表面式加熱器不同疏水方式對機組熱經(jīng)濟性的影響

陳云光

（大唐河北馬頭熱電分公司 056044）

表面式加熱器不同疏水方式對機組熱經(jīng)濟性的影響

陳云光

（大唐河北馬頭熱電分公司 056044）

節(jié)約能源、降低損失是解決供需不平衡最現(xiàn)實、最有效的途徑，而火力發(fā)電廠節(jié)能工作中很重要的一部分就是針對熱力系統(tǒng)進行節(jié)能改造，不斷地優(yōu)化和完善熱力系統(tǒng)，以提高機組經(jīng)濟性?；鹆Πl(fā)電廠以表面式加熱器最為常見，表面式加熱器抽汽和水不相接觸，水走水管里面，汽走水管外面，汽水通過水管金屬表面進行換熱。抽汽放熱變成疏水，疏水要從加熱器出去，而疏水方式目前常用的有三種：即疏水逐級自流、疏水泵疏水和設(shè)置疏水冷卻器。

熱力系統(tǒng)疏水回收方式對機組的熱經(jīng)濟性有很大的影響。疏水逐級自流方式雖然熱經(jīng)濟性最差，但是系統(tǒng)簡單、投資小使其廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電廠；而使用疏水冷卻器則可以降低疏水溫度，達到回收疏水熱量的目的；疏水泵則因其能夠截流疏水而達到接近混合式加熱器的抽汽熱量利用效果。筆者通過熱平衡法對不同疏水回收方式的循環(huán)熱效率進行了分析比較，為熱力系統(tǒng)的節(jié)能改造提供了理論支持。

表面式加熱器；疏水泵；疏水冷卻段（器）；經(jīng)濟性分析

熱力系統(tǒng)疏水回收方式對機組的熱經(jīng)濟性有很大的影響。疏水逐級自流方式雖然熱經(jīng)濟性最差，但是系統(tǒng)簡單、投資小使其廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電廠；而使用疏水冷卻器則可以降低疏水溫度，達到回收疏水熱量的目的；疏水泵則因其能夠截流疏水而達到接近混合式加熱器的抽汽熱量利用效果，但可靠性低、維護工作量大成為制約其發(fā)展的因素。文中通過熱平衡法對不同疏水回收方式的循環(huán)熱效率進行了計算比較，為熱力系統(tǒng)的節(jié)能改造提供定量數(shù)據(jù)支持[1]。

1 疏水逐級自流及其熱經(jīng)濟性

加熱蒸汽進入表面式加熱器放熱后，冷凝為凝結(jié)水——疏水，為保證加熱器內(nèi)換熱過程的連續(xù)進行，必須將疏水收集并匯集于系統(tǒng)的主水流（主給水或主凝結(jié)水）中。通常疏水的收集方式有兩種：一是利用相鄰表面式加熱器汽側(cè)壓差，將壓力較高的疏水自流到壓力較低的加熱器中，逐級自流直至與主水流匯合，這種方式成為疏水逐級自流方式。

采用1號高壓加熱器疏水自流至2號高壓加熱器，2號高壓加熱器疏水自流至3號高壓加熱器，3號高壓加熱器疏水自流至4號混合式加熱器（除氧器），匯合于給水中，5～8號低壓加熱器的疏水依次從高到低逐級自流，最后流入凝汽器熱井而匯合于主凝結(jié)水中。另一種是疏水泵方式，由于表面式加熱器汽側(cè)壓力遠小于水側(cè)壓力，尤其是高壓加熱器，疏水必須借助于疏水泵才能將疏水與水側(cè)的主水流匯合，匯入地點通常是該加熱器的出口水流中。由于此匯入地點的混合溫差最小，因此混合產(chǎn)生的附加冷源損失亦小。

2 疏水泵及其熱經(jīng)濟性

使用疏水泵把加熱器的疏水打入主凝結(jié)水，是克服表面式加熱器因疏水逐級自流而降低熱經(jīng)濟性的措施之一。它的熱經(jīng)濟效果比疏水逐級自流高，也比使用疏水冷卻器好，但仍略低于混合式加熱器。

從熱量法角度分析時，著眼于疏水不同收集方式對回?zé)岢槠龉Ρ萖r的影響程度，疏水逐級自流于疏水泵方式相比較，疏水逐級自流由于j級疏水熱量進入j+1級加熱器，使壓力較高的j-1級加熱器進口水溫比疏水泵方式低，水在其中的焓升Δhwj-1及相應(yīng)的回?zé)岢槠緿j-1增加。而在壓力較低的j+1級加熱器因疏水熱量的進入，排擠了部分低壓回?zé)岢槠?，Dj+1減少。這種疏水逐級自流方式造成高壓抽汽量增加、低壓抽汽量減少，從而使減少，熱經(jīng)濟降低。而疏水泵方式完全避免了對j+1級低壓抽汽的排擠，同時提高了進入j-1級加熱器的水溫，使j-1級抽汽略有減少，故熱經(jīng)濟性較高。

3 疏水冷卻段（器）及其熱經(jīng)濟性

表面式加熱器排出疏水的方式以逐級自流最為簡單、可靠。因此，這種疏水方式在發(fā)電廠中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，疏水逐級回流要排擠低壓抽汽，產(chǎn)生不可逆損失；當(dāng)疏水排入凝汽器時，還將引起直接的冷源損失。這些都使裝置的熱經(jīng)濟性降低。為此，通常采用的措施之一是增設(shè)疏水冷卻器。疏水冷卻器的定量分析是完善疏水設(shè)備和系統(tǒng)，以及合理選擇改造疏水方案的根據(jù)[2]。

為了減少疏水逐級自流排擠低壓抽汽所引起的附加冷源熱損失或因疏水壓力降產(chǎn)生熱能貶值帶來的火用損Δer（j+1），而又要避免采用疏水泵方式帶來其它問題時，可采用疏水冷卻段（器）。

由于在普通加熱器中疏水出口水溫為汽側(cè)壓力下對應(yīng)的飽和水溫，若將該水溫降低后排至壓力較低的j+1級加熱器中，則會減少對低壓抽汽的排擠，同時本級也因更多的利用了疏水熱能而產(chǎn)生高壓抽汽減少、低壓抽汽增加的效果，因此采用疏水冷卻段（器）可以減小疏水逐級自流帶來的負面效果。

設(shè)置疏水冷卻段（器），沒有像過熱蒸汽冷卻段的限制條件，因此目前600MW機組的所有加熱器都設(shè)置了疏水冷卻段。設(shè)置疏水冷卻段除了能提高熱經(jīng)濟性外，而且對系統(tǒng)的安全運行也有好處。因為原來的疏水為飽和水，當(dāng)自流到壓力較低的加熱器時，經(jīng)過節(jié)流降低后，疏水會產(chǎn)生蒸汽而形成兩相流動，對管道下一級加熱器產(chǎn)生沖擊。振動等不良后果，加裝疏水冷卻器后，這種可能性就降低了。對高壓加熱器而言，加裝疏水冷卻段后，疏水最后流入除氧器時，也將降低除氧器自生沸騰的可能性。

4 小結(jié)

表面式加熱器采用不同的疏水收集方式對熱經(jīng)濟性的影響也不同，所以實際疏水收集方式應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟比較來確定。雖然疏水逐級自流方式的熱經(jīng)濟性最差，但是它具有系統(tǒng)簡單、無轉(zhuǎn)動設(shè)備、工作可靠、投資小、不需附加運行費、維護工作量小等優(yōu)點，大多數(shù)機組的回?zé)嵯到y(tǒng)均因該優(yōu)勢而樂于采用它，尤其是高壓加熱器幾乎全部采用它，低壓加熱器的絕大部分也采用這種方式。而疏水冷卻段的采用又不同程度的彌補了疏水逐級自流對熱經(jīng)濟性的影響。雖然疏水泵方式熱經(jīng)濟性高，但它使系統(tǒng)復(fù)雜，投資增加，且需用轉(zhuǎn)動機械，既耗廠用電又易汽蝕，使可靠性降低，維護工作量大，在實際中并未直接進入凝汽器增加冷源熱損失，且也防止它們進入熱井影響凝結(jié)水泵的正常工作[3]。

[1]林萬超.火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能分析[M].北京：水利電力出版社，1987：163～186.

[2]鄭體寬.熱力發(fā)電廠[M].北京：中國電力出版社，2001.

[3]H.Y.Kwak，D.J.Kim，J.S.Jeon.Exergetic and thermoeconomic analyses of power plants[J].Energy 2003（28）：343～360.

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2016-3-15