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        空冷機(jī)組背壓優(yōu)化改造方案可行性分析

        2016-12-31 00:00:00馬宏軍
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年14期

        摘 要:中泰化學(xué)阜康工業(yè)園熱電廠(chǎng)位于新疆昌吉回族自治州阜康市中泰化學(xué)阜康工業(yè)園內(nèi),熱電廠(chǎng)現(xiàn)運(yùn)行兩臺(tái)150MW供熱機(jī)組,配套兩臺(tái)540t/h超高壓煤粉爐,主要為中泰化學(xué)阜康工業(yè)園區(qū)2套40萬(wàn)噸/年聚氯乙烯樹(shù)脂生產(chǎn)裝置供應(yīng)自備電、工業(yè)蒸汽等產(chǎn)品。熱電廠(chǎng)采用直接空冷方式進(jìn)行乏汽凝結(jié),每臺(tái)機(jī)組共配置空冷風(fēng)機(jī)16臺(tái)。自熱電廠(chǎng)投用以來(lái),機(jī)組一直以較高的負(fù)荷運(yùn)行,每年的運(yùn)行時(shí)間在8000小時(shí)以上,年利用小時(shí)數(shù)在7000小時(shí)以上,但在夏季,因?yàn)榄h(huán)境溫度較高,導(dǎo)致機(jī)組背壓太高不得不減負(fù)荷運(yùn)行,為了解決空冷機(jī)組夏季背壓?jiǎn)栴}及提高機(jī)組循環(huán)熱效率,必須進(jìn)行機(jī)組背壓優(yōu)化的技術(shù)改造,文章即對(duì)利用霧化水降低排汽裝置背壓的優(yōu)化方案進(jìn)行了分析論述。

        關(guān)鍵詞:直接空冷;背壓優(yōu)化;霧化降溫;節(jié)能分析

        1 概述

        空冷機(jī)組背壓優(yōu)化改造的經(jīng)濟(jì)性對(duì)空冷技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義??绽錂C(jī)組在夏季運(yùn)行時(shí),由于環(huán)境溫度較高,機(jī)組運(yùn)行時(shí)的背壓較高,導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行時(shí)的能耗較高,嚴(yán)重時(shí)機(jī)組不能按照設(shè)計(jì)出力帶負(fù)荷,同時(shí)機(jī)組背壓較高將會(huì)給機(jī)組的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重的影響。為了降低空冷機(jī)組在夏季運(yùn)行時(shí)的能耗水平,目前國(guó)內(nèi)解決的手段多是在空冷島上布置噴淋裝置,通過(guò)噴淋裝置向空冷島空冷風(fēng)機(jī)出口處噴入霧化后的除鹽水降低空氣溫度來(lái)達(dá)到冷卻空冷翅片管束的目的,降低機(jī)組背壓。此種解決手段無(wú)法對(duì)噴入空氣中的除鹽水進(jìn)行回收,造成水資源的大量浪費(fèi)。

        2 改造方案

        根據(jù)火電機(jī)組熱力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性及制造廠(chǎng)提供的熱力系統(tǒng)能量和質(zhì)量平衡原理,計(jì)劃利用現(xiàn)有管道,從除鹽水管道引一路水源,將原有一路熱井補(bǔ)水管線(xiàn)改造為減溫水通道(管道配置有調(diào)節(jié)閥及其前后手動(dòng)截止閥),通過(guò)變頻泵加壓后,進(jìn)入霧化噴嘴系統(tǒng)噴入排汽裝置喉部位置,形成霧化水降低排汽裝置的背壓。

        3 效益分析

        3.1 節(jié)能分析

        3.1.1 在夏季銘牌(TRL)工況下,單臺(tái)機(jī)組抽汽量30t/h運(yùn)行(除鹽水溫度20℃)

        機(jī)組在銘牌工況下排汽量約為366.15t/h,因運(yùn)行時(shí)機(jī)組工業(yè)抽汽量為30t/h,故得出機(jī)組的排汽量m1≈336.15t/h,背壓p1=33kPa,排汽溫度t1=71.5℃,查閱焓熵圖得出排汽焓值h1=301.5kj/kg;噴入除鹽水量m2=30t/h,壓力p2=1.6MPa,溫度t2=20℃,查閱焓熵圖得出除鹽水焓值h2=85.42kj/kg;根據(jù)質(zhì)量守恒和能量守恒原理:

        m1×h1+m2×h2=(m1+m2)×h3

        336.15×301.5+30×85.42=(336+30)×h3

        h3≈283.9(kj/kg)

        由于汽輪機(jī)排汽中噴入除鹽水冷卻后,排汽為未飽和蒸汽,含有濕度,根據(jù)未飽和蒸汽特性,查閱焓熵圖得出混合后汽水混合物溫度約為t3=67℃。得出h3和t3后,查閱焓熵圖得出混合后汽水混合物的壓力約為p2=28kPa。通過(guò)理論計(jì)算,經(jīng)過(guò)噴水降溫改造后,機(jī)組背壓降低了Δp=33-28=5kPa。(若計(jì)算系統(tǒng)15噸的耗水量,噴水量按45噸計(jì)算,h3≈276.1(kj/kg),p2=26.5kPa,Δp=33-26.5=6.5kPa)

        3.1.2 在夏季銘牌(TRL)工況下運(yùn)行(除鹽水溫度25℃)

        計(jì)算方法同上。經(jīng)過(guò)計(jì)算,除鹽水溫在25℃時(shí),經(jīng)過(guò)噴水降溫改造后,機(jī)組背壓降低了4kPa。(若計(jì)算系統(tǒng)15噸的耗水量,噴水量按45噸計(jì)算,機(jī)組背壓可降低6kPa)

        3.1.3 在夏季銘牌(額定抽汽)工況下運(yùn)行(除鹽水溫度20℃)

        排汽量m1=175.6t/h,抽氣量m2=150t/h,噴入除鹽水量m2=150t/h,壓力=1.6MPa,溫度t2=25℃,排汽壓力14.3kPa,排汽溫度52.5℃,查閱焓熵圖得出除鹽水焓值h2=85.42kj/kg。

        m1×h1+m2×h2=(m1+m2)×h3

        175.6×301.5+150×85.42=(175.6+150)×h3

        h3≈202(kj/kg)

        由于汽輪機(jī)排汽中噴入除鹽水冷卻后,排汽為未飽和蒸汽,含有濕度,根據(jù)未飽和蒸汽特性,查閱焓熵圖得出混合后汽水混合物溫度約為t3=49.6℃。得出h3和t3后,查閱焓熵圖得出混合后汽水混合物的壓力約為p2=11.5kPa。通過(guò)理論計(jì)算,經(jīng)過(guò)噴水降溫改造后,機(jī)組背壓降低了Δp=14.3-11.5=2.8kPa。(若計(jì)算系統(tǒng)15噸的耗水量,噴水量按165噸計(jì)算,h3≈278.5(kj/kg),p2=11kPa,Δp=14.3-11=3.3kPa)

        3.1.4 在夏季銘牌(額定抽汽)工況下運(yùn)行(除鹽水溫度25℃)

        計(jì)算方法同上。經(jīng)過(guò)計(jì)算,除鹽水溫在25℃時(shí),經(jīng)過(guò)噴水降溫改造后,機(jī)組背壓降低了2.3kPa(若計(jì)算系統(tǒng)15噸的耗水量,噴水量按45噸計(jì)算,機(jī)組背壓可降低2.8kPa)。

        3.1.5 各種工況下節(jié)能分析統(tǒng)計(jì)表(如表1)

        3.2 節(jié)水分析

        改造完成后,在夏季運(yùn)行時(shí)完全可以停用現(xiàn)在使用的空冷島噴淋降低能耗的方式,據(jù)統(tǒng)計(jì)去年夏季運(yùn)行時(shí)采用的空冷島噴淋降低能耗的方式每天約消耗接近800噸除鹽水,整個(gè)夏季約節(jié)水7萬(wàn)噸。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        采用空冷機(jī)組降背壓優(yōu)化改造方案后,在同等條件下使機(jī)組背壓降低2.8-6kPa。供電煤耗平均下降6-13g/kWh,每年約能節(jié)約除鹽水近7萬(wàn)噸,具有可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益。

        參考文獻(xiàn)

        [1]CZK150/128-13.24/1.27/535/535汽輪機(jī)本體安裝維護(hù)說(shuō)明書(shū)[Z].東方汽輪機(jī)廠(chǎng),2005.

        [2]趙義學(xué).電廠(chǎng)汽輪機(jī)設(shè)備及系統(tǒng)[M].北京:中國(guó)電力出版社,1998.

        [3]程明一,閻洪環(huán),石齊光.熱力發(fā)電廠(chǎng)[M].北京:中國(guó)電力出版社,1998.

        [4]侯文綱.工程流體力學(xué)[M].北京:中國(guó)電力出版社,1987.

        作者簡(jiǎn)介:馬宏軍(1973,9-),男,籍貫:新疆,工程師,主要從事發(fā)電廠(chǎng)設(shè)備檢修管理工作。

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