淺析電廠外供熱凝結水經凝汽器回收利用提高機組發電效率

摘 要：文章從火電廠冬季供暖期間汽輪機抽汽后，廠區冷渣機冷卻水量問題入手，結合實際去對供熱首站換熱器的凝結水去處及對廠區鍋爐冷渣設備的影響等問題進行分析處理。從而達到解決現場生產中存在的問題，使得供熱凝結水得以回收利用并取得較好的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：凝結水；冷卻水；排汽溫度；發電能力

1 供熱首站凝結水回收存在問題

2014年下半年，我公司根據棗莊市城市供暖規劃要求，新建了一座供熱首站，供熱首站現安裝了兩臺換熱機組。供熱首站一次熱媒為從1#汽輪機三抽蒸汽，蒸汽參數為0.981MPa、262.4℃過熱蒸汽；二次熱媒為130/70℃高溫水。

我公司現有兩臺260t/h循環流化床鍋爐和一臺50MW發電機組。在供暖季，我公司汽輪機運行方式將采用抽汽供暖方式，額定抽汽量為160t/h，額定排汽量為54t/h，換熱站回收凝結水溫度為<80℃。該部分凝結水如果全部輸送到疏水箱，經過疏水泵泵送至除氧器，一方面疏水泵出力不夠，另一方面疏水箱設計偏小，都會造成系統不配套情況。我公司冷渣系統采用凝汽器凝結水作為冷卻水源，其要求溫度<40℃。我公司如果把供熱首站熱交換器產生的凝結水全部泵送到除氧器的話，將會出現現有50MW發電機組運行導致因凝結水量不足（凝結水溫過高）造成冷渣機無法運行情況的出現。

2 電廠凝汽器情況簡介

運行中汽輪機做功后主凝結水進入汽封冷卻器進口水室，走加熱器管程，由出口水室排出。我公司凝汽器為C50抽汽式汽輪機配置，使形成末端真空，容納本體和各管道等疏水，回收作功后的蒸汽凝結成水。該凝汽器為對分、雙流程、淡水冷卻帶鼓泡除氧的表面式凝汽器。凝汽器由接頸、殼體、前后水室、鼓泡除氧式熱井及凝汽器附件等主要部套組成。空氣和其他非凝結氣體由排風機抽出，排至大氣。

3 初步方案設想

經過多方面綜合考慮，決定直接將供熱首站內回收的凝結水送入凝汽器中部，使回水直接與凝汽器循環冷卻水鋼管接觸，由循環水系統將凝結水多余溫度吸收，從而降低供熱首站回收凝結水的問題，并通過凝結水泵將凝結水送入冷渣機使用；也可考慮只將一部分凝結水送入凝汽器內，僅需滿足冷渣機用水即可，其余凝結水仍然送入疏水箱或除氧器內。該方案可能存在風險：將凝結水送入凝汽器，須綜合考慮凝結水進口位置，以及進口水流分布形式，如位置過高，或噴射角度異常，有可能造成凝汽器頂部帶水，造成汽輪機尾部葉片損壞；如位置過低，或凝結水不能與循環水鋼管充分結合，會導致凝結水溫度降低有限，導致凝汽器真空升高，影響機組的出力，同時也會因凝汽器內凝結水溫度過高，造成冷渣機超溫。經過對凝汽器相關參數進行計算，凝結水進入凝汽器后形成閃蒸量在13t/h左右，不會對凝汽器和汽輪機造成太大影響，供熱首站凝結水可選用疏水口接口接入凝汽器。進一步與汽輪機廠技術人員溝通，汽機廠要求汽輪機后缸溫度不超過80℃。根據凝汽器現場管口情況，擬選用DN100的r-汽室灌水口接入凝汽器。從凝汽器除鹽水補水母管下方的DN320凝結水母管處接一三通，一路進入凝汽器，另一路進入疏水箱或除氧器。若采用該方案，需增加部分DN100的不銹鋼管，1個不銹鋼電動調節閥、3個不銹鋼手動截止閥。本項目方案設計圖（如圖1）。

汽輪機真空系統嚴密性的好壞，直接影響到汽輪機背壓，也影響到汽輪機的熱耗，同時影響到凝結水含氧量的高低和凝汽器的冷凝效果。影響真空系統嚴密性的因素較多，但總的來看主要是由于在真空狀態下運行的設備閥門及管道的不嚴密而漏入空氣，以及排汽中帶入的不凝結氣體所造成的。

4 方案實施

為了確保在不停機，不降負荷情況下完成供熱首站凝結水進凝汽器回收利用工作，安裝公司提前把進入凝汽器前的凝結水管道，閥門、三通、表計等全部安裝就緒。2015年1月10日，在安裝單位精心組織和運行人員密切配合下，利用1分鐘時間迅速完成了不停機情況下凝汽器r-汽室灌水口合口工作。

施工工序：D325×5凝結水管道開口（DN100）→D325×5管道安裝旋啟式止回閥→敷設Φ108×4管道至凝汽器汽室灌水口→Φ108×4管道與汽室灌水口反法蘭焊接→卸掉4條汽室灌水口法蘭螺栓→迅速抽掉連接δ6mm盲板→汽室灌水口反法蘭對接→緊固連接螺栓→Φ108×4管道與汽室灌水口合口完成。

5 凝結水改造后運行效果

2月1日供熱首站試運后，凝結水順利進入凝汽器進行冷卻運行，汽機后缸排汽溫度為40℃，改造前為冬季為37℃，夏季為45℃，從改造后汽缸排汽溫度數據看，本次供熱首站凝結水接入1#凝汽器絲毫未影響汽輪機運行，使我公司除鹽水和凝結水循環處于良性循環狀態，確保了1#機及2#鍋爐冷渣機循環冷卻系統正常運行。經過連續運行發現，我公司通過對凝汽器補供熱首站凝結水有三個優點：一是當補水溫度低于汽輪機排汽溫度時，可吸收部分凝汽潛熱，減少了冷源損失。二是降低了凝汽器的壓力，使汽輪機發電能力提高。三是補水和凝結水一起通過回熱系統的低壓加熱器利用低壓抽汽加熱，和通過除氧器補水相比，減少了高壓抽汽，增加汽輪機的發電量。

6 凝結水系統改造帶來的經濟效益和社會效益

6.1 經濟效益

在供暖季節，如果不進行凝汽器改造，我們公司六臺冷渣機運行冷卻水將受到嚴重影響，這種情況下就必須對冷渣機冷卻水進行補充除鹽水，除鹽水成本較高，20元/噸。并且如果利用除鹽水對冷渣機進行冷卻，則水循環系統管道需重新設計，改造工程量非常大。僅管道閥門改造所需費用大約50萬元，而目前凝汽器灌水口改造僅需8000元。除鹽水消耗將由原來每月18000m3增加到22000m3。除鹽水費用每月將增加8萬元，每年將增加96萬元。

6.2 社會效益

我公司本次凝結水系統改造既保證了供熱首站換熱器凝結水正常循環回收，又彌補了冬季除鹽水水溫低，影響汽機后缸排汽溫度吸熱問題，還在一定程度上提高了汽輪機的發電能力。通過本次凝結水系統改造，不僅使本廠水循環良性運行，還保證了城區冬季供暖工作安全穩定運行。供暖工作是民生工程，使本年度冬季城區供暖工作取得了較好的經濟效益和社會效益，獲得了較好的口碑，為企業健康持續發展提供了保障。

作者簡介：徐瑞（1975-），女，本科，助理工程師，長期從事電廠機電設備安裝運行管理工作。