高压加热器的设计.docVIP

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，这是采用汽轮机已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(9.7Mpa。 2. 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-----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；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。 3.1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。 3.1.1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”已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)。超临界机组进出口接管采用20MnMoNbⅢ再外接WB36（15NiCuMoNb5-5-4） ，钻孔要求垂直，保证管桥距离以便于装配时顺利穿管。一般大机组的管板钻孔需要数控深孔钻床才能满足管板的加工精度要求。其钻孔的钻具，一般是焊有硬质合金钻头的钻焊、俗称“枪钻”来加工孔眼。管板与管子焊接的这一面在管板粗加工后还需堆焊软金属（在60万千瓦机组的管板表面堆焊奥氏体不锈钢，以提高堆焊层的热强性，抵抗高温、高压水的冲刷；在进水口一侧[管板下半部]管口还增设了不锈钢“防冲套管”，以防换热器管端部水流的冲刷破损）。由于软金属的韧性较好在管子、管板焊接时，可吸收焊接残余应力，防止焊口产生裂纹（管板MnMo钢，管子C-Mn钢，焊后残余应力较大，易产生裂纹）。因此，高加管板需要较多复杂而精细的加工工序才能完成，制造成本亦较高.它是重要而价贵的关键零件之一。 3.2.2换热管设计： 高加换热管一般采用优质碳素钢（如20G）或C-Mn钢的高压无缝钢管（如SA-556MB2，SA-556MC2），中低压机组可采用(16×2的20G。高压亚临界机组可采用(16×2、(16×2.12、(16×2.3的SA-556MC2 U型无缝钢管。一般钢管制造厂均可按不同的弯管半径，弯好后供货。例如：江苏宜兴精密钢管厂的国产化高加换热管，它的产品质量已经达到德国或日本的钢管质量水平，因此它已可替代进口管。 高加换热管是高加进行回热的重要界面，由于不断受到高温、高压水的冲刷；管内给水流速一般达2m/s。特别是管板上表面至管内距离为100～125mm处，给水对管子的冲蚀尤为严重。因此，最好在管口端加设“防冲套管”为好，以提高换热管的使用寿命。假如管子与管板的连接采用焊接＋液压胀接。那么对管子的壁厚差需相应提出要求。一般为+20-0 %(假如有负偏差