簡析熱力發(fā)電廠回熱加熱系統

趙曰剛

（棗莊市山亭區(qū)翼云熱力有限公司 277200）

1 熱回收對火電廠熱經濟性的影響

首先，回熱系統基本連接方式有：①混合加熱器用作除氣器，再生加熱器分為高壓加熱器組和低壓加熱器組；②將高壓加熱器逐步排入脫氧器；③將低壓加熱器逐步排入冷凝器熱井或最后階段或第二級加熱器使用排水泵將水泵入加熱器出口水管。再生熱的熱經濟性與再生參數，再生系統的連接方式排列損失，與汽輪機組的相關設計方案和參數不可分離；因此，應該進行集成和集成優(yōu)化，有數百個程序，需要通過計算機進行優(yōu)化；現代大型蒸汽輪機，設計和制造部門進行了優(yōu)化，不僅可以確定熱經濟節(jié)能，還可以確定鋼鐵價格或成本。

2 熱回收系統加熱器的類型及其選擇

2.1 循環(huán)回熱

再生循環(huán)是指由再生加熱器，再生提取管，水管，疏水管等組成的加熱系統。根據蒸汽和水的接觸，加熱器的類型分為混合加熱器和表面加熱器。金屬壁表面的傳熱表面的布置分為：立式加熱器與臥式加熱器。

混合加熱器是指加熱后的蒸汽與加熱器中的水直接接觸，完成熱交換，從而提高水溫，混合加熱器的結構按照安排劃分：臥式和立式。在結構設計方面，水蒸氣的接觸面積盡可能大，熱交換時間盡可能長。因此，水被細霧化并且薄膜，反向流動和多層橫向沖洗，目的是增加傳熱量，使出水溫度達到加熱器蒸汽壓力的飽和溫度。基于減溫器的混合加熱器稱為除氧器，在加熱或冷凝過程中由混合加熱器分離的不可冷凝氣體和部分殘余蒸汽被引入冷凝器或專用冷卻器。在非重力混合加熱器和除氧器中，應在出口處安裝一定體積的集水箱，以確保泵的安全可靠運行。

2.2 混合加熱器

可以在階段的加熱器的壓力下將給水加熱到飽和溫度。由于蒸汽和水直接混合，蒸汽的能量得到充分利用，并且熱經濟性高于表面類型。由于蒸汽和水的直接混合，沒有金屬傳熱表面，結構簡單，金屬消耗小，成本低。收集各種參數的蒸汽和水流很方便，例如：疏水，補充水，擴容蒸汽等，同時可以兼作除氧設備使用。全部由混合式加熱器組成的系統：安全可靠性低，系統投資大。

3 表面加熱器熱回收方法分析

疏水收集是指將疏水物收集和收集到系統的主要水流（主要或主要冷凝物）中。疏水收集方式分為：疏水逐步自流模式和疏水泵模式：①疏水逐級自流方式。通過使用相鄰表面加熱器的蒸汽側上的壓差，疏水性自流入低壓加熱器的較高壓力從階段流向主流；②疏水泵方式。由于表面?zhèn)燃訜崞鱾葔毫h小于水側壓力，疏水性必須通過疏水泵與水側的主要水流相結合，疏水泵通常位于加熱器的出口水流中。由于此入口處的溫差最小，因混合引起的額外冷源損失很小。采用疏水泵方式，在疏水性與主水流混合之后，末端差異減小熱經濟性增加。采用疏水逐級自流方式，在較高水平的蒸汽提取量增加，在較低水平提取的蒸汽量減少，并且熱經濟性降低。

設置的疏水冷卻器目的在于，減少由疏水性自流和排出低壓蒸汽提取引起的額外冷源熱損失或由于疏水壓降引起的熱能焓引起的熱損失；減少節(jié)流后蒸汽產生兩相流的可能性。

4 供水脫水及其經濟分析

4.1 除氧的必要性

給水由主冷凝水和補給水組成，水溶解氧氣和二氧化碳等氣體。這些氣體易與金屬發(fā)生化學反應，導致金屬表面腐蝕并影響發(fā)電廠的安全運行。非冷凝氣體會使傳熱惡化，增加熱阻，降低機組熱經濟性。

4.2 除氧方法

第一，化學除氧法。向水中加入化學物質，使水中的溶解氧發(fā)生溶解反應，形成非腐蝕性的穩(wěn)定化合物。為了達到脫氧的目的，但不去除其他氣體，并且生產鹽很昂貴，很少使用發(fā)電廠。現在通常在給水中加入聯胺N2H4，既可以除去氧氣又可以提高給水的pH值，同時具有鈍化鋼銅表面的優(yōu)點。此外，可以向水中加入氣態(tài)氧或過氧化氫，以在金屬表面上形成穩(wěn)定的鈍化膜。或同時加氧和聯胺的方法。當水面上的氣體壓力大于溶解在水中的氣體壓力時，原始平衡被破壞，并且更多的氣體溶解在水面上的水中。相反，更多的這種氣體從水中逸出，直到建立新的平衡。

4.3 熱物理脫氧原理和確保除氧效果的措施

當除氧器中的水通過恒定壓力加熱時，隨著溫度升高，水蒸發(fā)過程加深。水面上水蒸氣的分壓逐漸增加，溶解在水中的其他氣體的分壓逐漸降低。當在除氧器的工作壓力下將水加熱到飽和溫度時，當水蒸氣的分壓接近或等于水面上的氣體的全壓時，然后水面上其他氣體的分壓趨于零，水不含其他氣體。因此，除氧器不僅可以去除氧氣，還可以去除其他氣體。確保熱脫氣應達到以下幾點基本條件：①應將水加熱至除氧器工作壓力的飽和溫度；②必須及時排出從水中逸出的氣體，以確保液體表面上的氧氣和其他氣體的分壓保持在零或最小；③貧氧水和加熱蒸汽應有足夠的接觸面積，蒸汽和水應沿相反方向流動，以確保較大的不平衡壓差。

除氧器的自生沸騰指的是如果計算出的加熱蒸汽量為零或為負，則計算除氧器的熱功率，說明沒有必要恢復熱量。當除氧器自發(fā)沸騰時，再生提取管上的止回閥關閉，破壞蘇打的反向流動。廢氣損失大，熱損失大，除氧效果惡化，并且除氧器的安全性也受到威脅。為防止除氧器的自生沸騰應做到：①將放熱物流如：來自污水膨脹容器的蒸汽或高疏水性被引導到其中；②設置高附加疏水冷卻器，在將其引入脫氣器之前降低疏水焓值。

4.4 除氧器運行方式及經濟性和安全性分析

除氧器的運行方式主要分為定壓運行與滑壓運行兩種：①定壓運行。將除氧器的工作壓力保持在一定值，因此在除氧器入口管上安裝壓力調節(jié)器。高壓的再生提取減少到固定值，導致提取和節(jié)流的損失。同時，在低負荷時，切換到更高壓力的再生提取，此時的節(jié)流損失更大。常用于中小型機組上；②滑壓運行。當在滑動壓力操作范圍內運行時，壓力隨著主負載的波動和提取壓力而變化。在啟動時，除氧器保持最小恒定壓力，并且在抽取管上僅有一個止回閥以防止蒸汽流回渦輪機。沒有壓力調節(jié)閥和它們引起的額外節(jié)流損失。它比恒壓除氧器更經濟。

除氧器的滑壓運行時，除氧器中的壓力，水箱中的水溫和進水泵的進水溫度將根據隨機組負荷而變化。在額定條件下運行時，滑動壓力除氧器和恒壓除氧器的出口水溫為飽和水溫。其次，當單元負荷變化時，會對除氧器效果和進料泵的安全運行產生不利影響。為此，當控制負載的上升速度，一般在每分鐘5%以內，以確保除氧效果。其次當單位負荷突然升高時，進料罐中的水溫滯后于壓力變化，并且加熱的蒸汽被引入再沸器管中。直接加熱水箱中的水使水溫的變化隨壓力的變化而保持，可以大大提高除氧效果。

當負載突然下降時，隨著除氧器壓力下降，脫氣水箱中的水從飽和狀態(tài)變?yōu)檫^飽和狀態(tài)，引起閃爍現象。由于水的重新沸騰，脫氣效果更好，水溫也降低，但此時，連接到水箱水管的給水泵入口處的水溫不會立即降低隨著脫氣器的壓力突然下降，進料泵入口處的壓力下降。然后發(fā)生空化，這將嚴重影響進料泵的安全運行。為此，首先，在瞬態(tài)過程中，泵中的最低壓頭大于對應于泵中水溫的汽化頭，并且泵不會產生氣穴現象。增加除氧器的安裝高度可增加除氧器的富油頭，防止泵出現氣穴現象；低速前泵和變速進料泵，為減少泵吸入管路中的壓降，減少管道上不必要的彎頭，控制裝置和水平管道長度；其次，汽化壓痕曲線的滯后時間縮短，與最低壓頭曲線不一致，在瞬態(tài)過程中減慢除氧器壓頭曲線的曲線。