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电站锅炉暖风器疏水侧调节的优越性

更新时间:2011-08-17      点击次数:4010
  前言
  
  电站锅炉暖风器作为有效控制锅炉低温腐蚀的一个电站辅机设备,在国内外都已普遍使用,但多数没有控制措施,运行中基本上是冬季投运,夏季解列。暖风器投运的时候,由于锅炉进风温度升高而可能造成锅炉排烟温度升高,机组运行经济性变差;暖风器不投运的时候,由于锅炉进风温度低而可能造成低温腐蚀加剧。对于可调式暖风器而言,蒸汽侧调节容易理解,也有运行实例,但综合效果不好;上海博创热能机械有限公司开发研制的新型节能产品“电站锅炉排烟温度程控装置”采用了疏水侧调节这一技术,下面通过对比分析的方法,介绍暖风器疏水侧调节的优越性。
  
  1物理过程解释
  
  可调式暖风器的蒸汽侧调节示意图详见图1,可调式暖风器的疏水侧调节示意图详见图2。暖风器用蒸汽来自于汽轮机的除氧器抽汽口,蒸汽压力约为0.8MPa左右,温度约为250C左右,呈过热状态。
  
  图1与图2之间的区别在于:图1中调节阀位于暖风器的蒸汽进口;图2中调节阀位于暖风器的疏水出口。由此带来暖风器内传热过程的变化主要有两个方面:
  
  (1)暖风器的实际工作压力不同。图1中,调节阀前的蒸汽压力等于汽源压力,调节阀后的压力小于汽源压力且在工作中不断变化。当调节阀关小时,由于阀后压力降低,相应的蒸汽饱和温度降低,使暖风器传热温差减小,出力减小,从而实现调节功能;图2中,暖风器传热管内的蒸汽压力等于汽源压力,疏水调节阀前后的疏水压力不同。
  
  所以,疏水侧调节使得暖风器内的实际工作压力和蒸汽饱和温度高于蒸汽侧调节。
  
  (2)暖风器的传热介质不同。图1中,暖风器内的工质传热基本上是过热蒸汽的降温放热和饱和蒸汽的凝结放热两部分,放热介质基本上是过热蒸汽和饱和蒸汽;图2中,暖风器内的工质传热过程是过热蒸汽降温放热变为饱和蒸汽,饱和蒸汽凝结放热变为饱和水,饱和水降温变为过冷水,放热介质是过热蒸汽、饱和蒸汽和凝结水三部分,且饱和蒸汽和凝结水之间的分界线——水位不断变化。当关小调节阀时,水位升高,由于疏水的放热系数小于蒸汽凝结放热系数,同时随着疏水温度降低,传热温差也相应减小,传热系数和传热温差的共同作用使得暖风器出力减小,从而实现调节功能。
  
  2调节范围比较
  
  蒸汽侧调节的调节范围基本上是:暖风器内的蒸汽压力为:(进汽压力—调节阀全开压降)~0.1MPa(压力);蒸汽温度为:进汽温度~100℃,阀后压力过低可能会影响暖风器及其疏水系统运行。
  
  疏水侧调节的调节范围基本上是:暖风器内的蒸汽压力等于汽源压力;温度范围为:蒸汽进汽温度至暖风器出风温度。
  
  由于疏水侧调节使得暖风器内的疏水温度理论上可以降低到出风温度,即暖风器的出力调节范围可以达到0~100%。而对于蒸汽侧调节而言,暖风器的疏水温度很难低于蒸汽饱和温度,所以疏水侧调节的调节范围大于蒸汽侧调节。这一点使得疏水侧调节能实现锅炉低温腐蚀所要求的高于环境温度的任意锅炉进风温度数值。
  
  3热能利用率的比较
  
  对于蒸汽侧调节,暖风器的疏水温度为相应工作压力下的饱和温度,而疏水侧调节可以使暖风器的疏水温度zui低可接近暖风器出风温度,大大低于相应工作压力下的蒸汽饱和温度。由于进汽热源相同,疏水温度低则意味着单位工质的放热量大,所以疏水侧调节使得暖风器的热能利用率高,一般可使暖风器蒸汽消耗量减少10%以蒸汽参数选择余地的比较蒸汽侧调节主要通过蒸汽压力的变化实现调节功能,所以对蒸汽压力的要求较高,目前常用汽轮机的除氧器抽汽口抽汽,压力再低可能满足不了调节阀的调节要求。
  
  疏水侧调节同蒸汽压力无关,蒸汽压力仅仅满足疏水系统流动的动力要求,所以可以考虑选用更低压力的蒸汽。例如选用6号低压加热器抽汽口的抽汽,由于抽汽参数降低,可使机组抽汽回热的效率进一步提高,计算结果见表1。
  
  从表1计算结果可见,暖风器采用汽轮机除氧器抽汽口抽汽作为热源,抽汽回热可使锅炉生产的新汽流量与汽轮机维持功率不变要求增加的新汽流量之差为5.211t/h,相当于提高机组循环系统热效率5%o;暖风器采用汽轮机6号低压加热器抽汽口抽汽作为热源,抽汽回热可使锅炉生产的新汽流量与汽轮机维持功率不变要求增加的新汽流量之差为7.172t/h,相当于提高机组循环系统热效率7‰。
  
  很明显,暖风器采用的蒸汽热源的压力越低,提高循环系统热效率的效果越明显,在表1计算参数下,选用汽轮机6号低压加热器抽汽口抽汽作为热源,同选用除氧器抽汽口抽汽相比,提高机组循环系统热效率2500左右,即降低机组发电煤耗0.6g/kWh左右,节能效果明显。
  
  5暖风器换热能力比较
  
  疏水侧调节的暖风器传热管内蒸汽压力等于汽源压力,相应的蒸汽饱和温度较高,在暖风器设计出力工况下,传热温差较大。
  
  蒸汽侧调节的暖风器传热管内蒸汽压力小于汽源压力,相应的蒸汽饱和温度也有所降低,为了满足调节阀的调节性能,一般阀座通径选得较小,在暖风器设计出力工况下,调节阀全开,阀前后的压差大约为0.1MPa,相应的蒸汽饱和温度降低5℃左右,使得传热能力减弱。换言之,蒸汽侧调节实际上是将汽源蒸汽人为节流,造成了热能熵增损失后再进行传热过程,由此带来的损失是在相同换热量前提下,要求布置的受热面积增大。
  
  6结论
  
  通过上述分析,可以得出可调式电站锅炉暖风器采用疏水侧调节相比蒸汽侧调节有四方面的优越性:
  
  (1)暖风器出力调节范围大;
  
  (2)疏水温度低于蒸汽饱和温度,热能利用率高;
  
  (3)有利于选择更低压力的蒸汽汽源,进一步提高汽轮机抽汽回热的效率;
  
  (4)有利于提高传热温差,减少暖风器受热面积,降低制造成本。
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