低压给水加热器设计计算说明书
核电ABP低压给水加热器系统
§2.2.2 ABP低压给水加热器系统一、功能ABP系统的功能是在主凝结水进入除氧器之前，利用汽轮机的抽汽加热给水，从而提高二回路热力循环效率，并使进入除氧器的主凝结水达到预定的温度。
这个功能是利用3级低压加热器来实现的。
二、组成本系统包括1级、2级、3级低加及其相应的管道、阀门、疏水装置和仪表控制等设施。
其中，1、2级低加为三列并联连结的双生式（DUPLEX TYPE）或称复合式结构（1/2A，1/2B，1/2C），它们以并联方式在三条给水管线中，每列复合式加热器通过1/3额定给水流量，其布置在3台凝汽器的喉部，分别用汽机低压缸的6级后抽汽和5级后抽汽对主凝结水进行加热；第三级低加分两列（3A/3B）并联运行，每列加热器通过为1/2额定给水流量，其抽汽来自3号低压缸的4级后抽汽。
三、系统描述该系统又可分为凝结水、抽汽、疏水和排气四部分，见图⑴低压加热器系统流程图，现分述如下：1、凝结水侧在正常运行工况，来自凝结水抽取系统（CEX）的凝结水，被分成三条并列管线，分别进入3台复合式加热器第一级的水室，经过第1、2级低压加热器的U型管加热后，从第2级低加出水室排出，汇集在母管中。
然后，再分成两条并列的管线，分别进入并列的第三级低压加热器进口水室，经第三级加热器U型管加热后，从出口水室排出，汇集成一条管线送往除氧器系统。
2、抽汽侧复合式低压加热器所用抽汽分别取自汽机3个低压缸的5、6级后抽汽（即1级低加为6级后抽汽：2级低加为5级后抽汽）。
复合式低压加热器直接安放在凝汽器喉部，大大缩短了抽汽管道长度（减少中间容积），减少汽机超速的危险性，所以复合式加热器的抽汽管道上不装逆止阀，又因该加热器正常疏水和紧急疏水不受限制，故也不必安装隔离阀。
3级低加所用抽汽取自LP3低压汽缸4级后。
3级低压加热器抽汽管上设有逆止阀和隔离阀，逆止阀尽量靠近汽轮机抽汽口，以减少中间容积，防止汽机甩负荷时蒸汽或水倒流入汽机，而导致汽机超速或损坏叶片。
火电厂高低压加热器工作原理
火电厂高低压加热器工作原理火电厂高低压加热器是火电厂中重要的热能转换设备，其主要作用是将高温高压的烟气中的热能传递给水，使水加热并转化为蒸汽，从而驱动汽轮机发电。
本文将从高低压加热器的工作原理、结构和性能等方面进行介绍。
一、高低压加热器的工作原理高低压加热器是通过烟气和水之间的热交换来实现能量转换的。
在火电厂中，燃烧产生的高温高压烟气从锅炉燃烧室进入高压加热器，与从给水泵送来的低温低压水进行热交换。
烟气在高压加热器中冷却下来，同时将部分热能传递给水，使水升温。
经过高压加热器后，烟气温度降低，水温升高，形成高温高压的饱和蒸汽。
饱和蒸汽从高压加热器流出后，进入汽轮机进行膨胀工作，驱动汽轮机发电。
而低温低压的水则被加热后送入锅炉再次循环，形成闭合的循环系统。
二、高低压加热器的结构高低压加热器通常由多个加热器组成，按照烟气流向可以分为高压加热器和低压加热器。
高压加热器通常设置在锅炉的后部，烟气从燃烧室通过锅炉过渡段进入高压加热器，然后经过多个加热器单元进行热交换。
每个加热器单元由一束平行的管子组成，烟气在管外流动，水在管内流动，通过管壁进行热传递。
高压加热器的结构紧凑，烟气侧和水侧流量都较大，热负荷大，工作压力高。
低压加热器通常设置在高压加热器的后部，水从给水泵送入低压加热器，烟气从高压加热器流入低压加热器进行再次热交换。
低压加热器的结构相对简单，烟气侧和水侧流量都较小，热负荷相对较低，工作压力也较低。
三、高低压加热器的性能高低压加热器的性能直接影响着火电厂的发电效率和经济性。
其性能主要包括传热效果、压力损失和结露问题。
传热效果是衡量加热器性能的重要指标之一。
传热效果好意味着烟气与水之间的热交换效率高，烟气的温度降低较多，水的温度升高较多。
为了提高传热效果，加热器通常采用高效的传热材料和结构设计，保证烟气和水的充分接触。
压力损失是指烟气在加热器内流动过程中由于管道摩擦和流动阻力而产生的压力降低。
压力损失越小，烟气流过加热器时的阻力越小，有利于提高烟气流速和热交换效率。
低压加热器启机阶段疏水不畅的问题分析及解决措施 薛向科
低压加热器启机阶段疏水不畅的问题分析及解决措施薛向科发表时间：2018-06-01T10:26:48.237Z 来源：《电力设备》2018年第2期作者：薛向科[导读] 摘要：核电站ABP系统为常规岛低压给水加热系统，对汽轮机组的保护和机组的热力循环起着至关重要的作用。
（核工业工程研究设计有限公司北京 101300）摘要：核电站ABP系统为常规岛低压给水加热系统，对汽轮机组的保护和机组的热力循环起着至关重要的作用。
本文基于低压加热器疏水不畅问题的原因分析，通过对比改造方案，最终确定解决措施，以保证核电站ABP系统以及汽轮机组二回路热力系统的正常运行。
关键词：核电站；低压加热器水；疏水；液位1．引言常规岛低压给水加热系统（ABP）的主要功能是利用汽机低中压缸抽汽加热给水，提高机组热力循环的效率。
而ABP401/402RE两台低压加热器为ABP系统的第4级加热设备，抽汽来源于中压缸，在启机阶段ABP401/402RE壳侧因疏水不畅液位异常上涨触发警报，严重影响设备正常运行。
本文通过对ABP系统的研究，分析疏水不畅造成液位异常上涨的原因，根据系统功能和现场空间选取几种改造方案，通过方案比选最终确认增加一条疏水管线来解决低加启机阶段疏水不畅的问题，保证核电站ABP系统和汽轮机组二回路热力系统的正常运行。
2．常规岛ABP系统简介2.1常规岛ABP系统介绍为了提高汽轮机热力循环的热利用效率，降低给水吸热温差，核电站对给水进行抽汽回热加热，即汽轮机抽汽对给水加热。
CPR100电厂共采用7级加热，其中4级低压加热、2级高压加热和1级除氧器混合加热。
ABP系统主要由4级低压加热器及其疏水系统和连接管路、阀门组成。
低压加热器设备整体构造详见图1。
图1：低压加热器设备构造图2.2常规岛ABP系统流程低压加热器（ABP401/402RE）加热蒸汽来源于汽轮机中压缸抽汽，抽汽加热给水后凝结，因低压加热器有疏水冷却段，所以设有调节阀109/209VL控制低加液位，根据003/004MN液位信号将疏水排往疏水接收箱，对应的疏水无阀门控制靠重力自流。
300MW机组低压加热器
高低加一般都设有内置疏水冷却段，里面是水水热交换的，不能让蒸汽冲进去，所以要一定的水位保证这个段把水给吸上去。
如果没有这个段，比如纯凝结段式的换热器，无水位运行也可以，这种加热器比较稀奇，很少用的。
高、低压加热器保持一定水位运行是保证加热器性能的最基本运行特性，当高加低水位运行，疏水冷却段水封丧失，蒸汽和疏水一起进入疏冷段，疏水得不到有效冷却，经济性降低；更严重的是，由于蒸冷段的出口在疏冷段的上面，水封丧失后，造成蒸汽短路，从蒸汽冷却段出来的高速蒸汽一路冲刷蒸汽冷却段，凝结段，最后在疏水冷却段水封进口形成水中带汽冲刷疏水冷却段，引起管子振动而损水位就是保证疏水冷却段（如有），疏水泵或疏水调节阀，下一级加热器能正常起作用（运行300MW机组低压加热器安装使用说明书型号：JD600-0编号：JD600AM青岛青力锅炉辅机有限公司为了便于用户更好地掌握本设备性能，确保设备在运行中安全可靠，就本设备的结构、运行、维护和修理等方面予以说明。
一.设备简介低压加热器是配装机容量为300MW机组的回热设备，能有效地提高进入除氧器的凝结水温度，使凝结水达到最有利的除氧温度，是汽机回热系统中重要组成部分之一。
其设计合理，运行安全可靠，能大大提高电厂的热效率，降低热耗，节省能源。
二.工作原理低压加热器（以下简称低加）是一种传热设备，凝结水经由凝结水泵送入上级低加，通过传热管被抽汽加热后，流入本级低加，然后进入下级低加，再送入除氧器。
从汽机来的抽汽是温度较高的过热蒸汽，过热蒸汽从加热器的蒸汽口进入，首先在低加过热蒸汽冷却段完成第一次热传递。
过热段是利用蒸汽的过热度加热即将离开本级低加的凝结水，使凝结水出口温度进一步提高。
之后蒸汽进入低加饱和段，在此进行第二次传热。
饱和段是加热器主要的传热区，加热蒸汽在此释放大量的潜热并凝结成为饱和疏水，大大提高了凝结水温度。
饱和疏水聚集在设备下部，并在压差的作用下进入疏冷段，在此，饱和疏水再次释放热量，加热刚进入低加的凝结水，完成第三次传热.最后疏水成为过冷水（低于饱和温度）经由疏水出口离开低加本体。
核反应堆-核电-核技术-核工程-8.2低压给水加热器系统
度均匀分布以加热给水，自身凝结成疏水经加热器底部疏水管道排出。
8
AP1000低压加热器
AP1000低压加热器为 卧式、管壳式、凝结式表 面式热交换器。
1号和2号加热器安装在 冷凝汽颈部。低压给水加 热器由壳体，管束，水室 ，管板和隔板等组成
9
8.2.5 系统描述
复合加热 器
7#抽汽 6#抽汽
5#抽汽 逆止阀 隔离阀
7
第3、4级低压加热器均为两列各为50%流量的U形管表面式加热器，由一个壳体、进出口水室、U形换
热管束等组成。U形管胀接在管板上，管板再与水室和壳体焊在一起，管束封闭在一个带蝶形端部的圆柱
形钢壳体内。
水室被分为进口水室和出口水室。给水从水室下部进口水室进入，经U形管被蒸汽加热，从上部出口
水室流出。加热蒸汽进入壳体内遇到防蒸汽冲击板后，蒸汽流向管束与壳体之间环形空间，沿着U形管长
1
新蒸汽
高压缸
汽水分离再热器A 汽水分离再热器B
No.1
No.2
No.3
除氧器
7B
6B
4A
3A
2A
1A
低压加
去蒸 汽发
2B
1B 热器
生器 7A 6A
4B
3B
2C
1C
高压加热器 给水泵
凝汽器
凝结 水泵
凝结水—给水系统
2
8.2.2 给水加热器工作原理
1.蒸汽：进入加热器壳体流 经换热管束外表面，加热在 管束里流动的水，其本身凝 结成疏水经疏水管线排出加 热器。
8.2 低压给水加热器系统
加热器类型
外形： 换热方式： 压力：
立式 表面式 低压
卧式 混合式
低压加热器毕业设计
低压加热器毕业设计低压加热器毕业设计在现代工业生产中，加热器是一种非常重要的设备。
它可以将电能、燃料等能源转化为热能，提供给生产过程中所需的热源。
而低压加热器则是一种特殊的加热设备，它能够在较低的压力下实现高效的加热效果。
本文将围绕低压加热器的毕业设计展开讨论。
首先，我们需要明确低压加热器的工作原理。
低压加热器一般采用电能作为能源，通过将电能转化为热能，将液体或气体加热至所需温度。
在设计低压加热器时，我们需要考虑的因素包括加热器的功率、加热效率、温度控制等。
为了提高低压加热器的功率，我们可以采用多种方法。
首先，选择合适的加热元件是至关重要的。
常见的加热元件包括电热丝、电热管等。
这些元件具有较高的导热性能和较好的稳定性，能够在较低的压力下实现高效的加热效果。
其次，我们可以通过增加加热元件的数量或改变其排列方式来提高功率。
例如，可以将多个电热丝并联或串联连接，以增加总的加热功率。
此外，合理设计加热器的结构和散热系统也是提高功率的关键。
另外，提高低压加热器的加热效率也是设计的重要目标之一。
加热效率是指加热器将电能转化为热能的效率。
为了提高加热效率，我们可以从以下几个方面入手。
首先，选择高效的加热元件是关键。
例如，采用具有较高导热系数和较低电阻的材料制造加热丝，可以提高加热效率。
其次，合理设计加热器的结构和散热系统，以减少能量的损耗。
例如，采用散热片或风扇等散热装置，可以增加加热器的散热面积，提高散热效率。
最后，合理控制加热器的工作温度，避免能量的过度消耗。
除了功率和加热效率外，温度控制也是低压加热器设计的重要考虑因素之一。
在实际应用中，我们往往需要将加热器加热至特定的温度范围内，以满足生产过程的需求。
为了实现精确的温度控制，我们可以采用多种方法。
首先，可以采用传感器来监测加热器的温度，并通过反馈控制系统来调节加热功率。
例如，当温度超过设定值时，控制系统可以自动减小加热功率，以保持温度在设定范围内。
其次，可以采用PID控制算法来实现更加精确的温度控制。
核电ABP低压给水加热器系统
核电ABP低压给水加热器系统§2.2.2 ABP低压给水加热器系统一、功能ABP系统的功能是在主凝结水进入除氧器之前，利用汽轮机的抽汽加热给水，从而提高二回路热力循环效率，并使进入除氧器的主凝结水达到预定的温度。
这个功能是利用3级低压加热器来实现的。
二、组成本系统包括1级、2级、3级低加及其相应的管道、阀门、疏水装置和仪表控制等设施。
其中，1、2级低加为三列并联连结的双生式（DUPLEX TYPE）或称复合式结构（1/2A，1/2B，1/2C），它们以并联方式在三条给水管线中，每列复合式加热器通过1/3额定给水流量，其布置在3台凝汽器的喉部，分别用汽机低压缸的6级后抽汽和5级后抽汽对主凝结水进行加热；第三级低加分两列（3A/3B）并联运行，每列加热器通过为1/2额定给水流量，其抽汽来自3号低压缸的4级后抽汽。
三、系统描述该系统又可分为凝结水、抽汽、疏水和排气四部分，见图⑴低压加热器系统流程图，现分述如下：1、凝结水侧在正常运行工况，来自凝结水抽取系统（CEX）的凝结水，被分成三条并列管线，分别进入3台复合式加热器第一级的水室，经过第1、2级低压加热器的U型管加热后，从第2级低加出水室排出，汇集在母管中。
然后，再分成两条并列的管线，分别进入并列的第三级低压加热器进口水室，经第三级加热器U型管加热后，从出口水室排出，汇集成一条管线送往除氧器系统。
2、抽汽侧复合式低压加热器所用抽汽分别取自汽机3个低压缸的5、6级后抽汽（即1级低加为6级后抽汽：2级低加为5级后抽汽）。
复合式低压加热器直接安放在凝汽器喉部，大大缩短了抽汽管道长度（减少中间容积），减少汽机超速的危险性，所以复合式加热器的抽汽管道上不装逆止阀，又因该加热器正常疏水和紧急疏水不受限制，故也不必安装隔离阀。
3级低加所用抽汽取自LP3低压汽缸4级后。
3级低压加热器抽汽管上设有逆止阀和隔离阀，逆止阀尽量靠近汽轮机抽汽口，以减少中间容积，防止汽机甩负荷时蒸汽或水倒流入汽机，而导致汽机超速或损坏叶片。
低加说明书
低压加热器安装说明书D00.20SM上海电气电站设备有限公司★★★：以下仅仅提醒安装和使用人员 （详细安装运行问题请见后面各章节）★： 保持稳定和一定高的加热器水位，不仅对机组和加热器效率、安全运行很重要，低水位运行将引起加热器内部汽水二相流，导致加热器传热管迅速泄漏、损坏。
因此要求不仅要调整加热器冷态水位，而且加热器要进行热态水位调整。
是否建立了水位,是以疏水端差来衡量。
★： 加热器不同的传热管对水质有不同的要求，水质对加热器传热管损坏影响极大。
对于碳钢推荐 PH 9.5以上对于不锈钢、碳钢系统推荐 PH9.5对于铜管推荐 PH8.8--9.0★:机组启停的温升温降率对加热器的寿命影响见2.2.1章节。
★:安全阀出口管须支撑。
★: 加热器水位功能:高一水位报警 发声光信号高二水位报警 发声光信号，危急疏水阀打开高三水位报警 发声光信号，高加解列 加热器水位值推荐:卧式低加 正常水位为零水位低一水位 -38mm高一水位 +38mm高二水位 +88mm高三水位 +138mm立式低加 正常水位零水位低一水位 -50mm高一水位 +50mm高二水位 +150mm高三水位 +250mm★: 运行人员应注意疏水调节阀开度，一旦开度变大，应注意加热器是否发生泄漏，因为不及时发现泄漏，将冲蚀周围传热管并引起更大面积的损坏。
★: 如使用非焊接性的临时堵头,不得对壳侧进行水压试验。
前 言本说明书提供给有关操作人员，在了解设备结构，熟悉操作程序，排除故障，掌握检修、保养等方面作参考，以便使操作人员使用液设备时收到最佳效果。
在应用本说明书之前，需适当考虑其他设备的要求和一些特殊情况。
说明书中不可能包括设备的所有细节，也不可能将设备在运行和维修中产生的不可预见的意外情况加以叙述和作出规定。
为了使设备长期安全可靠地运行，并达到设计规定的预期效果，正确的操作和妥善地保养极为重要，此外正确的安装和调试也很重要。
希运行操作人员能切实贯彻本说明书有关条例。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
低压给水加热器设计计算说明书
目录
符号表 (3)
设计任务书 (4)
设计计算过程 (4)
参考文献 (7)
符号表
A——传热面积（m2）
——流量（kg/h）
q
m
L——长度（m）
ν——比体积（m3/kg）
h——焓（J/kg）
K——传热系数[W/（m2• C）] n——传热管数量
Q——换热量
Re——雷诺数
Pr——普朗特数
R——热阻(m2• C/W）
t——温度（ C）
λ——热导率[W/（m• C）] α——表面传热系数[W/（m2• C）] μ——动力粘度（Pa•s）
ρ——密度（kg/m3）
——传热管外径（m）
d
r
——传热管内经（m）
d
i
D——直径（mm）
——流速（m/s）
c
t
s——管心距（mm）
u——汽化潜热kJ/kg
F——安全系数
ξ——局部阻力系数
设计任务书
1. 管侧技术参数：
给水流量：q
6
m
=80t/h
给水进口温度：t
6
=100 C
给水出口温度: t
9
=120 C
管侧压力：0.5MPa
2.壳侧技术参数
蒸汽压力：0.2MPa
蒸汽入口温度：t
1
=130 C
疏水出口温度：t
5
=120.24 C
3. 设计一台低压给水加热器
设计计算过程
1.由《工程热力学》（第四版，严家騄编著）附表8查得在0.5MPa，100 C状态下水的焓值
h 6=419.36kJ/kg，120 C时水的焓值h
9
=503.97kJ/kg
换热量Q
Q=q
6
m （h
9
-h
6
）=1880.2kJ/s
2. 查GB 151-1999先取锡黄铜铜管管外径d
r =19mm，壁厚s=2mm，则d
i
=d
r
-2s=15mm
查《轻工化工设备及设计》70页，管程中流速范围是0.5-3.0m/s，选取流速c
t
=0.95m/s
查《工程热力学》附表7得管侧水的平均比体积
w
=0.00105165m3/kg
管子根数n
n=t
i w
m c d q 2
643600πν⨯=139.2≈140
3. 计算换热面积
对数平均温差t ∆
t ∆=min max min max ln t t t t ∆∆∆-∆=9
16
59165ln )()(t t t t t t t t -----=14.52 C 由《轻工化工设备及设计》68页的K 值范围选取K 的经验值K=1700W/（m 2• C ）
A 计=
tK Q ∆=76.17m 2
4. 换热管有效长度L 0
L 0=r
d n A π=9.1m 根据市售换热管长度和换热管有效长度选用5m 长的换热管，采用双管程，将换热管按正三角排列
查《化工设备机械基础》表7-5，当d r =19mm 时管心距a=25mm
排9层，对角线管数为19根，在弓形部分插入28根
换热器壳体直径D i
正六边形对角线上的管子数b=19
最外层管子的中心到壳壁边缘的距离l=2d r
D i =a （b-1）+2l=526mm
圆整后取壳体直径D i =600mm
材料选用20R 钢，计算壁厚为
[]c
t i c p D p -=φσδ2 取计算压力c p =1MPa ，φ=0.85，[]t σ=101MPa
故δ=2.99mm
圆整后δ=3mm
布管方式示意图见图纸
5. 壳侧表面传热系数s α的计算
查《传热学》（第四版，杨世铭，陶文铨编著）附录9得ρ=938.95kg/m 3，λ=68.6210-⨯W/（m • C ），μ=226.9610-⨯Pa •s ，由查附录10得u=2201.7kJ/kg
又有t s =t 5=120.24 C ，t w =4
9651t t t t +++=117.56 C s α=0.72641
3132)(⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢
⎣⎡-w s r t t d n gu μλρ=12985.91W/（m 2• C ） 管侧表面传热系数t α
查《传热学》附录9得ρ=951.0kg/m 3，μ=259.6610-⨯Pa •s ，λ=68.5210-⨯W/（m • C ），Pr=1.6 Re=μ
ρi t d c =52323.36 t α=0.0234.08.0Pr Re i d λ
=7549.73W/（m 2• C ）
查《给水加热设备》的λ=109W/（m • C ），R r =8.8510-⨯m 2• C/W ，R i =17.6510-⨯m 2• C/W
K b =i r i r i t r s
d d R R d d s ++++αλα1
1
=1741.96W/（m 2• C ）
6. A 需=t
K Q b ∆=74.34m 2 需
需计A A -A =2.46%<10% 说明设计合格
7. L 实=2⨯5m-4⨯20mm=9.92m
实实L L L 0
-=8.3%
A 实=n πd r L 实=76.88m 2
Q 实=A 实t ∆K b =1944.57kJ/s>Q
能达到换热要求
8. 管侧阻力计算t p ∆
水室给水进口阻力损失1p ∆
给水进出口局部阻力系数1ξ=1.5，给水进出口流速和平均温度下的给水比体积同上面
1p ∆=21ξ6-w
2
t 102c ⨯ν=1.2873-10⨯MPa 传热管进出口阻力损失2p ∆
传热管进出口局部阻力系数2ξ=1，传热管内水速同上面，系数n 1=2 2p ∆=21ξ6-1w
2
t 10n 2c ⨯ν=1.7163-10⨯MPa 传热管直段阻力损失3p ∆
摩擦阻力系数2λ=0.3164，流程数N=2，传热管直段长度l=5.96m 3p ∆=2λ6-i
w 2
t 10d Nl 2c ⨯∙ν=107.8873-10⨯MPa 安全系数F=1.05 t p ∆=F （1p ∆+2p ∆+3p ∆）=116.4353-10⨯MPa
9. 壳侧阻力和水室的壁厚的计算略
参考文献
《工程热力学》（第四版，严家騄编著）
《传热学》（第四版，杨世铭，陶文铨编著） 《轻工化工设备及设计》
《给水加热设备》。