汽輪機設(shè)備及系統(tǒng)節(jié)能措施分析_第1頁
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文檔簡介

—汽輪機設(shè)備及系統(tǒng)節(jié)能措施分析本書以火力發(fā)電廠汽輪機裝備及系統(tǒng)為對象,論述其工作過程中可能存在的能量損失及以節(jié)能為目標(biāo)的運行優(yōu)化技術(shù)和改造措施,并給出了參考案例和經(jīng)濟(jì)性分析方法。全書共分九章,包括汽輪機通流部分改造,汽封及系統(tǒng)改造,進(jìn)、排氣結(jié)構(gòu)優(yōu)化與改造,凝汽系統(tǒng)改造,汽輪機調(diào)峰運行節(jié)能,多機組負(fù)荷優(yōu)化分配,供熱汽輪機運行節(jié)能與改造和大型汽輪機快速冷卻問題等。前言“建設(shè)節(jié)約型社會,完成可持續(xù)發(fā)展”已經(jīng)被明確為我國的根本國策。資源與環(huán)境的壓力,迫切要求各領(lǐng)域(尤其是產(chǎn)能和耗能單位)落實國家既定的發(fā)展目標(biāo)。伴著一次能源轉(zhuǎn)換為電能的比重、電能占終端能源消費量的比重不斷提高,電力行業(yè)固有的資源密集型、資源緊缺性的特點,使電力行業(yè)成為我國環(huán)境資源工作的關(guān)鍵所在,建設(shè)節(jié)約型電力企業(yè)的重任擺在了全部電力工的面前。電力工業(yè)是技術(shù)密集型工業(yè),能量的轉(zhuǎn)換和傳輸是一個關(guān)聯(lián)性強、比擬冗雜的系統(tǒng),因此節(jié)能工作實施的效果往往不能通過單獨的一個環(huán)節(jié)來認(rèn)定,也不能片面強調(diào)整約而忽略安全。之前電力企業(yè)在某些節(jié)能工作方面的“謹(jǐn)慎”看法,肯定程度上也說明了推動電力行業(yè)節(jié)能的工作的艱難性和冗雜性。因此,電力行業(yè)節(jié)能工作應(yīng)當(dāng)遵循科學(xué)、系統(tǒng)、實踐、推廣的規(guī)律,既不能畏難不前,也不能求快冒進(jìn)。為了有效地協(xié)作電力企業(yè)節(jié)能工作的開展,發(fā)揮電力行業(yè)技術(shù)服務(wù)部門的作用,中國電力企業(yè)聯(lián)合會科技服務(wù)中心在認(rèn)真分析了電力企業(yè)節(jié)能工作特點的基礎(chǔ)上,聯(lián)合華中科技高校,有針對性地組織編寫了《火力發(fā)電廠節(jié)能技術(shù)叢書》(簡稱《叢書》),分為《鍋爐機組節(jié)能》、《汽輪機裝備與系統(tǒng)節(jié)能》、《熱力系統(tǒng)節(jié)能》、《節(jié)能與掌握》四個分冊。《叢書》突出強調(diào)三個方面:1.適用性:強調(diào)應(yīng)用、借鑒和參考價值。建立以電力企業(yè)生產(chǎn)過程中觸及的能量轉(zhuǎn)換原理、能量傳輸過程為依據(jù),以節(jié)能分析為綻開線索,以節(jié)能手段為落腳點的三重結(jié)構(gòu)。2.開放性:強調(diào)聚集全行業(yè)的才智和經(jīng)驗。《叢書》的編寫不局限于某幾個人的思路,而是面對電力行業(yè)全部相關(guān)人員,并長期向電力行業(yè)開展電力節(jié)能案例征集工作。3.長期性:強調(diào)在完善總結(jié)的基礎(chǔ)上,與時俱進(jìn)地跟蹤反映電力節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。伴著認(rèn)識水平的提升、技術(shù)的進(jìn)步,會產(chǎn)生許多新的、適用的節(jié)能措施和手段,《叢書》將依據(jù)電力行業(yè)的節(jié)能技術(shù)的發(fā)展情況適時再版。相信在大家的關(guān)注和支持下,伴著時間的推動、認(rèn)識的加深、經(jīng)驗的積累,《叢書》肯定會為電力企業(yè)的節(jié)能工作發(fā)揮主動的作用?!秴矔返木帉懙玫搅烁麟娏瘓F(tuán)公司和發(fā)電企業(yè)的大力支持和指導(dǎo),在此表示誠心的感謝!由于水平所限、時間倉促,又加上電力節(jié)能技術(shù)是一個圍繞實踐、應(yīng)用發(fā)展起來的跨專業(yè)、跨學(xué)科的技術(shù)匯總和研討,因此《叢書》疏漏、錯誤之處在所難免,敬請廣闊讀者批判指正!《(火力發(fā)電廠節(jié)能技術(shù)叢書》編委會20XX年1月分冊前言汽輪機裝備及系統(tǒng)是火電站、核電站的重要組成部分,擔(dān)當(dāng)了將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為機械能的任務(wù)。伴著全社會對節(jié)能減排的重視和關(guān)注,如何削減汽輪機裝備及系統(tǒng)的能量損失,并提高工作效率,是全部從業(yè)人員所面臨的挑戰(zhàn)。國內(nèi)外發(fā)電企業(yè)以節(jié)能為目標(biāo),從運行優(yōu)化和節(jié)能改造兩個方面進(jìn)行了很多有益的嘗試,并已取得了很好的效果。本書作為《火力發(fā)電廠節(jié)能技術(shù)叢書》之一,對汽輪機裝備及系統(tǒng)的優(yōu)化運行和節(jié)能改造技術(shù)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的論述,包括汽輪機裝備及系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的理論基礎(chǔ)、近年來勝利的改造經(jīng)驗和優(yōu)化運行實踐,并輔以大量典型案例及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析。書中所列舉的改造實例均來自公開發(fā)表的文獻(xiàn)資料。在此謹(jǐn)向本書所引用文獻(xiàn)的全體致以誠心的感謝!本書由王坤、楊濤、黃樹紅主編,張聘亭、姚斯亮等參與編寫。北京國華電力技術(shù)研究中心有限公司總工靖長財批閱全書,并提出珍貴看法,在此表示誠心的感謝。在本書編寫過程中,中國電力企業(yè)聯(lián)合會科技服務(wù)中心的席志紅先生、郭云高先生,華中科技高校能源與動力工程學(xué)院周懷春教授、高偉教授、韓守木教授、張燕平副教授給予了有力指導(dǎo)和大量幫忙,在此表示真誠的謝意!由于水平所限,加之時間倉促,疏漏之處在所難免,懇請讀者批判指正。編者20XX年1月第一節(jié)凝汽器節(jié)能優(yōu)化一、凝汽器節(jié)能分析(一)影響凝汽器性能的主要因素凝汽器是汽輪機組的一個重要組成部分,其作用是將汽輪機排汽冷卻凝聚成水,形成高度真空,使進(jìn)入汽輪機做功的蒸汽能膨脹到低于大氣壓力,多做功。若其不能正常運行,將直接影響到整個機組的安全和經(jīng)濟(jì)運行。因此,維持凝汽器良好運行工況,保證達(dá)到最有利的真空是電廠節(jié)能的重要方面之一。造成凝汽器性能降低的主要原因如下。1.凝汽器真空空氣漏入凝汽器中,除了使排汽壓力和溫度上升,降低汽輪機的經(jīng)濟(jì)性外,還會使汽輪機低壓缸因蒸汽溫度上升而變形,造成機組振動,甚至使機組被迫減負(fù)荷或停機;其次,由于空氣分壓力增大,增加了空氣在水中的溶解度,因此使凝聚水中的含氧量增加,加劇了低壓管道和低壓加熱器的腐蝕,增加了除氧器的負(fù)擔(dān),對機組安全運行有不利的影響;此外,空氣積聚在水管四周,使傳熱阻力增加,傳熱端差增大,真空下降;空氣分壓力增大還產(chǎn)生使凝聚水過冷度加大和抽氣器的負(fù)擔(dān)增加等不利影響。運行實踐說明,真空改變lkPa,機組熱耗改變約為70kJ/(kW?h),標(biāo)煤改變3~3.2g/(kW?h)。2.凝聚水過冷度凝聚水溫度低于汽輪機排汽壓力下的飽和溫度稱為凝聚水過冷度。凝聚水過冷度較大,意味著被循環(huán)水帶走的熱量增加,系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性下降。一般過冷度增加1℃,發(fā)電廠的燃料消耗量約增加O.1%~0.15%。另外,凝聚水過冷會使凝聚水中含氧量增加,引起管道腐蝕。3.冷卻管傳熱系數(shù)由于循環(huán)水并不是充足的潔凈,因此在循環(huán)過程中,必定會在傳熱裝備上造成不同程度的結(jié)垢。結(jié)垢會使冷卻管的傳熱系數(shù)大大降低,即使只有厚O.25mm的水垢也可以使傳熱系數(shù)下降31.2%。另外,由于結(jié)垢,冷卻管的腐蝕將會更加嚴(yán)峻,對機組的安全運行極其不利。4.凝汽器端差凝汽器排汽壓力對應(yīng)的飽和溫度與凝汽器循環(huán)水出口溫度差稱為凝汽器端差。凝汽器端差取決于凝汽器單位蒸汽負(fù)荷、傳熱系數(shù)和冷卻水流量,另外,還必需考慮真空系統(tǒng)漏汽量和冷卻水管外表污染程度。而傳熱系數(shù)本身又受許多因素的影響。在負(fù)荷和冷卻水量肯定的條件下,端差增大,往往是凝汽器管束內(nèi)外表臟污及汽側(cè)積存過量空氣所致。端差大將使真空惡化,降低機組的經(jīng)濟(jì)性。據(jù)計算,對于iOOMW機組,冷卻水溫在20。C時,端差增加1℃,機組煤耗上升1.4g/(kW?h)。冷卻水溫越高,對煤耗的影響越大。運行中要親密監(jiān)視端差的改變情況,以便于按時實行措施進(jìn)行相應(yīng)的處理,使凝汽器一直運行在良好的狀態(tài)。另外,伴著單機容量的增加,對機組真空嚴(yán)密性要求也更加嚴(yán)格。真空系統(tǒng)嚴(yán)密性要求見表5—1。(二)提高凝汽器真空度的途徑1.降低凝汽器熱負(fù)荷?目前大部分汽輪機采納外表式凝汽器。由于有熱阻存在,冷卻水溫總是比凝聚水溫要低,熱經(jīng)濟(jì)性差。排汽量越大,則蒸汽凝聚放出的熱量就越多,冷卻介質(zhì)需帶走的熱量越多。然而冷卻水流量、傳熱面積、循環(huán)水溫度是受生產(chǎn)本錢所限制的,為了減輕凝汽器熱負(fù)荷,提高機組熱效率,可以在凝汽器喉部增設(shè)一套裝置,詳細(xì)方法有以下兩種:一種是在凝汽器上部、排汽缸喉部的有限空間里,加裝一個外表式加熱器,其入口與工業(yè)水系統(tǒng)聯(lián)結(jié),出口送至化學(xué)供水系統(tǒng)加熱生水。通過這種方式,一來可以汲取排汽的熱量,減輕凝汽器的熱負(fù)荷;二來可以汲取排汽的熱量來加熱生水,到達(dá)節(jié)約能源的作用,從而提高機組的熱經(jīng)濟(jì)性。這種方法的缺陷有兩個方面:一是新裝生水加熱器銅管排列安裝在機組凝汽器冷卻水銅管上方,存在汽阻問題;二是增加了凝汽器支撐的質(zhì)量載荷。因此,方案設(shè)計與施工應(yīng)盡量避開缺點,從而獲得盡可能好的改造效果。另一種是在凝汽器喉部增加一套霧化式噴頭,通過接觸式傳熱,可汲取部分蒸汽凝聚熱,使部分補充的除鹽水在凝汽器內(nèi)形成一個混合式凝汽器,從而減輕外表式凝汽器的熱負(fù)荷,提高真空。這套裝置的關(guān)鍵是選好噴嘴,確保噴射后的霧化水空間充滿度要大、壓差要?。黄浯涡韬侠碓O(shè)置噴嘴間的互相位置。噴嘴減溫雖然效果好,但已形成的凝聚水在管束上黏附形成水膜,不利于管束傳熱。同時,凝聚水在自上而下滴落的過程中會遇到冷卻水管的再冷卻,造成凝聚水的過冷度,從而影響整個機組的經(jīng)濟(jì)性。因此,并不是噴人的冷卻水流量越大,越有利于真空的提高,經(jīng)濟(jì)性越好。冷卻水量與排汽量的比例應(yīng)由實驗來確定。2.清洗冷卻面在凝汽器中,污垢熱阻有時會成為傳熱過程的主要熱阻,須賜予充足的重視。運行中,循環(huán)冷卻水采納經(jīng)過嚴(yán)格預(yù)處理的廠內(nèi)水,同時合理布置冷卻面清洗周期,一般采納二步法(干洗法和酸洗法)來清洗。冷卻面結(jié)垢對真空的影響是逐步積累和增加的,因此推斷冷卻面是否結(jié)垢時,應(yīng)與冷卻面潔凈時的運行數(shù)據(jù)作比擬。結(jié)垢可使凝汽器冷卻管內(nèi)的阻力損失增大。初期的結(jié)垢較松,污泥多,可用干洗法:利用汽輪機日開夜停的時機,選用除氧器的熱水灌滿凝汽器的汽側(cè),冷卻管內(nèi)用風(fēng)機吹干,泥垢發(fā)生龜裂后,用冷水沖掉。當(dāng)凝汽器冷卻銅管結(jié)有硬垢,真空下降已無法維持正常運行時,則需進(jìn)行酸洗:可選用濃度5%的有機酸(氨基磺酸)作為主洗劑,對銅管進(jìn)行清洗。腐蝕速率小于標(biāo)準(zhǔn)1/(m。?h)時,加0.5%的酸緩蝕劑和銅緩蝕劑、過量浸透劑、0.2%氫氟酸,水溫在40。C左右,流速0.1m/s,進(jìn)行循環(huán)清洗。當(dāng)酸度連續(xù)兩次測定全都時,清洗結(jié)束。然后用高位冷卻塔水源大流量反沖洗,加工業(yè)磷酸三鈉,循環(huán)中和后排放。酸洗后銅管呈黃銅色,說明未發(fā)生過洗現(xiàn)象。由于循環(huán)水的含鹽量較低,故運行一段時間后,銅管外表可生成一層致密Cu(OH)z愛護(hù)膜,使銅外表與水隔離,抑制腐蝕。還可以在真空冷凝器的每根管內(nèi)設(shè)置一條可以旋轉(zhuǎn)的塑料紐帶(如圖5—1所示)。運行時,在具有肯定流速(一般要求0.7m/s以上)的冷卻水流帶動下,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)紐帶的側(cè)刃對垢層進(jìn)行周向刮掃,使管內(nèi)的水垢的得到連續(xù)清洗。3.提高真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性定期對喉部以下凝汽器汽側(cè)和真空系統(tǒng)進(jìn)行灌水檢漏,消退喉部、管道接頭、水位計連通接頭、凝聚水泵軸端密封裝置等處的漏汽點;檢查清理抽氣器的噴嘴,保證其抽氣效率;依據(jù)負(fù)荷的改變,合理調(diào)整汽輪機軸封蒸汽壓力;常常檢查負(fù)壓系統(tǒng)的閥門;強化射汽抽氣器的運行調(diào)整,法蘭處不應(yīng)有松動現(xiàn)象。4.降低冷卻水溫在開式循環(huán)系統(tǒng)中,冷卻水溫完全由自然條件確定;而在閉式循環(huán)系統(tǒng)中,冷卻水溫度不僅受大氣溫度和相對濕度的影響,還取決于循環(huán)水裝備(主要是冷水塔)的運行狀況。冷

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