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火力发电厂除氧器内漏热经济探讨

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发表于 2017-5-20 11:05:53 | 显示全部楼层 |阅读模式

火力发电厂除氧器内漏热经济探讨

  摘要:火力发电厂热力系统工质外漏发生在热力系统内部,通过计算机组除氧器内漏对热经济的影响,探讨了问题产生的原因,并提出改进的方法。

  关键词:火力发电厂;除氧器;内漏;热经济性  

  前言

  发电厂热力系统工质外漏,使机组热经济性下降、煤耗上升,造成了大量的能源浪费.我国火力发电厂有大量的疏放水管道,由于阀门不严密或其他原因,工质内漏现象普遍存在.通过对部分电厂调研,总结出机组管道热力系统内漏损失主要集中在汽轮机高低压旁路系统、高低压加热器给水旁路管路、加热器危急疏水及放水门、除氧器水箱放水阀和汽轮机本体各疏水管阀等处。本文以电厂300MW机组除氧器为例,探讨了其热力系统内漏原因并作热经济性计算。

  1除氧器热力系统及内漏原因分析

  1.1除氧器热力系统

  除氧器在电厂热力系统中承担除氧任务,以防止设备腐蚀。同时,它又是回热系统中的混合式加热器之一,并作为凝结水泵和给水泵之间的缓冲和贮水装置,以汇集高压加热器疏水等.在除氧器加热蒸汽系统中,加热蒸汽应接入除氧器本体的下部或中部,所有被加热的水应引入本体的顶部,流进配水槽或喷嘴中。除氧水箱设有放水管和溢水装置,放水管从水箱的最低点引出并通向疏水箱,在发生事故或停机检修时,将除氧水箱中的水从放水管放掉。在运行过程中,当水位达到最高水位(溢水位)时,电接点水位计上相应的接点发出电信号控制电动闸阀开启,把溢水排入疏水箱,从而防止水位过高。

  1.2除氧器内漏原因分析

  随着机组自动化程度的提高,阀门采用电动控制逐渐普及,如除氧器底部放水阀、除氧器至凝汽器放水阀或机组事故放水阀多为电动阀门。由于该类阀门关闭紧力不足,造成严密性相对下降,且阀门前后压差较大,在高温高压工质的冲刷下,阀芯易受磨损,由此引起系统工质内漏。另外,这种阀门流动背压很低,大多处于临界状态,会损失大量的有用能。

  机组在运行中会出现补给水阀开度过大、凝汽器管束循环冷却水泄露、给水泵故障跳闸,或锅炉给水系统阀门误关、水位自动调节阀失灵、机组负荷突然降低、除氧器自生沸腾等情况,这些情况都可能导致除氧器的高水位报警。水位过高时,除氧器会自动开启溢流电动阀和放水电动阀,引起大量跑水,造成大量高品质工质的内漏。若溢流不及,还会造成除氧器振动,抽汽管道冲击甚至汽轮机水冲击。

  从整个热力系统的内漏情况看,阀门内漏对机组经济性的影响最为明显,因此包括除氧器在内的全厂内漏整改措施也必须要围绕着阀门内漏来治理。应从运行,检修,系统优化,设备选型等多个方面着手。除了减少非正常的泄漏外,对正常运行中必须泄漏的流量采取合理控制,减少泄漏流量,并尽可能地回收利用工质,达到提升机组热经济性的目的。

  2除氧器内漏热经济性计算

  除氧器内漏属于纯热量系统问题,除氧器中热水漏至疏水扩容器后进入凝汽器,由于这部分工质是经过各个低压加热器加热后送向除氧器的,吸收了系统的热量,却没有参加作功,而仅是从凝汽器到低加、除氧器、再返回到凝汽器作循环,无疑使整个系统的经济性受到影响。其直接表现为主凝结水流量较设计值偏大,因而各低加的抽汽量相应增加,中、低压缸的功率相应减少,影响整个机组热耗率和功率。

  如何解决除氧器内漏问题,笔者考虑以补充水形式进入凝汽器,进行热经济性计算,其工质泄漏部分为管道热损失,因此运用考虑管道热效率的等效热降法对除氧器内漏进行定量分析。

  2.1考虑管道热效率的等效热降法分析

  管道热效率反平衡算法详见中华人民共和国电力行业标准DL/T606.3-2006的火力发电厂能量平衡导则第3部分热平衡。

  (1)

  式中:——管道热效率,%;

  ——单元机组管道热损失,kJ/kg;

  ——锅炉热负荷,kJ/kg.

  本文仅分析工质内漏对机组热经济性影响,故只需计算带热量工质泄漏热损失

  (2)

  式中:Dl——带热量工质泄漏量,kJ/kg;

  hl——带热量工质焓,kJ/kg;

  hma——化学补水焓,kJ/kg.

  根据等效热降法原理,除氧器内漏影响1kg新蒸汽等效热降值ΔH0为

  (3)

  式中:——内漏工质份额;

  τr——1kg工质在r级加热器中焓升,kJ/kg;

  ηr———r级加热器抽汽效率;

  r——加热器的级数.

  因此,绝对内效率ηi为

  (4)

  式中:H0——1kg新蒸汽等效热降,kJ/kg;

  Q0———机组循环吸热量,kJ/kg;

  ΔQ0——机组循环吸热量变化值,kJ/kg.

  2.2机组热经济性变化计算

  在分析火力发电厂热经济性时,一般情况下,忽略锅炉效率ηb,汽轮机机械效率ηm,以及发电机效率ηg变化.但分析除氧器内漏问题时,需同时计入ηp和ηi的变化才能得出合理的结论.考虑管道热效率后,全厂热经济性变化δηcp算法为

  (5)

  原等效热降算法对火电厂热力系统进行热力分析具有方便、快捷的优点,但其计算中忽略了热力系统局部变化所引起的管道热效率变化,将管道热效率以某一固定经验值带入计算具有不合理性.而由式(1)至式(5)可知,考虑管道热效率的等效热降算法弥补了这一不足。



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 楼主| 发表于 2017-5-20 11:06:16 | 显示全部楼层
  3算例及其分析
  本文以N300216.7/538/538单轴、双缸双排汽、一次中间再热凝汽式机组为例,应用上述公式,对该型机组除氧器内漏进行热经济性的定量计算和定性分析。
  当除氧器水测内漏为1.0t/h时,全厂每年将因此增加0.03g/kWh的发电煤耗和近3万元的发电成本;若内漏量达到14t/h,发电煤耗上升0.46g/kWh,年增加机组燃料费用近50万元。
  图1为ηp,ηi,ηcp随DXL的变化趋势示意图.图2为H0,Q0随DXL的变化趋势示意图。
  文中计算部分采用的是考虑发电厂管道热效率的等效热降法,无论从定量计算还是定性分析方面考虑,都与传统热量法计算结果相同,并与热力发电厂原理一致。
  由图1和图2可知,随着除氧器内漏量的增加,新蒸汽等效热降的降低慢于系统循环吸热量的减少。因此,虽然管道热损失增加,机组绝对内效率呈现增长状态,但综合考虑管道热效率的影响,全厂效率仍然是下降的,不利于机组的热经济性。
  除了除氧器内漏之外,热力系统还存在大量的疏放水管阀.查找全厂热力系统内部泄漏,需编
  制相应的疏放水阀门清单,然后照单进行隔离操作.可利用红外点温计测定阀门前后管道的温度来排除内部泄漏,如阀门前后温差大,或阀门后温度较接近室温的,则可判定无工质内漏.对高压阀门而言,若内漏刚发生,可采取手动压紧的方法消除内漏,但若内漏时间超过30min,阀体受高压流体冲刷磨损会非常严重,只有解体才能消除其内漏缺陷。
  电厂热力系统中部分阀门,如高低压旁路阀、高加旁路阀、加热器疏放水阀等,若发生内漏将对
  机组热经济性产生很大的影响,需重点关注.在阀门后加装测温装置并引入DCS系统,可使运行人员能在第一时间发现阀门内漏,并为准确判断内漏量的大小提供科学依据。
  4结论
  (1)火力发电厂除氧器热力系统内漏,既威胁机组的安全运行,还会产生辅机电耗升高等不良现象,使机组作功能力下降,热效率降低,在经济上给发电企业造成重大损失,需引起足够的重视。透彻理解除氧器内漏原因,对机组安全经济运行和延长机组的寿命具有十分重要的意义。
  (2)运用考虑管道热效率的等效热降法准确计算出除氧器工质内漏所造成的管道热经济损失,计算结果表明,当除氧器内漏至凝汽器1t/h,机组发电煤耗增加0.03g/kWh时,计算结果与传统热量法完全一致,并弥补了原等效热降法的不足。
  (3)我国对发电机组内部泄漏的研究不够,应选择试点机组进行热力系统严密性试验,确定各处内部泄漏对机组热耗率的影响。这项工作新增设备投资少、获益大,对我国电力工业节能减排有很大帮助,应立题进行专项研究。  
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