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大流量补充水对热力系统运行的影响           
大流量补充水对热力系统运行的影响
作者:佚名 文章来源:不详 点击数: 更新时间:2008-9-23 16:39:15
 供热机组所供热负荷一般分为两种,一种是工业热负荷,另一种是采暖(制冷)热负荷。供采暖热负荷时,热网加热器将蒸汽冷却后的疏水全部回收,没有工质损失。供工业抽汽热负荷时,由于大量工质在供热时被消耗,回水率很小(一般为15%左右)或回水水质不合格而被排掉,因此需要补充同样数量的补充水才能保证热力系统的正常运行。

   大量补充水进入热力系统一般有两种方式,一种是直接进入凝汽器;另一种是先进入低压除 氧器进行预除氧,然后再进入热力系统。

4.1热力除氧的原理

   热力学原理表明,溶于水中的气体量与气体种类、气体在水面上的分压力以及水的温度有关,水温越高,水面上的气体分压力越低,气体的溶解度越小。当水处于沸腾状态时,水中含氧量约等于零。

   常温常压下(20℃、0.1MPa),补水的含氧量约为8800ppb,远远大于给水含氧量的上限值15ppb。大量的补水如直接与凝结水混合,将大大提高给水的含氧量,对给水回热系统设备带来严重腐蚀。所以补水必须经过充分除氧后才能进入热力系统。而稍有加热不足,水中含氧量就 大幅增加,氧的溶解度与温度的关系如图4所示。


图4 120kPa下水中含氧量与温度的关系

4.2 补水进入低压除氧器方案

   以郑新公司300MW机组为例进行说明。补水先进入120kPa的大气式除氧器,用五段抽汽进行加热除氧,再由中继泵打入3号低加出口。在最大工业负荷工况,汽轮机低压缸流量很小,凝结水流量也很小,低压缸对应的6、7、8号低加切除,仅5号低加投入运行,补水和凝结水混合后进入5号段低加,使得5号抽汽量增加,五段抽汽的蒸汽流速为68.9m/s,5号低加出口温度达到154.1℃,从而保证高压除氧的除氧效果。

   该方案是供热机组传统的补水方案,技术上成熟,对水温的高低、补水量的大小等工况适应能力较强,在大中型供热机组上已广泛应用。但由于增加低压除氧器和中继泵等,投资需增加。

4.3 补水进入凝汽器方案

   该方案使补充水进入凝汽器喉部,以汽轮机排汽的汽化潜热对补水进行真空除氧。利用成熟的喷射式凝汽器设计技术和鼓泡除氧技术,在凝汽器喉部高速排汽区布置高效雾化喷嘴,补水与汽轮机排汽进行充分的混合换热,吸收排汽凝结时放出的汽化潜热,使补水达到真空状态下的饱和温度,除去补充水中的氧气。特殊情况下,补充水不能 在排汽的加热下达到完全除氧,我们可以在凝汽器热水井设备鼓泡除氧装置,以较高温度的 蒸汽对补水进行再次加热,使之达到饱和度,实现彻底除氧。

   以郑新公司300MW机组为例,其排汽压力在0.004-0.018MPa,对应排汽温度为28.8-57.65℃,而补水温度为25℃,所以排汽与补水的温差为3.8-32.65℃。按最大补水量450t/h、补水最大可能温升32.65℃计算,补水最大吸热量为Q=4.1868×450×32.65=61.5×106kJ/h,所需最大加热蒸汽量为W=61.5×106/2310=26.62t/h。这一最大所需加热蒸汽量远低 于汽轮机最小排汽流量90t/h,所以凝汽器内有足够的排汽的汽化潜热加热补充水,并保证 传热端差为零,从而保证充分除氧。

   在最大工业抽汽工况下,由于6、7、8号低加切除,仅5号低加运行,所以5号低加所需抽汽量增大,抽汽管道流速达到110m/s,以使进入高压除氧器的水温为154.1℃,保证高压除氧器的除氧效果。

   该方案采用喷射式凝汽器设计技术和鼓泡式除氧器技术,补充水在凝汽器内进行真空除氧,在大型凝汽式机组和中小型供热机组上已普遍采用。该方案不但系统简单,投资省,而且补充水可以在凝汽器中充分吸收汽轮机排汽的废热,并增大了低压抽汽的流量,减少了能级较高的高压抽汽的流量,从而大大提高机组的运行效率,经济性较高。

4.4结论

   上述情况表明,补充水进入凝汽器比进入低压除氧器具有明显的优越性,不但投资省、系统简单,而且经济性十分优越,应是供热机组首选的补水方案。但是,有两点需引起注意:

   a 如果补充水温度过低、补充水量过大,则需要进行详细核算,综合考虑,调整鼓泡装置加热蒸汽的温度和压力,使补充水在凝汽器内实现充分的真空除氧。

   b 由于在最大工业抽汽工况下,五段抽汽的流速很大,在系统设计是要充分考虑的。

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