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文檔簡介
我公司余熱發(fā)電7.5MW汽輪機(jī)配套1?000m2換熱面積的凝汽器。實(shí)際生產(chǎn)中為追求效益最大化,機(jī)組經(jīng)常處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài),長時(shí)間的超負(fù)荷使用就會(huì)出現(xiàn)換熱管束結(jié)垢加快、真空降低,增加了運(yùn)行成本,降低了機(jī)組經(jīng)濟(jì)性,原設(shè)備已不滿足生產(chǎn)需求。
1、凝汽器運(yùn)行現(xiàn)狀分析目前,我公司7.5MW汽輪機(jī)組配套凝汽器規(guī)格型號(hào)為N-1000-4。流道采用二道制二流程,冷卻面積1?000m2。由于我公司母管制機(jī)組實(shí)際功率為8.5MW左右,夏季時(shí)環(huán)境溫度高,循環(huán)水溫度大幅升高,凝汽器自身換熱面積無法滿足熱交換的需要,在發(fā)電負(fù)荷較高時(shí),凝汽器偏小會(huì)影響凝汽器真空且出凝汽器循環(huán)水溫度較高,排氣室溫度達(dá)到53℃以上,端差達(dá)到12℃左右,真空降幅較大,凝汽器結(jié)垢速度快,汽輪機(jī)真空度每降低1kPa,余熱發(fā)電功率相應(yīng)降低約100kW,嚴(yán)重影響機(jī)組的高效運(yùn)行,經(jīng)測算影響機(jī)組300kW以上的負(fù)荷。對(duì)凝汽器的冷卻倍率進(jìn)行分析,其冷卻倍率是指:冷卻水流量與進(jìn)入凝汽器的蒸汽流量之比。設(shè)計(jì)汽輪機(jī)凝汽器時(shí),應(yīng)根據(jù)汽輪機(jī)排汽量、排汽面積、年或月平均水溫和供水方式,對(duì)背壓、冷卻水倍率(指冷卻水量與被冷凝蒸汽量的質(zhì)量比,一般為50~120)和冷卻水管內(nèi)流速等進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,確定最佳方案。我公司循環(huán)水量在2?860m3/min,汽輪機(jī)排氣量約47t左右。按以上參數(shù)計(jì)算:2?860/47≈60.8,由計(jì)算結(jié)果可看出冷卻倍率偏小。因此,對(duì)一定的凝汽器,端差的大小與凝汽器冷卻水入口溫度,凝汽器單位面積蒸汽負(fù)荷,凝汽器銅管的表面潔凈度,凝汽器內(nèi)的漏入空氣量以及冷卻水在管內(nèi)的流速有關(guān)。凝汽器端差增加的原因有:①凝器銅管水側(cè)或汽側(cè)結(jié)垢;②凝汽器汽側(cè)漏入空氣;③冷卻水管堵塞;④冷卻水量減少;⑤換熱面積不足等。我公司凝汽器明顯表現(xiàn)為換熱面積不足。
2、凝汽器改造的目的(1)可提高冷端效率,提高機(jī)組發(fā)電量。因?yàn)樵谙嗤\(yùn)行參數(shù)條件下,排汽溫度每降低1℃,裝置效率將提高3.5%左右。凝汽壓力每改變1kPa,汽輪機(jī)功率將平均改變1%~2%。(2)避免小馬拉大車現(xiàn)象,使發(fā)電能力與設(shè)備冷卻能力相匹配。延緩凝汽器結(jié)垢,延長設(shè)備使用壽命。
3、凝汽器改造過程3.1改造前汽輪機(jī)組配套凝汽器換熱管束為3?200根,冷卻面積1?000m2。機(jī)組所對(duì)應(yīng)運(yùn)行參數(shù)見圖1。圖1改造前機(jī)組運(yùn)行工況及管束布置由運(yùn)行參數(shù)可看出,機(jī)組真空只有70.2kPa,排汽溫度偏高,端差較大。凝汽器換熱效果不太好。3.2改造方案在不改變凝汽器外殼及其他結(jié)構(gòu)的情況下,將凝汽器管板、隔板及換熱管拆卸更換新的管板、隔板及304不銹鋼管。優(yōu)化后的管系包括換熱管總長度5?300mm、換熱管數(shù)量增加至3?910支,總換熱面積由原1?000m2增加至1?350m2。凝汽器技改內(nèi)容如下:①在原凝汽器殼體、喉部、熱井、水室都不做改動(dòng)的基礎(chǔ)下,通過更換凝汽器的管板及中間管板,將換熱管改細(xì),增加換熱管數(shù)量,保持換熱管長度不變。②采用先進(jìn)的排管方式,使汽阻變小、熱負(fù)荷分布均勻、流場平穩(wěn)、無明顯的蒸汽渦流區(qū),空氣積聚區(qū)存在凝結(jié)水基本上無過冷度,從而保證理想的使用效果。③通過對(duì)管束進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和更換不銹鋼管,能有效提高整個(gè)凝汽器的真空,降低發(fā)電熱耗,提升發(fā)電機(jī)效率及發(fā)電量,節(jié)能降耗意義巨大。④提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性、安全性、可靠性及整體技術(shù)水平。⑤改造后凝汽器換熱面積增加25%,可提高機(jī)組真空1~1.5kPa,經(jīng)濟(jì)性非常明顯。⑥凝汽器整體結(jié)構(gòu)不變,將管板、隔板及管束全部拆除、更換。⑦凝汽器換熱管采用TP304不銹鋼管,其規(guī)格為Ф20mm×0.6mm數(shù)量為3?910根。⑧凝汽器管板擬用規(guī)格為25mm的Q235板材制作,隔板采用規(guī)格為12mm的Q235板材制作。3.3改造后汽輪機(jī)組配套凝汽器換熱管束由3?200根增加至3?910根,冷卻面積增加至1?350m2。能夠滿足9MW機(jī)組運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)組富裕換熱面積,可以滿足負(fù)荷波動(dòng)需求。機(jī)組所對(duì)應(yīng)運(yùn)行參數(shù)見圖2。圖2改造后機(jī)組運(yùn)行工況及管束布置由運(yùn)行參數(shù)可看出,機(jī)組真空提升至74.2kPa,排汽溫度降低,端差降低4~5℃。凝汽器換熱效果較好,發(fā)電功率提升300kW。
4、改造后取得的經(jīng)濟(jì)效益改造后,凝汽器換熱面積增加近30%,相當(dāng)于單位時(shí)間內(nèi)循環(huán)水量增加30%。循環(huán)水量增加至3?718m3/min。冷卻倍率由原來60.8增加至80。真空提高1~1.5kPa,排汽室溫度降低4~5℃,端差降至6℃以內(nèi),凝汽器結(jié)垢速度延緩,發(fā)電機(jī)負(fù)荷與同期相比提高300kW。通過對(duì)技改前后運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),在余熱發(fā)電蒸汽量相同情況下,詳細(xì)參數(shù)見表1。表1改造前后運(yùn)行參數(shù)對(duì)比由表1可見,改造后余熱發(fā)電發(fā)電量提升幅度較大,特別是凝汽器真空較改造前提高明顯,相對(duì)應(yīng)的發(fā)電量也提高300kW左右。凝汽器端差較改造前降低6℃左右,發(fā)電量由改造前的7.73MW提高到8.02MW,改造后年均直接產(chǎn)生效益972?000元,經(jīng)濟(jì)效益顯著。具體計(jì)算:發(fā)電機(jī)負(fù)荷提升300kW,按年運(yùn)行時(shí)間9個(gè)月計(jì)算,300kW×24
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