某國產(chǎn)300 MW機組暖風器疏水系統(tǒng)改造熱經(jīng)濟性分析

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(1.河北華電石家莊裕華熱電有限公司 發(fā)電運行部，河北 石家莊 051430；2.河北省電力勘測設計研究院 工藝部，河北 石家莊 050031)

某國產(chǎn)300 MW機組暖風器疏水系統(tǒng)改造熱經(jīng)濟性分析

閆麗濤1，史志杰2

(1.河北華電石家莊裕華熱電有限公司 發(fā)電運行部，河北 石家莊 051430；2.河北省電力勘測設計研究院 工藝部，河北 石家莊 050031)

某國產(chǎn)300 MW機組暖風器疏水回收方案為“暖風器—疏水泵—除氧器”，運行過程中經(jīng)常發(fā)生暖風器開裂、泄漏；疏水泵汽蝕；疏水無法正?；厥盏裙收?。為了解決此問題，建議采用“暖風器—疏水器—凝汽器”方案。利用等效熱降理論對兩種方案進行了熱經(jīng)濟性比較，并給出詳細的計算過程。最終得出“暖風器—疏水器—凝汽器”方案系統(tǒng)簡單，經(jīng)濟性好。

暖風器疏水；疏水泵—除氧器；疏水器—凝汽器；等效熱降；熱經(jīng)濟性比較

目前暖風器疏水回收在實際應用上存在很多問題，對電廠的設備投入率，補給水率，廠用電率等指標均會產(chǎn)生影響。特別是疏水系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)故障，會造成大量的水資源和熱量的浪費。同時，疏水系統(tǒng)出現(xiàn)問題還將波及暖風器本體，使暖風器疏水不暢導致汽水共存，造成暖風器內部水擊撞管產(chǎn)生振動及腐蝕，引起暖風器開裂、泄漏[1-2]。目前大部分電廠暖風器疏水回收方式主要有兩種：一，高壓疏水，用疏水泵打至除氧器；二，低壓疏水，加裝自由浮球式疏水器，疏至凝汽器[3-5]。兩種方式均能實現(xiàn)水資源的回收，水的數(shù)量上是相同的，主要區(qū)別在于水熱量回收的不同位置對汽輪機做功造成的影響。理論上講，疏水回收到高壓場合可以回收一部分功，回收到低壓場合基本上沒有功的回收。然而回收到高壓場合的方案中問題較多，以某300 MW機組為例，疏水箱水位檢測故障及疏水泵耗電量、疏水泵汽蝕問題，復雜的控制邏輯系統(tǒng)，設備的維護和檢修等等，其弊遠大于利。本文應用等效熱降理論[6]，對該機組暖風器不同疏水回收方式進行詳細的熱經(jīng)濟性比較，并從技術經(jīng)濟角度得出該機組暖風器疏水系統(tǒng)采用“暖風器—疏水器—凝汽器”方案結構簡單，故障率低，經(jīng)濟性較好。

1 機組情況

某國產(chǎn)300 MW機組，鍋爐為上海鍋爐廠制造，亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)、一次中間再熱、單爐膛平衡通風、固態(tài)排渣、半露天布置、全鋼構架的∏型汽包爐。在一次風機和送風機入口處均設有暖風器。暖風器疏水通過暖風器疏水箱，疏水泵打至除氧器。暖風器自2011年投運后，經(jīng)常因疏水不暢，導致暖風器疏水管道振動，泄漏，泄漏的蒸汽進入空預器，加劇了堵灰、腐蝕，造成空預器漏風率高，一、二次風溫低，經(jīng)常需要停運暖風器進行堵漏工作。暖風器疏水泵常發(fā)生汽蝕，出力不足，檢修維護工作量很大，嚴重影響機組的安全、經(jīng)濟運行。通過與國內類似機組進行交流，建議采用“暖風器—疏水器—凝汽器”改造方案，該改造工程技術比較成熟。

2 兩種方案熱經(jīng)濟性分析

基于等效熱降理論[6]，以額定工況為例，整理數(shù)據(jù)如表1(數(shù)據(jù)來源于該廠的熱力計算書)。

表1 基礎數(shù)據(jù)

2.1 各級抽汽效率的計算

電廠的回熱系統(tǒng)結構已定，因此回熱系統(tǒng)結構矩陣如下

對本廠機組額定采暖抽汽工況的數(shù)據(jù)進行計算，采用計算工具MATLAB6.5，計算各級抽汽效率結果如下

2.2 各級抽汽等效熱降的計算

由等效熱降理論可得出各抽汽段等效熱降(包括新蒸汽)，具體如下

(1)

對該廠300 MW機組，各級抽汽等效熱降計算如下

對該廠機組額定工況的數(shù)據(jù)進行計算，利用計算工具MATLAB6.5，得出各級抽汽等效熱降如下

其中H0即為新蒸汽的等效熱降。

2.3 疏水不同回收方式回收功的計算

(1)暖風器—疏水泵—除氧器方案

暖風器疏水回收至第j號加熱器，相對于1 kg燃料可回收功

(2)

該廠疏水回收至高壓除氧器，相當于熱水攜帶熱量從主凝結水管路進4號加熱器系統(tǒng)。裝置經(jīng)濟性提高

(3)

由各熱經(jīng)濟指標間的變化關系可知，δb=δηi=0.068 7g/kW·h

(2)暖風器—疏水器—凝汽器方案

暖風器疏水回收至凝汽器，相對于1 kg燃料可回收功。

ΔH=0 kJ/kg

(4)

2.4 疏水泵耗功對機組經(jīng)濟性的影響

(1)暖風器—疏水泵—除氧器方案

由該廠實際所作試驗，暖風器疏水泵間斷運行1 h耗電量為8 kW·h。

即此耗電量引起的機組等效熱降的變化為

ΔH=ΔE=8×0.36=2.88 kJ/kg

(5)

裝置經(jīng)濟性降低。

(6)

由各熱經(jīng)濟指標間的變化關系可知，δb=δηi=0.2704 g/kW·h

(2)暖風器—疏水器—凝汽器方案

暖風器疏水不需要疏水泵直接通過疏水器進入凝汽器。

ΔH=0 kJ/kg

(7)

對以上計算結果進行總結，如表2所示。

表2 兩種方案的經(jīng)濟性計算結果比較

由表2可以看出，“暖風器—疏水器—凝汽器”方案與“暖風器—疏水泵—除氧器”方案相比，對機組熱經(jīng)濟性的實際影響是升高，平均發(fā)一度電使機組煤耗降低0.201 7 g/kW·h。

每年暖風器投用時間按151天(每年11月1日至第二年3月31日)計算，其中供熱期120天，非供熱期31天，按照供熱期每天一臺機組的發(fā)電量440 MW·h，非供熱期420 MW·h計算，煤價按760元/t，則一年節(jié)約費用:

(120×440×1000+31×420×1000)×0.2017/1000/1000×760=10 089.679元

另外，無論采用“暖風器—疏水泵—除氧器”方案還是“暖風器—疏水器—凝汽器”方案均能達到暖風器疏水量的回收。在這一點上兩者是相同的。

采用“暖風器—疏水泵—除氧器”方式，容易產(chǎn)生疏水泵的汽蝕，需要設置低位水箱，水位變送器，控制單元及回路，疏水泵，電機，配電開關，再循環(huán)調節(jié)閥[8-9]等等，總投資大約30萬元。而“暖風器—疏水器—凝汽器”方式只需要一個疏水器和幾個手動門，總投資約6萬元，且運行調節(jié)靈活，只需依據(jù)風溫要求調節(jié)暖風器的進汽量，疏水器能自動調節(jié)疏水流量，不需要運行人員對疏水系統(tǒng)做任何調節(jié)，啟停時盡量做到不影響真空，切換幾個手動門時要按照相應的運行規(guī)程(類似于小機密封水回收由地溝倒至凝汽器的方式)不需要任何外力驅動，節(jié)約了能源。

從技術經(jīng)濟成本分析得出，改造后影響的機組煤耗方面每年節(jié)約1萬元，除此之外，加上每年的維護費用，耗費的人力，物力折合下來將近1萬元，而改造投資需要6萬元，2～3年即可回收成本[10]。

3 結論

(1)本文利用等效熱降理論對暖風器不同疏水回收方式進行了熱經(jīng)濟性比較，計算分析得出，“暖風器—疏水器—凝汽器”方案較經(jīng)濟，與“暖風器—疏水泵—除氧器”方案相比，平均發(fā)一度電使機組煤耗降低0.201 7 g/kW·h。

(2)從技術經(jīng)濟角度可以看出，“暖風器—疏水器—凝汽器”方式結構簡單，故障率低，投資少，調節(jié)靈活，改造具有一定的可行性。

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HeatEconomyAnalysisonRetrofitofDrainageSystemofSteamAirHeaterina300MWFossil-firedPowerPlant

YAN Li-tao1, SHI Zhi-jie2

(1.Hebei Shi Jiazhuang Yuhua Thermal-electrical Power Plant Co.Ltd, Institute of Electric Power Generation, Shijiazhuang 051430,China;2.Hebei Electric Power Design&research Institute, Institute of Procrssing Set-up, Shijiazhuang 050031,China)

Drainage system of steam air heater in a 300 MW fossil-fired power plant is of “drain pump-deaerator”scheme, in which, crack and leakage of steam air heater, drain pump cavatation, and unusual drainage recovery faults frequently occur. To solve the problem, drainage system of steam air heater is retrofitted by employing “drain trap-condensor”scheme. Based on the equivatent heat drop, heat economy comparsion for the two schemes is obtained, with detailed calculation. Finally, combination with technical economy, it proves that “drain trap-condensor”scheme is simple and has better economy efficiency.

drainage system of steam air heater;drain pump-deaerator;drain trap-condensor; Equivatent heat drop;heat economy comparsion

2013-06-22修訂稿日期2013-09-15

閆麗濤(1984～),女,碩士,工程師，主要從事發(fā)電廠運行工作。

TK212:TM621.4

A

1002-6339 (2014) 02-0182-03