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2×125MW供热机组余热回收的研究与应用

时间:2016-03-03来源: 作者: 点击: 286次



Research And Application of Reclaiming of Waste Heat produced

 by Heating Steam Turbine set of 2×125MW

刘君伟

中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北分公司,陕西 西安 710077

摘要本文针对某热电厂2×125MW供热机组锅炉连续排污扩容器和蒸汽吹灰管道疏水的高温疏水直接排至定排扩容器,造成热能及汽水损失的问题展开研究。通过对热力系统进行优化分析,提出连排疏水及蒸汽吹灰疏水余热回收的方案,实施后,不但实现了余热回收、消除定排长年冒汽问题,同时回收了大量疏水,减少了机组的汽水损失,取得了明显的节能效果。

关键词节能  余热回收

1    引言

某热电厂2×125MW供热机组锅炉连续排污扩容器的疏水和蒸汽吹灰疏水直接排至锅炉定期排扩容器,造成锅炉定期排污扩容器排汽管长年冒汽、排污井长年排热水,浪费了大量热能和除盐水。

工业抽汽供热机组由于大部分蒸汽被热用户直接使用,所以运行过程中需要大量补充除盐水,除盐水需经过低压除氧器加热除氧后,才能进入高压除氧器补充给水。除盐水的在低压除氧器内从室温加热到饱和温度,需要大量热能,因此除盐水进入热力系统前,温度越高,对汽轮机的回热抽汽热量就需要的越少。根据这一原理,在除盐水进入热力系统前,利用电厂的余热对其进行加热,可以起到非常明显的节能效果。

通过在除盐水进入热力系统前加装换热器,利用锅炉连排疏水和锅炉蒸汽吹灰疏水加热除盐水,提高补水温度。将冷却后的连排疏水在采暖期补入热网循环水中,非采暖期回收至循环水系统;将蒸汽吹灰的高品质疏水通过疏水箱直接回收至除氧器。这样不但回收了余热,同时也提高了疏水的重复利用率。

2    锅炉连续排污及蒸汽吹灰热损失的理论计算

2.1  锅炉连续排污及蒸汽吹灰系统简介

某热电厂2×125MW供热机组锅炉采用俄罗斯生产的E-500-13.8-560KT型超高压高温锅炉,额定蒸发量500t/h,汽包工作压力15.6MPa,主蒸汽压力13.8MPa,主蒸汽温度560℃。锅炉连续排污扩容器设计压力1.0MPa,设计温度280℃。锅炉设计连续排污率不超过1%,正常运行根据化学炉水品质监测结果调整排污量。连续排污系统见图1,正常连续排污从锅炉外置式汽水分离器的排污管进入连续排污扩容器,经扩容后,蒸汽通过两台机组高压除氧器的汽平衡管道回收至高压除氧器加热给水,疏水则直接排入定期排污扩容器,一部分疏水再次汽化后排入大气,疏水则直接排至锅炉渣池。

1 锅炉连续排污系统图

 

锅炉蒸汽吹灰系统见图2,从锅炉过热器一级减温器联箱接出的蒸汽经过减压后进入锅炉吹灰蒸汽管道,蒸汽吹灰系统设计压力4Mpa,温度350℃。为防止水或饱和蒸汽进入炉膛造成水冷壁或过热器管壁吹损,进入吹灰器蒸汽必须是过热蒸汽,所以在吹灰前和吹灰过程中蒸汽管道必须要进行充分疏水和连续疏水,锅炉全部吹灰一次需要约40分钟,加上暖管20分钟大概需要60分钟,平均一天吹4次灰。吹灰蒸汽管道的疏水如图所示直接排入定期排污扩容器,在定期排污扩容器内扩容后汽水分别排入大气和锅炉渣池。

2 锅炉蒸汽吹灰系统图

2.2  锅炉连续排污汽水损失的计算

根据历年统计数据,2台供热机组锅炉年度总蒸发量为6189455吨,按锅炉1%连续排污量计算,汽包全年连续排污量61894.55吨,全年锅炉汽包平均压力13.6MPa(表压,以下涉及压力均指表压),查焓熵表得饱和水焓值1558.96kJ/kg,计算连续排污热量96491GJ

受高压除氧器定压运行限制,定期排污扩容器运行压力基本保持在0.5MPa,汽包的饱和排污水进入连续排污扩容器后在0.5MPa压力下定压扩容,查焓熵表得0.5MPa下饱和蒸汽焓值为2756.14kJ/kg,饱和水焓值为670.5kJ/kg,在不考虑管道和扩容器散热损失的前提下,设扩容后的饱和水比例为x,则扩容后的饱和蒸汽比例为1-x,在连续排污扩容器扩容后的疏水比例按下式计算:

670.5χ+(1-χ)×2756.14=1558.96

χ=0.574

即锅炉汽包饱和排污水在连续排污扩容器内扩容后疏水量占57.4%,由此可计算出全年连排疏水量为35527.47t,损失热量为23820GJ,折合标准煤812.75t

连续排污扩容器的疏水在定期排污扩容器内按0.1MPa进一步扩容,查焓熵表得0.1MPa下饱和蒸汽焓值为2706.24kJ/kg,饱和水焓值为504.68kJ/kg,在不考虑管道和扩容器散热损失的前提下,设扩容后的饱和水比例为x,则扩容后的饱和蒸汽比例为1-x,在定期排污扩容器扩容后的疏水比例按下式计算:

504.68χ+(1-χ)×2706.24=670.5

χ=0.9247

    即连续排污扩容器的疏水在定期排污扩容器内扩容后疏水量占92.47%,由此可计算出全年有32852.25t连续排污疏水排入锅炉渣池,有2675.22t疏水以蒸汽方式排入大气。

2.3  锅炉蒸汽吹灰汽水损失的计算

蒸汽吹灰管道暖管时开启疏水电动门疏水,正常疏水时,通过疏水电动门的旁路的节流孔板疏水。暖管时控制管道压力0.5MPa,疏水20分钟,计算疏水量约942kg,疏水热量约602.88MJ。正常吹灰时系统压力2.0MPa,计算疏水量约1228kg,疏水热量约3851MJ。所以锅炉每吹一次灰蒸汽管道的疏水量约2.17t,疏水热损失约4453MJ

2009年两台机组累计运行时间15590小时,每台锅炉每6小时吹一次灰,吹灰次数2598次,所以蒸汽吹灰全年疏水量达5637t,疏水热损失11569GJ,折合标准煤约398.5t。蒸汽吹灰疏水基本上是饱和蒸汽和过热蒸汽,所以进入定期排污扩容器后基本都是以蒸汽形式直接排至大气。

3    锅炉连续排污及蒸汽吹灰疏水的回收

3.1锅炉连续排污及蒸汽吹灰疏水回收方案

如图3所示,在两台机组除盐水补水总管加装一台管式换热器回收两台机组的蒸汽吹灰疏水热量,疏水进入疏水箱,通过疏水泵回收至高压除氧器。在每台机组低压除氧器除盐水进水管上分别接入一台板式换热器,回收连续排污扩容器的疏水热量,由于连续排污疏水水质较差不能回收至给水系统,这部分疏水在采暖期可以直接回收至热网补水系统,非采暖期回收至工业水无压回水管,最终回收至循环水系统。

3 锅炉连续排污扩容器疏水和蒸汽吹灰疏水回收系统图

3.2 锅炉连续排污及蒸汽吹灰疏水回收后的效果

上述回收方案实施后,彻底解决了两台锅炉定期排污扩容器的长年冒汽现象,疏水也得以回收,表1是系统投运后实测数据及热量、疏水量回收计算结果。

1 锅炉连续排污及蒸汽吹灰疏水回收效果统计表

测试项目

单位

除盐水加热器

#11连排疏水加热器

#12连排疏水加热器

除盐水量

t/h

150

100

50

除盐水进口温度

28.4

33

33.4

除盐水出口温度

33.6

35

37.6

回收热量

MJ/h

3259.5

836

877.5

回收水量

t/h

1.12

1.25

1.31

按全年运行7000小时测算回收热量

GJ

3802.75

5850

6140

按全年运行7000小时测算回收水量

t

1305

8750

9170

回收热量折合标煤

t

129.75

199.6

209.5

合计节约标煤量

t

538.85

合计节约水量

t

19225

4    结论

按余热回收改造时560/t的标煤单价和1.4/t地表水水费计算,当两台机组年运行小时达7000小时时,可节约燃料成本30.18万元,节约水费2.69万元,合计节约成本32.87万元,实施这套余热回收系统总投资80万元,项目投资可以在不到三年时间内收回,具有显著的节能效果和经济效益。从目前大部分新建火力发电厂系统来看,这部分热能仍旧没有引起设计单位的重视进行回收利用,所以回收这部分热能及水源具有显著的节能示范作用,可以通过加热凝结水的方式在各种大型汽轮机发电机组上推广应用。

 

 

【参考文献】

(1)   席洪藻  主编 《汽轮机设备及运行》 水利电力出版社  1988.6

(2)   郑体宽  编 《热力发电厂》 中国电力出版社  2001.3

(3)   李青  公维平  合编《火力发电厂节能和指标管理技术》 中国电力出版社 2006.2

 

 

作者简介:刘君伟(1977年生),男,陕西西安人,中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北分公司汽轮机技术研究室工程师。研究方向:汽轮机及热力系统节能技术。

 

论文名称:2×125MW供热机组余热回收的研究与应用

作者姓名:刘君伟

学历:本科

技术职称:工程师

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正文字数:2879,3张图,一张表。

 

        

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