瀋陽飛鴻達節能裝置技術開發****王汝武
概述熱電聯產是節約能源、改善環境的重要措施，隨著國民經濟的發展，我國的熱電聯產事業也有了很大發展，到2023年底，6000kw以上熱電機組的裝機容量達到43691.8mw，佔全國火電機組裝機容量的11.6%。
近來隨著煤炭**上揚，電價、熱價不能和煤價、電價同步上公升，要求熱電廠加強管理，進行技術改造，消化部分煤價上揚的不利影響。為了分擔熱電廠目前的困難，作為乙個熱能動力工作者，願盡微薄之力，提供下列行之有效又投資不多的節能措施。
1、通過凝汽器補充軟化水
熱電廠和凝汽式電廠的乙個主要區別是熱電廠對外**大量蒸汽，作為工業及民用加熱用。由於供熱距離大及管理方面的問題，一般熱電廠供熱回水率較低。所以熱電廠的軟化水補水量較大，軟化水補水一般是通過除氧器，由於軟化水溫較低（小於30℃），還需要用蒸汽加熱。
最經濟的補水方式是通過凝汽器補水，通過凝汽器補水有三個優點，一是當補水溫度低於汽輪機排汽溫度時可吸收部分凝汽潛熱，減少了冷源損失。二是降低了凝汽器的壓力，使汽輪機發電量增加。第三是補水和凝結水一起通過回熱系統的低壓加熱器利用低壓抽汽加熱，和通過除氧器補水相比，減少了高壓抽汽，增加汽輪機的發電量。
①凝汽器壓力的降低（真空的提高），可根據熱平衡和傳熱學的理論來計算。
設補水系統未改造前（補水入除氧器），汽輪機的排汽量為dn，改從凝汽器補水後汽輪機的排汽量變為（是在發電量相同時，通過熱力計算獲得），由於補水方式的改進，汽機的排汽量減少了。補水從凝汽器的喉部經噴咀霧化注入，汽輪機排汽首先與霧化水進行熱交換，由於它們之間是接觸式換熱，且霧化的補水水滴很小，所以部分排汽放出的汽化潛熱能使補水溫度立即公升高到排汽的飽和溫度，同時補水使得這部分排汽凝結成飽和水。由補水和排汽間的熱平衡得：
1）式中——補水注入凝汽器喉部所能凝結的排汽量（kg/h）
——補水量 ( kg/h)；——排汽焓值(kj/kg)；——補充水焓值（kj/kg）
實際上有一小部分補水不能在喉部加熱到飽和溫度，用x 表示達到飽和溫度的部分補水。
（2），x值一般為 0.95。
與除氧器補水相比較，迴圈水冷卻的凝汽量由變為，則迴圈水的溫公升為：
（3），式中w——迴圈水流量（kg/h）
凝汽器的端差 （4）
式中k——凝汽器內換熱係數[kj/(m2.h.℃)]；f——凝汽器內的冷卻面積（m2）
凝汽器內的溫度為：
（5），式中——迴圈水進口溫度（℃）
由可查表得對應的飽和壓力，得到凝汽器的真空度。
②回熱經濟性提高
補充水進入凝汽器的另乙個好處是提高回熱經濟性。圖1中實線補水入凝汽器，虛線是補水入除氧器。從圖1看出，補水入除氧器要用高壓除氧器的抽汽加熱補水，而補水入凝汽器，首先在凝汽器中吸熱公升溫，然後流經軸封加熱器，抽汽器，一級或幾級低壓加熱器後到除氧器，在這一過程中，補水吸收了一定熱量，溫度公升高60-100℃，增加了低壓抽汽量，使高品位抽汽量減少，增加這部分蒸汽在汽機內的作功，同時，減少了補充水吸熱過程中的傳熱溫差，降低了傳熱過程中的不可逆損失，提高了熱功轉換效率，回熱效果明顯提高。
圖1 補水入凝汽器及除氧器比較
經計算一台50mw供熱機組在補水量為30t/h時，可降低發電煤耗2-3g/kw.h。
由上述看出，補水量越大，溫度越低，凝汽器真空提高越多。
凝汽器補水量受到兩個因素的制約，其一是主抽汽器，低壓加熱器，凝結水幫浦的限制，補水量和凝結汽量之和不能超過凝結水量的允許流量。主抽氣器，低壓加熱器均有一額定的通流量，當流過的水量超過額定流量時，加熱溫度降低，減少回熱效果。其二受除氧能力的限制，補水經噴咀霧化表面積增加，增大和凝汽換熱，使水滴溫度迅速增高，為溶氧的析出、擴散創造條件。
因此凝汽器對補水有一定的除氧能力，但對一定的機組和凝汽器空間，其除氧能力有一定限制。
若補充水越過一定限額，將會造成因凝結水含氧量超標腐蝕裝置的問題。一般凝汽器補水量不超過凝汽量的30%是安全的。
凝汽器補水的要求：
軟化水補入冷凝器，應通過裝在凝汽器喉部的帶有旋芯機械霧化噴咀的噴水管，霧化水滴的粒徑在0.5mm-1mm之間。軟化水補入凝汽器的壓力為0.3mpa左右，以保證霧化良好。
補水從凝汽器喉部噴出，使其與排汽迅速混合，補水應均勻地充滿凝汽器空間。
2、工業抽汽過熱度利用
供熱機組工業抽汽的過熱度一般都在100℃以上，而大多數工業工藝用熱都是用間接加熱，通過表面式換熱器將物料加熱。而表面式換熱器要求用飽和蒸汽加熱，以提高換熱器的出力，因為飽和蒸汽放熱時，傳熱系數比過熱蒸汽大。目前大多數熱電廠外供蒸汽是以流量計算的，這樣熱電廠供過熱蒸汽給熱使用者，熱使用者還需要自己減溫造成不方便，而熱電廠在經濟上還受損失，這是吃虧不討好的事。
如果簡單用噴水降溫的方式減少過熱度，粗略計算可增加供汽量（以流量計）5-10%，這對熱電廠來講是一筆可觀的收入。如果用鍋爐給水通過蒸汽冷卻器來減少過熱度，還可以提高回熱效果，增加機組的出力，提高發電效率。
1 噴水減溫方式
噴水減溫方式是利用供汽過熱度最簡單、最實用的方法，在目前的管理制度下，也是效益較大的一種方案。噴水減溫的系統圖如下：
圖2在抽汽管路上加裝一台減溫器。減溫器出口溫度自動控制。
蒸汽從減溫器的出口過熱度由供汽的距離確定。經濟的管道溫降一般為5-6℃/km。而熱戶所需的供汽溫度只要達到供汽壓力下的飽和溫度或稍微有點過熱度即可。
汽網的供熱距離一般為5-7km。在此距離下，對外供汽需留有30℃左右的過熱度。假設汽機抽汽1.
0mpa，300℃，熱使用者距熱電廠5km，管路壓降0.5mpa，使用者用汽壓力0.5mpa，0.
5mpa蒸汽的飽和溫度為150℃，因而供汽的溫度最低可降至180℃。1.0mpa、300℃蒸汽焓值為3051.
2kj/kg 。1.0mpa、180℃的蒸汽焓值為2775kj/kg。
假如減溫水的溫度104℃，則冷卻水量為蒸汽量的11.8%，也就是減少蒸汽的過熱度，可增加11.8%的供汽量。
2 蒸汽冷卻器
用鍋爐給水通過蒸汽冷卻器將外供蒸汽的過熱度降低，從熱力學上講是最經濟的方法。由於外供蒸汽的壓力和溫度水平一般高於低壓回熱抽汽的壓力。用外供蒸汽的過熱度加熱給水，可以減少高壓抽汽，增加機組的發電量。
蒸汽冷卻器和回熱加熱器的聯結方式有串聯和併聯兩種。系統圖如下：
圖3串聯方式是指將蒸汽冷卻器串在回熱系統某兩級回熱加熱器之間，併聯方式是指將蒸汽冷卻器和回熱系統某一級或兩級回熱加熱器併聯。串聯或併聯系統都有乙個接入點問題。接入點一般由外供蒸汽需要的壓力、溫度決定。
圖3實線表示串聯系統，虛線表示併聯系統。併聯系統需要在接入點安裝調節閥a，分配鍋爐給水到蒸汽冷卻器的流量。一般來講，併聯系統比串聯系統熱經濟略高，原因是併聯系統比串聯系統的出水溫度高。
具體採用併聯系統或串聯系統可根據現場具體情況和引數決定，對工業供汽點汽機進汽量50%以上時，工業抽汽過熱度的利用，可使熱電廠的經濟效益提高1.5%左右。
3、熱力除氧器排汽的**
熱力除氧器是將鍋爐給水加熱到沸點，使溶解在水中的氧氣逸出，排出溶氧也帶走部分蒸汽。除氧器排出蒸汽，一般為除氧器用汽量的5%左右。除氧器蒸汽的排放，一方面浪費了能源，另一方面也汙染了環境。
除氧器排汽的**要求，一是不能增加排汽阻力，二是要將溶氧從熱介質分離出去。
下面介紹一種操作方便、投資少的除氧器排汽**裝置。
**系統圖如下：
圖41、除氧器 2、給水調節閥 3、排汽**裝置 4、自動排汽閥 5、加壓幫浦
**裝置是乙個一台噴射混合加熱器及一台離心式氣水分離器組成。用一部分0.4-0.
5mpa除氧器補水，通過噴射器的噴咀形成高速水流，將除氧器排汽抽入和水混合凝結，將水加熱到80℃以上排入離心式氣水分離器，不凝氣體從自動排氣閥排出。氣水分離器內的壓力為0.1mpa，熱水從氣水分離器下部注入除氧器，接點在補水管調節閥後。
**裝置最好裝在除氧器上方，以保證回水通暢。對於工況變化較大的電廠，噴射式混合加熱器出口（氣水分離罐）可安裝溫度自控裝置，保持出水溫度不低於80℃，使加熱水不二次溶氧。
4、利用壓力匹配器代替減壓減溫器
熱電廠的外供汽或自用汽有一部分是利用減壓減溫器供汽的，一些用汽壓力較高的企業如化肥廠、橡膠廠等用汽壓高於1.0mpa，用0.8-1.
3mpa的抽汽供汽常不能滿足要求，一般利用減壓減溫器利用鍋爐新汽向外供汽。有些熱電廠的除氧器用汽在沒有低汽源的情況下，常用0.5-0.
6mpa或0.8-1.3mpa蒸汽減壓減溫供給，這都造成了節流損失。
在這種情況下，利用壓力匹配器代替減壓減溫器可以產生可觀的經濟效益。
利用壓力匹配器的系統圖如下：
1、特製針型調節閥
2、壓力匹配器本體
3、壓力變送器
4、儀表箱
5、電動執行器
圖5 高壓蒸汽經過超音速噴咀，形成高速汽流，將低壓蒸汽吸入，混合擴壓形成適合使用壓力的蒸汽，壓力匹配器配有壓力自動控制系統，保證在高壓或低壓蒸汽壓力或溫度變化時，使出口壓力不變。該裝置已有全國多家電廠利用，執行穩定，經濟效益良好。
5、利用噴射式混合加熱器作為生水加熱器
為了保證水處理裝置的正常執行，一般需要將生水加熱到30℃左右。一般利用面式加熱器加熱，面式加熱器系統複雜，凝結水容易被汙染，用噴射式混合加熱器系統簡單，不結垢，凝結水全部**。
6、用兩相流加熱器代替面式高壓加熱器
目前電廠回熱系統都是用面式加熱器，其存在嚴重缺點：①加熱效率低，存在傳熱溫差，產生不可逆損失；②不安全，由於高加疏水壓力較高，管板和管件漲口容易開裂，產生水側向汽側洩露，發生水擊，嚴重時可折斷葉片；③疏水壓力較高，不好處理，造成有的電廠將其白白排放，浪費了能源；④由於存在上述問題，不少電廠為安全起見，不投運高加，使電廠效益下降。
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