KLAR乏汽回收裝置在600MW亞臨界機組中的應用分析

王萬明， 劉光耀， 徐婷婷， 王莉莉

（1.華電國際電力股份有限公司鄒縣發電廠，山東鄒城2735 22；2.華電電力科學研究院，浙江杭州3100 30）

0 引言

目前600 MW亞臨界機組除氧器及定排排汽直接外排，無任何回收措施，在造成熱能浪費的同時也造成熱污染，給廠里的節能工作及企業的社會效益帶來一定的負面影響。

華電國際鄒縣發電廠600 MW亞臨界機組除氧器處理量為2400 t/h，工作壓力為1.1 MPa，排汽管徑為DN 100，外排汽量約為5.0 t/h。定排工作壓力為0.1 MPa，排氣管徑為DN 300，鍋爐排污率1%～2%，外排汽量約為3.6 t/h。以除氧器為例，外排蒸汽總熱量按1.1 MPa飽和新蒸汽熱焓值（2784 kJ/kg）折合為1.39×107kJ/h。按每臺除氧器每年運行5000 h計算，此部分乏汽直接外排，則每年外排蒸汽總熱量為6.96×1010kJ，折算為標準煤就是2375 t（每千克標準煤的熱值為2930 6 kJ）。即每年直接損失2375 t標準煤，造成熱能和除鹽水的浪費。

本文研究應用的K L A R乏汽回收裝置，能夠合理解決除氧器和定排的乏汽排放帶來的熱能浪費問題，同時還能改善工作環境，降低生產成本為企業創收，也將國家節能減排政策落實到企業生產實處。

1 KLAR乏汽回收裝置特點分析

以往的乏汽回收裝置有以下幾項缺點：一是成本投資太大，回收期長，無明顯經濟效益；二是設備無法完全回收，往往造成二次污染；三是安全可靠性不能保證，由于除氧器排汽中含有大量氧氣和二氧化碳等，得不到較好的去除，反而影響除氧器的除氧效果，對系統不利。

國外少數發達國家如美國、日本等國已有采用噴射式熱泵技術進行乏汽回收，但能將此技術與高效氣液分離及大容量小流量的比例疊加技術等多項技術重合，目前沒有。

國內大多數企業對于裝置外排乏汽直接排掉，也有部分企業采用換熱、噴淋等間接回收的傳統方式進行回收，但傳統回收方式存在很多局限和紕漏，往往達不到理想效果。主要表現在以下幾點：

表1 K L A R乏汽回收裝置與傳統乏汽回收裝置對比

（1）傳統方式回收效率低，從已實施的企業運行數據分析來看，回收效率最高僅40%。

（2）間接回收受局限性，不適應變工況運行，故障率高，周期需要更換組件。

（3）占地面積大，由于乏汽壓力低，若裝置過小，則產生系統背壓。

針對國內回收的傳統方式，與本項K L A R乏汽回收裝置進行對比[1，2]，見表1。

因此，采用K L A R型全自動低位熱能回收裝置（如圖1所示），來對除氧器的外

排乏汽進行回收利用，效益明顯。K L A R-4.0-P-A以凝泵出口凝液（36℃）作為工作水源，經抽吸動力頭的作用，將乏汽完全冷凝成水，并變成氣—水混合物，低溫凝液可被加熱到150℃左右。熱水進入氣液分離裝置，被分離的氧氣及不凝氣體經排出裝置自動排出。工作水體在高精度液位控制作用下，經升壓泵恢復壓力，復歸到除氧器進水管中（調節閥后），排汽的熱能與冷凝水被全部回收[3]。

2 KLAR乏汽回收裝置具體應用

600 MW工況下20 t/h的工作水從凝泵出口經乏汽回收系統被加熱到150℃左右后與除氧器進水混合（如圖2所示）。由于經乏汽回收裝置后工作水溫度與5號低加出水溫度相當，即20 t/h的工作水不經低加加熱，可減少各低加抽汽，使機組做工增加。根據等效熱降原理對其進行經濟性分析，節省煤耗見表2。

圖1 K L A R乏汽回收裝置

圖2 乏汽回收系統（低加旁路）

20 t/h的工作水不經低加可使蒸汽作功增加：

式中 αb0—工作水旁路分流份額，%；

τr—凝結水在加熱器中的焓升，kJ；

ηr—省煤器出水焓值，kJ；

hk—No.k低加出口水焓值，kJ；

ηk+1—No.k+1低加抽汽效率，%；

ηr—為相應的抽汽效率，%。

裝置效率的相對變化為：

表2 旁路量對煤耗的影響

根據等效熱降原理對乏汽回收試驗結果進行理論分析可知：600 MW負荷工況下可使煤耗下降0.551 g/（kW·h）。按年運行5000 h數計算可得每年可節省準煤1653 t（每千克標準煤的熱值為29306 kJ）。

成果應用后實現了除氧器外排乏汽完全回收利用，無二次污染；回收的熱能及工質帶來可觀的直接經濟效益；系統穩定運行，突發事件情況下，不對原系統造成安全隱患；設計留有冗余，在一定的變化區間內也能正常運行（如圖3所示）。

圖3 安裝投運乏汽回收裝置

3 試驗結果

3.1 乏汽回收裝置性能試驗結果

評價乏汽回收裝置性能的主要參數試驗結果如表3所示，試驗分別測量了600 MW、560 MW負荷工況下乏汽回收裝置的各項參數。600 MW負荷工況下測得乏汽壓力為1.105MPa，溫度為184.27℃；工作水流量為20.02 t/h，壓力為1.312 MPa，溫度為36.5℃。工作水與乏汽混合后流量為25.1 t/h，溫度為159.26℃。由此可知，在600 MW負荷下20.02 t/h的工作水在溫度為36.5℃的情況下，經乏汽回收裝置吸取乏汽的熱量后溫度提升約122.76℃左右。

表3 乏汽回收裝置性能試驗結果

3.2 機組熱力性能試驗結果

由表4可知，600 MW負荷工況下投用乏汽回收裝置將除氧器乏汽熱能利用上后，機組熱耗下降約12.52 kJ/（kW·h），煤耗下降0.469 g/（kW·h）。按年平均負荷為500 MW/h和年運行5000小時數計算，可得每年可節省準煤1170 t（每千克標準煤的熱值為29306 kJ）。

4 結語

表4 機組熱力試驗結果

由試驗結果分析可知：600 MW負荷工況下乏汽回收裝置投用后（測得乏汽壓力1.105 MPa，溫度184.27℃；工作水流量為20.02 t/h，壓力為1.312MPa，溫度為36.5℃。工作水與乏汽混合后流量為25.1 t/h，溫度為159.26℃），20 t左右的凝結水經K L A R乏汽回收裝置后，被加熱到159℃左右直接進入除氧器進水管路中。約20 t凝結水不經低壓加熱器加熱，從而減少低加抽汽量并增加做功，供電煤耗下降了0.469 g/（kW·h）。按年運行5000 h計算，每年節省標煤1170 t（每千克標準煤的熱值為2930 6 kJ）。

[1]于濤.乏汽回收利用技術應用研究[J].機電信息，2012，21：105～107.

[2]邵偉，劉勝利，胡勇.發電廠乏汽回收技術的應用研究[J].通用機械，2012，（6）：72～74.

[3]姚來，萬金良，陳雪松.除氧器外排乏汽回收利用小結[J].化工設計通訊，2013，（1）：28，29.