旋膜式除氧器热力系统的经济性分析 

      以某电厂的300MW汽轮机机组为研究对象,通过对比旋膜式除氧器热力系统优缺点并进行热经济性分析,说明旋膜式除氧器热力系统可使回热系统得到简化,并能提高机组的安全可靠性及经济性,降低发电煤耗。
     随着社会的进步及其科学技术的发展,人们越来越认识到能源与环境是实现可持续发展的两大要素,受到了全球的广泛关注,提高能源利用效率、减少环境污染成为世界各国发展的重要战略方针。而努力降低火电厂的标准煤耗,对机组进行能耗分析,找出其节能潜力,进行节能研究,具有极其深远的意义。近几年火力发电厂装机逐渐向高参数、大容量趋势方向发展,提高运行经济性,降低能耗已经成为电厂节约一次能源的迫切要求。因此,在火力发电厂研究中,始终要考虑安全性和经济性,采用旋膜式除氧器热力系统是一种行之有效的研究方案。
1、旋膜式除氧器热力系统的特点
1.1旋膜式除氧器的热力系统的优缺点
     在我国,凝汽式汽轮机回热系统在结构上基本已有固定形式,包括低压加热器、除氧器、高压加热器。在热力系统中配备除氧器有如下优点:
     (1)除去给水中的氧和二氧化碳,使其达到所规定的标准;
     (2)作为回热系统的混合式加热器,在一定程度上提高了机组的热效率;
     (3)有很大的容积,可保证一定时间的备用,以便在停止向旋膜式除氧器供水条件下排除某些故障;
     (4)作为热力系统中的容器,可在不影响汽轮机设备效率的情况下方便地汇集由锅炉启动时、高压加热器等排出的高位热能的汽水混合物;
     (5)定压除氧器一般还用于做射水抽汽器、汽轮机轴封和其他用汽设备的汽源。
     但是配旋膜式除氧器的热力系统也有其固定的缺点:系统复杂、投资大;因旋膜式除氧器是装有高温水的大容器,高位布置在厂房特设的除氧间内,配有汽、水管道,除氧器配有安全门、动作保护装置和调节器等设备,普遍存在节流损失;同时需要运行人员进行经常性监督,不利于维护;在机组低负荷或超负荷运行时,除氧能力降低。对整个热力系统的可靠性与经济性有一定的影响;
1.2旋膜式除氧器的热力系统的特点
     旋膜式除氧器的热力系统经多年发展在理论和实际运行中都证明了是一种成熟可行的热力系统,相对于旋膜式除氧器热力系统在安全性、经济性等诸多方面都有很多优势。
     因取消了除氧设备、升压泵和部分管道、阀门,合理地简化机组的热力系统;在系统操作上,减少误操作的几率;排除了旋膜式除氧器满水和增压、排除了由除氧器向汽轮机或其轴封进水、排除升压泵断水和给水箱壳体泄露等等由除氧系统的设备、水泵、阀门、管道引起的机组故障停运,提高了机组的安全性和可靠性;在经济性方面,节省基建投资和运行维护费用。从电厂建设角度,减少了除氧器厂房土建及系统设备的投资;从电厂营运效益来看,减少了热力除氧器系统设备的维修费用,减少了厂用电(主要是回热系统水泵的耗电)和消除因除氧器余汽和对抽汽节流而产生的热损失,提高了机组的经济性。
2、旋膜式除氧器的热力系统热经济性比较分析
2.1旋膜式除氧器的热力系统
     该汽轮机机组回热系统中有八级非调整抽汽,分别供给三台高压加热器、一台除氧器、四台低压加热器。采用逐级自流的疏水方式,高加后一级疏水至除氧器,低加后一级疏水进入凝汽器,不设低加疏水泵。给水泵小汽轮机的汽源来自中压缸排汽,小汽轮机的排汽进入主凝汽器。热力系统图如图1所示:
     该旋膜式除氧器系统将四级抽汽改为表面式低加,疏水方式采用逐级疏水,后疏水都进入凝结水泵后的混合式加热器。取消八级抽汽和该级低压加热器。由于疏水逐级自流,给水泵前不需要加装混合器。高加后一级疏水引入混合器;凝结水泵后加一混合式加热器,汽轮机凝结水经凝结水泵送入混合式加热器,进入混合式加热器内的凝结水经喷嘴喷出形成雾状幕帘与给水泵小汽机排汽混合并进行除氧,混合后的凝结水经变频复合凝结水泵送入低压加热器加热。凝结水泵后加混合式加热器,用小汽机排汽加热凝结水,这样可更大限度的利用小汽机的排汽焓,此时各级疏水可直接排入混合式加热器,减轻凝汽器的工作压力,减少凝汽器的循环水量和耗电量。热力系统图如图2所示:
     当取消了八级抽汽后,可以通过提高小汽机的排汽压力的方法改善热力系统的热经济性,此时混合式低压加热器的进汽压力提高,由于混合式低加要将冷凝水加热到饱和温度,从而可以提高表面式低加的冷凝水进口温度,此时可有效利用小汽机的排汽热量。
     对旋膜式除氧器的热力系统进行热力计算并分析比较,其主要热经济性指标如表1所示,从表中可以明显看出,旋膜式除氧器热力系统机组的热经济性有很大的提高:机组的标准煤耗率下降了7.46g/(kWh),供电标准煤耗率降低了7.78g/(kWh)(见表1)。
     旋膜式除氧器热力系统采用疏水逐级自流,系统结构简单;综合运行安全和系统设计的造价等因素,采用疏水逐级自流系统简单可靠,安全性是高的。利用小汽机排汽加热冷凝水至饱和温度既保证了除氧效果,又满足了储存、缓冲作用的实现,这样不光可以有效利用小汽机的余热损失,提高热力系统的热经济性,而且可以有效除去冷凝水中的不凝结气体,是一种行之有效的热力系统设计方案,适宜推广应用。