火电厂机组低加回热系统的疏水处理

火电厂机组低加回热系统的疏水处理

0低压加热器疏水方式对机组热经济性的影响维持低压机的安全稳定运行是确保设备安全和运营所必需的。根据对现运行机组的统计,低压加热器的疏水连接系统主要有采用疏水泵连接、疏水逐级自流、疏水冷却器等几种连接方式。不同的疏水方式,在安全与经济性方面具有不同的特点。低压加热器的疏水连接方式直接影响热力循环的状态,影响整个机组的热经济性。然而许多电厂低压加热器的疏水方式设计和运行是不合理的,因此,有必要对不同的疏水方式对机组热经济性的影响进行定量的分析、计算。本文将从节能的角度,结合某引进型1000MW超超临界机组,运用等效热降理论与热平衡法对低压加热器3种不同疏水方式进行理论分析与计算,强化经济性运行意识,对今后火电厂的安全、经济运行具有实际指导意义。1基于等效热降理论的稀疏水系统的节能计算模型1.1疏水呈疏水作功的原因用疏水泵将某级加热器疏水打入其出口主凝结水管路中,使疏水与主凝结水混合,提高了主凝结水温度。目前,1000MW机组设计通常在靠近凝汽器的第3个低压加热器即6号低加处加装疏水泵,提高了本级疏水热量的利用能级(如图1所示低加疏水泵系统中,加热器No.i处加装疏水泵)。为讨论疏水泵对机组热经济性的影响,以取消疏水泵,让疏水逐级自流进行分析,热经济性降低的数值就是加装疏水泵后其热经济性提高的数值。取消疏水泵,让疏水逐级自流,将使疏水热量的利用能级发生变化,主凝结水因疏水的混合而提高焓值Δτ的热量为ahΔτ,而该部分热量不再由加热器No.i完成,而改为由加热器No.i-1来完成,故损失做功ahΔτ(ηi-1-ηi),其次,疏水逐级自流至No.i+1、No.i+2和凝汽器热水井放热后,再随主凝结水流经加热器No.i+2、No.i+1、No.i焓值分别提高τi、τi+1、τi。该部分疏水携带的热量βΔqi由加热器No.i中放出而转移到由加热器No.i+1、No.i+2和凝汽器热井中放出,降低了疏水热量的利用能级,故产生做功损失βΔqi(ηi-ηi+1)。因此,取消疏水泵将使新蒸汽等效热降降低,也就是加装疏水泵后新蒸汽等效热降的增加值为:ΔΗ=ahΔτ(ηi-1-ηi)+βΔqi(ηi-ηi+1)(1)ΔH=ahΔτ(ηi−1−ηi)+βΔqi(ηi−ηi+1)(1)精确计算时应当考虑对加热器i由汇集式变为疏水放流式(指取消疏水泵),抽汽放热量qi变为qi±Δqi的修正(当取消疏水泵时Δqi为负,当增加疏水泵时Δqi为正),并根据混合点方程上式可修正为:ΔΗ=ahΔτ(ηi-1-ηi)+βΔqi(ηi-ηi+1)qiqi±Δqi(2)ΔH=ahΔτ(ηi−1−ηi)+βΔqi(ηi−ηi+1)qiqi±Δqi(2)式中,β为经过疏水泵的疏水份额;ah为混合点后的主凝结水份额。采用疏水泵后汽轮机装置效率相对提高:Δηi=ΔΗΗ+ΔΗ×100%(3)1.2疏水冷却器+n/o面式加热器排出疏水的方式以逐级自流最为简单、可靠,并已被广泛采用,但疏水逐级自流的同时会排挤下一级加热器抽汽,产生不可逆损失,将会降低机组效率。通常采用的解决措施之一是增设疏水冷却器,使疏水热量在本级进一步得到利用,减小疏水与下一级主凝结水温差,降低不可逆损失。所谓疏水冷却器,是指疏水自流至下一级加热器之前,先经过一个换热器(疏水冷却器),用主凝结水将疏水冷却,提高疏水热量的利用能级,然后再进入下一级加热器(见图2所示)。设β为No.i加热器疏水份额;ηi、ηi+1分别为加热器No.i、No.i+1抽汽效率;Δγi为疏水冷却度。增设疏水冷却器,使疏水冷却放出βΔγi的热量的利用场所和使用能级发生了变化。无疏水冷却器(疏水自流)时,该热量利用于加热器No.i+1中,获得做功βΔγiηi+1。增设疏水冷却器后,该热量不再利用于加热器No.i+1,而由主凝结水带回到加热器No.i中,提高了疏水热量利用能级,获得做功βΔγiηi。因而,采用疏水冷却器后,新蒸汽等效热降的变化是上述做功变化的代数和,其增加值为:ΔΗ=βΔγi(ηi-ηi+1)(4)考虑到加热器抽汽放热量变化时,ΔH的计算公式修正为:ΔΗ=βΔγi(ηi-ηi+1)qiqi+Δγi(5)汽轮机装置效率相对提高:Δηi=ΔΗΗ+ΔΗ×100%(6)2低加稀疏水系统的经济分析以引进型1000MW机组为例,利用等效热降理论分析低压加热器不同疏水连接方式对机组热经济性的影响。2.1方案三:热着汽系统引进型1000MW机组是超超临界、一次中间再热、单轴四缸四排汽、反动凝汽式机组,机组型号:N1000—25/600/600。机组回热系统原则性热力系统如图3所示,额定工况下各级加热器给水焓升τi、加热器抽汽放热量qi、疏水放热量γi、抽汽效率ηi如表1所示。以下称该热力系统及其对应的额定参数为方案一,为评价疏水泵及输水冷却器的热量利用效果,本文将对方案一进行改造。方案二(见图4),取消6号加热器的疏水冷却器,将疏水逐级自流入7号加热器,8号加热器逐级自流入热水井,该方案不增加任何设备,系统改造简单,安全可靠。方案三(见图5),取消6号加热器的疏水冷却器,添加疏水泵将疏水打入6号加热器出口,但该方案由于疏水泵的工作环境比较恶劣,经常发生故障,维修费用较高。2.2疏水冷却度的计算(1)原设计方案(方案一)与改造方案二、三低压抽汽系数参见表2,分别计算原设计方案与改造方案在额定工况(TRL)下的热经济性指标。(2)在计算改进方案二时,取消疏水冷却器后,6号低加的疏水焓比下一级加热器的出口的主凝结水焓值高99.2kJ/kg(由加热器内蒸汽压力对应的饱和水焓值计算而得),疏水冷却度Δγi=76.4kJ/kg,即疏水端差(下端差)由改造前的5.6℃变为23.7℃。(3)在计算方案三时,6号低压加热器增设疏水泵。疏水泵的电功率为315kW,其扬程为1.47MPa,6号低压加热器疏水经过疏水泵后焓值增加1.8kJ/kg,由参考文献可知6号低加增设疏水泵后,疏水与主凝结水混合焓值可提高0.93kJ/kg。若考虑疏水泵所耗电功率,再对其进行修正即可。(4)由于利用等效焓降法不好直接对改造前后的经济性进行比较,本文采用间接法,将原设计方案一和改造方案三分别与改造方案二(疏水逐自流)进行对比,得到相对于方案二的相对变化值后,它们再相加减,就可得到原设计方案一相对于方案三的变化值。3疏水连接方式本文针对1000MW超超临界机组低压加热器疏水系统提出了不同的改造方案,并利用等效焓降法计算了不同方案TRL工况下的热经济性指标,如表3所示。对上述的计算结果采用间接法进行比较、分析(如表4),可知:1000MW机组低加疏水连接方式采用方案一或方案三时均比方案二的热经济性好,且通过间接比较得出,低加疏水采用疏水泵比采用疏水冷却器时热耗率降低4.2kJ/(kW·h),煤耗降低0.15g/(kW·h),绝对电耗率增加0.00228。在TRL工况下低加疏水采用疏水泵比采用疏水冷却器时多发电约370kW。在年供电量相同的情况下,一台机组年节省标准煤约342t。但考虑到疏水泵为旋转