高加后引入过热器减水温的可行性分析

高加后引入过热器减水温的可行性分析

0过热器运行过程会连续投放产气过热器的减温措施用于降低进入高温过热器的蒸汽温度，并保护高温过热器。同时，调整进入电机的蒸汽温度，以保持主蒸汽的一定温度，确保设备的安全。设计过热器时,考虑到各种工况下过热器的实际吸热量,过热器换热设计面积一般要大于所需要的实际面积,为保证主蒸汽温度不超温,机组正常运行期间,过热器减温水通常连续投入。使用减温水会降低机组的经济性,如何做到既保证机组安全运行,使减温水有效控制汽温,又最大限度地降低减温水对机组经济性的影响成为一个热点问题,本文针对这一问题进行讨论和分析。1热风减温控制锅炉给水必须与主蒸汽流量以及取自锅炉给水的减温水流量相适应,即主汽流量=给水流量(通过省煤器的给水)+过热器减温水流量。当然,在这个基本的关系中,还需通过汽温、压力控制来调节。直流锅炉过热蒸汽温度通常采用二级喷水减温控制,在直流工况中,主蒸汽温度的控制基本取决于煤水比,给水流量跟随燃料量的变化,维持中间点温度处于微过热状态。但是,由于直流锅炉是温度、流量、压力的耦合连续过程,且过热器减温水对蒸汽温度的影响速度远大于煤水比控制,因此,通常过热器减温水连续投入,作为恒温蒸汽进入汽轮机前的最后一道环节,其作用至关重要。2过热器减水温的高加喷水调温以其结构简单、调温幅度大和惰性小等优点,在锅炉过热器上得到广泛应用。为维持稳定的主蒸汽温度,过热器喷水调温系统成为热力系统的一个重要组成部分。减温水应用方式的不同,可能改变热力循环的状况,影响机组的经济性。过热器减温水按照来源不同,可分为给水自高加入口前分流和高加出口后分流两种方式。前者又可以分为给水泵增压级分流和给水母管分流,后者按照流量孔板前后及给水调节阀前后分为多种情况。自高加入口前引出过热器减温水和高加出口后引出过热器减温水,这是首先需要探讨的问题。高加前后引出过热器减温水的选择决定于锅炉省煤器入口联箱(包括该联箱)至过热器出口的工质总压降和过热器减温水引出点至喷水减温器的工质总压降的差,即减温器的喷水压力和喷水处过热蒸汽压力的差压。如果此差压大于减温器在设计喷水量下要求的最小差压,那么减温水则可由高加出口后引出,否则需要利用高加及其管路的压降或给水泵增压级的增压。下面主要从安全性的角度出发,针对几种典型的过热器减温水取水点进行分析。2.1汽包锅炉用过热器减水原理此种方式以其较高的安全性得到了广泛的使用,是目前使用最多的过热器减温水引出方式,尤其是应用在汽包锅炉上,其引出点主要有下面两种形式:2.1.1增压级标准激发水压过热器减温水自给水泵增压级引出如图1所示,其安全性最高。通过增压级引出,能够保证任何工况下,过热器减温水喷水压力均大于过热器蒸汽压力3MPa以上,确保足够的喷水减温差压,达到良好的喷水减温效果。2.1.2安全性评价标准过热器减温水自给水泵出口引出如图2所示,此种方法的安全性次于从给水泵增压级引出。由于利用了高加及其管道的沿程压降,提高了喷水差压,安全性高于高加出口后引出减温水的方法,但是高加未投入运行情况下效果不明显。2.2自高加减水温导致系统的安全性降低此种方法近年来才被重视和使用,主要是因为减温水自高加后引出导致喷水温度升高,增大了减温水的使用量,同时还因为降低了喷水的差压,减温效果削弱。基于上述,自高加后引出减温水导致系统的安全性大大降低,需要慎重考虑和严谨分析。自高加后引出过热器减温水一般有下列几种情况:2.2.1工质总压降低自给水调阀后引出过热器减温水如图3所示。此种方法安全风险很高,不建议使用。以600MW直流锅炉为例,B-MCR工况下,省煤器入口联箱(包括该联箱)至过热器出口的工质总压降应约为3.4MPa。机组在低负荷时,省煤器入口联箱(包括该联箱)至过热器出口的工质总压降应约为2.8MPa,加上过热器减温水管路和喷水阀等设备的压降,很难保证喷水调温的差压。低负荷时,喷水差压较低,喷水雾化效果不好,且流经减温器的蒸汽流速很低,蒸发不完全,局部过热器管可能出现水塞。没有蒸发的水滴不可能均匀的分配到各过热器管中去,引起各平衡管中的工质流量不均,导致偏差加剧,可能使过热器管损坏。严重的情况,可能引起过热管道乃至汽轮机受到水冲击,危及机组安全。2.2.2省煤器对水流量的影响自给水流量孔板后引出过热器减温水如图4所示。此种方法对机组给水控制的扰动较大,安全性也不高,故不建议使用。由于采用给水流量孔板后引出过热器减温水,在给水控制中,通过省煤器进入锅炉的给水流量变成了中间量,即通过省煤器的给水流量=主给水流量(图4中流量孔板测得的流量)-过热器减温水流量。这种情况下,过热器减温水流量的变化将导致通过省煤器的给水流量的变化,频繁的变化影响给水控制和机组协调控制的稳定,不利于机组的安全运行。其次,此种设计使得通过省煤器的给水流量的准确性受制于两个流量测量装置的准确性(主给水流量和过热器减温水流量),大大降低了通过省煤器的给水流量准确性。另外,过热器减温水因为流量小,本来就存在测量不准的情况,这种情况下,无法保证通过省煤器的给水流量的准确性。2.2.3减少试验因素,确保活性自高加后引出过热器减温水如图5所示。此种方法较合理,建议使用。此种方法既避免了2.1和2.2方法中提到的不安全情况,又可以利用机组保留的给水调阀进行低负荷时的憋压,保证喷水压力和蒸汽压力的差压,确保喷水减温的效果,保障机组的安全。3经济分析3.1在高注水口之前，通过热装置减少加热和加热的经济性分析2.1.1和2.1.2中引出过热器减温水的方法相比较,2.1.1的方法需要为给水泵增加增压级,需要增加设备投资。3.2设计安装放的设备特点2.2.1、2.2.2、2.2.3中引出过热器减温水的方法相比较,只是引出管位置不同,在设备投资上基本上没有区别,择优选择,设计安装即可。当然,最佳的选择方案是2.3中引出过热器减温水的方法,此方法较2.2.1、2.2.2的方法更安全、合理。3.3减水温不经过高加加热系统自高加入口前引出减温水和自高加出口后引出过热器减温水相比,由于减温水绕过高加加热系统,减少回热加热,降低了机组的经济性。高加后引出不影响热力循环,若忽略锅炉内部的微小变化,则不影响机组热经济性。同时自高加后引出可以节省减温水管材,高加一般布置在13M层,给水平台一般在42M层,减温水取自高加后仅从高度上粗略计算可节省29M管材。但是,自高加后引出减温水会导致喷水温度上升,这样便需要增加给水泵的给水量和减温器的喷水量,须考虑给水泵和减温器的容量。下面利用等效热降法分析减温水不经过高加加热系统,减少回热加热对机组经济性的影响。等效热降法是在保持机组新蒸汽流量和燃料量不变的前提下,将热力系统中任何局部变化对机组热经济性的影响,仅归之于新蒸汽等效热降H(机组内功率)的变化。根据等效热降的计算方法,过热器减温水自给水泵出口引出,喷水减温分流量Q不经过高加加热,减少了n,n+1,n+2加热器的回热抽汽,做功增加:与此同时,1kg新蒸汽的吸热量增加:因此机组的经济性降低:式中Bb、Bb、Bb分别为各加热器的给水焓升、抽汽放热量、抽汽效率;(35)Qi为各加热器排挤1Kg蒸汽引起再热器吸热量的变化。以某电厂国产N660-24.2/561/561机组热力系统为例进行经济性分析计算:原始参数计算的结果如表1所示。减温水不经过高加加热,减少了高加的回热抽汽,蒸汽在汽轮机中的做功增加:上式考虑了1号高加疏水量减少对2号高加抽气量的影响。循环吸热量增加:4过热器减水温对机组热耗的影响通过对过热器减温水引出点的安全性和经济性分析,2.2.3中引出过热器减温水的方法兼顾了安全性和经济性,是最为合理的方法,能够最大限度降低减温水对机组效率的影响。过热器减温水自高加