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浅谈电厂原则性热力系统的拟订

时间:2015-10-24  作者:周钢

浅谈电厂原则性热力系统的拟订
论文关键词:电厂,原则性热力系统,拟订

一、回热系统疏水方式的选择

1.回热系统的概述

回热循环是提高火电厂效率的措施之一,现代大型热力发电厂几乎都采用了回热循环,是利用在汽轮机中做过功的蒸汽通过给水回热加热器将回热蒸汽冷却放热来加热给水。目的是提高工质在锅炉内吸热的过程的平均温度,提高机组的热经济性。加热器按照内部汽、水接触的方式不同,可分为混合式加热器与表面式加热器两种。

(1)表面式加热器

加热器的蒸汽与水在加热器内通过金属管壁进行传热,通常水在管内流动,加热蒸汽在管外冲刷,放热后凝结下来成为加热器的疏水。表面式加热器的特点:有端差,热经济性差;有金属传热面,金属耗量大,结构复杂,造价高;系统简单,运行安全可靠,布置方便,系统投资和土建费用少。

(2)混合式加热器

混合式加热器由于汽水直接接触,其端差为零,无传热损失,本身造价低,便于汇集不同温度的汽水,热经济性高。但是它也有一些缺点:系统复杂,泵较多,投资较大,使厂用电增加,土建投资相应增加。一般情况下,除了除氧器必须采用混合式加热器以外,高加和低加都采用表面式加热器。

2.回热系统疏水方式的选择

(1)加热器的疏水方式

通常的疏水收集方式有两种:一是疏水逐级自流方式;二是疏水泵方式。

疏水逐级自流方式,利用相邻表面式加热器汽侧压力,将压力较高的疏水自流到压力较低的加热器中,逐级自流直至与主水流汇合。

疏水泵方式,由于表面式加热器汽侧压力远小于水侧压力,尤其是高压加压加热器,疏水必须借助与疏水泵才能将疏水与水侧的主水流汇合,汇入地点通常是该加热器的出口水流中。

(2)两种疏水方式经济性的比较

疏水逐级自流方式的疏水从高压逐级自流到低压过程中,将使高压抽汽量增加,低压抽汽量减少,从而使热经济性降低;采用疏水泵方式时相反,它将减少高压抽汽,增加了低压抽汽,其经济性较疏水逐级自流方式高。虽然前者的热经济性最差,但它具有系统简单、工作可靠、投资小、不需附加运行费、维护工作量小等优点,因此大多数机组的回热系统采用它,尤其是高压加热器几乎都采用它,有些大型机组的低加也采用这种方式。而后者虽热经济性较高,但其系统复杂,投资大,且需转动机械,既消耗厂用电又易汽蚀,可靠性低,维护工作量大,在实际中未获得广泛应用。

二、除氧器运行方式的选择

1.给水除氧的必要性

火电厂运行中锅炉给水主要由主凝结水及补充水组成,众所周知,水中富含可溶解的气体,如氧气、二氧化碳等,它们存在于主凝结水中,因为主凝结水在凝汽器中或通过在真空条件下工作的低压加热器和管道时,空气会通过不严密处渗入主凝结水中。水中含有溶解的活性气体,其溶解度随温度升高而下降,温度愈高这些气体就愈容易直接和金属发生化学反应,使金属表面遭到腐蚀。水中所有的不凝结性气体还会使传热恶化,降低机组的热经济性。因此,给水必须除氧,以严格控制给水含氧量在允许的范围内。

2.除氧的方法

给水除氧的方法有化学除氧和热力除氧两种。化学除氧是在除氧器出口添加还原剂,经化学反应,消除残留在水中的溶解氧。该方法能彻底除氧,但不能除去其他气体,且价格较贵,还会生成盐类,所以在电厂中较少应用。热力除氧,也叫做物理除氧,是借助物理手段,将水中溶解氧和其他气体除掉,并且在水中无任何残留物质。在火电厂中应用最普遍的是热力除氧,价格便宜。

3.除氧器的运行方式

除氧器的运行方式有定压和滑压两种。定压运行除氧器是保持除氧器工作压力为一定值,为此需在进汽管上安装一压力调节阀,将压力较高的回热抽汽降低至定值,造成抽汽节流损失;而且为确保所有工况下除氧器都能在定压下工作,低负荷时还必须切换到更高压力的回热抽汽上,节流损失则会更大,其多应用在中小机组上。滑压运行除氧器是指在滑压范围内运行时其压力随主机负荷与抽汽压力的变化而变化,启动时其保持最低恒定出力,抽汽管上只有一止回阀防止蒸汽倒流入汽轮机,没有压力调节阀及其引起的额外节流损失。

三、补充水系统的选择

补充水引入系统不仅要确保补充水量的需要,同时还要涉及到补充水制取方式及补充水补入回热系统地点的选择。

补充水补入地点有两种:除氧器和凝汽器。若补充水补入凝汽器,由于补充水利用了低压回热抽汽加热,回热抽汽做功比较大,热经济性比补充水引入给水除氧器要高。但其调节水量要考虑热井水位和除氧器水位的双重影响,增加了调节的复杂性。若补充水引入除氧器,则水量调节较简单,但热经济稍低于前者,因为增加了高压抽汽降低了低压抽汽,使回热抽汽做功比降低。

四、废热利用系统的选择

1.连续排污扩容利用系统

锅炉连续排污利用系统就是让高压的排污水通过压力较低的连续排污扩容器扩容蒸发,产生品质较好的扩容蒸汽,回收部分工质和热量,扩容器内为蒸发的、含盐浓度更高的排污水可排入地沟。该系统由排污扩容器及其连接管道、阀们、附件组成。

锅炉连续排污扩容利用系统可分为单级连续排污利用系统和两级扩容系统。采用两级串联的连续排污利用系统,锅炉连续排污水先进入压力较高的扩容器,未扩容蒸发的排污水在进入压力较低的扩容器。当该级扩容器压力与单级扩容利用系统的扩容器压力相同时,可近似认为两种系统回收的工质数量基本相同。但两级串联系统较高压力扩容器回收的蒸汽能位较高,其引入的加热器汽侧压力也较高,排挤回热抽汽的做功也较小,造成凝汽器附加冷源损失也较少。所以,两级排污利用系统以系统复杂,投资较高为代价,获得了更高的经济效益。

2.轴封蒸汽回收及利用系统

轴封加热器是表面式加热器,且多为卧式。其加热蒸汽是汽轮机各汽缸末端的轴封漏出的汽水混合物,它不是回热抽汽,但是汽水混合物的热量却利用于回热系统中,根据轴封漏汽量的大小和能位的高低,可设一或二级轴封加热器,并插入回热系统中适合的位置。由于轴封加热器利用了汽水混合物中的热量,提高了系统经济性,此外轴封加热器也使汽轮机轴封系统的正常运行获得保障又防止了汽轮机车间的蒸汽污染。所以现代火电厂中都设置了轴封加热器。轴封加热器的疏水装置通常为多级水封,与凝汽器热井相连。

汽轮机轴封蒸汽系统包括:主汽门和调节汽门的阀杆漏汽,再热式机组中压联合汽门的阀杆漏汽,高、中、低压缸的前后轴封漏汽和轴封用汽等。一般轴封蒸汽占汽轮机总汽耗量2%左右,且由于引出地点不同工质的能位有差异,在引入地点的选择上应使该点能位与工质损失最接近,既回收工质,又利用其热量。回收利用的能级越高,能量回收率越大,做功损失就越小,这是改进轴封利用系统,节约能源的一条原则,但是漏汽可能利用的能级,主要取决于汽封的结构和参数。应当指出,多数运行机组的轴封利用系统是有改进的余地的。减少做功损失的另一条出路,也是最根本的方面,是改进汽封结构和合理调整汽封间隙,使漏汽量减少,相应地做功损失也就减小了。

原则性热力系统决定了发电厂的经济性,不同的原则性热力系统,带来的效果也不同。应用正确的理论分析和综合的经济论证,拟定一个较优的原则性热力系统,能使设计的发电厂获得较好的经济效益和社会效益。

 

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