《热力发电厂》习题解答1(7)

2020-05-08 08:51

压力小于水中溶解气体所对应的平衡分压力pb时,则该气体就会在不平衡压差?p的作用下,自水中离析出来(质量转移),直至达到新的平衡状态为止,反之,将会发生该气体继续溶于水中的过程。如果能使某种气体在液面上的实际分压力等于零,在不平衡压差?p的作用下就可把该气体从液体中完全除去,这就是物理除氧的原理。

除氧器的构造首先必须满足热除氧原理基本规律的要求,结构上应有利于传热、传质的加速进行以达到较好的除氧效果,为此对除氧器结构的基本要求是:

(1) 除氧的水应在除氧器内均匀地播散成雾状水滴或极薄的水膜,使水具有较大的自由表面与蒸汽

接触,有利于传热传质,这样还可减小除氧器容积。

(2) 加热蒸汽和要除氧的水一般应逆向流动,这样可使给水充分加热到工作压力下的饱和温度,使

汽水所有接触点都形成最大的不平衡压差?p,以利于气体析出,同时逆向流动还利于迅速排走溢出的气体。

(3) 除氧器应具有一定的容积空间和截面积,以保证有足够的时间来传递热量和析出气体;同时还

保证蒸汽以合适的速度通过。

(4) 应迅速排走逸出的气体,防止在水面上它们分压力的升高。

(5) 应保证深度除氧阶段的水为紊流状态,以增加气体自水中离析出来的速度。

(6) 定压运行除氧器应具有灵敏可靠的自动压力调整装置,以保证除氧器压力稳定。使任何工况下

除氧器内的工质都处于饱和状态,为除氧创造必要条件。

(7) 除氧器各组成元件应紧固耐用、耐腐蚀,运行中不应发生拱曲变形,损坏脱落现象 。

9.除氧器的排气对除氧效果有何影响?装余汽冷却器对除氧效果有无影响?它应如何接入系统?

答:为维持稳定的除氧效果,除氧器上都设有排汽门,靠一部分蒸汽作为动力将水中离析出来的气体及时排出;当排汽门开度较小时,虽排汽量减少,可是气体排除不畅,除氧器内气体分压增加,使除氧效果恶化;随着排汽阀门的开度增大,排汽量增加,给水含氧量开始显著下降,很快就稳定下来;因此排汽对除氧效果有影响。

装余汽冷却器可以回收排汽工质损失,从而可使除氧器排汽量维持在较大数值,有利于除氧。

10.试比较除氧器前置联接与除氧器单独联接的热经济性。

答:除氧器单独连接方式存在着抽汽调节阀门的节流损失使加热蒸汽的能量贬值,达不到抽汽所能加热的最高温度,造成高压抽汽量增加,低压抽汽被排挤。特别是在汽轮机低负荷运行时,需切换至高一级抽汽,因停用了原级抽汽使整个系统经济性降低更多。

当采用除氧器前置连接方式时,此时该级抽汽至除氧器的那部分抽汽虽仍要节流,但至高压加热器的那部分抽汽未被节流,所以作为整个一级加热器,给水最后仍能加热到接近该级抽汽压力下的饱和温度,而与除氧器的蒸汽被节流无关。此情况下除氧器处的节流只起着在整个级中分配加热的作用,而不妨碍给水加热温度和汽耗量,故热经济性较单独连接时高。

11.除氧器前置联接时,抽汽压力调整阀的作用如何?为什么?

答:抽汽压力调整阀的作用是保证在任何工况下除氧器能够定压运行,其目的是为了使除氧效果稳定和给水泵不汽化。

12.除氧器滑压运行的理论基础是什么?有何优点?

答:除氧器滑压运行的理论基础是不需维持除氧器的压力恒定,只要能保证低负荷时仍能自动向大气排汽。

除氧器滑压运行的优点:

(1) 除氧器滑压运行不仅提高了机组设计工况下运行的经济性,还显著提高了机组低负荷运行中的

热经济性。这对担任中间负荷或调峰负荷的机组更为有利。 (2) 简化了热力系统降低了投资。

(3) 使汽轮机的抽汽点分配更为合理,提高了机组的热效率。定压运行除氧器鉴于机组低负荷时除

氧器效果急剧恶化,如进水温度低,水的雾化不好,或细流工况被破坏,因而在汽轮机回热系统设计时,往往有意把凝结水在除氧器中的焓升取得比其它低压加热器小很多,致使除氧器的工作压力与相邻的低压加热器的抽汽压力很接近,既不是把除氧器作为一级独立的加热器看

待。这样就破坏了合理的回热加热分配原则,使机组热效率降低。滑压运行除氧器则没有上述问题,与之相匹配的汽轮机及回热系统的设计就尽可能接近合理的焓升分配,使机组具有较高的经济效果,同时除氧器作为一级独立的回热加热器,其焓升的提高对防止自生沸腾是很有利的。

13.运行电厂若将定压除氧器改为滑压运行,在技术上应做那些考虑以防止给水泵入口汽化?

?p答:为防止给水泵入口汽化,应建立比定压除氧器更大的?h(?h?H??NPSHr)以克服暂态过程出

?g?p现的?H正值。设法减小?H(?H?v?d),可根据具体情况在技术上可考虑采用以下有关措施进行

?g?g改造:

(1) 提高除氧器的安装高度,用除氧器高位布置产生净正压头H来防止给水泵汽蚀。 (2) 采用低转速的前置水泵,减少NPSHr和降低 H.

(3) 减少泵吸水管道上不必要的弯头及水平管段的长度,以降低该管段上的阻力降?p0 . (4) 缩短滞后时间T减少?Hmax

a. 减小泵吸入管容积,即减小吸入管长度或适当缩小吸入管直径,使流速加快,由于流速加快会增加吸入管压降,故吸入管流速不宜过高。 b. 暂态过程中开启给水泵再循环,加大流量来减少T.

c. 暂态过程中在给水泵入口注入“冷”水,用加速泵入口水温的下降来减小T。

(5) 在骤降负荷暂态过程中,除氧器给水箱内存水的闪蒸,起阻碍除氧器压力下降的作用 (6) 装设能快速(在滞后时间内)投入的备用汽源,阻止除氧器压力继续下降。

14.除氧器为何要并列运行?其温度、压力、和水位的波动对运行有何影响?

答:对采用切换母管制主蒸汽系统的电厂各台除氧器一般均为定压运行除氧器,它们之间也要进行并联运行。并用汽平衡管和水平衡管将各台除氧水箱连通,如某除氧器压力发生变化将会引起水箱水位波动,不仅影响除氧效果,也对给水泵运行不利。

15.试比较生水、软水、工业水、凝结水和给水水质的差异?

答:未经处理的补充水称为生水,一般先利用生水泵将生水送入生水预热器内利用0.118Mpa的蒸汽加热,然后再送入化学水处理车间。经化学处理后的补充水称为“软化水”,它能满足中参数电厂水质的要求,以避免硬垢的生成;采用阴阳离子交换树脂的化学除盐处理,可以除去水中的硅盐、钠盐等可称为除盐水;其品质接近汽轮机凝结水。汽轮机凝结水经过除氧称为锅炉给水;从上述叙述过程中既可看出生水、软水、除盐水、凝结水和给水水质的差异。

16.回热系统利用废热时,对热经济性有何影响?它的燃料节约如何计算?

答:回热系统利用废热时,不可避免地要排挤部分回热抽汽。若用定功率分析,因回热抽汽被排挤使其做功减少,则凝汽做功要增加,从而带来额外的冷源损失;因此降低了废热回收的经济效益。但评价锅炉连续排污利用系统给电厂带来的经济效益时,应包括热能回收的经济效益和工质补充水量减少带来的经济效益总和。

这种热能回收的热经济性计算,属于既有热量、又有工质进入热力系统时引起原则性热力系统方案比较计算的类型。由于这部分能量的回收是通过热功转换的热力系统来实现的,不仅会影响汽轮机组热功转换的效果,更主要的是影响整个电厂的热经济性(如热耗率和煤耗率)。若只从汽轮机的局部范围看,因回收的热量要计入汽轮机的热耗,但它的质量不及新蒸汽高,故机组总的热功转换效率?i反会降低。但从整个电厂的角度来看,这部分热量的回收因减少了工质和能量的损失,使电厂的热经济性提高、煤耗下降。

17.锅炉连续排污扩容器的压力应如何确定?有无最佳值?

,Dfhbl?f?hbl?答:蒸汽回收率?f?,式中的分子是1kg排污水在扩容器内的放热量,它决定于汽包,Dblhf?hbl压力与扩容器的压力差。分母是扩容器工作压力下1kg排污水的汽化潜热。在压力变化范围不大时,它可看作一个常数。因此当锅炉压力一定时,扩容器的压力越低,回收工质的数量越多(一般为排污量的30%-50%)。即获得的扩容蒸汽量是靠排污水的能位贬值(压降)来实现的(能位贬值用来使部分排污水变成蒸汽),能位贬值愈厉害,得到的扩容蒸汽量越多,此时蒸汽的质量愈差,因此在排污水的利用上,可通过对回收工质的数量与质量方面的要求来选择扩容器的压力;此值即为最佳值。

18.为什么连续排污扩容器的分离蒸汽一般均送入除氧器?

答:除氧器的压力较低,分离蒸汽送入除氧器可减少排挤较高压力的回热抽汽,故可提高热经济性。因除氧器又是一个回收各种汽水流的设备,所以扩容蒸汽送入除氧器是最佳去处。对于汽包锅炉,采用一级连续排污扩容蒸汽系统,将扩容蒸汽引入除氧器,因此扩容器的压力就取决于除氧器的压力,对于高压热电厂的汽包锅炉,采用两级连续排污扩容系统,根据扩容蒸汽的利用条件,应分别引入除氧器和大气式补水除氧器。

19.利用锅炉排污水热量或其它废热时,往往要排挤某级回热抽汽而导致额外的冷源损失,此时汽轮机装置效率如何变化?如何证明此时热经济形是提高的?

答:只从汽轮机的局部范围看,因回收的热量要计入汽轮机的热耗,但它的质量不及新蒸气高,故机组总的热功转换效率?i反会降低。但从整个电厂的角度来看,这部分热量的回收因减少了工质和能量的损失,使电厂的热经济性提高、煤耗下降。

20.某两级混合式加热器的汽轮发电机组PeL=1200kW,已知p0=3.43Mpa、t0=435℃、p1=0.59Mpa、h1=2939kj/kg、p2=0.078Mpa、h2=2654.8kj/kg 、pc=0.0069Mpa、hc=2391.1kj/kg、?mg=0.95。试求:机组的汽耗率d0、热耗率q0和机组绝对电效率?eL。计算时忽略新汽和抽汽管道的压降和散热。

解:根据机组参数查水蒸汽表得

h1,=667.2kj/kg h2,=388.73 kj/kg hc,=162.3 h0=3310 kj/kg

根据混合式加热器的热平衡可列出方程 (1??1)h2??2h2?(1??1??2)hc

h1??1h1?(1??1)h2

把各参数的焓值代入上两式得

(1??1)388.73??22654.8?(1??1??2)162.3 667.2??12939?(1??1)388.73 从以两式解得?1?0.1092?2?0.063 则机组的汽耗率为

,,,d0?3600

[(1??1??2)(h0?hc)??1(h0?h1)??2(h0?h2)]?mg

?3600

[(1?0.1092?0.063)?(3310?2391)?0.1092?(3310?2939)?0.063?(3310?2654.8)]?0.95

=4.495[kg/kw.h] 则热耗率为

q0=d0(h0-h1,)=4.495?(3310-667.2)=11897.25[kj/kw.h] 机组的绝对电效率 ?el?

36003600?=0.303 q011879.2521.已知两级回热的汽轮发电机组,其有关参数同习题20。若两级均为表面式加热器,端差?=5℃,计算下列两种不同疏水方式时的d0、q0、?eL, 并结合习题20 计算结果进行分析比较。

(1)疏水自流入凝汽器;

(2)两级疏水各用疏水泵打入加热器出口的主凝结水管中,并已知其混合焓为648kj/kg

和370.3kj/kg。

解 :根据端差可算出两级加热器的出口焓值为: hr1,=645.69 kj/kg hr2,=374.44 kj/kg 根据表面式加热器及凝汽器可列出热平衡方程 ?1(h1?h1)?hr1?hr2 ?2(h2?h2)?hr2?hrc

hrc??1h1??2h2?(1?1???2)hc 把各参数的焓值代入上式得 ?1(2939-667.2)=645.69-374.44 ?2(2654.8-388.73)=374.44--hrc,

hrc,= ?1667.2+?2388.73+(1-?1-?2)162.3

从上式解得?1=0.1194 ?2=0.05972? hrc,=239.107kj/kg 则机组的汽耗率为

,,,,,,,,,,d0?3600

[(1??1??2)(h0?hc)??1(h0?h1)??2(h0?h2)]?mg

?3600[(1?0.1194?0.05972)?(3310?2391)?0.1194?(3310?2939)?0.05972?(3310?2654.8)]?0.95

=4.523[kg/kw.h] 则热耗率为

q0=d0(h0-hr1,)=4.523?(3310-667.2)=12050.67[kj/kw.h] 机组的绝对电效率 ?el?36003600?=0.2987 q012050.67,, (2) 根据两个加热器的能量平衡关系可得方程 (1??1)hr2??2h2?(1??1??2)hc hr1??1h1?(1??1)hr2

把各参数的焓值代入上两式得

(1??1)370.3??22654.8?(1??1??2)162.3 648.1??12939?(1??1)370.3 从上式解得?1=0.10815 ?2=0.074425 则机组的汽耗率为 d0?,,3600

[(1??1??2)(h0?hc)??1(h0?h1)??2(h0?h2)]?mg

?

3600[(1?0.10815?0.074425)?(3310?2391)?0.10815?(3310?2939)?0.074425?(3310?2654.8)]?0.95=4.511[kg/kw.h] 则热耗率为

q0=d0(h0-hr1,)=4.511?(3310-648.1)=12008.3[kj/kw.h] 机组的绝对电效率 ?el?36003600=0.2998 ?q01200.38由上述计算结果看出:混合式加热器热经济性最高;疏水逐级自流入凝汽器的 表面式加热器系统的热

经济性最差;疏水疏水泵打入加热器出口的表面式加热器系统热经济性居于两者之间。

22.汽轮发电机组有关数据同习题20,两级均采用混合式加热,主蒸汽管道的压损是?p=8%,试求机组的d0、q0和?eL并与习题21的结果进行比较。 解 :p,1=(1-?p)p1=0.92?0.59=0.5428Mpa p,2=(1-?p)p2=0.92?0.078=0.07176Mpa

根据 p,1 , p,2 查水蒸汽表得

h,1=653.07kj/kg h,2= 379.40kj/kg 根据两个加热器的能量平衡关系可得方程

, h1??1h1?(1??1)h2

,, (1??1)h2??2h2?(1??1??2)hc 把各参数的焓值代入上两式得

653.07??12939?(1??1)379.40

(1??1)379.40??22654.8?(1??1??2)162.3 从上式解得?1=0.1069?2=0.0778 则机组的汽耗率为

,,d0?3600

[(1??1??2)(h0?hc)??1(h0?h1)??2(h0?h2)]?mg

?3600

[(1?0.1069?0.0778)?(3310?2391)?0.1069?(3310?2939)?0.0778?(3310?2654.8)]?0.95

=4.512[kg/kw.h] 则热耗率为

q0=d0(h0-hr1,)=4.512?(3310-653.0)=11988.81[kj/kw.h] 机组的绝对电效率

?el?

36003600?=0.300 q011988.8123.汽轮发电机组有关数据同习题20,若抽汽焓的利用系数?=0.98 ,试计算两级混合式加

热器由于抽汽管道的散热损失引起的机组热耗率的相对变化。

解 根据两个加热器的能量平衡关系可得方程 h,1???1h1?(1??1)h2

,2, (1??1)h???2h2?(1??1??2)hc

, 把各参数的焓值代入上两式得

667.2??10.98?2939?(1??1)388.73

(1??1)388.73??20.98?2654.8?(1??1??2)162.3


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