熱力發(fā)電廠在乏汽回收利用過(guò)程中的冷源損失分析

尤德峰

（寧波鋼鐵有限公司，浙江寧波 315807）

1 熱力電廠乏汽回收簡(jiǎn)介

乏汽，是指工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的低品位蒸汽，一般直接向空排放。熱力發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生乏汽，主要是鍋爐定排擴(kuò)容器、熱力除氧器和其他疏水?dāng)U容器在運(yùn)行中產(chǎn)生的排汽。乏汽的排放會(huì)造成一定的工質(zhì)損失和能源浪費(fèi)，隨著國(guó)家節(jié)能減排工作的深入推進(jìn)，有些熱電企業(yè)也開(kāi)始對(duì)乏汽進(jìn)行回收利用。目前行業(yè)內(nèi)比較常見(jiàn)的做法是加裝一套乏汽回收裝置，利用低溫凝結(jié)水吸收乏汽的熱量，同時(shí)冷卻后的乏汽變成冷凝水也可作為除鹽水加以回收利用。目前乏汽回收方式較多，其中除氧器的乏汽回收和鍋爐定排擴(kuò)容器的乏汽回收應(yīng)用比較普遍。

1.1 除氧器的乏汽回收簡(jiǎn)述

為保證熱力發(fā)電廠的安全、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)，防止熱力設(shè)備腐蝕和傳熱變壞，日常生產(chǎn)中必須除去鍋爐給水中溶解的氧氣和其他不凝結(jié)氣體，目前企業(yè)普遍采用熱力除氧法除去給水中的氧氣和其他氣體。熱力除氧法是利用汽輪機(jī)的抽汽加熱凝結(jié)水，使其達(dá)到除氧器壓力下的對(duì)應(yīng)飽和溫度后除氧、除氣的方法。在排氧、排氣過(guò)程中，除氧器同時(shí)會(huì)順帶排出一部分飽和蒸汽，這部分排出的汽、氣混合物就是乏汽。除氧器乏汽回收裝置回收的就是這部分乏汽的熱量和乏汽冷凝后的除鹽水。常見(jiàn)的除氧器乏汽回收系統(tǒng)見(jiàn)圖1。

圖1 常見(jiàn)的除氧器乏汽回收系統(tǒng)

1.2 鍋爐定排擴(kuò)容器乏汽回收簡(jiǎn)述

為了使鍋爐水中的雜質(zhì)保持在一定限度內(nèi)，確保水質(zhì)符合要求，需要不斷地從鍋爐汽包中排除含鹽量較大的爐水和沉積的水渣、污泥、沉淀物。鍋爐排污分連排和定排兩種，不管是連排還是定排，最終排出的廢水都會(huì)流向定排擴(kuò)容器閃蒸。閃蒸生成的大量二次蒸汽直接排空，這部分排空的蒸汽就是定排乏汽，閃蒸后剩下的含鹽高溫廢水則排入廢水池。定排擴(kuò)容器乏汽回收裝置一般除了回收二次閃蒸蒸汽的熱量和冷凝后的除鹽水外，還回收閃蒸后剩下的含鹽高溫廢水的熱量。因定排擴(kuò)容器的乏汽和廢水是在大氣壓下閃蒸形成的，所以其乏汽參數(shù)等同于大氣式除氧器乏汽參數(shù)。

1.3 熱力發(fā)電廠吸收乏汽熱量的水源分析

熱力發(fā)電廠機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)乏汽是不間斷產(chǎn)生的，由于乏汽的參數(shù)較低，只能用于加熱低溫水。就熱力發(fā)電廠而言，能24 h 不間斷吸收乏汽熱量的只能是低溫凝結(jié)水或24 h 連續(xù)不間斷的熱水用戶(hù)，但由于電廠一般沒(méi)有熱水用戶(hù)，因此基本都采用低溫凝結(jié)水來(lái)吸收乏汽熱量。

2 乏汽回收效益計(jì)算分析

從節(jié)能減排的角度來(lái)講，乏汽可以考慮回收，但回收的效益要進(jìn)行分析計(jì)算。目前，研究乏汽回收的論文［1-5］較多，但在采用抽汽回?zé)崾狡啓C(jī)進(jìn)行乏汽回收效益計(jì)算時(shí)，不少文章存在一個(gè)誤區(qū)，即沒(méi)有考慮冷源損失。有些企業(yè)效益計(jì)算采用的方法是直接用乏汽的焓值折算成標(biāo)煤，也有企業(yè)是通過(guò)被加熱的凝結(jié)水溫升算出乏汽回收熱量，再折算成標(biāo)煤。不管哪種方法，都沒(méi)有考慮冷源的損失。

現(xiàn)以某熱力電廠除氧器乏汽回收效益計(jì)算實(shí)例［2］進(jìn)行分析。該熱力電廠共有5 臺(tái)大氣式除氧器，總乏汽排汽量約3 t∕h，后加裝了1 套除氧器乏汽回收裝置（5 臺(tái)除氧器共用），加裝完成后，效益計(jì)算如下。

2.1 回收乏汽凝結(jié)水效益

系統(tǒng)的乏汽排放量為每小時(shí)3 t，冷凝后將形成3 t 的除鹽水，按年運(yùn)行8 000 h，除鹽水按12 元∕t 的價(jià)格計(jì)算，一年產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益：

3×8 000×12÷10 000=28.8萬(wàn)元

2.2 回收乏汽熱量效益

以乏汽的焓值計(jì)算回收3 t∕h 的低品位乏汽效益。大氣式除氧器乏汽壓力0.12 MPa，溫度104 ℃，汽態(tài)的焓值為2 684.89 kJ∕kg。

回收1 h乏汽的熱量：

將其折算成標(biāo)準(zhǔn)煤：

年回收熱量折合標(biāo)煤：

1 t標(biāo)準(zhǔn)煤按600 元計(jì)算，一年可產(chǎn)生效益：

3 回收效益計(jì)算合理性分析

該熱力電廠乏汽回收效益的計(jì)算中乏汽凝結(jié)水效益計(jì)算方法是合理的，如果汽輪機(jī)是采用抽汽回?zé)岬姆绞?，那么乏汽熱量回收效益的?jì)算就存在很大的誤差。

為了提高循環(huán)熱效率，現(xiàn)代火電廠的汽輪機(jī)組基本上是采用了抽汽回?zé)嵫h(huán)方式，即抽出汽輪機(jī)里做過(guò)部分功的蒸汽來(lái)加熱低壓凝結(jié)水和高壓給水。不同參數(shù)的機(jī)組，抽汽級(jí)數(shù)有所不同，但其抽汽加熱器的特點(diǎn)都一樣，即不考慮端差，該級(jí)抽汽只能將凝結(jié)水或高壓給水加熱到該級(jí)抽汽壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度。乏汽回收裝置回收的蒸汽因參數(shù)低，一般只能用來(lái)加熱低溫凝結(jié)水，當(dāng)?shù)蜏啬Y(jié)水被加熱后流向下一級(jí)低壓抽汽加熱器時(shí)，必然造成下一級(jí)抽汽量的減少，也就起到排擠下一級(jí)抽汽的作用，所以乏汽回收最終帶來(lái)的效果就是減少了該汽輪機(jī)下一級(jí)的抽汽量，起到節(jié)約抽汽的作用。節(jié)約下來(lái)的這部分抽汽可以繼續(xù)在汽輪機(jī)里做功發(fā)電，其所發(fā)的電才是乏汽回收裝置回收的熱量效益所在。因?yàn)榉ζ膮?shù)很低，朗肯循環(huán)中又存在很大的冷源損失，且一定量蒸汽做功后冷源損失量的絕對(duì)值是不隨蒸汽初參數(shù)變化而變化的，所以蒸汽初參數(shù)越低，冷源損失所占百分比就越大，這也是現(xiàn)代火力發(fā)電廠向高參數(shù)發(fā)展的原因。

4 乏汽回收后在汽輪機(jī)里的做功效率

以除氧器乏汽回收為例，計(jì)算乏汽回收節(jié)省下來(lái)的抽汽做功效率。因沒(méi)有低加抽汽相關(guān)數(shù)據(jù)，所以直接用乏汽焓值代替省下來(lái)的抽汽焓值（不考慮乏汽回收過(guò)程的熱損失），計(jì)算汽輪機(jī)里的理想焓降。

4.1 大氣式除氧器乏汽回收后的做功效率

乏汽壓力0.12 MPa，溫度104 ℃，乏汽的焓值h乏：

汽輪機(jī)排汽壓力取真空為-95 kPa 時(shí)的焓值h排：

回收的乏汽的理想焓降Δh乏：

乏汽的理想做功熱效率η乏：

如果算上乏汽傳熱過(guò)程損失，傳熱效率η傳（取95%）、汽輪機(jī)缸效率η缸（取85%）和發(fā)電機(jī)效率η發(fā)（取98%），則乏汽的實(shí)際做功效率η乏'：

由上可知，大氣式除氧器進(jìn)行乏汽回收后，乏汽的做功效率很低。

鍋爐定排擴(kuò)容器乏汽回收后的做功效率計(jì)算方法同大氣式除氧器做功效率計(jì)算方法相同。

4.2 高壓力除氧器乏汽回收后的做功效率

乏汽壓力0.5 MPa，溫度151.85 ℃，乏汽焓值h乏為：

乏汽的理想焓降Δh乏：

乏汽的理想熱效率η乏：

考慮乏汽傳熱過(guò)程損失，傳熱效率η傳（取95%）、汽輪機(jī)缸效率η缸和發(fā)電機(jī)效率η發(fā)，則乏汽的實(shí)際做功效率η乏'：

由上可知，高壓力除氧器進(jìn)行乏汽回收后，乏汽的做功效率也很低。隨著回收乏汽參數(shù)的提高，乏汽做功熱效率逐步上升，這也驗(yàn)證了乏汽參數(shù)越低，冷源損失所占百分比就越大的觀點(diǎn)。

對(duì)前述熱力電廠除氧器乏汽回收效益進(jìn)行修正，熱量回收部分效益為131.9 ×3.64%=4.80 萬(wàn)元，乏汽凝結(jié)水的回收效益28.8 萬(wàn)元，總的年回收效益為4.80+28.8=33.60 萬(wàn)元，與原來(lái)未考慮冷源損失計(jì)算出的131.9 萬(wàn)元相比，相差巨大，如再算上回收裝置自耗電，那收益將更少。

5 結(jié)論

綜上分析，抽汽回?zé)崾綗崃Πl(fā)電廠在進(jìn)行乏汽回收改造前，要結(jié)合自身工藝流程綜合考慮乏汽回收效益及投資回報(bào)率。如果是用乏汽回收加熱凝結(jié)水，因凝汽式汽輪機(jī)存在冷源損失并占比很大，所以一定要把冷源損失考慮進(jìn)去，以提高效益計(jì)算準(zhǔn)確性。