超超临界汽轮机低压加热疏水系统的优化配置方案

超超临界汽轮机低压加热疏水系统的优化配置方案

目前，中国三大动力集团已完成1000万元的海外订单。本发明设备采用三级回避式系统，采用一台高压加热装置、一台回氧装置和四台低压加热装置。高压加热器疏水逐级自流入除氧器,低压加热器疏水有2种方式:一是沿用美国技术,与我国引进型300MW及以上容量的机组相同,疏水逐级自流入凝汽器,每个低压加热器均设下端温差为5.6℃的内置式疏水冷却段,如哈尔滨汽轮机厂生产的1000MW超超临界机组;另一种是采用德国SIEMENS公司技术,5号低压加热器设下端温差为5.6℃的内置式疏水冷却段,疏水自流入6号低压加热器,6号低压加热器不设内置式疏水冷却段,疏水直接由疏水泵打入6号低压加热器出口主凝结水管内,7、8号低压加热器均不设内置式疏水冷却段,疏水均自流入设在8号低压加热器进口凝结水主管上的外置式疏水冷却器,疏水下端温差为5.6℃,冷却后的疏水流入凝汽器,如上海汽轮机厂为玉环电厂生产的1000MW超超临界机组。下面以玉环电厂1000MW超超临界机组TMCR-1工况热平衡图数据为基础,对低压加热器疏水系统各种方案的计算结果进行比较,并确定1000MW超超临界机组低压加热器疏水系统的优化方案。12供热节能方案比选玉环电厂1000MW超超临界机组原配的低压加热器疏水系统见图1(方案1)。该系统中,6号低压加热器设疏水泵,其压力如按1.47MPa计,6号低压加热器疏水经过疏水泵后焓值增加约1.8kJ/kg,疏水泵电动机消耗的电功率约为140kW。取消6号低压加热器疏水泵后,低压加热器疏水逐级自流入凝汽器,各低压加热器均考虑设下端温差为5.6℃的内置式疏水冷却段,自流式疏水系统见图2(方案2)。这样,2个方案对应的汽轮机5～8段抽汽参数将不同,但抽汽压力和抽汽焓值差别微小,热平衡计算时可按不变考虑。比较计算结果得知,1000MW超超临界汽轮机在TMCR工况下方案1比方案2多发电约375kW,汽机热耗率降低约2.7kJ/(kW·h)。扣除疏水泵的电耗后,方案1比方案2约多供电235kW。在年供电量相同的情况下,1台机组年节省标准煤约350t。另外,根据《火力发电厂设计技术规程(DL5000—2000)》规定进行凝结水泵选型时,方案1可以不考虑5、6号低压加热器疏水流量。这样,就方案2而言,虽然取消外置式疏水冷却器后减少了凝结水系统阻力,凝结水泵的选型时可以降低设计压力,并减少凝结水泵的电耗,但减少的凝结水泵电耗不能抵消低压加热器疏水逐级自流入凝汽器后因凝结水流量增加而增加的凝结水泵电耗。当方案1的凝结水泵设计压力按2.94MPa、外置式疏水冷却器及其管道阻力按0.049MPa考虑时,计算得知1000MW超超临界汽轮机TMCR工况的凝结水泵电耗比疏水逐级自流系统约少240kW(注:凝结水泵设计压力越大此值也越大)。因此,为降低5、6号低压加热器疏水流入凝汽器的几率,6号低压加热器疏水泵宜选用2台互为备用、可靠性高、100%容量的热水泵。总之,1000MW超超临界汽轮机在TMCR工况下,方案1比方案2可多向电网供电约475kW。在年供电量相同的情况下,1台机组年节省标准煤约700t。因此,德国SIEMENS公司在6号低压加热器设疏水泵的疏水系统是可取的。27、8凝汽器的优化在6号低压加热器设疏水泵的情况下,7号和8号低压加热器均设下端温差为5.6℃的内置式疏水冷却段,并取消外置式疏水冷却器,修改后的低压加热器疏水系统见图3(方案3)。这样,1000MW超超临界汽轮机在TMCR工况下多发电约97kW,汽机热耗率降低约0.7kJ/(kW·h)。在年供电量相同的情况下,1台机组年节省标准煤约140t。取消外置式疏水冷却器后,凝结水泵设计压力降低约0.049MPa,凝结水泵的电耗降低约35kW(已包含在上述的凝结水泵少耗240kW电功率中)。在上海汽轮机厂生产的1000MW超超临界汽轮机所配的2台凝汽器中,其中1台凝汽器的颈部布置7号低压加热器,另1台凝汽器的颈部布置8号低压加热器,与2台凝汽器的颈部各布置1台带内置式疏水冷却段的7、8号共壳体低压加热器相比,加热器的结构简单,接口少,凝结水和疏水等系统设计简单、方便。加之,6号低压加热器疏水由疏水泵打入主凝结水管内后,流经7、8号低压加热器的疏水量少,与共壳体7、8号加热器相比,独体的7、8号低压加热器增设内置式疏水冷却段更容易。因此,上海汽轮机厂生产的1000MW超超临界汽轮机宜按方案3设计低压加热器及其疏水系统。37低压加热器疏水系统由于上海汽轮机厂生产的1000MW超超临界汽轮机的7、8号低压加热器为非共壳体设计,这为低压加热器疏水泵由6号低压加热器移至7号低压加热器创造了便利条件。7号低压加热器设疏水泵的低压加热器疏水系统见图4(方案4)。在6号低压加热器设下端温差为5.6℃的内置式疏水冷却段的情况下,T-MCR工况机组多发电约59kW,疏水泵电耗增加约51kW,两者基本相抵。因而,1000MW超超临界汽轮机的低压加热器疏水系统不宜将疏水泵设在7号低压加热器上。不过,在7号低压加热器设疏水泵的情况下,7号低压加热器疏水量不流经凝结水泵,若相应减少凝结水泵的设计容量,凝结水泵减少电耗约84kW。如此选用凝结水泵,一旦7号低压加热器正常疏水不能打入凝结水主管内,疏水将流入凝汽器,凝结水流量增加较多,可能对凝结水泵运行产生不利影响。4热器采用t-mcr工况1000MW超超临界汽轮机的低压加热器疏水系统宜按方案3拟定,即在6号低压加热器上设疏水泵,在7号和8号低压加热器内设下端温差为5.6℃的内置式疏水冷却段,并取消外置式疏水冷却器。这样,1000MW超