华中科技大学文华学院
毕业设计（论文）
N600-16.67/537/537冲动式汽轮机回热系统热经济性评价、7号高压加热器设计
2012年5月21日
目 录
摘 要 .................................................... 1
关键词 ................................................... 1
Abstract ................................................. 2
Key Words ................................................ 3
前 言 .................................................... 4
1. 研究背景 ............................................... 5
1.1本文的主要内容 . .................................... 5
1.2邹县发电厂600MW 机组简介 . .......................... 5
2. 600MW汽轮机回热系统热平衡计算......................... 7
2.1给水回热系统简述 . .................................. 7
2.2给水回热加热的热经济性 . ............................ 7
2.3影响回热过程的热经济性的因素 . ...................... 7
2.3.1多级回热给水总焓升（温升）在各加热器间的加热分配
................................................... 7
2.3.2最佳给水温度 . ................................. 8
2.3.3给水回热加热级数 . ............................. 9
3 机组回热系统的热平衡计算 ............................... 9
3.1. 计算的目的及理论基础 .............................. 9
3.2 计算的方法和步骤 ................................. 10
3.3 根据已知条件进行热力计算 ......................... 10
3.3.1、高压缸 ..................................... 12
3.3.2、中压缸 ..................................... 12
3.3.3、低压缸 ..................................... 12
3.3.4、回热系统：共8段抽汽 ....................... 13
3.4. 计算回热抽汽系数及凝汽系数 ...................... 14
3.5. 新汽量计算及功率校核 ............................. 17
3.6热经济性指标 ........................................ 19
4. 各汽水流量绝对值计算 .................................. 19
4.1高压加热器的作用 . ................................. 20
4.2 高压加热器的结构特点 ............................. 20
5 高压加热器热力设计 ................................... 22
5.1加热器传热计算的理论基础 . ......................... 22
5.2加热器主要技术参数的选定及计算步骤 ................ 22
5.3编写加热器传热计算程序 . ........................... 25
结果分析 ................................................ 27
参考文献 ................................................ 28
致 谢 ................................................... 29
附录一 .................................................. 30
附录二 .................................................. 31
附录三 .................................................. 32
N600-16.67/537/537冲动式汽轮机回热系统热经济
性评价、7号高压加热器设计
摘 要
本文以山东邹县电厂600MW 机组为研究对象，对其回热系统进行热平衡计算，功率校核及高压加热器的热力设计。目前，各发电厂采用了回热抽汽来加热锅炉给水，其优点是：①减少进入冷凝器的乏汽量，可减少换热面积，节省材料。②提高吸热的平均温度，减少工质吸热量，降低了锅炉热负荷，可以减少受热面，节省材料。
高压加热器，该装置由壳体和管系两大部分组成，在壳体内腔上部设置蒸汽凝结段，下部设置疏水冷却段，进、出水管顶端设置给水进口和给水出口。当过热蒸汽由进口进入壳体后即可将上部主螺管内的给水加热，蒸汽凝结为水后，凝结的热水又可将下部疏冷螺管内的部分给水加热，被利用后的凝结水经疏水出口流出体外。本装置具有能耗低，结构紧凑，占用面积少，耗用材料省等显著优点，并能够较严格控制疏水水位，疏水流速和缩小疏水端差。 可见，回热系统的热平衡计算和高压加热器的热力设计对电厂的热经济性的研究起着重要作用。
关键词： 汽轮机 ； 600MW机组； 回热系统 ； 高压加热器 ； 热经济性
The heat economic evaluation of the
N600-16.67/537/537 impulse steam turbine
regenerative system , the design on the 7th
high-pressure heater
Abstract
Shandong Zou County power plant 600MW unit heat balance calculations, power check, and the thermal design of the low pressure heater, heat recovery system. At present, the power plant used to heat boiler feed water back to the heat extraction, its advantages are: ① to reduce the amount of exhaust steam into the condenser, can reduce the heat transfer area, to save material.② increase the average temperature of endothermic, reduce the heat absorption of refrigerant, reducing the boiler heat load can reduce the heating surface, material savings.
High pressure heater, the device by the Department of shell and tube steam condensation segment set in the upper part of the shell cavity, the cooling section of the lower part of the set of hydrophobic, into the outlet pipe to the top to set the water supply, import and water supply export. Can be imported into the shell when the superheated steam within the upper part of the main coil water heating, steam condenses into water, the condensation of hot water can be part of the water supply in the lower part of the sparse cold coil heating, condensation water from being used
hydrophobic export out of the body. This device has low energy consumption, compact structure, occupy an area of less consumption of materials Province, and other significant advantages, and more stringent control of hydrophobic water level, the hydrophobic flow rate and reduce the hydrophobic difference. Can be seen, the thermal design of the heat balance calculation of the heat recovery system and low-voltage heater plays an important role in the study of the thermal economy of the power plant.
Key Words: turbine ; 600MW unit ; regenerator system ; high pressure heater; hot economy
前 言 火力发电是利用燃烧燃料(煤、石油及其制品、天然气等) 所得到的热能发电。火力发电的发电机组有两种主要形式：利用锅炉产生高温高压蒸汽冲动汽轮机旋转带动发电机发电，称为汽轮发电机组；燃料进入燃气轮机将热能直接转换为机械能驱动发电机发电，称为燃气轮机发电机组。火力发电厂通常是指以汽轮发电机组为主的发电厂。然而汽轮机回热系统加热器给水焓升优化分配问题是发电厂热力系统优化的重要组成部分。通过推导出各回热加热器焓升通用表达式，可以指导机组设计和节能改造，有效提高汽轮机运行热经济性。因此研究汽轮机回热系统加热器给水焓升最优分配问题具有重要意义。
给水温度的提高，一方面使循环的热经济性得到提高，使得燃料消耗量相对节省；另一方面，却使锅炉排烟温度升高并增加系统的投资。通过技术经济比较得到的给水温度为最佳给水温度，但长期以来，给水温度低于最佳给水温度，而高压加热器投入率不高是给水温度偏低的主要原因。经过对高加停运情况分析得出高加频繁停运的主要原因有：一是高加疏水管道及弯头经长期冲刷，经常泄漏；二是高加钢管频繁内漏。因此，对高压加热器进行优化设计，提高高压加热器的投入率，有利于提高循环的热经济性。
1. 研究背景
1.1本文的主要内容 本文以邹县发电厂600MW 机组给水回热系统以及高压加热器为研究对象，研究方向就是要保证机组的额定功率的条件下，确定各级回热抽汽量的分配，热经济性及高压加热器的技术参数的选择，最大限度地提高机组效率。本文共分两大部分，第一部分进行回热系统的热平衡计算; 第二部分进行高压加热器的热力设计。
第一部分热经济性计算分析常采用的方法主要分为两类：从能量的数量角度分析的“热力学第一定律分析法" 和从能量的质量角度分析的“热力学第二定律分析法”。第一定律分析法主要有热平衡法、循环函数法、等效热降法、矩阵法、偏微分理论的应用；第二定律分析法主要是热经济学法。
本文从常规回热系统加热器热平衡计算方法出发，热平衡法是最原始、最基本的方法，属于定流量法，即计算时必须已知加热器内水流量或者将其假设为lkg ，其中心是求解各级回热抽汽量。由于计算时必须从高压加热器开始向低压加热器逐级求解，又被称为“串联解法”。热平衡法是发电厂设计、热力系统分析、汽轮机设计最基本的方法，也是分析热力系统的基础，至今仍在广泛应用。 第二部分以给水回热系统高压加热器为研究对象，结合以前大容量机组高压加热器设计、运行中存在高故障率问题，从高压加热器的安全、经济性出发，研究回热循环系统主要参数的选择原则和热力计算特点，探讨高压加热器设计结构、设计特点及其优化。通过哈尔滨第三电厂600MW 机组高压加热器运行中汽侧水位存在的缺陷进行试验调整原因分析，提出并现场进行水位测量系统的改造、完善和最佳水位调整：同时研究分析高压加热器切除对机组安全经济性的影响。 1.2邹县发电厂600MW 机组简介
该机组是由东方汽轮机厂与日立公司合作生产的亚临界压力、一次中间再热、冲动式、三缸四排汽机组。该机组由一个高、中压合缸和二个双流程低压缸构成。
高、中压缸是具有中分面的双层缸结构，气缸的上、下半为整体铸件; 低压缸为分流式三层焊接结构，分上、下半4块组成，可整体组装、分块运输。
汽轮发电机组轴系由汽轮机的一根高、中压转子、2根低压转子和一根发电机转子共4根转子组成。各转子通过与转子锻成一体的刚性联轴器相连接。每根转子由两个轴承支持。
汽轮发电机组轴系的推力轴承置于2号轴承座内。盘车装置位于低压转子与发电机转子的连接处。
主蒸汽经位于高、中压缸下部的2个主气阀和4个调节气阀进入汽轮机高、中压缸的高压部分。蒸汽在高压缸中，经一个单列调节级和6个冲动式压力级后，由汽轮机车头册排入冷段再热管，送至再热器。再热后的蒸汽，由热段再热管经过位于高、中压缸中部两侧的中压主汽/调节联合汽阀进入高、中压缸的中压部分。经单流程5个冲动式压力级之后，中压缸的排气从其后端上部的排气口排出，经中、低压缸蒸汽连通管，分别从低压缸中部进入双流程2×7级的低压缸（A ）、
（B ），然后排入低压凝汽器（A ）和高压凝汽器（B ）。
汽轮机共有8段用于回热系统加热的非调整抽汽，第1段抽汽位于高压缸第五级后（用于8号高压加热器）、第2段抽汽位于高压缸排气（用于7号高压加热器）、第3段抽汽位于中压缸第三级后（用于6号高压加热器）、第4段抽汽位于中压缸排气（用于除氧器和给水泵小汽轮机）、第5、6、7、8段抽汽位于低压缸（A ）、（B ）的第1、3、4、5级后（分别用于4、3、2、1号低压加热器）。
2. 600MW汽轮机回热系统热平衡计算
2.1给水回热系统简述
给水回热加热是指在汽轮机某些中间级抽出部分蒸汽，送入回热加热器对锅炉给水进行加热的过程；与之相应的热力循环叫回热循环。目的是减少冷源热损失，提高电厂的热经济性。给水回热系统是火力发电机组的重要组成部分，属于循环经济。其能否正常工作将直接影响机组的安全性和经济性。
给水回热加热系统意义在于采用给水回热以后，一方面，回热使汽轮机进入凝汽器的蒸汽量减少了。由热量法可知，汽轮机冷源损失降低了; 另一方面，回热提高了锅炉的给水温度，使工质在锅炉内的平均吸热温度提高，使锅炉的传热温差降低。同时，汽轮机抽汽加热给水的传热温差比水在锅炉中利用烟气所进行加热时的温差小得多，因而由熵分析法可知，做功能力损失减少了。
2.2给水回热加热的热经济性 给水回热加热的热经济性主要是以回热循环汽轮机绝对内效率来衡量。在其他条件相同的情况下，采用给水回热加热，可以是汽轮机组的绝对内效率提高，且回热抽汽动力系数愈大，绝对内效率愈高。对于多级回热循环，压力较低的回热抽汽做功大于压力较高的回热抽汽做功大于压力较高的回热抽汽做功。因此，尽可能利用低压回热抽汽，将会获得更好的效益。
所以，在蒸汽初、终参数相同的情况下，采用回热循环的机组热经济性比朗肯循环机组热经济性有显著提高。
2.3影响回热过程的热经济性的因素
在采用回热循环的发电厂，影响回热过程热经济性的主要因素有：多级回热给水总焓升（温升）在各加热器间的加热分配 h wj ；锅炉最佳给水温度t op
fw ; 回热
加热级数z 。三者紧密联系， 互有影响。
2.3.1多级回热给水总焓升（温升）在各加热器间的加热分配 在汽轮机回热系统中，各个加热器给水焓升大小对回热系统运行经济性产生
很大的影响。因此，在汽轮机热力系统设计过程中，加热器给水焓升的选择一直是设计和运行部门普遍重视的一个问题。目前，加热器给水焓升分配方法主要有：平均分配、等焓降分配、几何级数分配、等效热降法以及循环函数法等，这些方法由于各自的假定条件不同，所得到的结果也不相同，实际应用中尚没有一种人们普遍公认的加热器焓升分配方法。
同一回热系统中，每个加热器的焓升分配差别较大，各机组焓升分配并没有恪守某种规律，而是以系统最高的经济效率为目标分配的。工程上一般采用了最简单的平均分配法，平均分配法是各级加热器内水焓升相等的最佳回热分配法，但还必须考虑到汽轮机本身的结构特点。
现有的几种比较成熟的加热器给水焓升分配方法，均是在理想回热循环的基础上得到的，即假定全部为混合式加热器、加热器端差为零、不计新蒸汽、抽汽压损和给水泵耗功、忽略加热器的散热损失。同时也不考虑中间再热及汽轮机轴封漏汽。则得到理想回热循环绝对内效率
ηi 为：
式中，αc 为汽轮机凝汽份额，q c 为单位质量排汽在表示单位质量排气在凝汽器中的放热量，q 1、q 2、q 3、q z 、q c 为抽汽在各加热器中的放热量， h 0为主蒸汽比焓，∆h w 0、∆h w 1、∆h w 2、、、∆h wz 分别分别表示单位质量给水或凝结水在各级加热器中的焓升，kJ ／kg 。
使ηi 为最大的回热分配为最佳回热分配，即按照下列条件对ηi 求极值：
∂ηi ∂η∂η
=0，i =0， , i =0 ∂h w 1∂h w 2∂h wz
2.3.2最佳给水温度
回热循环汽轮机的绝对内效率为最大值时对应的给水温度称为热力学上的最佳给水温度。随着给水温度的的提高，一方面，与之对应的回热抽汽压力随之增加。这样，抽汽在汽轮机中做功减少，做功不足系数增加。另一方面，随着给水温度的提高，工质在锅炉中的吸热量将会减少，汽轮机热耗率以及绝对电耗率也会受双重影响，反之亦然。因此，理论上存在着最佳给水温度。
2.3.3给水回热加热级数
当给水温度一定时，随着回热级数z 的增加冷源损失将减小，汽轮机绝对内
η效率i 将增加。由热量法可知，随着回热级数的增加，能更充分地利用较低压抽汽，从而使回热抽汽做功增加，因此，回热循环的效率也提高了。当给水温度一定时，回热加热的级数z 越多，循环热效率越高。在选择回热加热级数时，应该考虑到每增加一级加热器就要增加设备投资费用，所增加的费用应当从节约燃料的收益中得到补偿。同时还要尽量避免发电厂的热力系统过于复杂，以保证运行的可靠性。因此，小机组一般1-3级，大机组7-9级。目前，600MW 机组都是采用三高四低一除氧外加轴封抽汽。高压加热器均设置蒸汽冷却段和疏水冷却段，低压加热器设置疏水冷却段，以提高经济效益。哈尔滨第三电厂600MW 机组采用的是八级回热抽汽。
3 机组回热系统的热平衡计算
3.1. 计算的目的及理论基础
此次热平衡计算的目的就是要确定汽轮机在某一工况下的热经济型指标和各部分汽水流量；根据以上的计算结果选择有关辅助设备和汽水管道；确定某些
工况下汽轮机功率或新汽耗量。
要对回热系统进行热平衡计算，必须一致计算工况下机组的类型，容量，参数，回热参数，再热参数及回热系统的连接方式，机组的相对内效率，机械效率，发电效率等，看懂发电厂原则性热力系统图。
具体的计算必须掌握的理论基础是以下三个基本公式： （1） 加热平衡式
吸热量=放热量⨯η或流入热量=流出热量 （2） 汽轮机物质平衡式
D c =D0-∑D j 或αc -∑αj
1
1
z
z
（3） 汽轮机的功率方程式 3600Pe=Wi ηm ηg =D0w i ηm ηg 其中 Wi =D0h 0+Drh q rh -∑D j h j -D c h c
1z
wi =h0+αrh q rh -∑αj h j -αc h c
1
z
3.2 计算的方法和步骤
(1)整理原始资料，根据给定的已知参数，查表或图完善相关数据列出参数表。 (2)回热抽汽计算
对凝气式机组按高到底进行回热抽汽量D j 或抽汽系数αj 的计算。 (3)物质平衡式计算
由物质平衡式可计算出凝汽流量D c 或凝气系数αc 的计算 (4)计算结果校核
利用物质平衡式或汽轮机功率方程式进行校核，误差范围在1%--2%即可。 (5)热经济性指标的计算
3.3 根据已知条件进行热力计算
★设计题目：600MW 汽轮机组热经济性评价（热平衡计算）
此设计题目为模仿我国山东邹县发电厂600MW 汽轮机（我国东方汽轮机
厂和日本日立公司合作生产），进行热平衡计算。
★ 给定条件：
型号：N600-16.67/537/537汽轮机（冲动式）
全名：亚临界压力、一次中间再热、单轴、冲动式、三缸四排汽汽轮机 示意图：
★主要技术参数： （参考书P22之表7-1）
• 额度功率：600MW • 冷却水温度：20 ℃ • 排汽压力：4.3/5.6 kPa • 给水温度：271.5 ℃ • 工作转速：3000r/min； • 控制系统：DEH • 通流级数：40 级
• 高压部分：（1调节级+6冲动级） • •
中压部分： 5 级
低压部分： （2×7） +（2×7）
3.3.1、高压缸：（1调节级+6 冲动级）
• 主蒸汽压力： p 0=16.67 MPa • 主蒸汽温度： t 0 =538 ℃
0• 主蒸汽初焓值： h =3396.5 kJ/kg
• 主蒸汽流量： D 0=1810 t/h
• 高压缸排汽压力： p gp = MPa • 高压缸排汽温度： t gp =331.5 ℃ • 高压缸排汽焓值： h gp =3053.7 kJ/kg
• 高压缸排汽流量： D gp =1576.3 t/h（去中压缸部分）
3.3.2、中压缸 2×9 级
• 再热蒸汽压力： p z =3.61 MPa 0• 再热蒸汽温度： z 0 =538 ℃
0 =3534.6 kJ/kg • 再热蒸汽初焓值： h z
t
• 再热蒸汽流量： D z 0=1517.4 t/h • 中压缸排汽压力： p zp =1.147 MPa • 中压缸排汽温度： t zp =374.0 ℃ • 中压缸排汽焓值： h zp =3202.2 kJ/kg
• 中压缸排汽流量： D zp =1380 t/h（去低压缸部分）
3.3.3、低压缸 （2×7） +（2×7） 级
• 进汽压力： p d 0 =1.147 MPa
t d • 进汽温度： 0 =374.0 ℃
• 进汽初焓值： h d 0 =3202.2 kJ/kg
• 进汽流量： D d 0 =1380 t/h • 低压缸排汽压力： =0.0049 MPa • 低压缸排汽干度： =
p dp
h dp • 低压缸排汽焓值： =2598 kJ/kg
• 低压缸排汽流量： D =1100.54 t/h（去凝汽器）
dp
3.3.4、回热系统：共8段抽汽
分别在：
• 第一段抽汽于高压缸第5级后（对8号高压加热器）
• 第二段抽汽于高压缸排汽（即高压缸第七级，对7号高压加热器） • 第三段抽汽于中压缸第3级后（对6号高压加热器） • 第四段抽汽于中压缸排汽（用于除氧器、小汽轮机）
第五、六、七、八段抽汽于低压缸A/B第1、3、4、5级后（分别对4、3、2、1号高压加热器）
机组回热计算点参数列下表。
表3-1 N600-16.67/537/537三缸四排汽机组回热系统计算参数表
3.4. 计算回热抽汽系数及凝汽系数
采用相对量方法进行计算 (1)8号高压加热器的计算 d
α8（h 8-h w8）η=hw8- hw7
α8==
(h we -h w 7) /η
d
h 8-h w 8
1189.5-1071.4
0.98⨯（3144.3-1097.4）=0.0589
H8的疏水系数αd8=α8=0.0589 (2)7号高压加热器H7的计算
d d d
α7[(h7- hw7)+ α8(hw8- hw7)]η= hw7- hw6
d d
(h w 7-h w 6) /η-αd 8(h w 8-h w 7) α7=
d
h 7-h w 7
（1071.4-869.6）/0.98-0.0589⨯(1097.4-888.02）
=
3054.3-888.02
=0.0894
H7的疏水系数αd7=αd8+α7=0.0589+0.0894=0.1483 再热蒸汽系数∂rh =1-α8-α7=1-0.0589-0.0894=0.8517
(3) 6号高压加热器H6的计算
因为除氧器出口水进入六号高压加热器，而水是不可压缩流体，所以进入六号高加的给水焓值可以按除氧器出口水焓值计算，即由热平衡得：
[α6（h 6- hw6d )+ αd7(hw7d - hw6d )]η= hw6-h w5
d d
(h w 6-h w 5) /η-αd 7(h w 7-h w 6) α6=d
h 6-h w 6
（869.6-803.9) /0.98-0.1483⨯(888.02-819.8）=
3333.1-819.8
=0.0217
H6的疏水系数αd6=αd7+α6=0.1483+0.0217
=0.17
(4)除氧器H D 的计算
因为进入除氧器的轴封蒸汽量很少，所以可以忽略轴封抽汽，由除氧器物质平衡可知除氧器的进水系数αc4=1-α5-αd6
由能量平衡：[α5（h 5- hw4d )+ αd6(hw6d - hw4d )]η= hw5- hw4
d d
(h w 5-h w 4) /η-αd 7(h w 7-h w 6) α5=
d
h 5-h w 4
=
(803.9-665.7）/0.98-0.17⨯(819.8-665.7)
3198.3-665.7
=0.0453
除氧器的H D 进水系数αc4=1-α5-αd6
=1-0.0453-0.17=0.7847 (5)4号低压加热器H4的计算 直接由H4的热平衡可得α4
α4（h 4-h 4’）η=（h w4- hw3）αc4
α4=
0.7847⨯(665.7-496.1）/0.98
3071.0-519.58
=0.0532
H4的疏水系数为αd 4=α4=0.0532 (6) 3号低压加热器H3的计算
[α3（h 3- h3’)+ αd4(h4’- h3’)]η=αc4(hw3- hw2)
α3= =
' '
αc 4(h w 3-h w 2) /η-αd 4(h 4-h 3)
'
h 3-h 3
0.7847⨯（496.1-419.5）/0.98-0.0532⨯(519.58-442.54)
2834.9-442.54
=0.0239
H3的疏水系数αd3=αd 4+α3=0.0532+0.0239=0.0771 (7) 2号低压加热器H2的计算
[α2 (h2- h2’)+ αd3(h3’- h2’)]η=αc4(hw2- hw1)
α2=
'
αc 4(h w 2-h w 1) /η-αd 3(h 3' -h 2)
'
h 2-h 2
（419.5-325.3）/0.98-0.0771⨯(442.54-347.92) =0.7847⨯
2724.4-347.92
=0.02804
H2的疏水系数αd2=α2+αd3=0.02804+0.0771=0.1051
（8）1号低压加热器H1的计算
为了计算方便，将1号低压加热器、轴封加热器和凝汽器进行整体分析，并忽略轴封抽汽。
由热井的物质平衡式，可得：αc +α1+αd2=α
c4 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
（1）
能量平衡：α1h 1+αd2h 2’+αc h c ’=αc4h w1。（2） 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。由（1）得: αc =αc4－α1－αd2=0.6796－α1 代入（2）得:
α1⨯2598.3+0.1051⨯347.92+(0.6796－α1) ⨯143.6=0.7847⨯347.9 α1=0.0566
（9）凝汽系数αc 的计算与物质平衡校核 由热井的物质平衡式计算αc =0.6796-0.0566=0.623 由汽轮机通流部分物质平衡来计算αc
αc =1－∑∂j
18
=1-0.0566-0.02804-0.0239-0.0532-0.0453-0.0217-0.0894－0.0589
两者计算结果相同，表明以上计算完全正确。
3.5. 新汽量计算及功率校核
根据抽汽做功不足多耗新汽的公式来计算D 0 D 0= Dc 0/β= Dc 0/(1－∑αj Y j )
18
(1)计算D c 0
q rh =h rh -h 7=3535.3-3054.3=481(KJ/h)
凝汽器的比内功为
w ic = h0+ q rh －h c =3396.5+481－2598.3=1279.2(KJ/h)
D c 0 =
3600Pe 3600⨯600-3
=1731.585（KJ/h） ⨯10=⨯
1279.2⨯0.99⨯0.985W ic ηm ηg
(2) 计算D 0
各级抽汽不足系数Y J 如下：
Y 8=
(h8+qrh -h c ) (3144.3+418-2598.3)
= =0.7536
1279.2w ic h 7+q rh -h c (3054.3+418-2598.3)==0.6832 1279.2w ic
Y 7=
Y 6= (h6－h C )/Wic =(3333.1－2598.3)/1279.2=0.5744 Y 5=(h5－h c )/ Wic =(3198.3－2598.3)/1279.2=0.4690 Y 4=(h4－h c )/ Wic =(3071.0－2598.3)/1279.2=0.3695 Y 3=(h3－h c )/ Wic =(2834.9－2598.3)/1279.2=0.1850 Y 2=(h2－h c )/ Wic =(2724.4－2598.3)/1279.2=0.0986 Y 1=(h1－h c )/ Wic =(2598.3－2598.3)/1279.2=0 于是, 抽气做功不足汽耗增加系数 β为
β==1/[1-(0+0.002765+0.004422+0.019657+0.021246+0.012464+0.061078+0.044387)]
=1/0.833981=1.19907
则汽轮机的新蒸汽量D 0=Dc 0⨯β=1731.585⨯1.19907=2076.2919t/h
表3-2 ∂j h j 、∂j Y j 和 D j 的计算数据
（3） 功率校核
1 Kg 新汽比内功w i （其中∑∂j h j 计算数据见上表）
∂rh =1-∂8-∂7=0.8517
w i =h 0+∂rh q rh - （∑∂j h j +∂c h c ）
18
=3396.5+0.8517⨯481-（147.06378+76.3922+67.7541+163.3772+144.8830+72.3283 +273.0544+185.1993+1618.7409）
=1057.37452kJ/kg
'据此, 可得汽轮发电机功率P e 为
'w P e =D0i ηm ηg /3600=2076.2919⨯1057.37452⨯0.99⨯0.985/3600
计算误差：
| 600-594.6839|| Pe -P e '|
⨯100%=0.886% ⨯100%=∆=
600P e
=594.6839MW
误差非常小，在工程允许的范围内，表示上述计算正确
3.6热经济性指标
给水比焓h fw = 1189.5KJ/Kg。 1kg 新蒸汽的比热耗q 0:
q 0=h0+∂rh q rh -h fw =3396.5+0.8517⨯481- 1189.5 =2616.6677 KJ/Kg 汽轮机绝对内效率： ηi =
w i 1057.37452
==40.4092% q o 2616.6677
汽轮发电机组绝对内效率: ηe =ηi η
m
η
g
=0.404092⨯0.99⨯0.985=39.405%
汽轮发电机组热耗率：
q=3600/ηe =3600/0.39405=9135.8965kJ/(KW∙h) 汽轮发电机组汽耗率：
d=q/q0=9135.8965/2616.6677=3.4914 kJ/(KW∙h)
4. 各汽水流量绝对值计算
由
D j
=D 0∂j 求出各处
D j
，见表3-2
4.1高压加热器的作用
汽轮机组热力系统中的高压加热器，是利用在汽轮机内已作过一部分功的蒸汽来加热给水，以减少排汽在凝汽器中的热损失，从而提高循环热效率。
高压加热器能否正常投入运行，对火力发电厂汽轮机组的经济性和出力有很大影响，随着火力发电机组向大容量、高参数发展，高压加热器承受的给水压力和温度相应提高；在运行中还受到机组负荷突变、给水泵故障、旁路切换等现象而引起的压力和温度骤变，这些都会给加热器带来损害。为此，除了在高压加热器的设计、制造、安装时必须保证质量外，更重要是在运行、维护等方面采取必要的完善措旌，才能确保加热器的长期安全经济运行。
对于600Mw 机组，高压给水系统设计为一个大旁路或三个小旁路，各级高压加热器采用疏水逐级自流至除氧器；运行中由于给水压力、温度较高且系统性较强，因此给水加热器的合理设计将严重影响机组的安全经济性，尤其高压加热器能否正常运行是给水设计温度的直接保证，从而对提高机组效率和保证出力存在直接的影响。
4.2 高压加热器的结构特点
高压加热器由壳体、管板、管束、和隔板等主要部件组成，在壳体内腔上部设置蒸汽凝结段，下部设置疏水冷却段，进、出水管顶端设置给水进口和给水出口。当过热蒸汽由进口进入壳体后即可将上部主螺管内的给水加热，蒸汽凝结为水后，凝结的热水又可将下部疏冷螺管内的部分给水加热，被利用后的凝结水经疏水出口被疏流出体外。本装置具有能耗低，结构紧凑，占用面积少，耗用材料省等显著优点，并能够较严格控制疏水水位，疏水流速和缩小疏水端差。
图4-1是哈尔滨第三电厂高压加热器的结构示意图。
该加热器的壳体采用轧制钢板制造、全焊接结构。壳体中部设有滚动支承，供检修时抽出壳体用。在壳体相应于管板的位置处事加热器的支点，靠近壳体尾部是滚动支承，当壳体受热膨胀时，加热器的壳体可以沿轴向自由滚动。 在该机组的回热系统中，8号高压加热器采用的是管板-U 形管表面式回热加热器，它结构紧凑、省材料、流动阻力小、换热效率高。它具有过热蒸汽冷却段和疏水冷却段。蒸汽首先进入过热蒸汽冷却段，在隔板的引导下曲折流动，把大部分过热度所含热量传递给主凝结水，到出口时，蒸汽已接近饱和状态，但仍然有少量的过热度。然后流至冷凝段，在隔板的引导下均匀地流向该段的各部分，由下而上横向流过管束，放出汽化潜热后凝结成水，称为疏水；外来的上一级疏水经扩容后也进入冷凝段。积聚在壳体底部的疏水，经端板底部的吸水口进入疏水冷却段，在一组隔板的引导下向上流动，最后从位于该段顶部壳体侧面的疏水管疏出。与此同时，给水（主凝结水）由进口管在水室下部进水室，然后经U 形管束由上而下依次吸收疏水冷却段、凝结段、蒸汽冷却段的热量，最后在水室的上部出水管流出。
5 高压加热器热力设计
5.1加热器传热计算的理论基础
通常用的加热器热计算的方法有两种：平均温差法和传热单元数法。本文主要采用的是平均温差法。所谓平均温差法，是指在加热器换热过程中，蒸汽沿流程放出热量温度不断下降，给水沿流程吸热而温度上升，且蒸汽和给水间的温差沿流程是不断变化的。因此，当利用传热方程来计算整个传热面上的热流量时，必须使用整个传热面上的平均温差，在工程应用中通常使用的是对数平均温差。 不论是顺流还是逆流，对数平均温差可统一用以下计算式表示： ∆t m =
∆t m a x -∆t m i n
⎛∆t m a x ⎫
⎪ln ∆t ⎪
⎝m i n ⎭
式中，∆t m 为平均对数温差；∆t max 、∆t min =t s -t 2''分别为加热器中最大传热温差和最小传热温差。
计算出平均对数温差后可以建立传热方程式及热平衡方程：
'' '
Φ=K A ∆m t ， Φ=q m 1c 1(t 1' -t 1' ' ) ，Φ=q m 2c 2(t 2-t 2)
其中，∆t m 不是独立变量，因为只要确定了蒸汽和给水的流动布置及进、出口 温度，就可以计算出∆t m 来。因此，上述方程中共有8个变量，必须给定其中的五个变量才能进行计算。
5.2加热器主要技术参数的选定及计算步骤
由第三部分计算可知，流进7号高压加热器的水温度为t ' 2=199.1︒c , 流量为流出水温度为t 2''=240.6︒c ，加热蒸汽绝对压力为p =3.361Mpa，q m 2=520.056Kg /s ，疏水出口温度t 1''=240.6︒c
（1）选定7号高压加热器热器的部分结构参数
初步选定管程z =2，每管程有n 1=1500根管，总的管子根数为n t =3000根管。管子的排列方式采用等边三角形排列，在垂直列上管子平均数
为
n =1. =60根。选定管子外径d=18mm，管子壁厚为δ=2mm，内径
d 2=14mm。
（2）求对数平均温差∆t m
查水蒸汽物性参数表，p =3.361 Mpa 时，饱和蒸汽温度t s =243.3︒c ，故
∆t max =t s -t 2'=243.3-199.1=44.2︒c ∆t min =t 2''-t 1''=240.6-222.2=18.4︒c
即∆t m =
∆t max -∆t min 44.2-18.4
==29.9︒c
44.2⎛⎫⎛∆t max ⎫ln ⎪ln ⎪ ∆t ⎪18.4⎝⎭⎝min ⎭
（3）求换热量Q
t ' 2+t 2''199. 1+240.6
水的平均温度t m =查水蒸汽物性参数表得：水==219.85︒c ，
22的比热c P =4.614KJ/（Kg ︒c ），故
'' '
Φ=q m 2c P (t 2-t 2) =520.056⨯4.614⨯103⨯(240.6-199.1) =9.958⨯107W
（4）蒸汽侧冷凝换热系数∂1 1．定性温度为冷凝液膜平均温度t m =
t s +t w
，但壁温t w 为未知，故用试算法。2
因蒸汽侧∂1一般均大于水侧∂2，故壁温t w 应接近蒸汽温度。现假定t w =230︒c ，则
t m =
t s +t w 239.6+230
==234.8︒c 22
由t m 查水的物性参数：ρ=813.6kg /m 3；λ=0.628W /(m K ) ；
μ=1.148⨯10-4Kg /(m s ) ；又由p =3.361 Mpa 查得：γ=1.761⨯103KJ/Kg。
2．计算换热系数∂1：
ρ2λ8gr 0.25∂1=0.725()
nd μ(t s -t w )
813.62⨯0.6288⨯9.81⨯1.761⨯103
=0.725() 0.25 -4
60⨯0.018⨯1.148⨯10(239.6-234.8) =1064.7W /(m 2 ︒c )
（5）水侧换热系数∂2
1. 水的定性温度，因蒸汽侧位饱和温度，且水和蒸汽的平均温度差已确定，故水
t ' 2+t 2''240.6+199.1
的平均温度为：t m ===219.85︒c 查水蒸汽物性参数表得：
22
ν=0.148⨯10-6m 2/s ；ρ=840.3kg /m 3；λ=0.645W /(m K ) ；P r =0.89。 2. 计算流速u
因流量及每管程数已选定，则管内流速为：
q m 2520.056
u ===2.7m /s
ρn 1(d -2δ) 2840.3⨯⨯1500⨯(0.018-0.004) 2
44
u ⨯d 22.7⨯0.014
==1.96⨯105为紊流 则R e 为：R e =-6
ν0.148⨯103. 水侧换热系数∂2：
0.4
N u =0.023R e 0.8P =0.023⨯(1.96⨯105) 0.8⨯0.890.4=376.1 r
λ0.612因此，∂2=N u 2=376.1⨯=14385.825W /(m 2 ︒c )
d 20.016
（6）传热系数K
K =
1+∂1∂2
=
1
+
1064.714385.825
=991.3W /(m 2 ︒c )
根据K 校核原设定的t w ：
由q =K ∆t m =1790.5⨯29.9=53535.95W /m 2
由 q =∂1(t s -t w ) =1064.7⨯(239.6-230) =10221.12W /m 2
两者误差较小，故前述壁温不合理。经过再计算，壁温为190︒c 合理。
（7）换热面积及管长
Q 9.958⨯107
F ===3359.7m 2
K ∆t m 991.3⨯29.9
总管数n t =3000根，故
L =
F 3359.7
==19.8m πdn t 3.14⨯0.018⨯3000
根据以上计算和已知条件得到加热器的主要技术参数如表6-1:
5.3编写加热器传热计算程序
程序
# include # include
V oidmain( )
{ float k, t, F,Q;
scanf (“k=%f,t=%f,Q=%f\n”,&k,&t,&Q); printf (“k=%f,t=%f,Q=%f\n”,k,t,Q); F=Q/(k*t);
Printf(“F=%f\n”,F); }
结果显示：
k=3812.550000，t=45.050000，Q=71400000.000000， F=415.710000
Press any key to continue
结果分析
经过以上论述和分析，可以得出以下4点：
1. 采用回热抽汽必须确定好回热的级数，各段的抽汽参数数，给水温度，在满足额定功率的条件下，确保获得最大的经济效益。
1. 本次邹县发电厂600MW 回热系统热平衡计算的相关抽汽份额、热经济性指标基本都在允许的误差范围内。通过分析得到：此汽轮机组的抽汽系统抽汽压力选择比较合理，温升分配到位，提高了电厂的热经济性。
2采用回热抽汽必须确定好回热的级数，各段的抽汽参数数，给水温度，在满足额定功率的条件下，确保获得最大的经济效益
3. 高压加热器的设计时候，有对壁温t w 的估测，可能对传热面积的计算有一定的影响，但基本上在工程允许的范围内。经过反复计算，得出比较准确的壁温。 4. 在进行工程设计时，应尽量使系统结构简单，运行可靠，在追求效益的同时，要处理好付出的代价和得到的收益之间的关系。
参考文献
[1] 靳智平等编. 电厂汽轮机原理及系统，中国电力出版社，2004 [2] 华东电业管理局 .汽轮机运行技术问答. 中国电力出版社，1997 [3] 冯俊宝编. 电力专业英语. 北京：中国电力出版社，2008 [4] 张艾萍编. 汽轮机设备及系统. 吉林科学技术出版社，2004
[5] 史美中，王中铮编. 热交换器原理与设计. 南京：东南大学出版社，2006 [6] 杨世明，陶文铨编著. 传热学（第三版）. 北京：高等教育出版社，2008 [7] 王晓墨，陈维汉等编. 传热学. 武汉：华中科技大学出版社，2008 [8] 冯慧雯主编. 汽轮机课程设计指导书. 武汉：华中科技大学出版社，2001 [9] 林万超主编. 火电厂热力系统节能理论. 西安：西安交通大学出版社，2005 [10] 刘正林等编. 最新C 语言程序设计教程. 武汉：华中科技大学出版社，2003 [11]
刘爱忠主编. 汽轮机设备及运行，中国电力出版社，2003
[12] 刘峻华 黄树红 陆继东等. 汽轮机故障诊断技术的发展与展望[J].汽轮机技术，2000
[13] 叶涛主编. 热力发电厂（第三版）. 北京：中国电力出版社，2010
致 谢
毕业设计是对我们知识运用能力的一次全面的考核，也是对我们进行科学研究基本功的训练，培养我们综合运用所学知识独立地分析问题和解决问题的能力，为以后撰写专业学术论文和工作打下良好的基础。
本次设计能够顺利完成，首先我要感谢我的母校——辽宁工程技术大学，是她为我们提供了学习知识的土壤，使我们在这里茁壮成长；其次我要感谢土木与交通学院的老师们，他们不仅教会我们专业方面的知识，而且教会我们做人做事的道理；尤其要感谢在本次设计中给与我大力支持和帮助的刘华堂老师，每有问题，老师总是耐心的解答，使我能够充满热情的投入到毕业设计中去；还要感谢我的同学们，他们热心的帮助，使我感到了来自兄弟姐妹的情谊；最后还要感谢相关资料的编著者和给予我们支持的社会各界人士，感谢您们为我们提供一个良好的环境，使本次设计圆满完成。
由于时间仓促，论文中难免还存在一些问题，请老师批评指正。
附录一 近似热力过程曲线
附录二 高加热器剖面图
附录三 600MW 机组系统结构性示意图
华中科技大学文华学院
毕业设计（论文）
N600-16.67/537/537冲动式汽轮机回热系统热经济性评价、7号高压加热器设计
2012年5月21日
目 录
摘 要 .................................................... 1
关键词 ................................................... 1
Abstract ................................................. 2
Key Words ................................................ 3
前 言 .................................................... 4
1. 研究背景 ............................................... 5
1.1本文的主要内容 . .................................... 5
1.2邹县发电厂600MW 机组简介 . .......................... 5
2. 600MW汽轮机回热系统热平衡计算......................... 7
2.1给水回热系统简述 . .................................. 7
2.2给水回热加热的热经济性 . ............................ 7
2.3影响回热过程的热经济性的因素 . ...................... 7
2.3.1多级回热给水总焓升（温升）在各加热器间的加热分配
................................................... 7
2.3.2最佳给水温度 . ................................. 8
2.3.3给水回热加热级数 . ............................. 9
3 机组回热系统的热平衡计算 ............................... 9
3.1. 计算的目的及理论基础 .............................. 9
3.2 计算的方法和步骤 ................................. 10
3.3 根据已知条件进行热力计算 ......................... 10
3.3.1、高压缸 ..................................... 12
3.3.2、中压缸 ..................................... 12
3.3.3、低压缸 ..................................... 12
3.3.4、回热系统：共8段抽汽 ....................... 13
3.4. 计算回热抽汽系数及凝汽系数 ...................... 14
3.5. 新汽量计算及功率校核 ............................. 17
3.6热经济性指标 ........................................ 19
4. 各汽水流量绝对值计算 .................................. 19
4.1高压加热器的作用 . ................................. 20
4.2 高压加热器的结构特点 ............................. 20
5 高压加热器热力设计 ................................... 22
5.1加热器传热计算的理论基础 . ......................... 22
5.2加热器主要技术参数的选定及计算步骤 ................ 22
5.3编写加热器传热计算程序 . ........................... 25
结果分析 ................................................ 27
参考文献 ................................................ 28
致 谢 ................................................... 29
附录一 .................................................. 30
附录二 .................................................. 31
附录三 .................................................. 32
N600-16.67/537/537冲动式汽轮机回热系统热经济
性评价、7号高压加热器设计
摘 要
本文以山东邹县电厂600MW 机组为研究对象，对其回热系统进行热平衡计算，功率校核及高压加热器的热力设计。目前，各发电厂采用了回热抽汽来加热锅炉给水，其优点是：①减少进入冷凝器的乏汽量，可减少换热面积，节省材料。②提高吸热的平均温度，减少工质吸热量，降低了锅炉热负荷，可以减少受热面，节省材料。
高压加热器，该装置由壳体和管系两大部分组成，在壳体内腔上部设置蒸汽凝结段，下部设置疏水冷却段，进、出水管顶端设置给水进口和给水出口。当过热蒸汽由进口进入壳体后即可将上部主螺管内的给水加热，蒸汽凝结为水后，凝结的热水又可将下部疏冷螺管内的部分给水加热，被利用后的凝结水经疏水出口流出体外。本装置具有能耗低，结构紧凑，占用面积少，耗用材料省等显著优点，并能够较严格控制疏水水位，疏水流速和缩小疏水端差。 可见，回热系统的热平衡计算和高压加热器的热力设计对电厂的热经济性的研究起着重要作用。
关键词： 汽轮机 ； 600MW机组； 回热系统 ； 高压加热器 ； 热经济性
The heat economic evaluation of the
N600-16.67/537/537 impulse steam turbine
regenerative system , the design on the 7th
high-pressure heater
Abstract
Shandong Zou County power plant 600MW unit heat balance calculations, power check, and the thermal design of the low pressure heater, heat recovery system. At present, the power plant used to heat boiler feed water back to the heat extraction, its advantages are: ① to reduce the amount of exhaust steam into the condenser, can reduce the heat transfer area, to save material.② increase the average temperature of endothermic, reduce the heat absorption of refrigerant, reducing the boiler heat load can reduce the heating surface, material savings.
High pressure heater, the device by the Department of shell and tube steam condensation segment set in the upper part of the shell cavity, the cooling section of the lower part of the set of hydrophobic, into the outlet pipe to the top to set the water supply, import and water supply export. Can be imported into the shell when the superheated steam within the upper part of the main coil water heating, steam condenses into water, the condensation of hot water can be part of the water supply in the lower part of the sparse cold coil heating, condensation water from being used
hydrophobic export out of the body. This device has low energy consumption, compact structure, occupy an area of less consumption of materials Province, and other significant advantages, and more stringent control of hydrophobic water level, the hydrophobic flow rate and reduce the hydrophobic difference. Can be seen, the thermal design of the heat balance calculation of the heat recovery system and low-voltage heater plays an important role in the study of the thermal economy of the power plant.
Key Words: turbine ; 600MW unit ; regenerator system ; high pressure heater; hot economy
前 言 火力发电是利用燃烧燃料(煤、石油及其制品、天然气等) 所得到的热能发电。火力发电的发电机组有两种主要形式：利用锅炉产生高温高压蒸汽冲动汽轮机旋转带动发电机发电，称为汽轮发电机组；燃料进入燃气轮机将热能直接转换为机械能驱动发电机发电，称为燃气轮机发电机组。火力发电厂通常是指以汽轮发电机组为主的发电厂。然而汽轮机回热系统加热器给水焓升优化分配问题是发电厂热力系统优化的重要组成部分。通过推导出各回热加热器焓升通用表达式，可以指导机组设计和节能改造，有效提高汽轮机运行热经济性。因此研究汽轮机回热系统加热器给水焓升最优分配问题具有重要意义。
给水温度的提高，一方面使循环的热经济性得到提高，使得燃料消耗量相对节省；另一方面，却使锅炉排烟温度升高并增加系统的投资。通过技术经济比较得到的给水温度为最佳给水温度，但长期以来，给水温度低于最佳给水温度，而高压加热器投入率不高是给水温度偏低的主要原因。经过对高加停运情况分析得出高加频繁停运的主要原因有：一是高加疏水管道及弯头经长期冲刷，经常泄漏；二是高加钢管频繁内漏。因此，对高压加热器进行优化设计，提高高压加热器的投入率，有利于提高循环的热经济性。
1. 研究背景
1.1本文的主要内容 本文以邹县发电厂600MW 机组给水回热系统以及高压加热器为研究对象，研究方向就是要保证机组的额定功率的条件下，确定各级回热抽汽量的分配，热经济性及高压加热器的技术参数的选择，最大限度地提高机组效率。本文共分两大部分，第一部分进行回热系统的热平衡计算; 第二部分进行高压加热器的热力设计。
第一部分热经济性计算分析常采用的方法主要分为两类：从能量的数量角度分析的“热力学第一定律分析法" 和从能量的质量角度分析的“热力学第二定律分析法”。第一定律分析法主要有热平衡法、循环函数法、等效热降法、矩阵法、偏微分理论的应用；第二定律分析法主要是热经济学法。
本文从常规回热系统加热器热平衡计算方法出发，热平衡法是最原始、最基本的方法，属于定流量法，即计算时必须已知加热器内水流量或者将其假设为lkg ，其中心是求解各级回热抽汽量。由于计算时必须从高压加热器开始向低压加热器逐级求解，又被称为“串联解法”。热平衡法是发电厂设计、热力系统分析、汽轮机设计最基本的方法，也是分析热力系统的基础，至今仍在广泛应用。 第二部分以给水回热系统高压加热器为研究对象，结合以前大容量机组高压加热器设计、运行中存在高故障率问题，从高压加热器的安全、经济性出发，研究回热循环系统主要参数的选择原则和热力计算特点，探讨高压加热器设计结构、设计特点及其优化。通过哈尔滨第三电厂600MW 机组高压加热器运行中汽侧水位存在的缺陷进行试验调整原因分析，提出并现场进行水位测量系统的改造、完善和最佳水位调整：同时研究分析高压加热器切除对机组安全经济性的影响。 1.2邹县发电厂600MW 机组简介
该机组是由东方汽轮机厂与日立公司合作生产的亚临界压力、一次中间再热、冲动式、三缸四排汽机组。该机组由一个高、中压合缸和二个双流程低压缸构成。
高、中压缸是具有中分面的双层缸结构，气缸的上、下半为整体铸件; 低压缸为分流式三层焊接结构，分上、下半4块组成，可整体组装、分块运输。
汽轮发电机组轴系由汽轮机的一根高、中压转子、2根低压转子和一根发电机转子共4根转子组成。各转子通过与转子锻成一体的刚性联轴器相连接。每根转子由两个轴承支持。
汽轮发电机组轴系的推力轴承置于2号轴承座内。盘车装置位于低压转子与发电机转子的连接处。
主蒸汽经位于高、中压缸下部的2个主气阀和4个调节气阀进入汽轮机高、中压缸的高压部分。蒸汽在高压缸中，经一个单列调节级和6个冲动式压力级后，由汽轮机车头册排入冷段再热管，送至再热器。再热后的蒸汽，由热段再热管经过位于高、中压缸中部两侧的中压主汽/调节联合汽阀进入高、中压缸的中压部分。经单流程5个冲动式压力级之后，中压缸的排气从其后端上部的排气口排出，经中、低压缸蒸汽连通管，分别从低压缸中部进入双流程2×7级的低压缸（A ）、
（B ），然后排入低压凝汽器（A ）和高压凝汽器（B ）。
汽轮机共有8段用于回热系统加热的非调整抽汽，第1段抽汽位于高压缸第五级后（用于8号高压加热器）、第2段抽汽位于高压缸排气（用于7号高压加热器）、第3段抽汽位于中压缸第三级后（用于6号高压加热器）、第4段抽汽位于中压缸排气（用于除氧器和给水泵小汽轮机）、第5、6、7、8段抽汽位于低压缸（A ）、（B ）的第1、3、4、5级后（分别用于4、3、2、1号低压加热器）。
2. 600MW汽轮机回热系统热平衡计算
2.1给水回热系统简述
给水回热加热是指在汽轮机某些中间级抽出部分蒸汽，送入回热加热器对锅炉给水进行加热的过程；与之相应的热力循环叫回热循环。目的是减少冷源热损失，提高电厂的热经济性。给水回热系统是火力发电机组的重要组成部分，属于循环经济。其能否正常工作将直接影响机组的安全性和经济性。
给水回热加热系统意义在于采用给水回热以后，一方面，回热使汽轮机进入凝汽器的蒸汽量减少了。由热量法可知，汽轮机冷源损失降低了; 另一方面，回热提高了锅炉的给水温度，使工质在锅炉内的平均吸热温度提高，使锅炉的传热温差降低。同时，汽轮机抽汽加热给水的传热温差比水在锅炉中利用烟气所进行加热时的温差小得多，因而由熵分析法可知，做功能力损失减少了。
2.2给水回热加热的热经济性 给水回热加热的热经济性主要是以回热循环汽轮机绝对内效率来衡量。在其他条件相同的情况下，采用给水回热加热，可以是汽轮机组的绝对内效率提高，且回热抽汽动力系数愈大，绝对内效率愈高。对于多级回热循环，压力较低的回热抽汽做功大于压力较高的回热抽汽做功大于压力较高的回热抽汽做功。因此，尽可能利用低压回热抽汽，将会获得更好的效益。
所以，在蒸汽初、终参数相同的情况下，采用回热循环的机组热经济性比朗肯循环机组热经济性有显著提高。
2.3影响回热过程的热经济性的因素
在采用回热循环的发电厂，影响回热过程热经济性的主要因素有：多级回热给水总焓升（温升）在各加热器间的加热分配 h wj ；锅炉最佳给水温度t op
fw ; 回热
加热级数z 。三者紧密联系， 互有影响。
2.3.1多级回热给水总焓升（温升）在各加热器间的加热分配 在汽轮机回热系统中，各个加热器给水焓升大小对回热系统运行经济性产生
很大的影响。因此，在汽轮机热力系统设计过程中，加热器给水焓升的选择一直是设计和运行部门普遍重视的一个问题。目前，加热器给水焓升分配方法主要有：平均分配、等焓降分配、几何级数分配、等效热降法以及循环函数法等，这些方法由于各自的假定条件不同，所得到的结果也不相同，实际应用中尚没有一种人们普遍公认的加热器焓升分配方法。
同一回热系统中，每个加热器的焓升分配差别较大，各机组焓升分配并没有恪守某种规律，而是以系统最高的经济效率为目标分配的。工程上一般采用了最简单的平均分配法，平均分配法是各级加热器内水焓升相等的最佳回热分配法，但还必须考虑到汽轮机本身的结构特点。
现有的几种比较成熟的加热器给水焓升分配方法，均是在理想回热循环的基础上得到的，即假定全部为混合式加热器、加热器端差为零、不计新蒸汽、抽汽压损和给水泵耗功、忽略加热器的散热损失。同时也不考虑中间再热及汽轮机轴封漏汽。则得到理想回热循环绝对内效率
ηi 为：
式中，αc 为汽轮机凝汽份额，q c 为单位质量排汽在表示单位质量排气在凝汽器中的放热量，q 1、q 2、q 3、q z 、q c 为抽汽在各加热器中的放热量， h 0为主蒸汽比焓，∆h w 0、∆h w 1、∆h w 2、、、∆h wz 分别分别表示单位质量给水或凝结水在各级加热器中的焓升，kJ ／kg 。
使ηi 为最大的回热分配为最佳回热分配，即按照下列条件对ηi 求极值：
∂ηi ∂η∂η
=0，i =0， , i =0 ∂h w 1∂h w 2∂h wz
2.3.2最佳给水温度
回热循环汽轮机的绝对内效率为最大值时对应的给水温度称为热力学上的最佳给水温度。随着给水温度的的提高，一方面，与之对应的回热抽汽压力随之增加。这样，抽汽在汽轮机中做功减少，做功不足系数增加。另一方面，随着给水温度的提高，工质在锅炉中的吸热量将会减少，汽轮机热耗率以及绝对电耗率也会受双重影响，反之亦然。因此，理论上存在着最佳给水温度。
2.3.3给水回热加热级数
当给水温度一定时，随着回热级数z 的增加冷源损失将减小，汽轮机绝对内
η效率i 将增加。由热量法可知，随着回热级数的增加，能更充分地利用较低压抽汽，从而使回热抽汽做功增加，因此，回热循环的效率也提高了。当给水温度一定时，回热加热的级数z 越多，循环热效率越高。在选择回热加热级数时，应该考虑到每增加一级加热器就要增加设备投资费用，所增加的费用应当从节约燃料的收益中得到补偿。同时还要尽量避免发电厂的热力系统过于复杂，以保证运行的可靠性。因此，小机组一般1-3级，大机组7-9级。目前，600MW 机组都是采用三高四低一除氧外加轴封抽汽。高压加热器均设置蒸汽冷却段和疏水冷却段，低压加热器设置疏水冷却段，以提高经济效益。哈尔滨第三电厂600MW 机组采用的是八级回热抽汽。
3 机组回热系统的热平衡计算
3.1. 计算的目的及理论基础
此次热平衡计算的目的就是要确定汽轮机在某一工况下的热经济型指标和各部分汽水流量；根据以上的计算结果选择有关辅助设备和汽水管道；确定某些
工况下汽轮机功率或新汽耗量。
要对回热系统进行热平衡计算，必须一致计算工况下机组的类型，容量，参数，回热参数，再热参数及回热系统的连接方式，机组的相对内效率，机械效率，发电效率等，看懂发电厂原则性热力系统图。
具体的计算必须掌握的理论基础是以下三个基本公式： （1） 加热平衡式
吸热量=放热量⨯η或流入热量=流出热量 （2） 汽轮机物质平衡式
D c =D0-∑D j 或αc -∑αj
1
1
z
z
（3） 汽轮机的功率方程式 3600Pe=Wi ηm ηg =D0w i ηm ηg 其中 Wi =D0h 0+Drh q rh -∑D j h j -D c h c
1z
wi =h0+αrh q rh -∑αj h j -αc h c
1
z
3.2 计算的方法和步骤
(1)整理原始资料，根据给定的已知参数，查表或图完善相关数据列出参数表。 (2)回热抽汽计算
对凝气式机组按高到底进行回热抽汽量D j 或抽汽系数αj 的计算。 (3)物质平衡式计算
由物质平衡式可计算出凝汽流量D c 或凝气系数αc 的计算 (4)计算结果校核
利用物质平衡式或汽轮机功率方程式进行校核，误差范围在1%--2%即可。 (5)热经济性指标的计算
3.3 根据已知条件进行热力计算
★设计题目：600MW 汽轮机组热经济性评价（热平衡计算）
此设计题目为模仿我国山东邹县发电厂600MW 汽轮机（我国东方汽轮机
厂和日本日立公司合作生产），进行热平衡计算。
★ 给定条件：
型号：N600-16.67/537/537汽轮机（冲动式）
全名：亚临界压力、一次中间再热、单轴、冲动式、三缸四排汽汽轮机 示意图：
★主要技术参数： （参考书P22之表7-1）
• 额度功率：600MW • 冷却水温度：20 ℃ • 排汽压力：4.3/5.6 kPa • 给水温度：271.5 ℃ • 工作转速：3000r/min； • 控制系统：DEH • 通流级数：40 级
• 高压部分：（1调节级+6冲动级） • •
中压部分： 5 级
低压部分： （2×7） +（2×7）
3.3.1、高压缸：（1调节级+6 冲动级）
• 主蒸汽压力： p 0=16.67 MPa • 主蒸汽温度： t 0 =538 ℃
0• 主蒸汽初焓值： h =3396.5 kJ/kg
• 主蒸汽流量： D 0=1810 t/h
• 高压缸排汽压力： p gp = MPa • 高压缸排汽温度： t gp =331.5 ℃ • 高压缸排汽焓值： h gp =3053.7 kJ/kg
• 高压缸排汽流量： D gp =1576.3 t/h（去中压缸部分）
3.3.2、中压缸 2×9 级
• 再热蒸汽压力： p z =3.61 MPa 0• 再热蒸汽温度： z 0 =538 ℃
0 =3534.6 kJ/kg • 再热蒸汽初焓值： h z
t
• 再热蒸汽流量： D z 0=1517.4 t/h • 中压缸排汽压力： p zp =1.147 MPa • 中压缸排汽温度： t zp =374.0 ℃ • 中压缸排汽焓值： h zp =3202.2 kJ/kg
• 中压缸排汽流量： D zp =1380 t/h（去低压缸部分）
3.3.3、低压缸 （2×7） +（2×7） 级
• 进汽压力： p d 0 =1.147 MPa
t d • 进汽温度： 0 =374.0 ℃
• 进汽初焓值： h d 0 =3202.2 kJ/kg
• 进汽流量： D d 0 =1380 t/h • 低压缸排汽压力： =0.0049 MPa • 低压缸排汽干度： =
p dp
h dp • 低压缸排汽焓值： =2598 kJ/kg
• 低压缸排汽流量： D =1100.54 t/h（去凝汽器）
dp
3.3.4、回热系统：共8段抽汽
分别在：
• 第一段抽汽于高压缸第5级后（对8号高压加热器）
• 第二段抽汽于高压缸排汽（即高压缸第七级，对7号高压加热器） • 第三段抽汽于中压缸第3级后（对6号高压加热器） • 第四段抽汽于中压缸排汽（用于除氧器、小汽轮机）
第五、六、七、八段抽汽于低压缸A/B第1、3、4、5级后（分别对4、3、2、1号高压加热器）
机组回热计算点参数列下表。
表3-1 N600-16.67/537/537三缸四排汽机组回热系统计算参数表
3.4. 计算回热抽汽系数及凝汽系数
采用相对量方法进行计算 (1)8号高压加热器的计算 d
α8（h 8-h w8）η=hw8- hw7
α8==
(h we -h w 7) /η
d
h 8-h w 8
1189.5-1071.4
0.98⨯（3144.3-1097.4）=0.0589
H8的疏水系数αd8=α8=0.0589 (2)7号高压加热器H7的计算
d d d
α7[(h7- hw7)+ α8(hw8- hw7)]η= hw7- hw6
d d
(h w 7-h w 6) /η-αd 8(h w 8-h w 7) α7=
d
h 7-h w 7
（1071.4-869.6）/0.98-0.0589⨯(1097.4-888.02）
=
3054.3-888.02
=0.0894
H7的疏水系数αd7=αd8+α7=0.0589+0.0894=0.1483 再热蒸汽系数∂rh =1-α8-α7=1-0.0589-0.0894=0.8517
(3) 6号高压加热器H6的计算
因为除氧器出口水进入六号高压加热器，而水是不可压缩流体，所以进入六号高加的给水焓值可以按除氧器出口水焓值计算，即由热平衡得：
[α6（h 6- hw6d )+ αd7(hw7d - hw6d )]η= hw6-h w5
d d
(h w 6-h w 5) /η-αd 7(h w 7-h w 6) α6=d
h 6-h w 6
（869.6-803.9) /0.98-0.1483⨯(888.02-819.8）=
3333.1-819.8
=0.0217
H6的疏水系数αd6=αd7+α6=0.1483+0.0217
=0.17
(4)除氧器H D 的计算
因为进入除氧器的轴封蒸汽量很少，所以可以忽略轴封抽汽，由除氧器物质平衡可知除氧器的进水系数αc4=1-α5-αd6
由能量平衡：[α5（h 5- hw4d )+ αd6(hw6d - hw4d )]η= hw5- hw4
d d
(h w 5-h w 4) /η-αd 7(h w 7-h w 6) α5=
d
h 5-h w 4
=
(803.9-665.7）/0.98-0.17⨯(819.8-665.7)
3198.3-665.7
=0.0453
除氧器的H D 进水系数αc4=1-α5-αd6
=1-0.0453-0.17=0.7847 (5)4号低压加热器H4的计算 直接由H4的热平衡可得α4
α4（h 4-h 4’）η=（h w4- hw3）αc4
α4=
0.7847⨯(665.7-496.1）/0.98
3071.0-519.58
=0.0532
H4的疏水系数为αd 4=α4=0.0532 (6) 3号低压加热器H3的计算
[α3（h 3- h3’)+ αd4(h4’- h3’)]η=αc4(hw3- hw2)
α3= =
' '
αc 4(h w 3-h w 2) /η-αd 4(h 4-h 3)
'
h 3-h 3
0.7847⨯（496.1-419.5）/0.98-0.0532⨯(519.58-442.54)
2834.9-442.54
=0.0239
H3的疏水系数αd3=αd 4+α3=0.0532+0.0239=0.0771 (7) 2号低压加热器H2的计算
[α2 (h2- h2’)+ αd3(h3’- h2’)]η=αc4(hw2- hw1)
α2=
'
αc 4(h w 2-h w 1) /η-αd 3(h 3' -h 2)
'
h 2-h 2
（419.5-325.3）/0.98-0.0771⨯(442.54-347.92) =0.7847⨯
2724.4-347.92
=0.02804
H2的疏水系数αd2=α2+αd3=0.02804+0.0771=0.1051
（8）1号低压加热器H1的计算
为了计算方便，将1号低压加热器、轴封加热器和凝汽器进行整体分析，并忽略轴封抽汽。
由热井的物质平衡式，可得：αc +α1+αd2=α
c4 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
（1）
能量平衡：α1h 1+αd2h 2’+αc h c ’=αc4h w1。（2） 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。由（1）得: αc =αc4－α1－αd2=0.6796－α1 代入（2）得:
α1⨯2598.3+0.1051⨯347.92+(0.6796－α1) ⨯143.6=0.7847⨯347.9 α1=0.0566
（9）凝汽系数αc 的计算与物质平衡校核 由热井的物质平衡式计算αc =0.6796-0.0566=0.623 由汽轮机通流部分物质平衡来计算αc
αc =1－∑∂j
18
=1-0.0566-0.02804-0.0239-0.0532-0.0453-0.0217-0.0894－0.0589
两者计算结果相同，表明以上计算完全正确。
3.5. 新汽量计算及功率校核
根据抽汽做功不足多耗新汽的公式来计算D 0 D 0= Dc 0/β= Dc 0/(1－∑αj Y j )
18
(1)计算D c 0
q rh =h rh -h 7=3535.3-3054.3=481(KJ/h)
凝汽器的比内功为
w ic = h0+ q rh －h c =3396.5+481－2598.3=1279.2(KJ/h)
D c 0 =
3600Pe 3600⨯600-3
=1731.585（KJ/h） ⨯10=⨯
1279.2⨯0.99⨯0.985W ic ηm ηg
(2) 计算D 0
各级抽汽不足系数Y J 如下：
Y 8=
(h8+qrh -h c ) (3144.3+418-2598.3)
= =0.7536
1279.2w ic h 7+q rh -h c (3054.3+418-2598.3)==0.6832 1279.2w ic
Y 7=
Y 6= (h6－h C )/Wic =(3333.1－2598.3)/1279.2=0.5744 Y 5=(h5－h c )/ Wic =(3198.3－2598.3)/1279.2=0.4690 Y 4=(h4－h c )/ Wic =(3071.0－2598.3)/1279.2=0.3695 Y 3=(h3－h c )/ Wic =(2834.9－2598.3)/1279.2=0.1850 Y 2=(h2－h c )/ Wic =(2724.4－2598.3)/1279.2=0.0986 Y 1=(h1－h c )/ Wic =(2598.3－2598.3)/1279.2=0 于是, 抽气做功不足汽耗增加系数 β为
β==1/[1-(0+0.002765+0.004422+0.019657+0.021246+0.012464+0.061078+0.044387)]
=1/0.833981=1.19907
则汽轮机的新蒸汽量D 0=Dc 0⨯β=1731.585⨯1.19907=2076.2919t/h
表3-2 ∂j h j 、∂j Y j 和 D j 的计算数据
（3） 功率校核
1 Kg 新汽比内功w i （其中∑∂j h j 计算数据见上表）
∂rh =1-∂8-∂7=0.8517
w i =h 0+∂rh q rh - （∑∂j h j +∂c h c ）
18
=3396.5+0.8517⨯481-（147.06378+76.3922+67.7541+163.3772+144.8830+72.3283 +273.0544+185.1993+1618.7409）
=1057.37452kJ/kg
'据此, 可得汽轮发电机功率P e 为
'w P e =D0i ηm ηg /3600=2076.2919⨯1057.37452⨯0.99⨯0.985/3600
计算误差：
| 600-594.6839|| Pe -P e '|
⨯100%=0.886% ⨯100%=∆=
600P e
=594.6839MW
误差非常小，在工程允许的范围内，表示上述计算正确
3.6热经济性指标
给水比焓h fw = 1189.5KJ/Kg。 1kg 新蒸汽的比热耗q 0:
q 0=h0+∂rh q rh -h fw =3396.5+0.8517⨯481- 1189.5 =2616.6677 KJ/Kg 汽轮机绝对内效率： ηi =
w i 1057.37452
==40.4092% q o 2616.6677
汽轮发电机组绝对内效率: ηe =ηi η
m
η
g
=0.404092⨯0.99⨯0.985=39.405%
汽轮发电机组热耗率：
q=3600/ηe =3600/0.39405=9135.8965kJ/(KW∙h) 汽轮发电机组汽耗率：
d=q/q0=9135.8965/2616.6677=3.4914 kJ/(KW∙h)
4. 各汽水流量绝对值计算
由
D j
=D 0∂j 求出各处
D j
，见表3-2
4.1高压加热器的作用
汽轮机组热力系统中的高压加热器，是利用在汽轮机内已作过一部分功的蒸汽来加热给水，以减少排汽在凝汽器中的热损失，从而提高循环热效率。
高压加热器能否正常投入运行，对火力发电厂汽轮机组的经济性和出力有很大影响，随着火力发电机组向大容量、高参数发展，高压加热器承受的给水压力和温度相应提高；在运行中还受到机组负荷突变、给水泵故障、旁路切换等现象而引起的压力和温度骤变，这些都会给加热器带来损害。为此，除了在高压加热器的设计、制造、安装时必须保证质量外，更重要是在运行、维护等方面采取必要的完善措旌，才能确保加热器的长期安全经济运行。
对于600Mw 机组，高压给水系统设计为一个大旁路或三个小旁路，各级高压加热器采用疏水逐级自流至除氧器；运行中由于给水压力、温度较高且系统性较强，因此给水加热器的合理设计将严重影响机组的安全经济性，尤其高压加热器能否正常运行是给水设计温度的直接保证，从而对提高机组效率和保证出力存在直接的影响。
4.2 高压加热器的结构特点
高压加热器由壳体、管板、管束、和隔板等主要部件组成，在壳体内腔上部设置蒸汽凝结段，下部设置疏水冷却段，进、出水管顶端设置给水进口和给水出口。当过热蒸汽由进口进入壳体后即可将上部主螺管内的给水加热，蒸汽凝结为水后，凝结的热水又可将下部疏冷螺管内的部分给水加热，被利用后的凝结水经疏水出口被疏流出体外。本装置具有能耗低，结构紧凑，占用面积少，耗用材料省等显著优点，并能够较严格控制疏水水位，疏水流速和缩小疏水端差。
图4-1是哈尔滨第三电厂高压加热器的结构示意图。
该加热器的壳体采用轧制钢板制造、全焊接结构。壳体中部设有滚动支承，供检修时抽出壳体用。在壳体相应于管板的位置处事加热器的支点，靠近壳体尾部是滚动支承，当壳体受热膨胀时，加热器的壳体可以沿轴向自由滚动。 在该机组的回热系统中，8号高压加热器采用的是管板-U 形管表面式回热加热器，它结构紧凑、省材料、流动阻力小、换热效率高。它具有过热蒸汽冷却段和疏水冷却段。蒸汽首先进入过热蒸汽冷却段，在隔板的引导下曲折流动，把大部分过热度所含热量传递给主凝结水，到出口时，蒸汽已接近饱和状态，但仍然有少量的过热度。然后流至冷凝段，在隔板的引导下均匀地流向该段的各部分，由下而上横向流过管束，放出汽化潜热后凝结成水，称为疏水；外来的上一级疏水经扩容后也进入冷凝段。积聚在壳体底部的疏水，经端板底部的吸水口进入疏水冷却段，在一组隔板的引导下向上流动，最后从位于该段顶部壳体侧面的疏水管疏出。与此同时，给水（主凝结水）由进口管在水室下部进水室，然后经U 形管束由上而下依次吸收疏水冷却段、凝结段、蒸汽冷却段的热量，最后在水室的上部出水管流出。
5 高压加热器热力设计
5.1加热器传热计算的理论基础
通常用的加热器热计算的方法有两种：平均温差法和传热单元数法。本文主要采用的是平均温差法。所谓平均温差法，是指在加热器换热过程中，蒸汽沿流程放出热量温度不断下降，给水沿流程吸热而温度上升，且蒸汽和给水间的温差沿流程是不断变化的。因此，当利用传热方程来计算整个传热面上的热流量时，必须使用整个传热面上的平均温差，在工程应用中通常使用的是对数平均温差。 不论是顺流还是逆流，对数平均温差可统一用以下计算式表示： ∆t m =
∆t m a x -∆t m i n
⎛∆t m a x ⎫
⎪ln ∆t ⎪
⎝m i n ⎭
式中，∆t m 为平均对数温差；∆t max 、∆t min =t s -t 2''分别为加热器中最大传热温差和最小传热温差。
计算出平均对数温差后可以建立传热方程式及热平衡方程：
'' '
Φ=K A ∆m t ， Φ=q m 1c 1(t 1' -t 1' ' ) ，Φ=q m 2c 2(t 2-t 2)
其中，∆t m 不是独立变量，因为只要确定了蒸汽和给水的流动布置及进、出口 温度，就可以计算出∆t m 来。因此，上述方程中共有8个变量，必须给定其中的五个变量才能进行计算。
5.2加热器主要技术参数的选定及计算步骤
由第三部分计算可知，流进7号高压加热器的水温度为t ' 2=199.1︒c , 流量为流出水温度为t 2''=240.6︒c ，加热蒸汽绝对压力为p =3.361Mpa，q m 2=520.056Kg /s ，疏水出口温度t 1''=240.6︒c
（1）选定7号高压加热器热器的部分结构参数
初步选定管程z =2，每管程有n 1=1500根管，总的管子根数为n t =3000根管。管子的排列方式采用等边三角形排列，在垂直列上管子平均数
为
n =1. =60根。选定管子外径d=18mm，管子壁厚为δ=2mm，内径
d 2=14mm。
（2）求对数平均温差∆t m
查水蒸汽物性参数表，p =3.361 Mpa 时，饱和蒸汽温度t s =243.3︒c ，故
∆t max =t s -t 2'=243.3-199.1=44.2︒c ∆t min =t 2''-t 1''=240.6-222.2=18.4︒c
即∆t m =
∆t max -∆t min 44.2-18.4
==29.9︒c
44.2⎛⎫⎛∆t max ⎫ln ⎪ln ⎪ ∆t ⎪18.4⎝⎭⎝min ⎭
（3）求换热量Q
t ' 2+t 2''199. 1+240.6
水的平均温度t m =查水蒸汽物性参数表得：水==219.85︒c ，
22的比热c P =4.614KJ/（Kg ︒c ），故
'' '
Φ=q m 2c P (t 2-t 2) =520.056⨯4.614⨯103⨯(240.6-199.1) =9.958⨯107W
（4）蒸汽侧冷凝换热系数∂1 1．定性温度为冷凝液膜平均温度t m =
t s +t w
，但壁温t w 为未知，故用试算法。2
因蒸汽侧∂1一般均大于水侧∂2，故壁温t w 应接近蒸汽温度。现假定t w =230︒c ，则
t m =
t s +t w 239.6+230
==234.8︒c 22
由t m 查水的物性参数：ρ=813.6kg /m 3；λ=0.628W /(m K ) ；
μ=1.148⨯10-4Kg /(m s ) ；又由p =3.361 Mpa 查得：γ=1.761⨯103KJ/Kg。
2．计算换热系数∂1：
ρ2λ8gr 0.25∂1=0.725()
nd μ(t s -t w )
813.62⨯0.6288⨯9.81⨯1.761⨯103
=0.725() 0.25 -4
60⨯0.018⨯1.148⨯10(239.6-234.8) =1064.7W /(m 2 ︒c )
（5）水侧换热系数∂2
1. 水的定性温度，因蒸汽侧位饱和温度，且水和蒸汽的平均温度差已确定，故水
t ' 2+t 2''240.6+199.1
的平均温度为：t m ===219.85︒c 查水蒸汽物性参数表得：
22
ν=0.148⨯10-6m 2/s ；ρ=840.3kg /m 3；λ=0.645W /(m K ) ；P r =0.89。 2. 计算流速u
因流量及每管程数已选定，则管内流速为：
q m 2520.056
u ===2.7m /s
ρn 1(d -2δ) 2840.3⨯⨯1500⨯(0.018-0.004) 2
44
u ⨯d 22.7⨯0.014
==1.96⨯105为紊流 则R e 为：R e =-6
ν0.148⨯103. 水侧换热系数∂2：
0.4
N u =0.023R e 0.8P =0.023⨯(1.96⨯105) 0.8⨯0.890.4=376.1 r
λ0.612因此，∂2=N u 2=376.1⨯=14385.825W /(m 2 ︒c )
d 20.016
（6）传热系数K
K =
1+∂1∂2
=
1
+
1064.714385.825
=991.3W /(m 2 ︒c )
根据K 校核原设定的t w ：
由q =K ∆t m =1790.5⨯29.9=53535.95W /m 2
由 q =∂1(t s -t w ) =1064.7⨯(239.6-230) =10221.12W /m 2
两者误差较小，故前述壁温不合理。经过再计算，壁温为190︒c 合理。
（7）换热面积及管长
Q 9.958⨯107
F ===3359.7m 2
K ∆t m 991.3⨯29.9
总管数n t =3000根，故
L =
F 3359.7
==19.8m πdn t 3.14⨯0.018⨯3000
根据以上计算和已知条件得到加热器的主要技术参数如表6-1:
5.3编写加热器传热计算程序
程序
# include # include
V oidmain( )
{ float k, t, F,Q;
scanf (“k=%f,t=%f,Q=%f\n”,&k,&t,&Q); printf (“k=%f,t=%f,Q=%f\n”,k,t,Q); F=Q/(k*t);
Printf(“F=%f\n”,F); }
结果显示：
k=3812.550000，t=45.050000，Q=71400000.000000， F=415.710000
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结果分析
经过以上论述和分析，可以得出以下4点：
1. 采用回热抽汽必须确定好回热的级数，各段的抽汽参数数，给水温度，在满足额定功率的条件下，确保获得最大的经济效益。
1. 本次邹县发电厂600MW 回热系统热平衡计算的相关抽汽份额、热经济性指标基本都在允许的误差范围内。通过分析得到：此汽轮机组的抽汽系统抽汽压力选择比较合理，温升分配到位，提高了电厂的热经济性。
2采用回热抽汽必须确定好回热的级数，各段的抽汽参数数，给水温度，在满足额定功率的条件下，确保获得最大的经济效益
3. 高压加热器的设计时候，有对壁温t w 的估测，可能对传热面积的计算有一定的影响，但基本上在工程允许的范围内。经过反复计算，得出比较准确的壁温。 4. 在进行工程设计时，应尽量使系统结构简单，运行可靠，在追求效益的同时，要处理好付出的代价和得到的收益之间的关系。
参考文献
[1] 靳智平等编. 电厂汽轮机原理及系统，中国电力出版社，2004 [2] 华东电业管理局 .汽轮机运行技术问答. 中国电力出版社，1997 [3] 冯俊宝编. 电力专业英语. 北京：中国电力出版社，2008 [4] 张艾萍编. 汽轮机设备及系统. 吉林科学技术出版社，2004
[5] 史美中，王中铮编. 热交换器原理与设计. 南京：东南大学出版社，2006 [6] 杨世明，陶文铨编著. 传热学（第三版）. 北京：高等教育出版社，2008 [7] 王晓墨，陈维汉等编. 传热学. 武汉：华中科技大学出版社，2008 [8] 冯慧雯主编. 汽轮机课程设计指导书. 武汉：华中科技大学出版社，2001 [9] 林万超主编. 火电厂热力系统节能理论. 西安：西安交通大学出版社，2005 [10] 刘正林等编. 最新C 语言程序设计教程. 武汉：华中科技大学出版社，2003 [11]
刘爱忠主编. 汽轮机设备及运行，中国电力出版社，2003
[12] 刘峻华 黄树红 陆继东等. 汽轮机故障诊断技术的发展与展望[J].汽轮机技术，2000
[13] 叶涛主编. 热力发电厂（第三版）. 北京：中国电力出版社，2010
致 谢
毕业设计是对我们知识运用能力的一次全面的考核，也是对我们进行科学研究基本功的训练，培养我们综合运用所学知识独立地分析问题和解决问题的能力，为以后撰写专业学术论文和工作打下良好的基础。
本次设计能够顺利完成，首先我要感谢我的母校——辽宁工程技术大学，是她为我们提供了学习知识的土壤，使我们在这里茁壮成长；其次我要感谢土木与交通学院的老师们，他们不仅教会我们专业方面的知识，而且教会我们做人做事的道理；尤其要感谢在本次设计中给与我大力支持和帮助的刘华堂老师，每有问题，老师总是耐心的解答，使我能够充满热情的投入到毕业设计中去；还要感谢我的同学们，他们热心的帮助，使我感到了来自兄弟姐妹的情谊；最后还要感谢相关资料的编著者和给予我们支持的社会各界人士，感谢您们为我们提供一个良好的环境，使本次设计圆满完成。
由于时间仓促，论文中难免还存在一些问题，请老师批评指正。
附录一 近似热力过程曲线
附录二 高加热器剖面图
附录三 600MW 机组系统结构性示意图