1. Обзор

Подогреватели питательной воды высокого и низкого давления являются критически важными компонентами тепловых электростанций для использования пара отбора для нагрева питательной воды. Тем самым они повышают эффективность теплового цикла, снижают расход топлива и вносят вклад в общую экономическую эффективность системы выработки электроэнергии.

В зависимости от уровня давления отбираемого пара подогреватели питательной воды подразделяются на:

• Нагреватели низкого давления (НД)

• Нагреватели высокого давления (HP-нагреватели)

Хотя они расположены на разных этапах пароводяного цикла и выдерживают разные уровни давления, оба типа работают по одному и тому же принципу — косвенному теплообмену между паром и питательной водой.

2. Принцип работы

Подогреватели питательной воды работают, позволяя пару, извлеченному из различных ступеней турбины, поступать в кожух подогревателя, где он конденсируется и выделяет тепло. Это тепло передается питательной воде, протекающей внутри труб, повышая ее температуру перед поступлением в котел или экономайзер.

Процесс обеспечивает:

• Эффективная рекуперация энергии

• Отсутствие прямого смешивания пара и воды.

• Правильное удаление конденсата через дренажную систему

3. Структурные типы

Большинство подогревателей питательной воды используют конструкцию кожухотрубчатого теплообменника . Распространенные структурные формы включают:

Типичные компоненты:

• Корпус (сосуд высокого давления)

• Трубный пучок (U-образный или прямой)

• Трубные решетки и перегородки

• Вход пара, вход/выход воды

• Системы дренажа и безопасности

4. Функции и преимущества

• Предварительный подогрев питательной воды , снижение нагрузки котла

• Улучшенная тепловая мощность всей системы

• Защита от теплового удара котельного и турбинного оборудования

• Надежная работа в составе систем терморегулирования

5. Сценарии применения (подробные)

5.1 Тепловые электростанции

Подогреватели питательной воды являются неотъемлемой частью регенеративного цикла Ренкина.

• Подогреватели низкого давления расположены между конденсатным насосом и насосом питательной воды.

• Подогреватели высокого давления располагаются между насосом питательной воды и входом в экономайзер или котел.

Преимущества:

• Снижение удельного расхода топлива

• Повышение общей эффективности цикла на 2–5%

• Защита компонентов системы от термической усталости

5.2 Системы комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ)

На когенерационных установках подогреватели питательной воды не только обслуживают котельный цикл, но и берут на себя часть тепловой нагрузки для промышленного или бытового использования.
Регулируя распределение отводимого пара, они помогают максимизировать выработку двойного назначения — электроэнергии и тепла.

5.3 Атомная электростанция – обычный остров

На атомных электростанциях подогреватели питательной воды работают в неатомном «обычном острове» для повторного нагрева возвратной воды из парогенератора.
Из-за требований безопасности и материалов эти нагреватели обычно изготавливаются из нержавеющей стали и рассчитаны на стойкость к радиации и высокую надежность .

5.4 Химическая и металлургическая промышленность

Подогреватели питательной воды или их индивидуальные варианты широко используются в:

• Предварительный нагрев питательной воды для синтеза аммиака

• Рекуперация тепла крекинга этилена

• Воздухонагреватели в производстве чугуна и стали

Этим отраслям требуются нагреватели с превосходной коррозионной стойкостью, компактной конструкцией и надежной долговременной работой в тяжелых условиях эксплуатации.

6. Ключевые соображения по выбору

1. Тепловое согласование с давлением, температурой и расходом пара и питательной воды

2. Тип конструкции , основанный на склонности к загрязнению, разнице температур и необходимости технического обслуживания

3. Выбор материала , особенно для коррозионных сред или сред с высоким давлением

4. Проектирование дренажа и безопасности , включая системы ловушек и устройства сброса давления

5. Тепловое и механическое проектирование , включающее подробный расчет производительности и анализ напряжений