給水回熱加熱器端差對機組經濟性的影響探析

摘要：給水回熱加熱器端差大小是影響機組經濟性能的因素之一，對其進行合理的定量分析能夠有效優化機組的運行環境，提升機組的經濟性。文章采用等效熱降法來建立計算模型，分析了回熱加熱器端差增加的原因，并針對管系泄漏、水位下降、不凝結氣體積聚等問題進行了措施分析。

關鍵詞：給水回熱加熱器；端差；機組經濟性；等效熱降法；熱力系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK263 文章編號：1009-2374（2015）12-0067-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.12.033

1 概述

在熱力系統中，給水回熱加熱器設備的應用比較廣泛，該設備的性能好壞會對機組的經濟性能產生很大的影響，設備性能的發揮會受到多種因素的影響，比如加熱器端差、設備運行過程中的熱損失、抽汽管道壓損等。其中回熱加熱器端差的影響力最大，在蒸汽壓力下，加熱器內部的出口水溫同飽和溫度之間會形成一定的差值，被稱為端差，此處特指上端差。端差的設置需要根據設備的經濟技術發展水平，設備運行時所處的環境比較復雜，此時最容易產生給水加熱不足方面的運行端差。端差不會造成直接的熱損失，但是之所以會影響機組的熱經濟性，是因為它本身會提高熱交換的不可逆性，冷源損失會有一定程度的損失。要進行科學的定量分析，推動熱力系統的節能改造和現場運行管理工作的優化，以有效緩解加熱端差產生的影響。

2 等效熱降分析法對機組經濟性的評估

在回熱系統中，熱力系統的重要設備之一是給水加熱器，給水加熱器的運行狀態對機組的經濟性產生較大的影響，影響因素主要有加熱器的端差（其中包括加熱不足問題）、散熱損失、給水部分旁路、壓損、切除加熱器等。對這些因素進行定量分析可以進一步完善熱力系統設備、改善運行管理和操作，可以有效提高裝置熱經濟性。在機組的運行過程中普遍存在的一個的問題是加熱器端差大于設計值，該問題的解決是研究的重點。對裝置的經濟性進行分析，通常采用等效熱降法、循環函數法以及矩陣法等，本文主要采用等效熱降法建立模型并進行分析。

加熱器No.j具有端差，端差值用Δτj（焓值）表示，可以用來表示加熱器No.j對給水加熱不足的情況，端差增加或加熱器加熱不足都會造成加熱器No.j-1的抽汽熱量增加，用Δτj來表示抽汽熱量的增加值，隨著Δτj的不斷增加，依據等效熱降原理，此時新蒸汽的等效熱降會有一定程度的降低，減少值用Δτjηi-1來表示，此時加熱器No.j會減少Δτj的抽汽熱量，新蒸汽增加△τjηi的等效熱降。此時，對端差形成的新蒸汽等效熱降用下列公式表示：

ΔH=Δτj（ηj-1-ηj）（kJ/kg）

在等效熱降變化的計算過程中要注意根據不同的情況來采取不同的計算公式：

第一，加熱器中配置有疏水冷卻器的情況，存在的端差Δτj會使新蒸汽等效熱降在一定程度上下降，用β表示加熱器No.j-1的疏水份額，此時的計算公

式為：

ΔH=Δτj（1-β）（ηj-1-ηj）（kJ/kg）

第二，加熱器No.j-1的類型屬于匯集型，要想降低新蒸汽等效熱降，必須使加熱器No.j的熱量增加Δτj，否則會使新蒸汽等效熱降增加。此時的計算公

式為：

ΔH=αHΔτj（ηj-1-ηj）（qj-1/qj-1±Δτj）（kJ/kg）

公式中的正負號由加熱不足或端差決定，增大時為正，減小時為負。

第三，流經加熱器的水份額為1時，新蒸汽等效熱降會增加，若為αH則會下降，用下列公式來進行

計算：

ΔH=αHΔτj（ηj-1-ηj）（kJ/kg）

第四，當最后一個高壓加熱器出現加熱不足Δτj或端差時，會在一定程度上增加新蒸汽等效熱降，此時公式為：

ΔH=Δτjηj（kJ/kg）

同時，循環吸熱量會有一定程度的增加，用公式表示為：

ΔQ=Δτj（kJ/kg）

3 回熱加熱器端差增大的原因分析

3.1 保持加熱器基準水位

回熱加熱器要想正常運行，最基本的條件是保證其基準水位。當水位下降并到達一定程度時，疏水冷卻段水封散失，在疏水冷卻段中共同存有蒸汽和疏水，降低了疏水的冷卻質量，增加了端差；若水位過低，監視或水位自動調節功能則無法實現，加熱器會在低水位或無水位的狀態下運行，此時抽氣會通過疏水而進入下一級加熱器。下一級加熱器屬于低品位區，若對上一級流入的蒸汽加熱，則會降低能級，影響蒸汽能量值，此情況下，低壓抽汽要想正常做功，必須依靠汽輪機，造成端差增大，影響機組的熱經濟性。

3.2 空氣積聚

空氣若出現大面積積聚，傳熱效率會下降。大面積積聚的氣體主要是加熱器出現故障后滯留在其殼側和水側的空氣和疏水，抽汽也會形成不凝結氣體，該氣體會在一定程度上影響加熱器的熱經濟性，主要有：隨著凝結氣體分壓力的不斷增加，蒸汽的分壓力會隨之下降，凝結過程中的有效飽和溫度也會隨之下降，并引起對數平均溫差的減小；管子外壁的氣體層會造成傳熱熱阻的上升，積聚的氣體覆蓋層在某些死區內積聚，傳熱面積減小。上述影響最終導致傳熱效果降低，加熱器的端差增大。

3.3 加熱器水室短路

焊接水室隔板可將高壓加熱器的水室分為進水室和出水室兩部分，焊接的水室隔板的焊接若不符合標準，會使部分高壓給水不經過加熱鋼管而選擇其他路徑，且隨著高加運行時間的不斷增加，縫隙會逐漸增大，導致高壓出口溫度不斷下降，形成運行時間方面的積累器

端差。

4 應對措施

在機組的實際操作過程中，各回熱加熱器端差增大的具體原因非常復雜，應采取多樣化的措施，主要包括以下三個方面：首先，針對回熱加熱器中管板或管系泄漏問題，在出現類似情況后要立即停運加熱器，降低損壞數量和損壞程度；在對泄漏端口進行補焊時，要有針對性地制定措施和步驟，補焊前應先去掉原有的焊縫金屬并進行熱處理以消除熱應力；若是加熱器堵管率超標或泄漏嚴重，要及時更換新配件；為了防止熱沖擊，在啟停回熱加熱器時要嚴格遵循溫升及溫降速率，通常情況下，溫升速率應小于3℃/min，溫降速率小于

1.7℃/min。其次，運行過程中要實時監控和調整加熱器水位，監測疏水調節閥的運行狀況；盡量避免在嚴重負荷的情況下運行；為了緩解管束表面的腐蝕問題，要對給水的含氧量和pH值進行嚴格的控制。最后，及時排出加熱器內的不凝結氣體并保證運行過程中空氣管路系統的通暢，盡量避免將排汽管與除氧器并聯到一起；保證高壓三通閥完好無內漏。

5 結語

綜上所述，給水回熱加熱器端差對機組的經濟性具有重要的影響，由于不同的加熱器所處的環境和條件不同，對經濟性的影響程度也不同，在實際的操作過程中，應重視計算模型的應用，對端差增大的原因進行具體的分析，重視加熱器的檢修工作，做到盡量縮小

端差。

參考文獻

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[J].沈陽工程學院學報，2013，（7）.

作者簡介：王銀平（1981-），男，甘肅蘭州人，陜西德源府谷能源有限公司運行部值長，研究方向：熱能動力工程。

（責任編輯：黃銀芳）