350MW超临界供热机组热网加热器疏水系统分析

2011年12月吉　林　电　力Dec. 2011

　　　　　　　　　　

第39卷　第6期(总第217期) Jilin Electric Pow er Vol. 39　No. 6(Ser. No. 217)

经　验交　流

350M W 超临界供热机组热网

　　加热器疏水系统分析

Analysis on Draining Syst em of Heating N etw ork Heater 　　in 350M W Supercritical Heat Supplying U nit

王为明, 刘　悦, 孙健秋

(吉林省电力勘测设计院, 长春　130022)

摘　要:针对350M W 超临界机组热网加热器疏水去向进行论述, 分析了直接去除氧器的弊端, 提出了对热网加热器疏水系统的优化方案, 即通过增设换热器, 降低热网疏水温度, 使热损失降低到84. 6GJ/h, 同时避免了疏水进入凝汽器引起的背压升高。

关键词:超临界供热机组; 热网加热器; 换热器; 疏水系统

Abstract :T he draining metho d o f dr ainag e water fr om heat netw or k heater in 350M W super -cr it ical unit has been discussed. Dir ectly dr ained into deacrato r w ill incr ease the back pressure and heat lo ss w ill r each 132. 5GJ/h, these disadv ant ages hav e been discussed and an o pt imization plan for dr aining system of heating netw or k has been pro po sed , i . e . to low er dr ainag e temper ature of heat netw o rk by adding hea t netw or k dra in coo ler and heat loss has been r educed to 84. 6G J/h. A t the same time the drain has been av oided to enter condenser w hich may cause back pressur e r ising.

Key words :supercr itica l heat supplying unit; heat er o f heat ing netw or k; heat ex changer ; drainage 中图分类号:T M 621. 4　　　　文献标志码:B 　　　　文章编号:1009-5306(2011) 06-0029-03

　　以前我国300M W 等级的供热机组均为亚临界机组, 近年来, 随着大功率超临界机组迅速取代亚临界机组, 300M W 等级的超临界供热机组也随之进入热电市场。超临界与亚临界供热机组相比, 具有更高的经济性, 在满足供热量大的同时, 更有利于节能环保, 符合可持续发展方针。由于亚临界机组设有汽包, 因此即便在冬季供热工况凝结水精处理效果较差的情况下, 汽包可以通过加大排污水量, 保证了机炉系统对蒸汽品质的要求。由于超临界机组直流锅炉没有汽包, 排污只能在启动初期由锅炉启动分离器部分排出, 进入凝结水系统再次除盐处理或直接排放, 机组正常运行以后进入锅炉的给水中杂质不能浓缩排除, 因此对给水品质要求严格。

去除氧器有以下2种方案:热网加热器疏水不经任何处理直接进入高压除氧器; 热网加热器疏水经高温除铁后, 进入高压除氧器。

热网加热器疏水直接排入除氧器最大的好处是系统效率高。由于供热抽汽来自5段抽汽, 和5号低压加热器使用同一段抽汽, 热网加热器疏水温度和5号低压加热器后凝结水温度接近, 疏水排入除氧器可取得较高的热力系统效率。但此方案面临如下问题:热网加热器管束如果破裂, 热网循环水进入热网加热器疏水, 必须停机检修。热网加热器启动时, 管束的铁锈会进入热网加热器疏水, 为了保证锅炉的汽水品质, 热网疏水必须全部放掉, 造成很大浪费。　　　

热网加热器疏水经高温除铁后, 进入高压除氧器。此方案面临的问题是:高温除铁设备造价很高, 而且技术不成熟, 国内尚无此类型电厂长期运行实例。高温除铁设备仅能解决冬季供热初期热网加热

1　热网加热器疏水系统概况

目前350M W 超临界供热机组热网加热器疏水

收稿日期:2011-09-25

作者简介:王为明(1981-) , 男, 工程师, 从事火电热机专业设计工作。

器管束内铁锈进入热网加热器疏水的问题, 不能解决热网加热器管束破裂问题。一旦热网加热器管束破裂, 仍然需要停机检修。

基于以上分析, 作为超临界供热机组, 对于热网加热器疏水系统如何设置存在争议, 由于对其危害性认识不深, 部分工程仍采用热网加热器疏水直接进入除氧器。采用此系统方式机组汽水系统循环将有不足30%经过凝结水精处理系统, 70%以上循环汽水是不经过化学水除盐的, 因此热网加热器疏水进入高压除氧器的方案存在很大风险。疏水的品质难以保证, 增加了直流锅炉的事故隐患, 不能够保证机组的安全运行, 需要进行系统优化调整。

图1　方案1热网加热器疏水系统图

此方案问题很多, 结合长春某热电厂分析如下。a . 凝汽器背压升高。冬季平均采暖工况热网加热器疏水为673. 5t/h, 热网加热器疏水经换热后温度可降为80℃, 热网加热器疏水进入凝汽器热井后, 和凝结水混合, 会引起热井的二次沸腾, 产生大量的蒸汽, 引起凝汽器背压升高, 降低机组的效率, 需要大量增加凝汽器的面积, 此方案汽轮机厂尚无经验, 不保证此方案的可行性。

b . 热量损失较大。热网加热器疏水进入凝汽器时温度为80℃, 与凝结水混合后温度需冷却至33℃。疏水损失热量Q 计算公式:

Q =(t 1-t 2) Cq m /1000(1) 式中:t 1为疏水初始温度; t 2为疏水终点温度; C 为水的比热容, 取4. 1868kJ/(kg ・K ) ; q m 为疏水流量。此方案热量的损失是由热网加热器疏水进入凝汽器热井后和凝结水混合造成的, 经过计算Q 为132. 5GJ /h 。

标准煤量B 计算公式:

B =Q /1000Q DW (2) 式中:Q DW 为标准煤发热量, 取29308kJ /kg 。折合到标煤损失为4. 52t/h 。2. 2　方案2

采用两级换热, 增加2个板式换热器, 将冷却后的热网疏水引入凝结水精处理装置。第一级采用热网回水作为冷却水源, 在第一级板式换热器中换热后, 将热网疏水由150℃冷却至80℃, 本次换机将热网回水从70℃升至130℃, 并返回热网回水管道, 与热网回水混合换热; 然后进入第二级换热, 第二级采用循环水作为冷却水源, 在第二级板式换热器中换热后, 继续将热网疏水由80℃冷却至50℃, 然后进入凝结水泵出口后与凝结水精处理装置前, 本次换热将循环水从22℃升至38℃, 具体见图2。此方案热量的损失是第二级换热造成的, 根据公式(1) 、(2) 计算损失的热量为84. 6GJ /h , 折合到标煤损失为2. 88t /h 。

由以上分析可知:方案1将热网加热器出口的

2　热网加热器疏水系统优化方案

现在国内300M W 以上机组一般均设置有凝结水精处理设备, 对凝结水进行深度除盐, 保证凝结水品质。超临界机组凝结水精处理除盐设备需要严格投入运行, 正常运行时系统循环总水量约有80%是通过精处理设备的, 系统设计一般仅是高加疏水直接进入除氧器, 小部分给水不经过除盐处理直接进入锅炉再次循环。但对于供热机组额定采暖供热工况抽汽量可达550t /h 或更高, 额定采暖供热工况凝结水量仅有约150～230t/h, 也就是系统总循环水量只有约1/5通过精处理设备, 大部分没有进行精处理除盐直接再次进入系统循环。

热网加热器疏水经冷却器冷却后如何进入凝结水系统, 比较简单的系统方式是直接排入凝汽器, 直接排入凝汽器系统可以不设置热网加热器疏水泵, 靠自然压差可满足疏水要求。但直接排入凝汽器必然会有部分热量由汽轮机的循环水系统损失掉, 系统效率会受到部分影响。

供热机组在采暖期满负荷时需要大量的热网加热蒸汽, 热网加热器疏水量较大, 机组凝结水量较小, 约为热网加热器疏水的1/4, 故采暖期满负荷时凝结水无法作为热网加热器疏水的冷却水源。基于上面的分析, 提出2种解决热网加热器疏水去向的方案。

2. 1　方案1

采用一级换热, 增加一个板式换热器, 热网加热器疏水和热网循环水回水在板式换热器中换热后, 直接进入凝汽器。本方案将热网疏水由150℃冷却至80℃, 将热网回水从70℃升至130℃, 并返回热网回水管道, 与热网回水混合换热, 具体见图1

。

图2　方案2热网加热器疏水系统图

80℃热网疏水直接送至凝汽器, 其热量将由循环水带走, 对机组热效率影响最大。方案2热网加热器疏水经两级疏水冷却器冷却至50℃, 送至凝结水精处理装置前, 由循环水带走的热量较少, 所以其对机组热效率的影响较方案1要小。

为降低热网加热器疏水温度, 回收热网疏水热量, 可在热网加热器结构上考虑设置疏水冷却段, 这样的益处是:一方面对热网疏水进行冷却, 通过对疏水热量的回收, 可减少热网加热蒸汽耗量, 增加机组发电出力; 另一方面, 若热网疏水冷却器采用板式水—水换热器, 疏水温度的降低, 可减小换热器面积, 避免选用高温密封材料, 降低设备成本。增设疏水冷却段的另一个好处是降低了热网加热器疏水泵的汽蚀余量, 热网加热器疏水泵的工作条件得到较大的改善。

3　结论

超临界蒸汽参数机组采用直流锅炉, 没有排污系统, 冬季采暖期, 热网加热器疏水如果直接进入除氧器, 将造成机组汽水系统大部分工质不经过精处理除盐净化再次进入系统循环, 对锅炉的安全运行带来威胁。为保证锅炉给水系统中绝大部分循环水能够正常经过化学精处理系统, 保证汽水品质, 提出了对热网加热器疏水系统的优化方案, 即通过增设热网加热器疏水冷却器, 降低热网疏水温度, 并将冷却后热网疏水送入凝结水系统精处理装置前, 和凝结水泵出口水混合以满足精处理设备进水要求。既避免了由疏水直接进入除氧器引起的水质不合格造成的停炉隐患, 又避免了疏水进入凝汽器引起的背压升高、机组效率下降的弊端。

(编辑　郝竹筠)

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