300mw濕冷機組汽冷卻系統(tǒng)混合換熱的研究

300mw濕冷機組汽冷卻系統(tǒng)混合換熱的研究

在中國，300噸以上的機爐通常使用汽動給水泵供水，其中直接引入小汽輪箱排水的方式是最常見的。其熱力系統(tǒng)簡圖如圖1所示。小汽輪機排汽直接引入主機凝汽器,簡化了系統(tǒng)、增加了運行的靈活性,但小汽輪機排汽與主凝汽器壓力差高達1000Pa以上,排汽管設(shè)計的阻力偏大,小汽輪機排汽壓力和排汽焓較高;主凝汽器熱負(fù)荷偏大。由此提出了設(shè)置小機排汽冷卻器的技術(shù)設(shè)想。1凝結(jié)水預(yù)處理其他系統(tǒng)均不變,在除鹽裝置DE后加一排汽冷卻器,排汽冷卻器設(shè)計為混合式。凝結(jié)水在冷卻器內(nèi)經(jīng)過霧化噴嘴霧化后與排入冷卻器的小汽輪機排汽混合,混合后的凝結(jié)水經(jīng)凝結(jié)水升壓泵BP送入軸封加熱器加熱。改造后的熱力系統(tǒng)簡圖如圖2。這種改造方式具有以下優(yōu)點:(1)小汽輪機排汽引入混合式冷卻器,可以減少主凝汽器蒸汽負(fù)荷,提高主機真空;同時也能使小汽輪機排汽壓力降低,焓降增加,進汽量減少;(2)利用小汽輪機排汽的熱量,提高了1號低加(對應(yīng)第8段抽汽)的入口水溫,減少了1號低加的抽汽量;(3)排汽冷卻器設(shè)計成混合式換熱器,換熱效果好,且結(jié)構(gòu)簡單。2凝汽器蒸汽負(fù)荷本文以一臺引進300MW機組為研究對象。設(shè)計工況下:主蒸汽流量D0=918t/h,主蒸汽排汽壓力pc=5.4kPa,排汽焓hc=2359.7kJ/kg;凝結(jié)水流量Dn=695.83t/h,凝汽器蒸汽負(fù)荷Dc=563.31t/h,凝結(jié)水焓Dn=143.4kJ/kg;給水泵小機排汽壓力6.57kPa,進汽焓值hxq=3134.2kJ/kg,排汽焓hcq=2477.7kJ/kg,小汽輪機的抽汽份額αxq=0.037933。2.1凝汽器蒸汽負(fù)荷變化量的影響本臺機組凝汽器壓力pc與蒸汽負(fù)荷變化量D1的特性曲線近似滿足以下直線關(guān)系:pc=0.0328(563.31-D1)-13.1(1)式中,D1為凝汽器蒸汽負(fù)荷的變化量,t/h。小汽輪機排汽排入冷卻器,會引起第8段抽汽、小機進汽量的減少,所以,凝汽器蒸汽負(fù)荷的變化量D1的表達式為:D1=D0(αxj-Δα1-Δαxq)(2)式中:αxj為排入冷卻器的小汽輪機排汽份額;Δα1為排汽的第8段抽汽份額;Δαxq為小汽輪機進汽減少的份額。(1)tnxj—小汽輪機排汽排入冷卻器的量根據(jù)熱平衡可以得出:αxj=αn(t′n?tn)h′cq?tnαxj=αn(t′n-tn)h′cq-tn(3)式中αn——主凝結(jié)水份額;h′cq——改造后小汽輪機排汽焓;t′n——冷卻器的出口焓;tn——改造后凝汽器出口焓。(2)減少發(fā)電機組的第8段抽汽份額由于凝結(jié)水在冷卻器中被小汽輪機排汽加熱,1號低加入口水溫提高,為保證1號低加出口水溫不變,則要減少汽輪機的第8段抽汽份額。αn(t1-t′n)=(α1-Δα1)(h1-t′n)+(α2+α3+α4)(ts2-t′n)(4)式中t1——1號低加出口焓;α1、α2、α3、α4——分別為1、2、3、4號低加的抽汽份額;h1——第8段抽汽焓;ts2——2號低加疏水焓。(3)小開發(fā)后小開發(fā)的排汽模型凝汽器壓力變化會引起小汽輪機背壓隨之改變,假設(shè)凝汽器壓力的變化值等于小汽輪機背壓的變化值。在小汽輪機的輸出功不變的情況下,小汽輪機背壓改變使小汽輪機進汽份額變化為:Δαxq=?αxq(h′cq?hcq)h′cq?hxqΔαxq=-αxq(h′cq-hcq)h′cq-hxq(5)式中hxq、hcq——改造前小汽輪機進汽、排汽焓值。2.2凝汽器蒸汽負(fù)荷變化量的計算初次迭代時令凝汽器蒸汽負(fù)荷變化D1=D00,則凝汽器真空及小機背壓確定,根據(jù)式(1)～式(5)的計算步驟可以確定αxj、Δα1、Δαxq。進而可以求出凝汽器蒸汽負(fù)荷的變化量D′00。根據(jù)D′00是否滿足|D′00-D00|≤δ進行迭代。若不滿足,令D1=D01,重復(fù)上述計算(如圖3)。從而最終得到凝汽器蒸汽負(fù)荷減少2.57t/h,凝汽器真空提高0.11kPa,小汽輪機排汽排入冷卻器4.5t/h,第8段抽汽減少1.9t/h,小汽輪機進汽減少0.03t/h。2.3增加了大量的抽汽調(diào)整背壓變化對汽輪機做功的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面。其一是排汽焓改變,引起機組有效焓降變化:ΔH01=-αc(h′c-hc)=0.3068kJ/kg其二是1號低加入口凝結(jié)水溫度升高引起的有效焓降變化:ΔH02=αn(t′n-tn)η′1=0.7130kJ/kg其三是小機進汽量變化引起有效焓降變化:ΔH03=-Δαxq(h′cq-h′c)≈0其四是小機的排汽壓力改變引起有效焓降變化:H04=-αxq(h′cq-h′cq)=0.01946kJ/kg式中αc——凝汽分額;η′1——背壓變化后的1號加熱器的抽汽效率;h′c——改造后的主機排汽焓。綜上各有效焓降變化,背壓變化引起的整個汽輪機裝置的新蒸汽等效熱降變化為ΔH=ΔH01+ΔH02+ΔH03+ΔH04=1.039kJ/kg下面將改造前后的主要經(jīng)濟性指標(biāo)列于表1進行比較。3小機排汽冷卻器+集成系統(tǒng)(1)從節(jié)能的角度出發(fā),最新提出了加裝小機排汽冷卻器的技術(shù)設(shè)想。(2)經(jīng)計算,