國家高新技術(shù)企業(yè)-連云港市泰格電力設(shè)備有限公司 
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一、概述 化學(xué)補水，凝汽器科學(xué)補水，凝汽器補水節(jié)能裝置概述
tg泰格等效焓降法是近幾年來發(fā)展起來的一門熱工理論，泰格凝汽器補水裝置是電力部推廣的重點節(jié)能措施，作為一種新的熱力系統(tǒng)計算分析方法，在熱力系統(tǒng)局部變化的定量中顯得簡捷、方便、準(zhǔn)確。是熱力系統(tǒng)優(yōu)化、節(jié)能改造的理論依據(jù)，對挖掘節(jié)能潛力，搞好節(jié)能技術(shù)改造有著重要意義。
為此，在推廣焓降法的同時，我們對部份電廠有代表性的汽輪發(fā)電機組進行了熱力系統(tǒng)分析，依據(jù)分析結(jié)果，制定了有關(guān)方案，推出了“火力發(fā)電化學(xué)補水方式和系統(tǒng)的節(jié)能改進”技術(shù)，并配套生產(chǎn)出產(chǎn)品供應(yīng)用戶使用。
二、補水系統(tǒng)改造的可行性分析 化學(xué)補水，凝汽器科學(xué)補水，凝汽器補水節(jié)能裝置
現(xiàn)以某電廠 B Ⅱ— 25 — 3 型高溫高壓供熱機組為例，進行等效焓降法進行改造的可行性分析：
該機設(shè)有兩臺高壓加熱器，三臺低壓加熱器，補水系統(tǒng)為“除氧器式”補充水系統(tǒng)，化學(xué)軟化水補充到抵壓除氧器，由中繼泵補入高壓除氧器，低除、高除的進出水方式均為母管制運行。
正常運行工況下，帶 40 — 70Y/H 、 0. 8 ～ 1.3MPa 供熱負(fù)荷，（原則性熱力系統(tǒng)圖見圖 1 ）。
我們通過調(diào)查研究，以機組額定和涉及參數(shù)為主，結(jié)合實際參數(shù)進行修正，應(yīng)用等效焓降法進行了分析。
1 、回?zé)峥尚行苑治鼋Y(jié)果：
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注：η1提高后機效率 η提高前機效率化學(xué)補水，凝汽器科學(xué)補水，凝汽器補水節(jié)能裝置
相對提高△ %
對該機組來說，真空度每提高1%，半年就可節(jié)煤750噸。
2、通過“等效焓降”的分析，我們知道，補水由“除氧器式”改為“凝汽器式”后，優(yōu)點如下：
①補水從凝汽器補入，流徑軸封冷卻器，抽汽器低壓加熱后到達高壓除氧器。這一過程中，補充水吸收了一定量的熱量，以比低壓除氧器出水溫度高50左右進入高壓除氧器。從而增加了低壓系統(tǒng)抽汽量，即低品味抽汽量增加；減少了高壓除氧器的抽汽量，使高品位抽汽量減少，增加了這部份整齊在機內(nèi)的做功，同時，還減少了補充水吸熱過程中的傳熱偏差，降低了傳熱過程中不可逆損失，提高了熱功轉(zhuǎn)換效率，回?zé)嵝Ч黠@提高。
②凝汽器對補水進行真空除氧，提高了整個回?zé)嵯到y(tǒng)的除氧能力。
③補水在凝汽器中吸收排汽熱量，減少了一定份額的余額損失，強化了熱交換，降低了排汽溫度，改善了機組真空，而且在補水溫度比排汽溫度降低時，效果就月明顯，不僅經(jīng)濟且利于機組接帶負(fù)荷（一般來說，火電廠補水溫度在20～38℃之間。）
三、補水系統(tǒng)改造方案和有關(guān)參數(shù)的確定 化學(xué)補水，凝汽器科學(xué)補水，凝汽器補水節(jié)能裝置有關(guān)參數(shù)的確定
為了獲取更好的經(jīng)濟效益，在制定改造方案時，應(yīng)注意以下事項：
①補水系統(tǒng)實施方案的選定。
要根據(jù)現(xiàn)場系統(tǒng)特點，選定系統(tǒng)補水的來源，是單元補水，還是從母管中補水等，然后決定補入凝汽器喉部的位置和空間尺寸。
②補水量的確定。補入凝汽器的水量受到以下主要因素的制約：
即受到凝結(jié)水泵、主抽汽器、軸封冷卻器、低壓加熱器通流能力的限制。
⑴補入凝汽器的水量過大時，凝結(jié)水泵不能及時將凝汽器中的水抽走，將會導(dǎo)致滿水，影響機組安全運行。因此，補入凝汽器中的水量不能超過凝結(jié)水泵出力與凝結(jié)水量的差值。解決上述問題，也可另設(shè)一臺小型凝結(jié)水泵。
⑵主抽汽器、軸封冷卻器、低壓加熱器均有一額定的 流通量，當(dāng)通過的水量超過其額定通流量時，因其加熱能力水足，使出口水溫降低，使回?zé)嵝Ч麥p弱，因此，補入凝汽器中的水量不能超過主抽汽器、軸封冷卻器、低壓加熱器的額定通流量與凝汽器水量的差值。
其次，受到除氧能力的限制，對于其確定的機組與凝汽器補水裝置，其除氧能力是確定的，若補充水量過大，它將無法將補充水中的含氧量降到要求值以下，造成凝結(jié)水含氧量超標(biāo)，從而腐蝕凝結(jié)水管道。
再者，在運行中，補充水量還應(yīng)與機組所接帶的負(fù)荷匹配。
⑶補水系統(tǒng)改進的措施和有關(guān)方式的介紹： 化學(xué)補水，凝汽器科學(xué)補水，凝汽器補水節(jié)能裝置
①只要將補水沖入凝汽器，就可得到較好的回?zé)嵝б妗?br>
②為了達到在凝汽器內(nèi)能良好吸收排汽熱量以改善汽輪機真空的目的，補充水進入凝汽器的方式與位置需滿足熱力除氧要求，那么水的補入方式就很關(guān)鍵。
我們通過取證、分析，確定了水的補入狀態(tài)應(yīng)霧化從喉部補入，較好能形成一個“霧化帶”。通過選擇，我們自行設(shè)計制造出一種“機械霧化噴嘴”。
使用次噴嘴強化了補充水與排汽間的換熱，使補充水易達到飽和，為氣體從水滴中溢出擴散出來，創(chuàng)造了條件，同時，又防止出現(xiàn)補水沿著凝汽器內(nèi)壁流動的現(xiàn)象。
綜上所述，要根據(jù)凝汽器喉部的尺寸，確定凝汽器內(nèi)“補水裝置”的管道布置的方式和位置，然后再確定噴咀的較佳位置。以上兩項確定后，再將噴咀的噴射角定成一個常數(shù)。同時要考慮噴咀防止松動及“補水裝置”在凝汽器內(nèi)的支撐。
四、操作和安裝的注意事項
⑴在補水至凝汽器管路上，可加裝流量孔板，將流量指示裝于運行層，給運行人員調(diào)整補水量提供依據(jù)。
⑵為使運行人員及時方便地了解凝汽器水位，及時調(diào)整補入水流量，可加裝“電接點水位計”于操作盤上，并設(shè)立解列補水的自動裝置。
⑶運行人員可根據(jù)機組經(jīng)濟參數(shù)及負(fù)荷，調(diào)整補入水流量。
我廠目前想用戶供應(yīng)的“補水裝置”不配上述元器件，而采用閥門控制流量形式和整個系統(tǒng)防虹吸管路，即可正常投入運行。
五、定貨須知
1、提供補水量每小時多少噸。（T/H）
2、凝汽器喉部的位置和空間尺寸圖。（復(fù)印件）
3、系統(tǒng)補水的來源是單元補水，還是從母管中補水。
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為了做好補水系統(tǒng)改造后的效益分析和通過試驗為運行人員提供運行參考要點，我們下面介紹某電廠改造后的測試和計算效益的方式和過程：
1、強化回?zé)嵝Ч麥y量準(zhǔn)確，電氣裝兩塊單相瓦特表。
①為使電功率測量準(zhǔn)確，電氣裝兩塊單相瓦特表。
②補水流量，凝結(jié)水流量，#5加出口給水流量，分別是用差壓變送器，測得3#加出口流量，低脫水補高脫流量，用差壓計，#1～5加進汽溫度用熱電偶測得，其余裝玻璃管溫度計和從控制表盤上讀取。
③試驗工況：負(fù)荷15MW，供熱抽汽65t/h，補水量21.8噸/時，穩(wěn)定運行30分鐘以后，抄錄數(shù)據(jù)，每5分鐘一次，連續(xù)三次取平均值。
④根據(jù)我廠90年5月～11月份1#機排氣溫度情況及運行經(jīng)驗，固定：負(fù)荷25MW，供熱抽汽65t/h，排氣溫度模擬到55℃，補水量21.8t/h，抄錄數(shù)據(jù)，每分鐘一次，連續(xù)三次取平均值。
⑤實驗的觀察分析
在兩個工況的實驗過程中，回?zé)嵝б嫱ㄟ^等效焓降法進行分析計算。真空情況，從觀察看，在第一個工況中排汽溫度為38.7℃，真空0.092MPa，當(dāng)補入水量21.8t/h，補水溫度為37℃時，排氣溫度降低了0.8℃。真空為0.0922 ，真空提高約1.5mmHg柱。從模擬工況看，排氣溫度55.2℃，真空0.085 Mpa，當(dāng)補水兩21.8t/h補水溫度為37℃時，排氣溫度降低了1.4℃，真空度為0.0855 Mpa，真空提高3.75mmHg柱。在試驗過程中，我們不難看出，補水流量占排汽量的份額大小，排汽溫度與補水溫度的溫度差值，與真空的改善度有關(guān)。而回?zé)嵝б鎰t是較穩(wěn)定的。對火電廠來說，夏季真空由于氣溫高因素的影響較冬天低，如我廠冬季#1機真空度可達94.5%，而夏季則在87～88%左右，有時因真空不好而影響了機組接帶負(fù)荷。
2、在把考慮凝汽器真空變化的情況下，補水系統(tǒng)改進的熱經(jīng)濟性。
按補水裝置年運行7500小時計算回?zé)嵝б妗?br>
⑴根據(jù)圖1中熱力試驗參數(shù)，整理數(shù)據(jù)：
#1加熱器給水焓升 τ1=30×4.186（千焦/公斤）
加熱器給水焓升 τ2=29×4.186（千焦/公斤）
#3加熱器給水焓升 τ3=39.3×4.186（千焦/公斤）
#4加熱器給水焓升 τ4=38.3×4.186（千焦/公斤）
#5加熱器給水焓升 τ5=33.4×4.186（千焦/公斤）
給水泵焓升 τ6=1.7×4.186（千焦/公斤）
#1 加疏水放熱量 τ1=66×4.186（千焦/公斤）
#2加疏水放熱量 τ2=7×4.186（千焦/公斤）
#4加疏水放熱量 τ4=67.7×4.186（千焦/公斤）
#1加熱器抽氣器放熱量 q1=604×4.186（千焦/公斤）
#2加熱器抽氣器放熱量 q1=568×4.186（千焦/公斤）
#3加熱器抽氣器放熱量 q1=578×4.186（千焦/公斤）
#4加熱器抽氣器放熱量 q1=572.2×4.186（千焦/公斤）
#5加熱器抽氣器放熱量 q1=536×4.186（千焦/公斤）
給水吸熱量 Q=604×4.186(i0-t0)
軸封二段漏氣放熱量 q1=796×4.186（千焦/公斤）
軸封一段漏氣放熱量 q1=696×4.186（千焦/公斤）
空抽器蒸汽放熱量 q1=608.4×4.186（千焦/公斤）
低脫抽汽放熱量 q1=606.4×4.186（千焦/公斤）
低脫補水系熱量 tu=27.6×4.186=tu-tn（千焦/公斤）
高脫補水系熱量 tL=t3-tu=70.7×4.186（千焦/公斤）
其它有關(guān)參數(shù)見圖1中
⑵等效焓降計算
#1加油汽等效熱降：H1=i1-in=33×4.186
#2加油汽等效熱降：H2=i2- i1 + H1 –r1η1=59.394×4.186
#3加油汽等效熱降：H3=i3- i2 + H2 –r2η2=75.662×4.186
#4加油汽等效熱降：H4=i4- i1 + H1 –r1η1–r1η1=90.184×4.186
#5加油汽等效熱降：H5=i5- i4 + H4 –r4η4=110.1232×4.186
#1加油汽效率：η1= =0.0546357
#2加油汽效率：η2= =0.104567
#3加油汽效率：η3= =0.130903
#4加油汽效率：η4= =0.157472
#5加油汽效率：η5= =0.2060
新蒸汽等效焓降：H0=i0-i4+H4- r4η4–r5η5=176.053×4.186（千焦/公斤）
根據(jù)功率方程：D0H0+DO?asg(i4-in)-D0ad(i2-in)-D0?(af1+af3)(i0-in)-D0τb(1-η4)+D0qf2?gf2η1+D0af3(qf3+f2n2+f1n1)+ D0af1qf1n1= ……（1）
將有關(guān)設(shè)局代入：
DO=167（t/h） 則：新蒸汽等效焓降：
H= ×DO=130.3244.186（千焦/公斤） 【見(1)公式】
⑶經(jīng)濟指標(biāo)及改造效益：（按熱電分?jǐn)傇瓌t）
1、補水方式改造后：
機組年耗標(biāo)煤量：By= ×7500=123615
年供電耗煤量：Byt= ×7500=53457.44
年發(fā)電耗煤量：Bd=By-Byt=70157.5(噸)
年發(fā)電量：A=Nd?7500=18450（萬KW?h）
年供電量：（廠用電率100%）
G=A×90%=16605（萬KW?h）
供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率：by= =423（g/KWh）發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率：by= =380（g/KWh）
補水方式改造后，1kg新蒸汽增加作功量：
△H=abc（τb?η2+τcη4-τ1η1-τ2η2-τ3η3）=0.5487×4.186（千焦/公斤）
機組效率相對提高：δηi =0.421%
年節(jié)標(biāo)準(zhǔn)煤：△By=δηi?By=520.5（噸/年）
供電煤耗率降低：△by= =3.134（g/KWh）
⑷真空效益：
因真空得到改善而收到的經(jīng)濟效益。真空按6000小時，考慮到冬季排汽溫度較低。
①真空相對提高：
排汽：38.7℃，真空0.092Mpa，補水后：補水量21.8t/h，補水37℃，排汽溫度下降0.8℃，真空為0.092gMPa，約合1.5mmHg。0.0002/0.0092=0.22%
②機組效率相對提高：
按汽輪機凝汽器特性曲線，得出結(jié)論：當(dāng)真空相對提高0.22%時，機組相對提高0.22%。
③取值：δηi=0.2%計算
年節(jié)標(biāo)煤量：△B0y=
④降低供電煤耗率： =lg/KW?h
則：未投入補水裝置時，機組供電煤耗率為：b1y=by+△by+△b0y=427
投入補水裝置后，機組供電煤耗為423（g/KWh）
由于補水補入凝汽器，凝結(jié)水流量增加21t/h，多耗了電量，但是，通過中繼泵的流量又減少了，耗電量也隨之減少。總的來說，耗電量并不增加（有可能降低，凝水泵，中繼泵特性），據(jù)查閱，補水投入與不投時的凝結(jié)水耗電量沒發(fā)現(xiàn)升高。
⑸、模擬工況：排汽55.20C時，真空0.085Mpa，當(dāng)補21.8t/h，補水溫度為37℃時，排汽溫度下降1.4℃，真空提高到0.0855Mpa，約合3075mmHg（該工況是根據(jù)90年8-11月份真空情況及運行經(jīng)驗工況確定）。按年運行3600小時計算：
①真空相對提高： =0.588%
②機組效率相對提高：根據(jù)汽輪機凝汽器特性曲線，得出結(jié)論：
當(dāng)真空相對提高0.588%時，機組效率相對提高0.6%。取值：δηi=0.6%，計。
③年節(jié)煤量：△B01y= ×δηi =356（噸）
④降低供電煤耗率：
△ B01y= =2.15
結(jié)論
綜上所述
1、當(dāng)機組補水方式經(jīng)過節(jié)能改造后。
一年可節(jié)標(biāo)煤：520.6+165=685.5（噸）
一年可降低機組供電煤耗：3.134+1=4.134（g/KWh）
節(jié)煤；量合人民幣：685.5×104元=7.13（萬元）
全部投資（人工、材料、設(shè)備、試驗）總綜合費用5萬元，可在8.5月內(nèi)全部收回，經(jīng)濟效益明顯。
2、在考慮夏季真空的改善時則：
年節(jié)煤：520.5+365=876.5（噸）
年可降低供電煤耗：3.134+2.15=5.28（g/千瓦時）
節(jié)煤量合人民幣：876.5×104=9.12（萬元）
全部投資費用5萬元，可在6.5個月內(nèi)全部收回。
3、補水方式的節(jié)能改造經(jīng)濟效益是顯著的，若將全廠機組全部改造并進行節(jié)能分析和各機的補水量較佳分配，那么經(jīng)濟效益就更加可觀。
4、在改造中，噴咀的選擇和在凝汽器內(nèi)的布置原則，尤為關(guān)鍵，以取得較佳的經(jīng)濟效果。
5、目前我廠化學(xué)制水系統(tǒng)是板除鹽狀態(tài)，補水溫度在37℃左右，且水質(zhì)不如全除鹽水質(zhì)。全除鹽設(shè)備，補水水溫在20～30℃左右，則真空效益會更加明顯。
6、經(jīng)過我們的嘗試證明，汽輪機補水方式節(jié)能改造具有良好的推廣價值。
7、應(yīng)將化學(xué)改全除鹽系統(tǒng)作為一個節(jié)能項目進行調(diào)查研究落實。為全廠進行合理補水分配進行補水方式改進，除低機組乃至全廠供電煤耗打下良好的基礎(chǔ)。
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