表面式加熱器不同疏水方式對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響

陳云光

（大唐河北馬頭熱電分公司 056044）

表面式加熱器不同疏水方式對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響

陳云光

（大唐河北馬頭熱電分公司 056044）

節(jié)約能源、降低損失是解決供需不平衡最現(xiàn)實(shí)、最有效的途徑，而火力發(fā)電廠節(jié)能工作中很重要的一部分就是針對(duì)熱力系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造，不斷地優(yōu)化和完善熱力系統(tǒng)，以提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。火力發(fā)電廠以表面式加熱器最為常見，表面式加熱器抽汽和水不相接觸，水走水管里面，汽走水管外面，汽水通過水管金屬表面進(jìn)行換熱。抽汽放熱變成疏水，疏水要從加熱器出去，而疏水方式目前常用的有三種：即疏水逐級(jí)自流、疏水泵疏水和設(shè)置疏水冷卻器。

熱力系統(tǒng)疏水回收方式對(duì)機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性有很大的影響。疏水逐級(jí)自流方式雖然熱經(jīng)濟(jì)性最差，但是系統(tǒng)簡單、投資小使其廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電廠；而使用疏水冷卻器則可以降低疏水溫度，達(dá)到回收疏水熱量的目的；疏水泵則因其能夠截流疏水而達(dá)到接近混合式加熱器的抽汽熱量利用效果。筆者通過熱平衡法對(duì)不同疏水回收方式的循環(huán)熱效率進(jìn)行了分析比較，為熱力系統(tǒng)的節(jié)能改造提供了理論支持。

表面式加熱器；疏水泵；疏水冷卻段（器）；經(jīng)濟(jì)性分析

熱力系統(tǒng)疏水回收方式對(duì)機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性有很大的影響。疏水逐級(jí)自流方式雖然熱經(jīng)濟(jì)性最差，但是系統(tǒng)簡單、投資小使其廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電廠；而使用疏水冷卻器則可以降低疏水溫度，達(dá)到回收疏水熱量的目的；疏水泵則因其能夠截流疏水而達(dá)到接近混合式加熱器的抽汽熱量利用效果，但可靠性低、維護(hù)工作量大成為制約其發(fā)展的因素。文中通過熱平衡法對(duì)不同疏水回收方式的循環(huán)熱效率進(jìn)行了計(jì)算比較，為熱力系統(tǒng)的節(jié)能改造提供定量數(shù)據(jù)支持[1]。

1 疏水逐級(jí)自流及其熱經(jīng)濟(jì)性

加熱蒸汽進(jìn)入表面式加熱器放熱后，冷凝為凝結(jié)水——疏水，為保證加熱器內(nèi)換熱過程的連續(xù)進(jìn)行，必須將疏水收集并匯集于系統(tǒng)的主水流（主給水或主凝結(jié)水）中。通常疏水的收集方式有兩種：一是利用相鄰表面式加熱器汽側(cè)壓差，將壓力較高的疏水自流到壓力較低的加熱器中，逐級(jí)自流直至與主水流匯合，這種方式成為疏水逐級(jí)自流方式。

采用1號(hào)高壓加熱器疏水自流至2號(hào)高壓加熱器，2號(hào)高壓加熱器疏水自流至3號(hào)高壓加熱器，3號(hào)高壓加熱器疏水自流至4號(hào)混合式加熱器（除氧器），匯合于給水中，5～8號(hào)低壓加熱器的疏水依次從高到低逐級(jí)自流，最后流入凝汽器熱井而匯合于主凝結(jié)水中。另一種是疏水泵方式，由于表面式加熱器汽側(cè)壓力遠(yuǎn)小于水側(cè)壓力，尤其是高壓加熱器，疏水必須借助于疏水泵才能將疏水與水側(cè)的主水流匯合，匯入地點(diǎn)通常是該加熱器的出口水流中。由于此匯入地點(diǎn)的混合溫差最小，因此混合產(chǎn)生的附加冷源損失亦小。

2 疏水泵及其熱經(jīng)濟(jì)性

使用疏水泵把加熱器的疏水打入主凝結(jié)水，是克服表面式加熱器因疏水逐級(jí)自流而降低熱經(jīng)濟(jì)性的措施之一。它的熱經(jīng)濟(jì)效果比疏水逐級(jí)自流高，也比使用疏水冷卻器好，但仍略低于混合式加熱器。

從熱量法角度分析時(shí)，著眼于疏水不同收集方式對(duì)回?zé)岢槠龉Ρ萖r的影響程度，疏水逐級(jí)自流于疏水泵方式相比較，疏水逐級(jí)自流由于j級(jí)疏水熱量進(jìn)入j+1級(jí)加熱器，使壓力較高的j-1級(jí)加熱器進(jìn)口水溫比疏水泵方式低，水在其中的焓升Δhwj-1及相應(yīng)的回?zé)岢槠緿j-1增加。而在壓力較低的j+1級(jí)加熱器因疏水熱量的進(jìn)入，排擠了部分低壓回?zé)岢槠?，Dj+1減少。這種疏水逐級(jí)自流方式造成高壓抽汽量增加、低壓抽汽量減少，從而使減少，熱經(jīng)濟(jì)降低。而疏水泵方式完全避免了對(duì)j+1級(jí)低壓抽汽的排擠，同時(shí)提高了進(jìn)入j-1級(jí)加熱器的水溫，使j-1級(jí)抽汽略有減少，故熱經(jīng)濟(jì)性較高。

3 疏水冷卻段（器）及其熱經(jīng)濟(jì)性

表面式加熱器排出疏水的方式以逐級(jí)自流最為簡單、可靠。因此，這種疏水方式在發(fā)電廠中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，疏水逐級(jí)回流要排擠低壓抽汽，產(chǎn)生不可逆損失；當(dāng)疏水排入凝汽器時(shí)，還將引起直接的冷源損失。這些都使裝置的熱經(jīng)濟(jì)性降低。為此，通常采用的措施之一是增設(shè)疏水冷卻器。疏水冷卻器的定量分析是完善疏水設(shè)備和系統(tǒng)，以及合理選擇改造疏水方案的根據(jù)[2]。

為了減少疏水逐級(jí)自流排擠低壓抽汽所引起的附加冷源熱損失或因疏水壓力降產(chǎn)生熱能貶值帶來的火用損Δer（j+1），而又要避免采用疏水泵方式帶來其它問題時(shí)，可采用疏水冷卻段（器）。

由于在普通加熱器中疏水出口水溫為汽側(cè)壓力下對(duì)應(yīng)的飽和水溫，若將該水溫降低后排至壓力較低的j+1級(jí)加熱器中，則會(huì)減少對(duì)低壓抽汽的排擠，同時(shí)本級(jí)也因更多的利用了疏水熱能而產(chǎn)生高壓抽汽減少、低壓抽汽增加的效果，因此采用疏水冷卻段（器）可以減小疏水逐級(jí)自流帶來的負(fù)面效果。

設(shè)置疏水冷卻段（器），沒有像過熱蒸汽冷卻段的限制條件，因此目前600MW機(jī)組的所有加熱器都設(shè)置了疏水冷卻段。設(shè)置疏水冷卻段除了能提高熱經(jīng)濟(jì)性外，而且對(duì)系統(tǒng)的安全運(yùn)行也有好處。因?yàn)樵瓉淼氖杷疄轱柡退?dāng)自流到壓力較低的加熱器時(shí)，經(jīng)過節(jié)流降低后，疏水會(huì)產(chǎn)生蒸汽而形成兩相流動(dòng)，對(duì)管道下一級(jí)加熱器產(chǎn)生沖擊。振動(dòng)等不良后果，加裝疏水冷卻器后，這種可能性就降低了。對(duì)高壓加熱器而言，加裝疏水冷卻段后，疏水最后流入除氧器時(shí)，也將降低除氧器自生沸騰的可能性。

4 小結(jié)

表面式加熱器采用不同的疏水收集方式對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性的影響也不同，所以實(shí)際疏水收集方式應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來確定。雖然疏水逐級(jí)自流方式的熱經(jīng)濟(jì)性最差，但是它具有系統(tǒng)簡單、無轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備、工作可靠、投資小、不需附加運(yùn)行費(fèi)、維護(hù)工作量小等優(yōu)點(diǎn)，大多數(shù)機(jī)組的回?zé)嵯到y(tǒng)均因該優(yōu)勢(shì)而樂于采用它，尤其是高壓加熱器幾乎全部采用它，低壓加熱器的絕大部分也采用這種方式。而疏水冷卻段的采用又不同程度的彌補(bǔ)了疏水逐級(jí)自流對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性的影響。雖然疏水泵方式熱經(jīng)濟(jì)性高，但它使系統(tǒng)復(fù)雜，投資增加，且需用轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，既耗廠用電又易汽蝕，使可靠性降低，維護(hù)工作量大，在實(shí)際中并未直接進(jìn)入凝汽器增加冷源熱損失，且也防止它們進(jìn)入熱井影響凝結(jié)水泵的正常工作[3]。

[1]林萬超.火力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能分析[M].北京：水利電力出版社，1987：163～186.

[2]鄭體寬.熱力發(fā)電廠[M].北京：中國電力出版社，2001.

[3]H.Y.Kwak，D.J.Kim，J.S.Jeon.Exergetic and thermoeconomic analyses of power plants[J].Energy 2003（28）：343～360.

TM621

A

1004-7344（2016）10-0094-01

2016-3-15