朱虎生

摘要:隨著地球不可再生資源的減少,環(huán)境的惡化,世界各國掀起了節(jié)能減排的熱潮,來維護(hù)地球的生態(tài)平衡。我國發(fā)電企業(yè)以火電機(jī)組為主,研究和分析熱電廠的運(yùn)行現(xiàn)狀,討論如何提高熱效率,來降低發(fā)電煤耗,以增加熱電廠的經(jīng)濟(jì)效益,減少能源浪費(fèi)和環(huán)境污染。熱電廠采用“換熱器——高壓加熱器”在采暖期以換熱運(yùn)行為主,高加為輔,非采暖期為高壓給水加熱為主,換熱為輔,經(jīng)濟(jì)效益得到明顯改善。

關(guān)鍵詞:熱電廠換熱器高壓加熱器經(jīng)濟(jì)效益

一、面對(duì)的現(xiàn)實(shí):

我們回避不了如下現(xiàn)實(shí):

1、蒸汽傳輸過程中的壓力損失可用如下公式表示:

△P=Kλ(G2J/d5)

式中K為常數(shù),λ為該管道的阻力系數(shù),G為蒸汽的重量流量t/h,d供熱管道的內(nèi)徑,J是蒸汽的比容。

從這個(gè)公式可以看出,傳輸過程中的壓力損失是與蒸汽的比容成正比的,過熱蒸汽的比容比相同壓力下的干飽和蒸汽的比容大。對(duì)于供汽壓力為0.8MPa左右的供熱機(jī)組來說,其排出的蒸汽的過熱度有100℃以上,即該過熱蒸汽的比容平均比該壓力下的干飽和蒸汽的比容要高30%左右,換句話說,如將傳送的過熱蒸汽改為干飽和蒸汽,則其傳輸壓降可減少30%。

2、根據(jù)傳熱理論,蒸汽傳輸過程中的散熱損失正比于熱媒(蒸汽)的溫度t和周圍的空氣溫度t0之差(t-t0),熱媒溫度愈高,其散熱損失愈大。排汽壓力為0.5-1.0MPa的背壓或抽汽的溫度t與周圍空氣的溫度t0之差較對(duì)應(yīng)壓力下的干飽和蒸汽溫度t′與周圍的空氣的溫度t0之差相比較(即t-t0/t′-t0)要高50-100%。另外,保溫材料的熱阻還與熱媒的溫度之間有近乎成正比的關(guān)系。計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表明,傳送干飽和蒸汽或微過熱蒸汽的散熱損失是傳送過熱蒸汽的散熱損失的50～55%左右。

3、集中供熱電廠中,主要有背壓機(jī)和抽凝機(jī)兩種機(jī)型,背壓機(jī)的發(fā)電煤耗較低,一般為180-220g/Kwh,抽凝機(jī)的煤耗視抽汽量的大小不同,發(fā)電煤耗在背壓機(jī)和凝汽機(jī)之間。

對(duì)于抽凝機(jī),我們可以將其視為由兩部分組成,在抽汽口之前相當(dāng)于背壓機(jī)、抽汽口之后相當(dāng)于后置式冷凝機(jī),背壓機(jī)的發(fā)電煤耗低,而后置式冷凝機(jī)的發(fā)電煤耗很高。九十年代以來,不少熱電廠由于實(shí)際熱負(fù)荷較低或下降,相繼在原背壓機(jī)后面加裝了后置機(jī)組,其運(yùn)行效果相當(dāng)于抽凝機(jī)。從目前的實(shí)踐結(jié)果來看,后置機(jī)的發(fā)電煤耗都較高,有的高達(dá)1000g/kwh以上。

4、目前的電力系統(tǒng),電力生產(chǎn)能力已經(jīng)大于了供電總需求,對(duì)于背壓機(jī)發(fā)電上網(wǎng)不加限制,而對(duì)于自備電廠和裝有抽凝機(jī)的熱電廠,則要按計(jì)劃發(fā)電。

我們知道在純凝汽電廠中,是通過設(shè)置高、低壓加熱器,進(jìn)行抽汽、回?zé)醽頊p少汽輪機(jī)的冷源損失,提高全廠的熱效率的。根據(jù)小型熱電的特點(diǎn),我們?cè)O(shè)計(jì)制造了一套《換熱器-高壓加熱器》系統(tǒng),該系統(tǒng)投運(yùn)后可達(dá)到降低蒸汽的傳輸壓降,減少傳熱損失,增加背壓機(jī)的發(fā)電量,降低發(fā)電煤耗,從而提高全廠的經(jīng)濟(jì)效益。

二、系統(tǒng)原理及運(yùn)行方式

(1)當(dāng)熱電廠的熱負(fù)荷較高時(shí),該系統(tǒng)主要作為換熱器(熱網(wǎng)減溫器)運(yùn)行,兼作高壓加熱器。此方式下,汽輪機(jī)排(抽)出的過熱蒸汽經(jīng)閥門1進(jìn)入換熱器內(nèi)與高壓給水進(jìn)行換熱后,經(jīng)除濕和閥門3進(jìn)入熱網(wǎng)。此方式下,若過熱蒸汽溫度較高,且為純背壓機(jī)組時(shí),換熱器的出口溫度不僅要高于150℃(最高可達(dá)180-190℃)而且可能要影響到鍋爐省煤器的運(yùn)行。為保證高壓熱給水的溫度能在安全和經(jīng)濟(jì)的范圍內(nèi),需要調(diào)節(jié)高壓給水的加熱與旁路之間的混合比。如果外供汽量小,補(bǔ)給水量大,蒸汽通過換熱器時(shí)會(huì)有部分蒸汽凝結(jié)代水,并匯入疏水井口,經(jīng)疏水裝置疏至除氧水箱;濕蒸汽經(jīng)除濕并與部分過熱蒸汽混合變成干飽和蒸汽代微過熱蒸汽后,經(jīng)分汽缸送至熱用戶。

(2)當(dāng)熱電廠的熱負(fù)荷(在非采暖期)很供低,過熱蒸汽的實(shí)際傳輸距離將較短,其換熱的意義不大,為此可開啟閥門2、4,關(guān)閉閥1、3,此時(shí)的換熱器將作為純高壓加熱器運(yùn)行。

三、經(jīng)濟(jì)效益分析

1、當(dāng)作換熱器使用時(shí)

(1)因?yàn)閭魉惋柡驼羝奢^傳送過熱蒸汽減少傳輸壓降,其效益是可增大供熱范圍和增大供熱能力(已建熱網(wǎng))和減少熱網(wǎng)投資(待建熱網(wǎng))。

(2)可減少在熱網(wǎng)上的傳輸熱損失。

2、當(dāng)作為高壓加熱器使用時(shí)

(1)對(duì)于原先未裝高壓加熱器或原高壓加熱器不能正常使用的熱電廠來說,使用換熱器——高壓加熱器后,可將高壓給水加熱至180℃左右,根據(jù)鍋爐的需要,一般都可使用至170℃左右。

而對(duì)于大多數(shù)熱電廠來說,普遍存在著負(fù)荷率低的問題,根據(jù)不同汽輪發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷曲線統(tǒng)計(jì)表明,汽輪機(jī)由低負(fù)荷向中等負(fù)荷或由中等負(fù)荷向高負(fù)荷變化時(shí),其增加部分的發(fā)電汽耗率都低于10kg/Kwh(有的機(jī)組遠(yuǎn)低于10kg/Kwh),保守地按10kg/Kwh計(jì)算,可多發(fā)電5.056×10÷10=505.6萬Kwh。

(2)對(duì)于裝有后置機(jī)組或抽凝機(jī)組,且按計(jì)劃發(fā)電的熱電廠來說,增加了前置機(jī)(背壓機(jī)或抽凝機(jī)抽汽之前的部分)的發(fā)電量,即可減少后置機(jī)(或抽凝機(jī)抽汽口后面的凝汽部分)的發(fā)電量,兩者的發(fā)電煤耗之差,即為經(jīng)濟(jì)得益。

實(shí)際的運(yùn)行情況是上面幾種工況的綜合,即采暖期以作換熱運(yùn)行為主,高加為輔,非采暖期為高壓給水加熱為主,換熱為輔,經(jīng)濟(jì)效益也是以上分析的幾種工況的綜合。對(duì)于年產(chǎn)40萬噸左右汽的熱電廠來說,平均經(jīng)濟(jì)效益都在百萬元以上。同時(shí)由于它可大大的提高高壓熱給水的溫度,回?zé)岣?所以即使作為純高壓加熱器運(yùn)行時(shí),也比一般的高壓加熱器更優(yōu)越,經(jīng)濟(jì)效益更好。

可見,換熱器——高壓加熱器對(duì)機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性有大幅度的提高,對(duì)節(jié)約能源,減少污染,保護(hù)環(huán)境起到積極作用。

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