關于火電機組余熱綜合利用分析

羅森

摘? ?要：國產350MW火電機組通常是在引進型300MW機組基礎上設計制造的，該型機組鍋爐的送風機及一次風機通常設計配置有暖風系統，用以在冬季或機組啟動初期空氣溫度較低情況下，提高送風溫度，防止受熱面產生低溫腐蝕。但該系統運行中往往不能達到設計和使用效果，且汽耗量大導致鍋爐排煙溫度高。經改造后系統合理、效果明顯。

關鍵詞：火電? 鍋爐暖風器? 改造

中圖分類號：TM62? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）10（a）-0018-02

某公司兩臺350MW機組鍋爐是哈爾濱鍋爐有限責任公司在引進型300MW火電機組基礎上研發的型號：HG-1165/17.45-YM1，該型鍋爐為采用一次中間再熱汽包爐、自然循環亞臨界鍋爐，鍋爐采用送、引風機強制通風、爐膛內雙切圓燃燒方式。鍋爐設計參數最大工況時，連續蒸發量達到1165t/h。該爐送風機及一次風機配備暖風器疏水系統，用以提高送風溫度，避免空預器受熱面低溫腐蝕，機組運行中發現該系統往往不能達到預期效果，且浪費蒸汽及降低鍋爐效率。

1? 項目的必要性

該公司機組鍋爐送風機和一次風機分別設計安裝有暖風器系統，冬季或機組啟動初期用來提高送風溫度，防止低溫受熱面產生低溫腐蝕。供汽汽源取自輔汽和四抽，疏水靠自流排至疏水罐后再用疏水泵打到除氧器。暖風器的供汽量用入口蒸汽調節門進行調節。運行中發現，暖風器供汽、疏水系統存在較多的問題：首先，隨機組負荷、冷風溫度等因素的變化，暖風器的供汽量要經常調節，當用汽量較小或個別風機負荷波動較大時，易在暖風器內形成真空或個別暖風器內壓力低于疏水罐壓力，造成暖風器結冰凍裂;其次，疏水靠自流排出，疏水溫度是暖風器壓力對應的飽合溫度，通常在130℃以上，熱量不能得到充分利用，蒸汽耗量大;在冬季運行中為防止結冰情況出現，在調節上只能保持較大的入口閥開度，使得排煙溫度經常高于設計值，即造成蒸汽的浪費，同時還造成排煙溫度升高鍋爐效率降低。

蒸汽換熱器采用疏水側調節是一項較為成熟的技術，暖風器本身為一種蒸汽換熱器，采用疏水器調節可實現暖風器的帶壓運行，設計上暖風器也有一定的承壓能力。采用疏水側調節，可通過改變疏水在暖風器中的液位高度，來改變暖風器的散熱量，從而達到控制暖風器出口風溫，直到控制排煙溫度的目的。由于暖風器存在一定的液位，疏水在其中得到進一步的散熱，使其溫度得到較大幅度的降低，從而使熱量得到充分的利用，溫度較低的疏水直接回到凝汽器，又使得汽輪機組的回熱效率得到提高。

利用暖風器回收除氧器排汽熱量，理論上符合熱力系統的有關理論，也提高了暖風器及供汽、疏水系統運行的安全穩定性，并能取得較好節能效果。

2? 改造方案論證

2.1 方案描述

供汽系統的優化。通常該種引進型機組的暖風器疏水系統只采用一路汽源供汽，改造后分為兩路，一路為除氧器排汽，另一路引自汽機側的輔助蒸汽聯箱，汽源至暖風器間通過引射匯流裝置及管道連接，即通過暖風器系統回收全部除氧器排汽，減少輔助蒸汽量。

火電機組的除氧器經熱力除氧后排汽為通常為飽合蒸汽，該狀態蒸汽大大降低了原暖風器供汽的過熱度，這樣暖風器系統換熱過程中能力增強，而且此狀態下換熱后的疏水溫度降到最低限。另外供汽改為除氧器排汽后，溫度降低，在熱交換過程中暖風器的膨脹量減少，也可以有效避免膨脹過大使疏水器銅管漲口漏泄問題。

從機組經濟性看，首先除氧器的排汽經該系統后全部回收利用，機組排汽率約為0.2%，按額定負荷300MW計算，供熱期間每小時可回收2t蒸汽，每度電可降低煤耗約0.4g。另外非供熱期暖風器系統可直接回收除氧器排汽的工質和熱量，熱量可回收25%～35%。可使煤耗降低0.12g/kV（按工質全部回收計算）。

疏水系統和控制方式的優化。取消原疏水系統的疏水罐和疏水泵，將暖風器疏水直接排至汽機凝汽器;在控制方式上首先實行定壓運行，在每臺暖風器的疏水管上加裝調節門，用來控制疏水量，從而控制暖風器出力。

系統改造分析：暖風器系統通常按鍋爐最大負荷、最低汽溫設計安裝的，設計時保留25%以上的余量，所以實際暖風器系統不會出現最大負荷的工況，結論為暖風器的換熱面積在機組正常運行時裕度過大。水的比熱為1kcal/kg.℃，而蒸汽凝結放熱約在500～600kcal/kg.℃，暖風器初投時空氣的溫度通常小于10℃，與排汽溫度溫差較大，考慮在在暖風系統中設計疏水冷卻段，并加裝水位調控裝置，將疏水溫度降低至排汽溫度進而排入凝汽器。

疏水排放時，由于暖風器系統加裝疏水控制裝置后定壓運行，壓力通常大于0.27MPa，且暖風器通常高位布置，凝汽器處于-3～4m位置，而且是真空狀態，二者通常存在0.45MPa以上的壓差，該壓力下可以將疏水順利排入凝汽器，則疏水泵和疏水罐可以取締。

由于疏水側壓力溫度較低，調節控制更靈活準確，簡單的疏水調控系統即可實現排煙和送風溫度的控制，有效避免了人工調節過程中的跟蹤緩慢及過調節等問題，排煙和送風溫度趨于穩定，進而有效解決空預器低溫腐蝕問題。

當暖風器中疏水溫度按30℃計算，可減少蒸汽用量20%;另外系統疏水排至凝汽器可提高工質循環效率，鍋爐排煙溫度自動調節可降低排煙溫度及提高鍋爐效率。

改造后機組在70%以上負荷運行時，系統疏水溫度偏高，最高超過80℃，但高負荷時凝汽器循環水溫度也比原系統低較多，高溫疏水直接排至凝汽器不會影響汽機的真空，另外疏水熱量品質很低，做功能力幾乎可忽略不計。

2.2 方案實施

（1）在現有暖風器供汽管路上加一引射匯流裝置，并將除氧器排汽引到引射匯流裝置，實現除氧器排汽和輔汽聯合向暖風器供汽。

（2）在除氧器排汽至引射匯流裝置的管路上加裝調節門，用來調節除氧器排汽量。

（3）在各暖風器疏水管上加裝調節門，調節暖風器液位，從而調節暖風器換熱量，實現暖風器疏水的過冷卻。

（4）取消暖風器疏水罐和疏水泵，增加暖風器疏水至凝汽器管路，依靠暖風器與凝汽器壓力差和高度差將疏水排至凝汽器。

3? 項目投資估算

設計費：7萬元;設備及輔助材料費：160萬元;施工費：25萬元。

調試費：20萬元;熱工邏輯優化及編程：20萬元。

投資總費用合計：232萬元。

4? 經濟效益分析

（1）對于提高系統和本單位綜合生產能力與經濟效益的計算分析，包括節能降損、提高效益、降低成本、增加利潤等。

僅計算除氧器排汽回收和疏水溫度下降少用蒸汽兩項，全年降低供電煤耗1.115g/kV時，機組年利用小時5000h計算，年可節約標準煤1464t，按標煤單價600元/t，年節省成本87.84萬元。這里尚未計算因原系統調節不便造成的蒸汽供應量過大造成的損失、疏水泵耗電及維護費用、排煙溫度穩定提高的鍋爐效率等效益，實際效益遠大于計算值。

（2）對投資回報等指標的分析計算。

按投資232萬元，年節約成本87.84萬元，投資回收期為2.64年。

5? 結語

風機暖風器系統通過引射匯流裝置實現除氧器排汽的回收，通過疏水過冷卻技術實現暖風器出力的疏水側調節，并將疏水排到凝汽器，在解決現有暖風器系統存在的各種問題同時，達到節能降耗目的，且提高暖風器系統的經濟性，和安全、高可靠性。

參考文獻

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