疏水冷卻器系統的優化

王　浩華電渠東發電有限公司

疏水冷卻器系統的優化

王浩
華電渠東發電有限公司

發電廠熱力系統中的疏水設備是影響電廠熱經濟效益的關鍵。為了實現回收疏水熱的目的，可以采取疏水冷卻器進行降溫。為了提高疏水冷卻器的冷卻機能，通過國產機組#1～3、#5～8的比較，數據顯示，疏水冷卻器能夠大大提高機組的熱經濟效益，以國產機組#2、#6、#3加熱器加裝疏水冷卻器效益最高。因此，對于疏水冷卻器系統的優化，是合理的選擇改造疏水方案的根據。

疏水系統；優化；冷卻器

在火電廠汽輪機運行過程中會在鍋爐設備中間抽取部分蒸汽對整個鍋爐設備的給水再加熱，這被我們叫做給水回熱加熱，在該過程中的蒸汽循環叫做給水回熱循環，我們所提到的加熱措施可以提高機組循環熱效率。回熱加熱具有經濟效益高、使用操作簡單，因而在火電廠的汽輪機中應用較為廣泛。回熱系統是汽輪機熱力系統的前提，也是整個火電廠熱力系統的核心，回熱系統對火電廠機組的熱經濟性起著舉足輕重的作用。回熱系統結構優化一般采用以下方法：（1）蒸汽冷卻器，利用抽汽過熱度；（2）疏水冷卻器，降低疏水溫度；（3）疏水泵，截斷疏水，消除疏水負面影響。本文主要分析了第二種回熱系統結構優化方法--疏水冷卻器。

1、疏水冷卻器的概念

所謂疏水冷卻，是指在疏水還沒有流到下一步加熱器之前，換熱器中的主凝結水對疏水溫度進行降低，在溫度方可進入下一步加熱。疏水冷卻器的增設有利于挽回不必要的疏水節流損失和回流不可逆損失，提高汽輪機組裝置的熱經濟性。

疏水回流是指抽汽壓力下的飽和水回流至壓力較低的加熱器中。疏水回流是節流過程，疏水回流使熵增加，產生不可逆損失和節流損失。疏水冷卻是抽汽壓力下的飽和水冷卻回流到較低壓力下的加熱器中，可大大降低疏水回流的節流損失和不可逆損失，提高熱經濟性。另外，疏水冷卻還減少熱交換溫差，改善了加熱器的熱交換不可逆性。

2、疏水冷卻器的定量分析及計算

圖1　疏水冷卻器系統

疏水冷卻器的熱經濟效果，按等效熱降原理定量分析如下。如圖所示，增設疏水冷卻器，使疏水冷卻放出熱量βΔγj的利用場所和使用能級有所改變。在未增設疏水冷卻器，該熱量利用于加熱器Noj中，獲得做功βΔγjηj；增設疏水冷卻器后，該熱量不再利用于加熱器Noj中，而是熱量回到加熱器Noj-1中，提高了使用能級，獲得做功 βΔγjηj-1。其中ηj，ηj-1分別為加熱器Noj、Noj-1抽汽效率，β為Noj-1加熱器疏水份額，Δγj為1kg疏水在冷卻器中的焓降。因而，采用疏水冷卻器后，新蒸汽等效熱降的變化是上述做功變化的代數和，其增加值為

加熱器蒸汽放熱量的變化對新蒸汽等效熱降的變化有影響，因而修改后的ΔH的計算公式為

通過公式分析得知，疏水冷卻的效果的好壞，由疏水份額β、疏水冷卻的程度Δγj以及疏水所處相鄰能級的能位差ηj-1-ηj的大小來決定。隨著 β的增大，Δγj值增加，ηj-1-ηj也顯著增加，使得疏水冷卻的熱經濟效果越好。換句話說，加熱器 β越大，加熱和匯集疏水量越多的加熱器，如何增設疏水冷卻器，那么汽輪機組回熱系統優化效果就越好。

根據上述公式，我們對國產機組七個加熱器對比如下：

表1-1　疏水冷卻器的效果

從表1-1可以看出，國產機組#2、#6、#3加熱器加裝疏水冷卻器以后獲得的經濟效益最高。#8加熱器加裝疏水冷卻器的沒有效果，這是因為原系統最后一級加熱器疏水直接自流入凝汽器熱水井，幾乎沒有做功損失，沒有節流損失和不可逆損失，因而增設不增設疏水冷卻器，效果不明顯。

3、疏水冷卻器系統的優化

表面式加熱器排出疏水的方式具有簡單、可靠的特點，因此目前的應用比較廣泛。但是疏水逐級自流要排擠低壓抽汽，疏水回流產生不可逆損失；當疏水排入冷凝器時，還會產生的冷源損失。這都降低了裝置的熱經濟性。因此目前火電廠為降低損失選擇增設疏水冷卻器，以便完善疏水設備和系統，為火電廠合理選擇改造疏水方案。

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