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淺談電廠原則性熱力系統(tǒng)的擬訂論文
論文摘要：淺談電廠原則性熱力系統(tǒng)的擬訂-
論文關(guān)鍵詞：淺談,電廠,原則性,熱力,系統(tǒng)
熱力系統(tǒng)是將熱力設(shè)備按照熱力循環(huán)的順序用管道和附件連接起來(lái)的一個(gè)有機(jī)整體。根據(jù)使用的目的不同，發(fā)電廠熱力系統(tǒng)又可分為發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)和發(fā)電廠全面性熱力系統(tǒng)。原則性熱力系統(tǒng)表明了工質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的技術(shù)完善程度和熱經(jīng)濟(jì)性。在原則性熱力系統(tǒng)中，只表示工質(zhì)流過(guò)時(shí)發(fā)生壓力和溫度變化的各種必須的熱力設(shè)備。
一、回?zé)嵯到y(tǒng)疏水方式的選擇
1．回?zé)嵯到y(tǒng)的概述
回?zé)嵫h(huán)是提高火電廠效率的措施之一，現(xiàn)代大型熱力發(fā)電廠幾乎都采用了回?zé)嵫h(huán)，是利用在汽輪機(jī)中做過(guò)功的蒸汽通過(guò)給水回?zé)峒訜崞鲗⒒責(zé)嵴羝鋮s放熱來(lái)加熱給水。目的是提高工質(zhì)在鍋爐內(nèi)吸熱的過(guò)程的平均溫度，提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。加熱器按照內(nèi)部汽、水接觸的方式不同，可分為混合式加熱器與表面式加熱器兩種。
（1）表面式加熱器
加熱器的蒸汽與水在加熱器內(nèi)通過(guò)金屬管壁進(jìn)行傳熱，通常水在管內(nèi)流動(dòng)，加熱蒸汽在管外沖刷，放熱后凝結(jié)下來(lái)成為加熱器的疏水。表面式加熱器的特點(diǎn)：有端差，熱經(jīng)濟(jì)性差；有金屬傳熱面，金屬耗量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高；系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行安全可靠，布置方便，系統(tǒng)投資和土建費(fèi)用少。
（2）混合式加熱器
混合式加熱器由于汽水直接接觸，其端差為零，無(wú)傳熱損失，本身造價(jià)低，便于匯集不同溫度的汽水，熱經(jīng)濟(jì)性高。但是它也有一些缺點(diǎn)：系統(tǒng)復(fù)雜，泵較多，投資較大，使廠用電增加，土建投資相應(yīng)增加。一般情況下，除了除氧器必須采用混合式加熱器以外，高加和低加都采用表面式加熱器。
2．回?zé)嵯到y(tǒng)疏水方式的選擇
（1）加熱器的疏水方式
通常的疏水收集方式有兩種：一是疏水逐級(jí)自流方式；二是疏水泵方式。
疏水逐級(jí)自流方式，利用相鄰表面式加熱器汽側(cè)壓力，將壓力較高的疏水自流到壓力較低的加熱器中，逐級(jí)自流直至與主水流匯合。
疏水泵方式，由于表面式加熱器汽側(cè)壓力遠(yuǎn)小于水側(cè)壓力，尤其是高壓加壓加熱器，疏水必須借助與疏水泵才能將疏水與水側(cè)的主水流匯合，匯入地點(diǎn)通常是該加熱器的出口水流中。
（2）兩種疏水方式經(jīng)濟(jì)性的比較
疏水逐級(jí)自流方式的疏水從高壓逐級(jí)自流到低壓過(guò)程中，將使高壓抽汽量增加，低壓抽汽量減少，從而使熱經(jīng)濟(jì)性降低；采用疏水泵方式時(shí)相反，它將減少高壓抽汽，增加了低壓抽汽，其經(jīng)濟(jì)性較疏水逐級(jí)自流方式高。雖然前者的熱經(jīng)濟(jì)性最差，但它具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、工作可靠、投資小、不需附加運(yùn)行費(fèi)、維護(hù)工作量小等優(yōu)點(diǎn)，因此大多數(shù)機(jī)組的回?zé)嵯到y(tǒng)采用它，尤其是高壓加熱器幾乎都采用它，有些大型機(jī)組的低加也采用這種方式。而后者雖熱經(jīng)濟(jì)性較高，但其系統(tǒng)復(fù)雜，投資大，且需轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，既消耗廠用電又易汽蝕，可靠性低，維護(hù)工作量大，在實(shí)際中未獲得廣泛應(yīng)用。
二、除氧器運(yùn)行方式的選擇
1．給水除氧的必要性
火電廠運(yùn)行中鍋爐給水主要由主凝結(jié)水及補(bǔ)充水組成，眾所周知，水中富含可溶解的氣體，如氧氣、二氧化碳等，它們存在于主凝結(jié)水中，因?yàn)橹髂Y(jié)水在凝汽器中或通過(guò)在真空條件下工作的低壓加熱器和管道時(shí)，空氣會(huì)通過(guò)不嚴(yán)密處滲入主凝結(jié)水中。水中含有溶解的活性氣體，其溶解度隨溫度升高而下降，溫度愈高這些氣體就愈容易直接和金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使金屬表面遭到腐蝕。水中所有的不凝結(jié)性氣體還會(huì)使傳熱惡化，降低機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。因此，給水必須除氧，以嚴(yán)格控制給水含氧量在允許的范圍內(nèi)。
2．除氧的方法
給水除氧的方法有化學(xué)除氧和熱力除氧兩種。化學(xué)除氧是在除氧器出口添加還原劑，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)，消除殘留在水中的溶解氧。該方法能徹底除氧，但不能除去其他氣體，且價(jià)格較貴，還會(huì)生成鹽類(lèi)，所以在電廠中較少應(yīng)用。熱力除氧，也叫做物理除氧，是借助物理手段，將水中溶解氧和其他氣體除掉，并且在水中無(wú)任何殘留物質(zhì)。在火電廠中應(yīng)用最普遍的是熱力除氧，價(jià)格便宜。
3．除氧器的運(yùn)行方式
除氧器的運(yùn)行方式有定壓和滑壓兩種。定壓運(yùn)行除氧器是保持除氧器工作壓力為一定值，為此需在進(jìn)汽管上安裝一壓力調(diào)節(jié)閥，將壓力較高的回?zé)岢槠档椭炼ㄖ担斐沙槠?jié)流損失；而且為確保所有工況下除氧器都能在定壓下工作，低負(fù)荷時(shí)還必須切換到更高壓力的回?zé)岢槠希?jié)流損失則會(huì)更大，其多應(yīng)用在中小機(jī)組上。滑壓運(yùn)行除氧器是指在滑壓范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)其壓力隨主機(jī)負(fù)荷與抽汽壓力的變化而變化，啟動(dòng)時(shí)其保持最低恒定出力，抽汽管上只有一止回閥防止蒸汽倒流入汽輪機(jī)，沒(méi)有壓力調(diào)節(jié)閥及其引起的額外節(jié)流損失。
三、補(bǔ)充水系統(tǒng)的選擇
補(bǔ)充水引入系統(tǒng)不僅要確保補(bǔ)充水量的需要，同時(shí)還要涉及到補(bǔ)充水制取方式及補(bǔ)充水補(bǔ)入回?zé)嵯到y(tǒng)地點(diǎn)的選擇。
補(bǔ)充水補(bǔ)入地點(diǎn)有兩種：除氧器和凝汽器。若補(bǔ)充水補(bǔ)入凝汽器，由于補(bǔ)充水利用了低壓回?zé)岢槠訜幔責(zé)岢槠龉Ρ容^大，熱經(jīng)濟(jì)性比補(bǔ)充水引入給水除氧器要高。但其調(diào)節(jié)水量要考慮熱井水位和除氧器水位的雙重影響，增加了調(diào)節(jié)的復(fù)雜性。若補(bǔ)充水引入除氧器，則水量調(diào)節(jié)較簡(jiǎn)單，但熱經(jīng)濟(jì)稍低于前者，因?yàn)樵黾恿烁邏撼槠档土说蛪撼槠够責(zé)岢槠龉Ρ冉档汀?/p>
四、廢熱利用系統(tǒng)的選擇
1．連續(xù)排污擴(kuò)容利用系統(tǒng)
鍋爐連續(xù)排污利用系統(tǒng)就是讓高壓的排污水通過(guò)壓力較低的連續(xù)排污擴(kuò)容器擴(kuò)容蒸發(fā)，產(chǎn)生品質(zhì)較好的擴(kuò)容蒸汽，回收部分工質(zhì)和熱量，擴(kuò)容器內(nèi)為蒸發(fā)的、含鹽濃度更高的排污水可排入地溝。該系統(tǒng)由排污擴(kuò)容器及其連接管道、閥們、附件組成。
鍋爐連續(xù)排污擴(kuò)容利用系統(tǒng)可分為單級(jí)連續(xù)排污利用系統(tǒng)和兩級(jí)擴(kuò)容系統(tǒng)。采用兩級(jí)串聯(lián)的連續(xù)排污利用系統(tǒng)，鍋爐連續(xù)排污水先進(jìn)入壓力較高的擴(kuò)容器，未擴(kuò)容蒸發(fā)的排污水在進(jìn)入壓力較低的擴(kuò)容器。當(dāng)該級(jí)擴(kuò)容器壓力與單級(jí)擴(kuò)容利用系統(tǒng)的擴(kuò)容器壓力相同時(shí)，可近似認(rèn)為兩種系統(tǒng)回收的工質(zhì)數(shù)量基本相同。但兩級(jí)串聯(lián)系統(tǒng)較高壓力擴(kuò)容器回收的蒸汽能位較高，其引入的加熱器汽側(cè)壓力也較高，排擠回?zé)岢槠淖龉σ草^小，造成凝汽器附加冷源損失也較少。所以，兩級(jí)排污利用系統(tǒng)以系統(tǒng)復(fù)雜，投資較高為代價(jià)，獲得了更高的經(jīng)濟(jì)效益。
2．軸封蒸汽回收及利用系統(tǒng)
軸封加熱器是表面式加熱器，且多為臥式。其加熱蒸汽是汽輪機(jī)各汽缸末端的軸封漏出的汽水混合物，它不是回?zé)岢槠瞧旌衔锏臒崃繀s利用于回?zé)嵯到y(tǒng)中，根據(jù)軸封漏汽量的大小和能位的高低，可設(shè)一或二級(jí)軸封加熱器，并插入回?zé)嵯到y(tǒng)中適合的位置。由于軸封加熱器利用了汽水混合物中的熱量，提高了系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性，此外軸封加熱器也使汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)的正常運(yùn)行獲得保障又防止了汽輪機(jī)車(chē)間的蒸汽污染。所以現(xiàn)代火電廠中都設(shè)置了軸封加熱器。軸封加熱器的疏水裝置通常為多級(jí)水封，與凝汽器熱井相連。
汽輪機(jī)軸封蒸汽系統(tǒng)包括：主汽門(mén)和調(diào)節(jié)汽門(mén)的閥桿漏汽，再熱式機(jī)組中壓聯(lián)合汽門(mén)的閥桿漏汽，高、中、低壓缸的前后軸封漏汽和軸封用汽等。一般軸封蒸汽占汽輪機(jī)總汽耗量2%左右，且由于引出地點(diǎn)不同工質(zhì)的能位有差異，在引入地點(diǎn)的選擇上應(yīng)使該點(diǎn)能位與工質(zhì)損失最接近，既回收工質(zhì)，又利用其熱量。回收利用的能級(jí)越高，能量回收率越大，做功損失就越小，這是改進(jìn)軸封利用系統(tǒng)，節(jié)約能源的一條原則，但是漏汽可能利用的能級(jí)，主要取決于汽封的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。應(yīng)當(dāng)指出，多數(shù)運(yùn)行機(jī)組的軸封利用系統(tǒng)是有改進(jìn)的余地的。減少做功損失的另一條出路，也是最根本的方面，是改進(jìn)汽封結(jié)構(gòu)和合理調(diào)整汽封間隙，使漏汽量減少，相應(yīng)地做功損失也就減小了。
原則性熱力系統(tǒng)決定了發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)性，不同的原則性熱力系統(tǒng)，帶來(lái)的效果也不同。應(yīng)用正確的理論分析和綜合的經(jīng)濟(jì)論證，擬訂一個(gè)較優(yōu)的原則性熱力系統(tǒng)，能使設(shè)計(jì)的發(fā)電廠獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
參考文獻(xiàn)
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