火电厂抽汽加热系统优化及节能

1、火电厂抽汽加热系统优化与节能火电厂抽汽加热系统优化与节能主要内容 1 热力系统的节能改造基本原则热力系统的节能改造基本原则 2外置式冷却器在低压加热器系外置式冷却器在低压加热器系统中的应用及节能统中的应用及节能 3 汽轮机回热系统加热器给水烩汽轮机回热系统加热器给水烩升的优化分配升的优化分配1 热力系统的节能改造基本原则热力系统的节能改造基本原则 热力系统节能改造的基本原则汽轮机回热系统是 由各种类型的加热器组成的，其中要是表面式加热器，由于存在传热端差和疏水自流排放，不仅造成抽汽的热量未能充分用于本级给（凝）水的加热 ，而且因其向低压级加热器放热，造成高压抽汽对低压 抽汽的排挤，降低了回热效

2、果 。1.1充分利用抽汽过热度 使用蒸汽冷却器（简记为 SC），可以充分利用抽汽所具有的过热度。抽汽过 热度可以加热本级给（凝 ）水（如内置式 =G）；也可以跨级利用，加热最终给水（如在中压缸高压段抽汽级使用外置式=G）。新型火电机组的高压加热器和部 分低压加热器均采用内置=G的表面式加热器 。降低疏水温度使用疏水 冷 却 器 （ 简 记 为 N G ） ， 可 以有效地降低疏水温度。疏水温度的降低与疏水冷却器 的 设计端差（习惯称为下端差 ）有关，下端差较小时 ,疏水温度下降较多 ,经济性好 ；但疏水冷却器的传热面积和给（凝）水的流动阻力会增大。新型火电机组的加热器几乎全部采用内置的表面式加

3、热器。 截断疏水使用疏水泵（简记为），可以截断疏水，彻底消除疏水造成的负面影响。 由于疏水泵属于转动机械，考虑到设备投资、运行能耗，特别是运行可靠性等问题，疏水泵的配置数量较少（一般不超过两台），而且只应用于低压加热器。为了发挥有限的作用，需要考虑安装位置。前置（凝水流动方的下游 ），截断疏水的温度高，但疏水流量可能较少；反之 ，截断疏水流量大，但温度较低。12回热作功比与效率计算模型图 1是一级回热的凝汽机组示意图（对于多级回热的凝汽机组亦可等价为一级回热的情形。汽 机 内 效 率 当回热系统有疏水排向凝汽器（设疏水量为，疏水焓为）时，回热汽流所具有的热量中有一部分随疏水进入凝汽器 ，并表现

4、为附加冷源损失。这一部分疏水放热量可以折算为凝汽流量，则当量回热汽流作功等于由式定义的回热汽流作功中扣除折算凝汽流作功。2外置式冷却器在低压加热器系统中的应外置式冷却器在低压加热器系统中的应用及节能用及节能2.1卧式、表面凝结、U 型换热器结构及工作原理： 一台加热器内部可分为蒸汽冷却段、凝结段、疏水冷却段三个换热部分，其每个阶段的具体作原理如下： 蒸汽冷却段是利用从汽轮机抽出的蒸汽的一部分显热来提高给水温度的。 凝结段是利用蒸汽冷凝时的潜热来加热给水的。 疏水冷却段是把离开凝结段的疏水的热量传给进入加热器的给水，而使疏水温度降低到饱和温度以下。2.2结构包括 隔板和支撑板：钢制隔板沿着整个长

5、度方向布置，这些隔板支撑着管束并引导蒸汽沿着管束按90度转折流过管子，隔板又借助拉杆和定距管固定。 防冲板：在加热器里装置不锈钢防冲板，是为了防止进入壳侧液体和蒸汽不直接冲击管束，以免管束受冲蚀，延长管子使用寿命。这些防冲板都布置于壳体各进口处。 包壳板：过热蒸汽冷却段和疏水冷却段都用钢制包壳板封闭。 U型管：焊接或胀在管壁上。加热器疏水冷却段的作用 疏水冷却段设在加热器进水侧，利用疏水加热凝水或给水，降低加热器的进口下端差(标准5.6)，使离开该加热器的疏水由饱和水变为过冷却水。疏水温度的降低一方面可以减小对下一级加热器抽汽排挤以及减少传热不可逆损失，同时提高本级加热器温升，减少上一级加热器

6、抽气量，提高回热系统的热经济性，另一方面还可以避免或减轻疏水管道的汽蚀，对设备的安全运行性有较大好处。3 汽轮机回热系统加热器给水烩升的优汽轮机回热系统加热器给水烩升的优化分配化分配 3.1回热抽汽系统 回热抽汽系统指与汽轮机回热抽汽有关的管道及设备。汽轮机采用回热循环的主要目的是提高工质在锅炉内吸热过程的平均温度以提高机组的热经济性。 汽轮机组的给水回热系统既是汽轮机热力系统的基础，也是电厂热力系统的核心，它对机组和电厂的热经济性起着决定性的作用，而给水在各加热器中的回热分配是影响回热循环热经济性的重要参数之一，直接影响汽轮机和整个火电厂的热经济性所谓最佳焓升分配就是使系统循环热效率达到最大

7、时的加热器给水焓升分配方法【1】。 。实现对加热器给水焓升分配的优化，可以在不增加设备投资和材料消耗的情况下获得一定的经济效益。因此，加热器焓升的优化分配受到了设计和运行部门的普遍重视。 目前，经典的加热器焓升分配方法有平均分配法、焓降分配法、几何级数分配法等【1-3】，但这些优化分配方法均存在不同程度的假设条件，有些假设甚至严重不合理，从而影响到加热器焓升优化分配的精度随着汽轮机单机功率的增大， 日前针对大型机组所使用的各种优化方法可以分为两人类:第一类是以对多元函数求导、求极值的方法为基础， 第二类则是通过建立目标函数和确定约束条件，利用现有的各种数学上的寻优算法来进行仿真 从常规回热系统

8、加热器热平衡计算方法出发得出了实际循环效率的通用表达式并对其求偏导求极值推导出各加热器焓升的通用表达式同时该方法山于考虑了如机组再热、表而式加热器端差、轴封漏汽及各种外部热源或废汽的利用、抽汽压损、疏水在凝汽器中的放热、蒸汽冷却器、疏水冷却器、泵功等诸多实际因素对焓升最优分配的影响没有对系统进行简化更接近于真正意义上的最优 3.2 通用表达式的推导 图1所T为某国产300VI W汽轮机原则性热力系统图 3.3应用举例 为了分析常规的加热器焓升分配方法中所忽略因素对最佳分配结果的影响，对各忽略因素逐一进行计算，找出其与最优分配在效率及分配上的差距，并将计算结果列于表1。 从表1中可以看出，忽略机

9、组再热以及抽汽放热量随给水焓的变化即 对焓升分配及效率的影响最大，其次是端差和抽汽压损，而泵功和漏汽回收的影响相对来说要小一些。从而进一步说明了常规的加热器焓升分配方法中忽略机组再热及、 对焓升最优分配结果所造成的影响。 从表1中可以看出，忽略机组再热以及抽汽放热量随给水焓的变化即 对焓升分配及效率的影响最大，其次是端差和抽汽压损，而泵功和漏汽回收的影响相对来说要小一些。从而进一步说明了常规的加热器焓升分配方法中忽略机组再热及、 对焓升最优分配结果所造成的影响。 3.3.2与经典分配方法的对比 为了进一步说明本文提出的加热器焓升优化分配方法的精确性，将采用上述全面考虑各种因素得到的加热器焓升优

10、化分配结果与原机组及其它几种分配方法进行了对比，比较的条件是给水温度相同，高压缸排汽和再热蒸汽压力相同。结果如表2所示 由表2可见，运用最优分配使得原机组的效率得到一定的提升，循环函数法由于忽略了漏汽回收和疏水在凝汽器中的放热而导致效率略低于最优分配，而平均分配和几何级数分配则明显不能适应大型再热机组的要求了。4 结 论 （1）计算结果表明，充分利用抽汽过热度和疏水放热量，可以改善回热效果，提高 经济 性； （2）针对再热机组，提出了回热作功比的修正计算模型 ，具有意义明确 、计算准确等特点； (3)经典的汽轮机回热系统加热器焓升分配方法，由于忽略因素过多，而且没有考虑到中间再热对加热器焓升分配的影响，不能适用于现代大容量汽轮机。 (4)本文提出