等效热降法的火电厂低压加热器疏水系统改进设计

1、等效热降法的火电厂低压加热器疏水系 统改进设计南京工程学院能源与动力工程学院摘要：当前火电厂低压加热器疏水系统通常采用疏水逐级方式，这是因为其实现过程 较为简单，然而疏水逐级回流需排挤低压抽汽，会导致不可逆损失的产生。因此, 提出一种新的基于等效热降法的火电厂低压加热器疏水系统改进设计方法。介绍 了当前火电厂低压加热器疏水系统选择的逐级回流运行形式，对其弊端进行分 析。介绍了等效热降法，在此基础上，设计和分析了选用疏水泵和疏水冷却器的 火电厂低压加热器疏水改进系统。将某火电厂作为研究对象，给出原始数据和等 效热降计算结果，依据该结果，通过计算加热器的热经济性确定最终的改进方 案。将改进后系统和

2、改进前系统电能损耗进行比较，结果表明，改进后系统节能 性高，成木低。关键词：等效热降法;火电厂;低压加热器;疏水系统;改进;作者简介：陈爱萍(1963),女，汉族，江苏南京人，讲师。研究方向：热能 与动力工程。e-mail :chenaiping0574tom. com。收稿日期：2017年4月20 h基金：南京工程学院青年基金(qkja201504)资助improved design of low pressureheater drain system in thermal powerplant based on equivalent heat drop methodchen ai-ping

3、school of energy and power engineering nanjinginstitute of technology;abstract：the low pressure heater drainage system of thermal power plant usually adopts the way of step by step because it is hydrophobic, the process is relatively simple, but need to return out of step by step hydrophobic low pre

4、ssure st earn extrac tion, wi 11 cause irreversible loss. therefore, anew reduc tion met hod was put forwdtd based on cquivalcn t hca t power pla nt low pressure hea ter drainage system improvement design met hod, the selection of low pressure heater drainage system of power plant by reflux operatio

5、n form were introduced, to analyze its drawbacks. the equivalent heat drop method was introduced, on the basis of which, the drainage system of the low pressure hcater of the power plant were designed and analyzed. taking a thermal power plant as the research object, the original data and the equiva

6、lent heat drop calculation results are given. according to the results, the final improvement scheme is determined by calculating the thermal economy of the heater. the resuits show that the improved system has the advantages of high energy saving and low cost.keyword：equivalent heat drop method; th

7、ermal power plant; low pressure heatet; drainage system; improvement;received： 2017 年 4 月 20 日引用格式:陈爱萍等效热降法的火电厂低压加热器疏水系统改进设计j 科学 技术与工程，2017, 17 (33) : 257262chen aiping. improved design of low pressure heater drain system in thermal power plant based on equivalent heat drop methodj. science technolo

8、gy and engineering, 2017, 17 (33) :257一262为了降低工质损失，通常将火电厂低压加热器的汽侧疏水汇集于主凝结水系统 1,2。当前火电厂低压加热器的疏水采集方式包括疏水泵、疏水逐级自流和疏 水冷却器三种，每种方式在安全和节能性方面都有其自身的特点rl为了最大 程度地保证安全性和经济性，需对当前火电厂低压加热器疏水系统进行改进 。为了提高加热器疏水系统的节能效果，将等效热降法作为依据，对火电厂低压 加热器疏水系统进行改进设计。1问题的提出当前很多火电厂低压加热器疏水系统选择逐级自流运行形式，如图1所示。低压加热器疏水系统采用疏水逐级自流存在以下弊端：采用疏水逐

9、级自流方式，机组热经济性比较差。由于高一级加热器高温的疏水在 流入压力较低的相邻加热器时要放出一部分热量，排挤了该级一部分回热抽汽。 为了维持加热器的热平衡，进入该级加热器的抽气量减少。抽汽做功减少，凝汽 做功增加，冷源损失增加，机组热经济性会降低。图1当前低压加热器疏水系统fig. 1 current low pressure heater drain system 下载原图尽管疏水逐级自流的方式存在排挤抽汽的现象，热经济性比较差，但是由于它 具有系统简单，运行可靠，口设备系统投资较少等优点，因此在实际电厂应用 中得到了广泛应用。现在，随着发电厂机组容量的增加，机组参数的提高，对电厂热经济性

10、的要求 也很高。对低压加热器疏水系统来讲需要找到更好与合理的方案，从而来提高发 电厂的热经济性，起到节能降成木的效果。本文采用等效热降的计算方法计算机组的热经济性来确定低加疏水系统的最优 方案。2基于等效热降法的火电厂低压加热器疏水系统改进设计2.1等效热降法介绍等效热降法属于一种有效的热工理论，其依据为热力学第一定律，对热力系统 和它的能量转换过程进行分析，通过热量平衡与质量平衡，推导出若干热力分 析参量8, 9。等效热降主要用于描述在低压加热器抽汽量降低或升高时，1 kg蒸汽做功的变 化值uolo各级抽汽和低压加热器都按照同样的顺序进行排列，则第j级抽汽的 等效热降为式(1)中，hj、h：

11、分别为第j级抽汽与低压缸排汽焙;q为第r级抽汽在相应低 压加热器中的放热量。2.2采用疏水冷却器的疏水系统改进设计及分析依据等效热降法，选用疏水冷却器的火屯厂低压加热器疏水改进系统见图2。图2选用疏水冷却器的加热器疏水系统fig. 2 the drain system of the drain cooler下载原图假设火电厂中i号低压加热器的疏水份额为b ,第i和i+1号低压加热器的抽 汽效率分别为hi和ni+i,疏水冷却度为 丫2在疏水冷却器中疏水可释放p a yi的热量，在未使用疏水冷却器的情况下，因 为火电厂中i+1号加热器存在剩余热量，所以多获取b a yih w的功11。在 使用疏水

12、冷却器的情况下，上述热量不会再用于下一级加热器，而是和主凝结 水共同返冋至i号加热器中，以增强上述热量的使用能级，令整个系统得到 3 a yini的功12,13。依据等效热降原理，系统新蒸汽的等效热降为以上做 功变化的代数和，则有因为加热器蒸汽放热量会岀现改变，所以将ah调整为汽轮机装置效率将增加 n i,其计算公式为2.3采用疏水泵的疏水系统改进设计及分析依据等效热降法，选用疏水泵的火电厂低压加热器疏水改进系统如图3o图3选用疏水泵的加热器疏水系统fig. 3 drain pump heater drain system下载原图在将疏水泵转换成疏水逐级hl流的情况下，会导致疏水热量的利用能级

13、出现改 变。在采用疏水泵的情况下，疏水为主凝结水带来的热量是aha t,令主凝结 水恰值增加了八因为未使用疏水泵，因此该热量不再被上级加热器使用， 导致做工损耗aha t g14。除此之外，疏水逐级自流入凝汽器后导致主凝 结水份额提升，当主凝结水流入i号加热器后，将获取b (t-a t)的热量 15,导致做工损耗b(tf-a t) nio所以，依据等效热降原理，不使用疏 水泵会导致新蒸汽等效热降减少，则有在应用时，还需考虑i号低压加热器不使用疏水泵后放热量的改变情况im， 因此将i号低压加热器的放热量从q：调整至qi± aqi,所以加装疏水泵后新蒸汽 等效热降的改变值是在不使用疏水泵

14、的情况下，aqi是负值，在使用疏水泵的情况下，aqi是正值。 所以通过疏水泵能够令装置效率增加：3改进火电厂低压加热器疏水系统节能性分析3.1各段抽汽等效热降现将某火电厂作为研究对象，低压加热器型号为n30017. 8/547/547型机组 17,结构如图1所示，以该300 mw机组为例对其进行改进设计，原始数据和 等效热降计算结果见表1。表1原始数据及等效热降计算结果table 1 raw data and equivalent heat drop calculation resuits下载原表3. 2改进方案选择尽管通过疏水泵能够增强系统的热经济性，但因为疏水泵耗电量较多，会额外 消耗部分

15、用电，所以安装较多的疏水泵不但会降低系统的经济性，述会由于耗 电过多导致整个系统厂用电量以及煤耗等指标大大增加，同时会耗费大量的人 力物力18 o综上所述，在对火电厂低压加热器疏水方式进行选择的工程中，需分析疏水泵 和机组间的经济性19, 20。安装疏水冷却器不但能够增强机组经济性，而且无 需消耗火电厂厂用电，有很高的安全性，所以在对加热器疏水方式进行选择吋 需增加疏水冷却器的使用次数。在低压加热器上安装疏水冷却器或疏水泵，通过计算加热器的热经济性确定最 终的改进方案，不同方式下的计算结果如下。仃)在4号低压加热器处安装疏水冷却器，疏水冷却器的下端差是3°c,依据原 始数据及等效热降

16、计算结果，其经济效益见表2。表2 4号加热器安装疏水冷却器的经济效益table 2 4 the economic benefits of ins tailing the drain cooler下载原表(2) 通过疏水泵替代4号低压加热器的疏水冷却器，则其当前经济效益见表3。表3 4号加热器安装疏水泵的经济效益table 3 4 the economic benefi ts of ins tailing the drain pump下载原表(3) 不使用4号低压加热器的疏水冷泵，在3号低压加热器处安装疏水冷却器， 则其当前经济效益如表4所示。表4 3号加热器增加疏水冷却器的经济效益table

17、4 3 heater to increase the economic efficiency of the water cooler下载原表(4) 通过疏水泵替代3号低压加热器的疏水冷却器，则其经济效益见表5。表5 3号加热器安装疏水泵的经济效益table 5 3 the economic benefits of ins tailing the drain pump下载原表(5) 不使用3号低压加热器的疏水泵，在2号低压加热器处安装疏水冷却器，其 下端差是3°c,则3号低压加热器当前经济效益如表6所示。表6 2号加热器安装疏水冷却器的经济效益table 6 the economic

18、benefits of in stal ling the dra in cooler in heater 2下载原表(6) 通过疏水泵替代2号低压加热器的疏水冷却器，则2号低压加热器的经济效 益见表7。表7 2号加热器安装疏水泵的经济效益table 7 the economic benefits of in stal ling the dra in pump 2下载原表(7) 不使用2号低压加热器的疏水泵，在1号低压加热器处安装疏水冷却器，则 1号低压加热器的经济效益可见表8。表8 1号加热器安装疏水冷却器的经济效益table 8 the economic benefits of instal

19、ling the drain cooler in heater 1卜载原表(8) 通过疏水泵替代1号低压加热器的疏水冷却器，则1号低压加热器的经济效 益见表9o表9 1号加热器安装疏水泵的经济效益table 9 the economic benefi ts of ins tailing the drain pump 1下载原表通过上述分析，给出以下几种改进方案。方案一:在广4号低压加热器上安装疏水冷却器，令各级疏水都流进下级疏水冷 却器，以减少疏水温度，这样不仅能够将疏水能量提供给更高能级，而且还能 够降低和下一级主凝结水之间的温差，大大降低了不可逆损失。得到的计算结果 见表10o表 1 0

20、通过方案一获取的计算结果 table 10 the calculated results obtained by program 1下载原表方案二:将2号低压加热器的疏水冷却器用疏水泵代替，在1号、3号、4号低压 加热器安装疏水冷却器，得到的计算结果见表11。表 1 1 通过方案二获取的计算结果 table 11 calculation results obtained byprogram two下载原表方案三:将3号低压加热器的疏水冷却器用疏水泵代替，其他低压加热器仍釆用 疏水冷却器，计算结果见表12。表1 2通过方案三获取的计算结果table 12 calculated results o

21、btained by program three卜 载原表综合表10表12可知，方案二的标准煤耗率明显低于方案-和方案三，循环热 效率最高，说明方案二节能性最高，选择方案二对火电厂低压加热器疏水系统 进行改进。4结论木文提出一种新的基于等效热降法的火电厂低压加热器疏水系统改进设计方法， 针对当前火电厂低压加热器疏水系统的弊端，通过等效热降法设计了选用疏水 泵和疏水冷却器的火电厂低压加热器疏水改进系统。经实验验证，改进后系统节 能性高，成本低。参考文献1 李永华，李军烁，魏刚，等.热力系统低压加热器不同疏水方式热经济性分 析汽轮机技术，2016;58 (4) :297300li yonghua,

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