凝結(jié)水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

摘 要：文章主要描述燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)供熱機(jī)組的凝結(jié)水系統(tǒng)配置情況。探討熱網(wǎng)疏水泵設(shè)置的合理性，從減少能耗、安全及成本等方面優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計。

關(guān)鍵詞：凝結(jié)水系統(tǒng)；凝結(jié)水泵；熱網(wǎng)疏水泵

對于供熱機(jī)組，凝結(jié)水系統(tǒng)和熱網(wǎng)疏水系統(tǒng)為供熱機(jī)組的主要熱力系統(tǒng)，系統(tǒng)配置是否合理，不僅直接影響機(jī)組整體運行的經(jīng)濟(jì)性，而且對機(jī)組整體安全性也有重大影響。

1 運行工況

首先介紹SSS離合器技術(shù)基本原理：對于燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)供熱機(jī)組的蒸汽輪機(jī)，其高中壓模塊和低壓模塊之間采用SSS離合器連接，汽輪發(fā)電機(jī)位于高壓側(cè)，低壓模塊可通過SSS離合器脫開，供熱工況下蒸汽輪機(jī)既可背壓運行也可抽凝運行，冬季供熱工況抽汽量大時，汽機(jī)低壓缸可解列，高中壓缸背壓運行，其排汽及低壓主汽全部用于加熱熱網(wǎng)加熱器，此時，機(jī)組抽汽量可增加20%；非供熱工況時，高中壓缸和低壓缸通過SSS離合器連成一個軸，機(jī)組純凝運行。

工況一：非采暖和制冷季，機(jī)組純凝工況運行。

工況二：采暖和制冷季，汽輪機(jī)采用SSS離合器技術(shù)，汽機(jī)采用背壓運行。

工況三：采暖和制冷季，一臺汽機(jī)或一套聯(lián)合循環(huán)機(jī)組故障。

2 方案描述

對于燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)供熱機(jī)組，擬定兩個凝結(jié)水系統(tǒng)方案，根據(jù)以上三種工況，對凝結(jié)水系統(tǒng)配置從技術(shù)可靠性、運行經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行比較。

2.1 方案一

對于冬季采暖和夏季制冷季，熱負(fù)荷穩(wěn)定，凝結(jié)水系統(tǒng)配置了3臺50%容量的凝結(jié)水泵，采用變頻方式。每臺熱網(wǎng)疏水系統(tǒng)配置3臺50%容量熱網(wǎng)疏水泵，熱網(wǎng)疏水經(jīng)過熱網(wǎng)疏水泵升壓后進(jìn)入凝結(jié)水系統(tǒng)。具體系統(tǒng)如圖1。

工況一：非采暖制冷季，機(jī)組純凝工況運行，凝汽器來的凝結(jié)水由凝結(jié)水泵升壓后，經(jīng)過軸封加熱器，送入鍋爐尾部低壓省煤器，并進(jìn)入低壓汽包兼除氧器。工況二：采暖和夏季制冷季，汽輪機(jī)采用SSS離合器技術(shù)，汽機(jī)背壓運行，低壓缸解列，中壓缸排汽和低壓主汽全部進(jìn)入熱網(wǎng)加熱器，凝汽器處于熱備用狀態(tài)，只有少量疏水進(jìn)入凝汽器，此時，凝結(jié)水泵間歇運行。熱網(wǎng)疏水經(jīng)過熱網(wǎng)疏水泵升壓后進(jìn)入凝結(jié)水管道，送入鍋爐低壓省煤器，熱網(wǎng)系統(tǒng)正常運行。工況三：當(dāng)一臺汽機(jī)或一套聯(lián)合循環(huán)機(jī)組事故時，另一套蒸汽輪機(jī)背壓運行，低壓缸解列，中壓缸排汽和低壓主汽全部進(jìn)入熱網(wǎng)加熱器，凝汽器處于熱備用狀態(tài)，只有少量疏水進(jìn)入凝汽器，此時，凝結(jié)水泵間歇運行。熱網(wǎng)疏水經(jīng)過熱網(wǎng)疏水泵升壓后進(jìn)入凝結(jié)水管道，送入鍋爐低壓省煤器，此時熱網(wǎng)系統(tǒng)減半運行。

2.2 方案二

由于冬季采暖和夏季制冷期間熱負(fù)荷穩(wěn)定，所以凝結(jié)水系統(tǒng)配置了3臺50%容量的凝結(jié)水泵，采用變頻方式，具體系統(tǒng)如圖2。

工況一：非采暖制冷季，機(jī)組純凝工況運行，凝汽器來的凝結(jié)水由凝結(jié)水泵升壓后，經(jīng)過軸封加熱器，送入鍋爐尾部低壓省煤器，并進(jìn)入低壓汽包兼除氧器。

工況二和工況三：不設(shè)置熱網(wǎng)疏水泵，熱網(wǎng)疏水均自流入凝汽器，經(jīng)過凝結(jié)水泵升壓后進(jìn)入余熱鍋爐尾部低壓省煤器，熱網(wǎng)系統(tǒng)正常運行。

3 方案比較

兩方案設(shè)備配置見表1：

方案一為常規(guī)供熱機(jī)組凝泵、疏水泵配置方案，凝泵和疏水泵均為高壓泵，采暖及制冷期，凝泵和疏水泵均投入運行，存在并泵運行的情況，控制較復(fù)雜，此種配置方式，雖然保證了熱網(wǎng)疏水無熱量損失，但由于熱網(wǎng)疏水溫度偏高，降低了余熱鍋爐的余熱利用，且由于低壓汽包（兼除氧器）為定壓運行，為了配套變頻凝結(jié)水泵，熱網(wǎng)疏水泵也應(yīng)該設(shè)置變頻器，節(jié)能性較差。當(dāng)采用SSS離合器汽機(jī)背壓運行時，凝汽器凝結(jié)水量極少，凝泵一直運行，非常不經(jīng)濟(jì)，如果間歇運行頻繁啟停，對凝泵壽命影響也較大；且背壓工況時軸封冷卻器冷卻水源為熱網(wǎng)疏水，對汽機(jī)廠軸封加熱器選型造成困難，或需額外尋找冷卻水源（開式水或閉式冷卻水）。

方案二的特點：（1）系統(tǒng)簡單，熱網(wǎng)疏水回至凝汽器，系統(tǒng)只有凝結(jié)水泵，系統(tǒng)控制較簡單，不論純凝或者背壓工況運行，凝結(jié)水泵流量變化不大。機(jī)組純凝和采暖制冷期背壓運行時，均能保證凝結(jié)水泵在高效區(qū)運行。（2）不需要設(shè)置高壓熱網(wǎng)疏水泵，可節(jié)省疏水泵的投資。（3）熱網(wǎng)系統(tǒng)采用了一級熱網(wǎng)冷卻器（疏水溫度可達(dá)到75℃），經(jīng)過生水加熱器（120t/h生水從5℃加熱到25℃。）后，最終進(jìn)入凝汽器的疏水溫度可降至～68.5℃后排至凝汽器，在凝汽器處被循環(huán)水降溫至52℃左右，熱量損失不大，再者，與方案一比較，因為凝結(jié)水溫度較低，余熱鍋爐的余熱也可以充分得到利用。（4）軸封加熱器不存在方案一選型困難的問題。（5）雖然凝結(jié)水溫度較純凝工況偏高，但由于凝汽器高背壓運行，不存在疏水在凝汽器內(nèi)蒸汽閃蒸的現(xiàn)象，熱損失不大。

此種配置方案特別適用于熱負(fù)荷較飽滿、采暖期經(jīng)常采用SSS離合器背壓運行的熱電廠。

4 結(jié)束語

兩種方案都充分考慮了機(jī)組的各種運行工況。但方案一系統(tǒng)簡單，凝結(jié)水泵在高效區(qū)運行，節(jié)省疏水泵的投資，從安全、節(jié)能及成本看最優(yōu)，可以作為以后項目的首選方案。

參考文獻(xiàn)

[1]謝亞軍.供熱燃機(jī)電廠凝結(jié)水系統(tǒng)配置研究[J].陜西電力雜志，2013（6）.

[2]韓素彬.300MW級供熱機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)配置優(yōu)化[J].科研，2015（10）Vol.65.

作者簡介：藺雪莉（1964-），女，中國電力工程顧問集團(tuán)西北電力設(shè)計院有限公司，1987年畢業(yè)于西安交通大學(xué)能源與動力工程系，職稱：高級工程師，研究方向：從事電廠熱能動力研究工作，近幾年主要從事蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、分布式能源等新能源領(lǐng)域的研究設(shè)計。