火電廠抽汽加熱系統(tǒng)優(yōu)化與節(jié)能

火電廠抽汽加熱系統(tǒng)優(yōu)化與節(jié)能第一頁，共三十五頁，2022年，8月28日主要內(nèi)容1熱力系統(tǒng)的節(jié)能改造基本原則2外置式冷卻器在低壓加熱器系統(tǒng)中的應用及節(jié)能3

汽輪機回熱系統(tǒng)加熱器給水燴升的優(yōu)化分配第二頁，共三十五頁，2022年，8月28日

1熱力系統(tǒng)的節(jié)能改造基本原則

熱力系統(tǒng)節(jié)能改造的基本原則汽輪機回熱系統(tǒng)是

由各種類型的加熱器組成的，其中要是表面式加熱器，由于存在傳熱端差和疏水自流排放，不僅造成抽汽的熱量未能充分用于本級給（凝）水的加熱，而且因其向低壓級加熱器放熱，造成高壓抽汽對低壓抽汽的排擠，降低了回熱效果。第三頁，共三十五頁，2022年，8月28日

1.1充分利用抽汽過熱度

使用蒸汽冷卻器（簡記為SC），可以充分利用抽汽所具有的過熱度。抽汽過

熱度可以加熱本級給（凝）水（如內(nèi)置式=G）；也可以跨級利用，加熱最終給水（如在中壓缸高壓段抽汽級使用外置式=G）。新型火電機組的高壓加熱器和部

分低壓加熱器均采用內(nèi)置=G的表面式加熱器。降低疏水溫度使用疏水冷卻器（簡記為NG），可第四頁，共三十五頁，2022年，8月28日以有效地降低疏水溫度。疏水溫度的降低與疏水冷卻器的

設(shè)計端差（習慣稱為下端差）有關(guān)，下端差較小時,疏水溫度下降較多,經(jīng)濟性好；但疏水冷卻器的傳熱面積和給（凝）水的流動阻力會增大。新型火電機組的加熱器幾乎全部采用內(nèi)置的表面式加熱器。

第五頁，共三十五頁，2022年，8月28日截斷疏水使用疏水泵（簡記為），可以截斷疏水，徹底消除疏水造成的負面影響。由于疏水泵屬于轉(zhuǎn)動機械，考慮到設(shè)備投資、運行能耗，特別是運行可靠性等問題，疏水泵的配置數(shù)量較少（一般不超過兩臺），而且只應用于低壓加熱器。為了發(fā)揮有限的作用，需要考慮安裝位置。前置（凝水流動方的下游），截斷疏水的溫度高，但疏水流量可能較少；反之，截斷疏水流量大，但溫度較低。第六頁，共三十五頁，2022年，8月28日1．2回熱作功比與效率計算模型圖1是一級回熱的凝汽機組示意圖（對于多級回熱的凝汽機組亦可等價為一級回熱的情形。第七頁，共三十五頁，2022年，8月28日第八頁，共三十五頁，2022年，8月28日第九頁，共三十五頁，2022年，8月28日汽

機

內(nèi)

效

率第十頁，共三十五頁，2022年，8月28日當回熱系統(tǒng)有疏水排向凝汽器（設(shè)疏水量為，疏水焓為）時，回熱汽流所具有的熱量中有一部分隨疏水進入凝汽器，并表現(xiàn)為附加冷源損失。這一部分疏水放熱量可以折算為凝汽流量，則當量回熱汽流作功等于由式定義的回熱汽流作功中扣除折算凝汽流作功。第十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日

2外置式冷卻器在低壓加熱器系統(tǒng)中的應用及節(jié)能

第十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日2.1臥式、表面凝結(jié)、U型換熱器結(jié)構(gòu)及工作原理：一臺加熱器內(nèi)部可分為蒸汽冷卻段、凝結(jié)段、疏水冷卻段三個換熱部分，其每個階段的具體作原理如下：第十三頁，共三十五頁，2022年，8月28日蒸汽冷卻段是利用從汽輪機抽出的蒸汽的一部分顯熱來提高給水溫度的。凝結(jié)段是利用蒸汽冷凝時的潛熱來加熱給水的。疏水冷卻段是把離開凝結(jié)段的疏水的熱量傳給進入加熱器的給水，而使疏水溫度降低到飽和溫度以下。第十四頁，共三十五頁，2022年，8月28日2.2結(jié)構(gòu)包括隔板和支撐板：鋼制隔板沿著整個長度方向布置，這些隔板支撐著管束并引導蒸汽沿著管束按90度轉(zhuǎn)折流過管子，隔板又借助拉桿和定距管固定。防沖板：在加熱器里裝置不銹鋼防沖板，是為了防止進入殼側(cè)液體和蒸汽不直接沖擊管束，以免管束受沖蝕，延長管子使用壽命。這些防沖板都布置于殼體各進口處。第十五頁，共三十五頁，2022年，8月28日包殼板：過熱蒸汽冷卻段和疏水冷卻段都用鋼制包殼板封閉。

U型管：焊接或脹在管壁上。第十六頁，共三十五頁，2022年，8月28日加熱器疏水冷卻段的作用

疏水冷卻段設(shè)在加熱器進水側(cè)，利用疏水加熱凝水或給水，降低加熱器的進口下端差(標準5.6℃)，使離開該加熱器的疏水由飽和水變?yōu)檫^冷卻水。疏水溫度的降低一方面可以減小對下一級加熱器抽汽排擠以及減少傳熱不可逆損失，同時提高本級加熱器溫升，減少上一級加熱器抽氣量，提高回熱系統(tǒng)的熱經(jīng)濟性，另一方面還可以避免或減輕疏水管道的汽蝕，對設(shè)備的安全運行性有較大好處。第十七頁，共三十五頁，2022年，8月28日

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汽輪機回熱系統(tǒng)加熱器給水燴升的優(yōu)化分配

第十八頁，共三十五頁，2022年，8月28日3.1回熱抽汽系統(tǒng)回熱抽汽系統(tǒng)指與汽輪機回熱抽汽有關(guān)的管道及設(shè)備。汽輪機采用回熱循環(huán)的主要目的是提高工質(zhì)在鍋爐內(nèi)吸熱過程的平均溫度以提高機組的熱經(jīng)濟性。第十九頁，共三十五頁，2022年，8月28日汽輪機組的給水回熱系統(tǒng)既是汽輪機熱力系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是電廠熱力系統(tǒng)的核心，它對機組和電廠的熱經(jīng)濟性起著決定性的作用，而給水在各加熱器中的回熱分配是影響回熱循環(huán)熱經(jīng)濟性的重要參數(shù)之一，直接影響汽輪機和整個火電廠的熱經(jīng)濟性所謂最佳焓升分配就是使系統(tǒng)循環(huán)熱效率達到最大時的加熱器給水焓升分配方法【1】。第二十頁，共三十五頁，2022年，8月28日。實現(xiàn)對加熱器給水焓升分配的優(yōu)化，可以在不增加設(shè)備投資和材料消耗的情況下獲得一定的經(jīng)濟效益。因此，加熱器焓升的優(yōu)化分配受到了設(shè)計和運行部門的普遍重視。第二十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日目前，經(jīng)典的加熱器焓升分配方法有平均分配法、焓降分配法、幾何級數(shù)分配法等【1-3】，但這些優(yōu)化分配方法均存在不同程度的假設(shè)條件，有些假設(shè)甚至嚴重不合理，從而影響到加熱器焓升優(yōu)化分配的精度隨著汽輪機單機功率的增大，第二十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日日前針對大型機組所使用的各種優(yōu)化方法可以分為兩人類:第一類是以對多元函數(shù)求導、求極值的方法為基礎(chǔ)，第二類則是通過建立目標函數(shù)和確定約束條件，利用現(xiàn)有的各種數(shù)學上的尋優(yōu)算法來進行仿真第二十三頁，共三十五頁，2022年，8月28日從常規(guī)回熱系統(tǒng)加熱器熱平衡計算方法出發(fā)得出了實際循環(huán)效率的通用表達式并對其求偏導求極值推導出各加熱器焓升的通用表達式同時該方法山于考慮了如機組再熱、表而式加熱器端差、軸封漏汽及各種外部熱源或廢汽的利用、抽汽壓損、疏水在凝汽器中的放熱、蒸汽冷卻器、疏水冷卻器、泵功等諸多實際因素對焓升最優(yōu)分配的影響沒有對系統(tǒng)進行簡化更接近于真正意義上的最優(yōu)第二十四頁，共三十五頁，2022年，8月28日3.2通用表達式的推導圖1所T為某國產(chǎn)300VIW汽輪機原則性熱力系統(tǒng)圖第二十五頁，共三十五頁，2022年，8月28日第二十六頁，共三十五頁，2022年，8月28日第二十七頁，共三十五頁，2022年，8月28日第二十八頁，共三十五頁，2022年，8月28日3.3應用舉例為了分析常規(guī)的加熱器焓升分配方法中所忽略因素對最佳分配結(jié)果的影響，對各忽略因素逐一進行計算，找出其與最優(yōu)分配在效率及分配上的差距，并將計算結(jié)果列于表1。第二十九頁，共三十五頁，2022年，8月28日從表1中可以看出，忽略機組再熱以及抽汽放熱量隨給水焓的變化即

對焓升分配及效率的影響最大，其次是端差和抽汽壓損，而泵功和漏汽回收的影響相對來說要小一些。從而進一步說明了常規(guī)的加熱器焓升分配方法中忽略機組再熱及、

對焓升最優(yōu)分配結(jié)果所造成的影響。第三十頁，共三十五頁，2022年，8月28日第三十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日從表1中可以看出，忽略機組再熱以及抽汽放熱量隨給水焓的變化即

對焓升分配及效率的影響最大，其次是端差和抽汽壓損，而泵功和漏汽回收的影響相對來說要小一些。從而進一步說明了常規(guī)的加熱器焓升分配方法中忽略機組再熱及、

對焓升最優(yōu)分配結(jié)果所造成的影響。第三十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日與經(jīng)典分配方法的對比為了進一步說明本文提出的加熱器焓升優(yōu)化分配方法的精確性，將采用上述全面考慮各種因素得到的加熱器焓升優(yōu)化分配結(jié)果與原機組及其它幾種分配方法進行了對比，比較的條件是給水溫度相同，高壓缸排汽和再熱蒸汽壓力相同。結(jié)果如表2所示第三十三頁，共三十五頁，2022年，8月28日由表2可見，運用最優(yōu)分配使得原機組的效率得到一定的提升，循環(huán)函數(shù)法由于忽略了漏汽回收和疏水在凝汽器中的放熱而導致效率略低于最優(yōu)