淺析電廠外供熱凝結(jié)水經(jīng)凝汽器回收利用提高機(jī)組發(fā)電效率

摘 要：文章從火電廠冬季供暖期間汽輪機(jī)抽汽后，廠區(qū)冷渣機(jī)冷卻水量問(wèn)題入手，結(jié)合實(shí)際去對(duì)供熱首站換熱器的凝結(jié)水去處及對(duì)廠區(qū)鍋爐冷渣設(shè)備的影響等問(wèn)題進(jìn)行分析處理。從而達(dá)到解決現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)中存在的問(wèn)題，使得供熱凝結(jié)水得以回收利用并取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：凝結(jié)水；冷卻水；排汽溫度；發(fā)電能力

1 供熱首站凝結(jié)水回收存在問(wèn)題

2014年下半年，我公司根據(jù)棗莊市城市供暖規(guī)劃要求，新建了一座供熱首站，供熱首站現(xiàn)安裝了兩臺(tái)換熱機(jī)組。供熱首站一次熱媒為從1#汽輪機(jī)三抽蒸汽，蒸汽參數(shù)為0.981MPa、262.4℃過(guò)熱蒸汽；二次熱媒為130/70℃高溫水。

我公司現(xiàn)有兩臺(tái)260t/h循環(huán)流化床鍋爐和一臺(tái)50MW發(fā)電機(jī)組。在供暖季，我公司汽輪機(jī)運(yùn)行方式將采用抽汽供暖方式，額定抽汽量為160t/h，額定排汽量為54t/h，換熱站回收凝結(jié)水溫度為<80℃。該部分凝結(jié)水如果全部輸送到疏水箱，經(jīng)過(guò)疏水泵泵送至除氧器，一方面疏水泵出力不夠，另一方面疏水箱設(shè)計(jì)偏小，都會(huì)造成系統(tǒng)不配套情況。我公司冷渣系統(tǒng)采用凝汽器凝結(jié)水作為冷卻水源，其要求溫度<40℃。我公司如果把供熱首站熱交換器產(chǎn)生的凝結(jié)水全部泵送到除氧器的話，將會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)有50MW發(fā)電機(jī)組運(yùn)行導(dǎo)致因凝結(jié)水量不足（凝結(jié)水溫過(guò)高）造成冷渣機(jī)無(wú)法運(yùn)行情況的出現(xiàn)。

2 電廠凝汽器情況簡(jiǎn)介

運(yùn)行中汽輪機(jī)做功后主凝結(jié)水進(jìn)入汽封冷卻器進(jìn)口水室，走加熱器管程，由出口水室排出。我公司凝汽器為C50抽汽式汽輪機(jī)配置，使形成末端真空，容納本體和各管道等疏水，回收作功后的蒸汽凝結(jié)成水。該凝汽器為對(duì)分、雙流程、淡水冷卻帶鼓泡除氧的表面式凝汽器。凝汽器由接頸、殼體、前后水室、鼓泡除氧式熱井及凝汽器附件等主要部套組成?？諝夂推渌悄Y(jié)氣體由排風(fēng)機(jī)抽出，排至大氣。

3 初步方案設(shè)想

經(jīng)過(guò)多方面綜合考慮，決定直接將供熱首站內(nèi)回收的凝結(jié)水送入凝汽器中部，使回水直接與凝汽器循環(huán)冷卻水鋼管接觸，由循環(huán)水系統(tǒng)將凝結(jié)水多余溫度吸收，從而降低供熱首站回收凝結(jié)水的問(wèn)題，并通過(guò)凝結(jié)水泵將凝結(jié)水送入冷渣機(jī)使用；也可考慮只將一部分凝結(jié)水送入凝汽器內(nèi)，僅需滿足冷渣機(jī)用水即可，其余凝結(jié)水仍然送入疏水箱或除氧器內(nèi)。該方案可能存在風(fēng)險(xiǎn)：將凝結(jié)水送入凝汽器，須綜合考慮凝結(jié)水進(jìn)口位置，以及進(jìn)口水流分布形式，如位置過(guò)高，或噴射角度異常，有可能造成凝汽器頂部帶水，造成汽輪機(jī)尾部葉片損壞；如位置過(guò)低，或凝結(jié)水不能與循環(huán)水鋼管充分結(jié)合，會(huì)導(dǎo)致凝結(jié)水溫度降低有限，導(dǎo)致凝汽器真空升高，影響機(jī)組的出力，同時(shí)也會(huì)因凝汽器內(nèi)凝結(jié)水溫度過(guò)高，造成冷渣機(jī)超溫。經(jīng)過(guò)對(duì)凝汽器相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，凝結(jié)水進(jìn)入凝汽器后形成閃蒸量在13t/h左右，不會(huì)對(duì)凝汽器和汽輪機(jī)造成太大影響，供熱首站凝結(jié)水可選用疏水口接口接入凝汽器。進(jìn)一步與汽輪機(jī)廠技術(shù)人員溝通，汽機(jī)廠要求汽輪機(jī)后缸溫度不超過(guò)80℃。根據(jù)凝汽器現(xiàn)場(chǎng)管口情況，擬選用DN100的r-汽室灌水口接入凝汽器。從凝汽器除鹽水補(bǔ)水母管下方的DN320凝結(jié)水母管處接一三通，一路進(jìn)入凝汽器，另一路進(jìn)入疏水箱或除氧器。若采用該方案，需增加部分DN100的不銹鋼管，1個(gè)不銹鋼電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、3個(gè)不銹鋼手動(dòng)截止閥。本項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)圖（如圖1）。

汽輪機(jī)真空系統(tǒng)嚴(yán)密性的好壞，直接影響到汽輪機(jī)背壓，也影響到汽輪機(jī)的熱耗，同時(shí)影響到凝結(jié)水含氧量的高低和凝汽器的冷凝效果。影響真空系統(tǒng)嚴(yán)密性的因素較多，但總的來(lái)看主要是由于在真空狀態(tài)下運(yùn)行的設(shè)備閥門(mén)及管道的不嚴(yán)密而漏入空氣，以及排汽中帶入的不凝結(jié)氣體所造成的。

4 方案實(shí)施

為了確保在不停機(jī)，不降負(fù)荷情況下完成供熱首站凝結(jié)水進(jìn)凝汽器回收利用工作，安裝公司提前把進(jìn)入凝汽器前的凝結(jié)水管道，閥門(mén)、三通、表計(jì)等全部安裝就緒。2015年1月10日，在安裝單位精心組織和運(yùn)行人員密切配合下，利用1分鐘時(shí)間迅速完成了不停機(jī)情況下凝汽器r-汽室灌水口合口工作。

施工工序：D325×5凝結(jié)水管道開(kāi)口（DN100）→D325×5管道安裝旋啟式止回閥→敷設(shè)Φ108×4管道至凝汽器汽室灌水口→Φ108×4管道與汽室灌水口反法蘭焊接→卸掉4條汽室灌水口法蘭螺栓→迅速抽掉連接δ6mm盲板→汽室灌水口反法蘭對(duì)接→緊固連接螺栓→Φ108×4管道與汽室灌水口合口完成。

5 凝結(jié)水改造后運(yùn)行效果

2月1日供熱首站試運(yùn)后，凝結(jié)水順利進(jìn)入凝汽器進(jìn)行冷卻運(yùn)行，汽機(jī)后缸排汽溫度為40℃，改造前為冬季為37℃，夏季為45℃，從改造后汽缸排汽溫度數(shù)據(jù)看，本次供熱首站凝結(jié)水接入1#凝汽器絲毫未影響汽輪機(jī)運(yùn)行，使我公司除鹽水和凝結(jié)水循環(huán)處于良性循環(huán)狀態(tài)，確保了1#機(jī)及2#鍋爐冷渣機(jī)循環(huán)冷卻系統(tǒng)正常運(yùn)行。經(jīng)過(guò)連續(xù)運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，我公司通過(guò)對(duì)凝汽器補(bǔ)供熱首站凝結(jié)水有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是當(dāng)補(bǔ)水溫度低于汽輪機(jī)排汽溫度時(shí)，可吸收部分凝汽潛熱，減少了冷源損失。二是降低了凝汽器的壓力，使汽輪機(jī)發(fā)電能力提高。三是補(bǔ)水和凝結(jié)水一起通過(guò)回?zé)嵯到y(tǒng)的低壓加熱器利用低壓抽汽加熱，和通過(guò)除氧器補(bǔ)水相比，減少了高壓抽汽，增加汽輪機(jī)的發(fā)電量。

6 凝結(jié)水系統(tǒng)改造帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益

6.1 經(jīng)濟(jì)效益

在供暖季節(jié)，如果不進(jìn)行凝汽器改造，我們公司六臺(tái)冷渣機(jī)運(yùn)行冷卻水將受到嚴(yán)重影響，這種情況下就必須對(duì)冷渣機(jī)冷卻水進(jìn)行補(bǔ)充除鹽水，除鹽水成本較高，20元/噸。并且如果利用除鹽水對(duì)冷渣機(jī)進(jìn)行冷卻，則水循環(huán)系統(tǒng)管道需重新設(shè)計(jì)，改造工程量非常大。僅管道閥門(mén)改造所需費(fèi)用大約50萬(wàn)元，而目前凝汽器灌水口改造僅需8000元。除鹽水消耗將由原來(lái)每月18000m3增加到22000m3。除鹽水費(fèi)用每月將增加8萬(wàn)元，每年將增加96萬(wàn)元。

6.2 社會(huì)效益

我公司本次凝結(jié)水系統(tǒng)改造既保證了供熱首站換熱器凝結(jié)水正常循環(huán)回收，又彌補(bǔ)了冬季除鹽水水溫低，影響汽機(jī)后缸排汽溫度吸熱問(wèn)題，還在一定程度上提高了汽輪機(jī)的發(fā)電能力。通過(guò)本次凝結(jié)水系統(tǒng)改造，不僅使本廠水循環(huán)良性運(yùn)行，還保證了城區(qū)冬季供暖工作安全穩(wěn)定運(yùn)行。供暖工作是民生工程，使本年度冬季城區(qū)供暖工作取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，獲得了較好的口碑，為企業(yè)健康持續(xù)發(fā)展提供了保障。

作者簡(jiǎn)介：徐瑞（1975-），女，本科，助理工程師，長(zhǎng)期從事電廠機(jī)電設(shè)備安裝運(yùn)行管理工作。