7.1.7.2.1.2建议一月一次
正常运行时,操作一直关着的或一直开着的阀门;
检查所有附件的供电和供气情况;
检查水位计标定位置:
一旦水位突然改变,指示器可能跌落。
7.1.7.2.1.3正确维护:
1)堵管方式
当管子破坏后,用圆锥形管塞进行堵管,U形管两头要堵住且焊接。
按下列操作:
第一步挖掘
研磨旋转—用40~50㎜直径研磨石做一个规则的孔。
第二步作记号—切割
暂时放50㎜长的圆锥形塞子
在焊接水平以上3㎜描一处修补块
切割做一个焊接坡口
第三步堵住
塞子一定要用锤子锤进,塞子不能在管板之上或后离管板1~2㎜。
第四步焊接
焊接两层
第五步结果
管板突出部分不能超过1~2㎜,如有必要,就修磨,并清理灰尘。
2)安装人孔垫
在检查设备过程中,总要更换人孔垫。
如有必要,拆卸螺母
旋下固定螺母
如有必要,紧固螺钉,打开人孔
去掉垫
擦系衬垫支撑面积
使用新衬垫
7.1.8人孔拆卸方法
7.1.8.1结构简述
本高压加热器组水室采用圆形人孔结构,人孔盖能从人孔内拆卸下来,维修方便。
注意:
开启前,设备内部的压力必须完全泄放至大气压力,其所有壳侧和管侧内积水应排干。
7.1.8.2拆卸
从高压加热器水室上拆卸人孔盖,应采用下列顺序:
(所有的零件在拆除时均应按顺序做好标记)
1)先将人孔凸台上的牵制环和牵制螺栓拆除;
2)去出人孔凸台中的止脱环
3)将人孔拆卸装置按图示要求装配到人孔凸台上;
4)转动人孔拆卸装置上的转盘,将人孔盖向上顶;
5)依次取出四合环;
6)将人孔拆卸装置的滑块放入任孔凸台里的四合环槽中;
7)转动人孔拆卸装置中的转盘,缓慢将人孔盖拉出;
8)将人空拆卸装置中的螺母松动,整个人孔拆卸装置旋转,最后将人孔盖取出;
9)人孔盖取出以后,必须采取适当的措施保护好人孔盖密封面和水室密封面。
7.1.8.3组装
在人孔盖复位前,检查和清洁人孔盖密封面和水室密封面,螺栓应涂上适合的润滑剂。
在安装前,换上新的人孔盖密封垫圈。
组装的顺序与拆卸顺序相反
7.2330MW汽轮机低压加热器
7.2.1330MW汽轮机低压加热器结构
低压加热器是用汽轮机中间级抽汽来加热主凝水的辅助设备,用以提高机组的热经济性。
330MW机组回热系统中设有4个低加,按汽侧压力由低到高,依次是#1低加、#2低加、#3低加、#4低加,其中#2低加下方设置疏水箱。
一段抽汽来自低压第4级后,二段抽汽来自低压第3级后,三段抽汽来自低压第2级后,四段抽汽来自中压缸排汽。
#1—4低加其布置形式为水室倒置,结构特点为全焊接型式,水室、管板、壳体、焊接连接不会造成汽水泄漏。
加热器由水室、管板、壳体、内部构件、抽汽管等组成。
水室内含有分割板,将水室分成两个腔室,水室封头上开有人孔,以便检修人员由此进入水室内检修或堵管。
在壳体上开进汽口,#1低加进汽口4个,尺寸为φ664×12,#2低加进汽口2个,尺寸为φ559×12,#3低加进汽口1个,尺寸为φ610×12,#4低加进汽口1个,尺寸为φ508×10。
在进汽口内设有挡汽板,用以降低汽流速度,防止蒸汽直接冲击换热管,改善管子的振动性能。
壳体上还有用阀兰连接的抽汽管,用以抽出加热器内不能凝结的气体,改善加热器的换热性能。
壳体上分别设有同水位筒相联接的接口,水位筒通过联通管来反映低加水位,水位筒上设有水位控制及水位报警仪表接口,可根据用户要求配不同的仪表,壳体上还有联接就地反映水位的水位计接口,可配备磁浮式水位计或双色水位计,就地示出凝结水的水位。
低加内部构件由隔板管束等组成,管束由长度不等的U形管组成,U形管材质为Z2CN18.10(相当于00Cr18Ni10),规格为φ16×0.8。
不锈钢管用胀接方式胀在管板上,热膨胀由U形管自行补偿。
主凝结水的工作压力为3.2MPa,其最高温度#1低加62℃,#2低加为87℃,#3低加为105.3℃,#4低加为150.6℃。
工作蒸汽最高压力为#1低加:
0.025Mpa,#2低加:
0.069Mpa,#3低加:
0.1354Mpa,#4低加:
0.5Mpa。
为了监视加热器的运行,主凝结水进出口和工作蒸汽的进口处都装有温度计和压力表,加热器在运行过程中应经常观察主凝结水的进出口温度,工作蒸汽进口温度和压力以及工作蒸汽凝结水水位等。
当这些读数出现偏差时,应立即查明原因,采取措施消除。
当加热器损坏需解列时,应先关掉加热器抽汽管道上的阀门,打开主凝结水旁路管上的阀门,然后关掉主凝结水进口与出口阀门。
为了降低管系内的水压,打开加热器内水室上的放气阀门。
随着加热器的切断把加热器空气管路上的阀门关闭,待加热器内工作蒸汽的凝结水全部放出后,关闭疏水管路上的阀门,此时加热器已全部解列,可以进行解体检修。
低加疏水箱主要是用于收集#2、3、4低加凝结水的容器。
其外径为1400mm,总长度为3810mm,工作压力为0.069Mpa,工作温度为89℃,空重3600Kg,容积6.4m3,其上部设有凝结水入水管,与低加疏水管相连,下部设有接泵口,与疏水泵连接,疏水泵将疏水打入#2低加主凝水出口管,下部还有危急疏水口,用于事故的危机疏水,箱体侧封头上设有人孔,箱体上还设有与#2低加汽侧相连平衡口,使疏水箱与#2低加汽侧的压力一致,因其布置高度低于#2低加,可使#2低加疏水在重力作用下自然流入疏水箱。
低加的水位由气动调节阀来自动调节,调节阀一共设置5只,正常情况下低加疏水逐级自流。
在事故情况下,#4低加疏水排入事故疏水扩容器,#3低加疏水排入事故疏水扩容器,#2低加疏水箱的疏水排入凝汽器。
图7—5#1低压加热器外部结构图
图7—6#1低压加热器内部结构图
图7—7#2低压加热器外部结构图
图7—8#2低压加热器内部结构图
图7—9#3低压加热器外部结构图
图7—10#3低压加热器内部结构图
图7—11#4低压加热器外部结构图
图7—12#4低压加热器内部结构图
7.2.2低加结构参数
见下表:
名称
#1低加
#2低加
#3低加
#4低加
过热段㎡
0
0
0
100
凝结段㎡
591
535
488
712
疏水冷却段㎡
0
0
54
60
总有效加热面积㎡
591
535
542
372
总加热面积㎡
630
574
600
936
水侧设计压力bar(a)
40
40
40
40
汽侧设计压力bar(a)
3
5
5
7
水阻bar
1
1
1
1
外壳直径mm
φ1400
φ1400
φ1400
φ1400
总长度mm
11050
10200
10620
11330
管板材料
20MnMo
20MnMo
20MnMo
20MnMo
管板厚度mm
100
100
100
100
隔板厚度及材质
1Cr18Ni9Ti
δ8
1Cr18Ni9Ti
δ8
1Cr18Ni9Ti
δ8
1Cr18Ni9Ti
δ8
管子材料规格
Z2CN18.10
φ16×0.8
Z2CN18.10
φ16×0.8
Z2CN18.10
φ16×0.8
Z2CN18.10
φ16×0.8
U形管子根数
661
661
661
962
管子重量Kg
3800
3460
3705
5805
空载重量Kg
13700
12633
13440
15843
7.3330MW汽轮机高低加疏水系统
7.3.1系统功能
7.3.1.1系统功能
加热器疏水放气系统有如下功能:
—对给水和凝结水进行附加加热;
—疏放及回收各级加热器的加热蒸汽凝结水;
—从加热器及除氧器中排出不凝结的气体;
—提供防止汽轮机进水的措施;
—回收暖风器疏水。
7.3.1.2系统范围
加热器疏水放气系统是由完成对给水和凝结水进行附加加热;疏放及回收各级加热器的加热蒸汽凝结水的功能所需要的管道和设备组成的。
加热器疏水放气系统主要组成部分包括:
三个高压加热器、四个低压加热器、一个除氧器、一个除氧水箱、一个加热器事故疏水扩容器、一个低压加热器疏水箱、两台疏水泵和暖风器疏水箱、疏水泵及其管道、阀门、附件等。
详见高压加热器疏水系统图及低压加热器疏水系统图。
7.3.2系统设计原则
7.3.2.1运行要求
加热器疏水放气系统应满足汽轮发电机组在各种负荷下运行。
在正常情况下,所有的加热器都必须投入运行,以保证机组的设计效率。
在正常情况下,高压加热器及2、3、4号低压加热器壳体疏水采用逐级疏水方式,高压加热器逐级疏水到除氧器,2、3、4号低压加热器逐级疏水到2号低加疏水箱。
1号低加疏水至凝汽器。
暖风器疏水经暖风器疏水箱后分成二路:
正常运行时经暖风器疏水泵接至凝结水管道进入除氧器;启动初期水质不合格时排到锅炉疏水扩容器。
运行过程中除氧器溢水至凝汽器。
除氧器放水管道分二路:
机组停机水质合格时进入凝汽器;启动初期水质不合格时排到锅炉疏水扩容器。
7.3.2.2设计流量
加热器正常疏水流量按汽轮机主汽门全开工况(VWO工况)的加热器疏水量设计。
对加热器的事故疏水量按《火力发电厂汽水管道设计技术规定》8.3节“防止汽轮机进水的疏水系统”取下列二者较大值,并加10%的裕度:
a)不小于最大负荷下(VW0工况)管侧给水(或凝结水)流量的10%:
b)一根加热器管子断裂(两个断口)流出的水量。
暖风器疏水流量按冬季锅炉最大连续蒸发量(BMCRI工况)的暖风器疏水量。
7.3.2.3设计压力
根据《火力发电厂汽水管道设计技术规定》(DL/T50541996),加热器疏水管道的设计压力按主汽门全开工况(VWO)热平衡图上加热器进口抽汽压力的110%确定,且不小于0.1MPa(当管道中疏水静压头引起压力升高值大于抽汽压力的3%时,尚应计及静压头的影响)。
由于疏水调节阀布置时要求尽量靠近下一个设备,疏水管路
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