減少125 MW機(jī)組汽包連續(xù)排污系統(tǒng)能量損失的對(duì)策

居國(guó)騰

（浙能錢清發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 錢清 312025）

世界上能源儲(chǔ)藏量是有限的，但是能源的消耗量每年卻以驚人的速率在增長(zhǎng)，我國(guó)也不例外，而且能源利用率又遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界先進(jìn)水平。對(duì)發(fā)電廠而言，節(jié)約能源除了努力提高熱功轉(zhuǎn)化的效率外，把各種原來可能廢棄的能量和工質(zhì)盡量回收利用也是一個(gè)重要的方面。

以浙能錢清發(fā)電廠1號(hào)125 MW機(jī)組連續(xù)排污系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱連排）的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從熱經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，分析系統(tǒng)的能量損失情況，并提出了改進(jìn)措施。

1 鍋爐排污率

汽包鍋爐連續(xù)排污的目的是為了保證鍋爐水質(zhì)指標(biāo)在允許的范圍內(nèi)，從而保證蒸汽品質(zhì)符合要求。否則，過多的鹽分若在過熱器管壁上沉淀，會(huì)導(dǎo)致過熱器超溫甚至燒壞；若在汽輪機(jī)通流部分沉積，將限制其出力并增加軸向推力；若在閥門中沉積，將使閥門動(dòng)作不靈活，甚至卡澀，總之都將影響到發(fā)電廠的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

通常連續(xù)排污量用鍋爐排污率表示，即排污水量與鍋爐額定蒸發(fā)量之比的百分?jǐn)?shù)。鍋爐的連續(xù)排污率應(yīng)根據(jù)爐水和給水中的含鹽量、堿度和硅酸根3個(gè)指標(biāo)分別計(jì)算，取三者中最大值。

一般以爐水內(nèi)鹽質(zhì)進(jìn)出量的平衡式作為計(jì)算鍋爐連續(xù)排污量的基礎(chǔ)。

式中：Dfw為鍋爐給水量；Db為鍋爐蒸汽生產(chǎn)量；Dbl為鍋爐連續(xù)排污量；Sfw為給水含鹽量；Ss為蒸汽允許含鹽量；Sb為爐水允許含鹽量。

將鍋爐汽水平衡式 Dfw=Db+Dbl代入式（1），得：

則得到鍋爐連續(xù)排污率為：

可以看出，要減少排污量可通過減少給水含鹽量Sfw或增加爐水允許含鹽量的方法來達(dá)到。有關(guān)技術(shù)規(guī)程規(guī)定汽包爐的排污率不得低于0.3%，也不得超過下列數(shù)值：

以化學(xué)除鹽水或蒸餾水為補(bǔ)給水的凝汽式電廠≤1%；以化學(xué)軟化水為補(bǔ)給水的凝汽式電廠≤2%；以化學(xué)除鹽水或蒸餾水為補(bǔ)給水的熱電廠≤2%；以化學(xué)軟化水為補(bǔ)給水的熱電廠≤5%。

雖然鍋爐進(jìn)行連續(xù)排污是十分必要的，但同時(shí)也帶來了熱經(jīng)濟(jì)性的損失，為此對(duì)連續(xù)排污的能量損失，既要限制也要回收利用。浙能錢清發(fā)電廠1號(hào)機(jī)組在以發(fā)電為主、兼顧供熱的運(yùn)行方式下，為了保證蒸汽品質(zhì)，目前將鍋爐的排污率控制在2%左右。所采用的連續(xù)排污系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 原鍋爐連續(xù)排污系統(tǒng)圖

2 排污利用系統(tǒng)能量損失分析

根據(jù)目前的運(yùn)行情況，可以利用連排擴(kuò)容器的物質(zhì)平衡式和熱平衡式進(jìn)行計(jì)算，以得到工質(zhì)回收率和排污熱損失。

2.1 連排擴(kuò)容器工質(zhì)回收量及排污水量

根據(jù)已知條件確定汽包連續(xù)排污量Dbl，其中Db為鍋爐額定產(chǎn)汽量，取420 t/h；βbl為汽包連續(xù)排污率，取2%。則根據(jù)式（2）得Dbl=420 t/h×2%=8.4 t/h=8400 kg/h，連排擴(kuò)容器的物質(zhì)平衡式和熱平衡式分別見式（3）， （4）。

式中：ηf為連排擴(kuò)容器的效率，一般取98%；x為擴(kuò)容器分離蒸汽的干度，一般取99%；Hbl為汽包排污水焓； Hf為回收蒸汽焓， Hf=hf·x+hbl（1-x）；hbl為連排擴(kuò)容器疏水焓；hf為連排擴(kuò)容器額定壓力下干飽和蒸汽焓。

根據(jù)式（3）和式（4）， 求得回收蒸汽量 Df和排污疏水量dbl。

計(jì)算得回收蒸汽量Df為7114.825 kg/h；排污疏水量dbl為1285.175 kg/h。

2.2 工質(zhì)回收率

將式（3）代入式（4）， 可求得工質(zhì)的回收率 αf。αf=Df/Dbl=7114.825/8400＝84.7%

則工質(zhì) 損失 率 βf=1-αf=dbl/Dbl=1-84.7%=15.3%。

2.3 排污熱損失

若以機(jī)組凝結(jié)水的焓值Hm（139.3078 kJ/kg）為計(jì)算零點(diǎn)，則擴(kuò)容器排污熱損失為：

q=[hbl-Hm]·dbl＝（709.784－139.3078）×1285.175＝733160.59 kJ/h

2.4 年損失量

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，若按鍋爐年運(yùn)行7000 h計(jì)，連排工質(zhì)損失量為8996.225 t/a；熱損失量為5132124130 kJ/a；以鍋爐效率92%計(jì)，折合標(biāo)煤年損失190.324 t。

可見，目前浙能錢清電廠使用的鍋爐連續(xù)排污利用系統(tǒng)的效率一般，還有一定的潛力可挖。在大力發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的今天，必須采取一切可能的措施來節(jié)能減排。

3 節(jié)能對(duì)策分析

由于目前新增設(shè)的供熱管線蒸汽源分別取自機(jī)組的再熱冷段和三級(jí)抽汽，經(jīng)配汽器引射混合后對(duì)外供熱，但其溫度高于熱用戶的要求，為此設(shè)置了減溫器，配套的減溫水源取自再熱器減溫水。若減溫器采用鍋爐連排污水作為減溫水源，將能明顯增大供熱管的對(duì)外供熱量，能明顯提高鍋爐連續(xù)排污利用系統(tǒng)的工質(zhì)利用率。

3.1 供熱減溫水經(jīng)濟(jì)性比較

對(duì)新增設(shè)供熱管線的減溫水源由給水改為汽包排污水作經(jīng)濟(jì)性比較。減溫器的物質(zhì)平衡式和熱平衡式分別見式（5）， （6）。

混合式減溫器效率η一般取99%。減溫器見圖2，不同減溫水源的狀態(tài)參數(shù)見表1。

圖2 供熱管線減溫器示意

表1 不同減溫器水源各參數(shù)比較

3.2 工質(zhì)回收率比較

根據(jù)表1，當(dāng)部分汽包連續(xù)排污水（Dw1）用于供熱減溫水時(shí)，連排擴(kuò)容器疏水流量dbl和工質(zhì)回收量Df可用物質(zhì)平衡式（7）和熱平衡式（8）計(jì)算：

或采用式（9）估算：

則工質(zhì)回收量：Df＝4844.36 kg/h

疏水流量： dbl＝Db1-Dw1－Df＝875.07 kg/h

工質(zhì)利用率： （Dw1+Df）/Db1=89.58%

相比原給水作為減溫器冷卻水時(shí)，則

減少工質(zhì)損失：δd=dbl-dbl=410.1 kg/h

減少熱損失：δQ=（hbl-Hm）·δd=233.96 MJ/h

節(jié)省燃料量： δB= δQ/29310ηp=8.14 kg/h

增加供汽量：δD=Dw1-DS=1056.47 kg/h

3.3 排污熱損失比較

經(jīng)以上計(jì)算，可看到其節(jié)能效益是明顯的。然而供熱減溫水量?jī)H為1臺(tái)鍋爐連排水量的31.9%左右，還有大量的連排擴(kuò)容器疏水被直接排放掉了。該疏水雖然含鹽濃度較大，但溫度高于100℃，故可使其再通過1個(gè)表面式排污水冷卻器以回收其熱量，連排疏水降溫后（一般要求降至50℃以下）再排入定排擴(kuò)容器。根據(jù)系統(tǒng)布置的實(shí)際情況，建議采用凝結(jié)水來回收該部分熱量，可按熱平衡式（10）計(jì)算，具體數(shù)值見表2。

式中：換熱器效率η1取98%。

由表2可知，采用排污水冷卻器后連排擴(kuò)容器將回收熱量Q1為447041 kJ/h，折合節(jié)省燃料量（標(biāo)煤）為：

節(jié)能措施可采取如圖3虛線所示，對(duì)汽包連續(xù)排污系統(tǒng)進(jìn)行管路改造。

表2 排污冷卻器各參數(shù)

圖3 改造后的鍋爐連排系統(tǒng)

4 改造后經(jīng)濟(jì)性分析

與原系統(tǒng)相比，改造后將明顯減少對(duì)外界的排污熱損失和工質(zhì)損失。按供熱管線年運(yùn)行時(shí)間5000 h計(jì)，則

減少燃料損失：ΔB＝（δB+δB1）×5000＝23.59 t/a

減少工質(zhì)損失：Δd＝δd×5000＝2050.5 t/a

增加供汽量：ΔD＝δD×5000＝5282.35 t/a

然而采取以上措施后，由于回收的熱量進(jìn)入熱力系統(tǒng)時(shí)，將排擠汽輪機(jī)的一部分回?zé)岢槠?，在汽輪機(jī)出力不變的條件下，進(jìn)入凝汽器的蒸汽量增大，增加了冷源損失。但是，隨著汽輪機(jī)三級(jí)抽汽對(duì)外供熱的投運(yùn)，進(jìn)入凝汽器的蒸汽量減少了，補(bǔ)充水量明顯增加。由于補(bǔ)充水溫度一般較凝結(jié)水溫度低10℃左右，但凝汽器中的凝結(jié)水和補(bǔ)充水混合后的熱井溫度并沒有下降，說明冷源損失不但沒有增加，反而是減少了。此時(shí)在汽輪機(jī)強(qiáng)度工況的條件限制下，實(shí)際上是減少了三抽對(duì)外的供熱能力，提高了汽輪機(jī)組的回?zé)嵝省Ｏ鄬?duì)供熱系統(tǒng)來說，則是用汽包排污水替代了部分高品質(zhì)的三級(jí)抽汽。

5 結(jié)語(yǔ)

綜合上述分析，從節(jié)能減排的角度來看，完全有必要對(duì)鍋爐連續(xù)排污利用系統(tǒng)進(jìn)行改造，以提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也減少機(jī)組熱力系統(tǒng)對(duì)外界環(huán)境的工質(zhì)排放和熱污染。但汽包連續(xù)排污水因含鹽濃度較高，隨之產(chǎn)生的對(duì)供熱蒸汽品質(zhì)及設(shè)備的影響暫時(shí)還不能定值計(jì)算。

[1] 褚松，高南烈，石奇光.熱力發(fā)電廠[M].上海：上海電力學(xué)院出版社，1992.

[2] 沈維道，鄭佩芝，蔣淡安.工程熱力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1983.