一、概述 化學(xué)補(bǔ)水，凝汽器科學(xué)補(bǔ)水，凝汽器補(bǔ)水節(jié)能裝置概述
     tg泰格等效焓降法是近幾年來發(fā)展起來的一門熱工理論，泰格凝汽器補(bǔ)水裝置是電力部推廣的重點(diǎn)節(jié)能措施，作為一種新的熱力系統(tǒng)計(jì)算分析方法，在熱力系統(tǒng)局部變化的定量中顯得簡(jiǎn)捷、方便、準(zhǔn)確。是熱力系統(tǒng)優(yōu)化、節(jié)能改造的理論依據(jù)，對(duì)挖掘節(jié)能潛力，搞好節(jié)能技術(shù)改造有著重要意義。
    為此，在推廣焓降法的同時(shí)，我們對(duì)部份電廠有代表性的汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行了熱力系統(tǒng)分析，依據(jù)分析結(jié)果，制定了有關(guān)方案，推出了“火力發(fā)電化學(xué)補(bǔ)水方式和系統(tǒng)的節(jié)能改進(jìn)”技術(shù)，并配套生產(chǎn)出產(chǎn)品供應(yīng)用戶使用。
  二、補(bǔ)水系統(tǒng)改造的可行性分析 化學(xué)補(bǔ)水，凝汽器科學(xué)補(bǔ)水，凝汽器補(bǔ)水節(jié)能裝置
    現(xiàn)以某電廠 B Ⅱ— 25 — 3 型高溫高壓供熱機(jī)組為例，進(jìn)行等效焓降法進(jìn)行改造的可行性分析：
該機(jī)設(shè)有兩臺(tái)高壓加熱器，三臺(tái)低壓加熱器，補(bǔ)水系統(tǒng)為“除氧器式”補(bǔ)充水系統(tǒng)，化學(xué)軟化水補(bǔ)充到抵壓除氧器，由中繼泵補(bǔ)入高壓除氧器，低除、高除的進(jìn)出水方式均為母管制運(yùn)行。
正常運(yùn)行工況下，帶 40 — 70Y/H 、 0. 8 ～ 1.3MPa 供熱負(fù)荷，（原則性熱力系統(tǒng)圖見圖 1 ）。
我們通過調(diào)查研究，以機(jī)組額定和涉及參數(shù)為主，結(jié)合實(shí)際參數(shù)進(jìn)行修正，應(yīng)用等效焓降法進(jìn)行了分析。
  1 、回?zé)峥尚行苑治鼋Y(jié)果：

注：η1提高后機(jī)效率 η提高前機(jī)效率化學(xué)補(bǔ)水，凝汽器科學(xué)補(bǔ)水，凝汽器補(bǔ)水節(jié)能裝置
   相對(duì)提高△ %
   對(duì)該機(jī)組來說，真空度每提高1%，半年就可節(jié)煤750噸。
  2、通過“等效焓降”的分析，我們知道，補(bǔ)水由“除氧器式”改為“凝汽器式”后，優(yōu)點(diǎn)如下：
  ①補(bǔ)水從凝汽器補(bǔ)入，流徑軸封冷卻器，抽汽器低壓加熱后到達(dá)高壓除氧器。這一過程中，補(bǔ)充水吸收了一定量的熱量，以比低壓除氧器出水溫度高50左右進(jìn)入高壓除氧器。從而增加了低壓系統(tǒng)抽汽量，即低品味抽汽量增加；減少了高壓除氧器的抽汽量，使高品位抽汽量減少，增加了這部份整齊在機(jī)內(nèi)的做功，同時(shí)，還減少了補(bǔ)充水吸熱過程中的傳熱偏差，降低了傳熱過程中不可逆損失，提高了熱功轉(zhuǎn)換效率，回?zé)嵝Ч黠@提高。
  ②凝汽器對(duì)補(bǔ)水進(jìn)行真空除氧，提高了整個(gè)回?zé)嵯到y(tǒng)的除氧能力。
  ③補(bǔ)水在凝汽器中吸收排汽熱量，減少了一定份額的余額損失，強(qiáng)化了熱交換，降低了排汽溫度，改善了機(jī)組真空，而且在補(bǔ)水溫度比排汽溫度降低時(shí)，效果就月明顯，不僅經(jīng)濟(jì)且利于機(jī)組接帶負(fù)荷（一般來說，火電廠補(bǔ)水溫度在20～38℃之間。）
  三、補(bǔ)水系統(tǒng)改造方案和有關(guān)參數(shù)的確定 化學(xué)補(bǔ)水，凝汽器科學(xué)補(bǔ)水，凝汽器補(bǔ)水節(jié)能裝置有關(guān)參數(shù)的確定
  為了獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益，在制定改造方案時(shí)，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：
  ①補(bǔ)水系統(tǒng)實(shí)施方案的選定。
    要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)特點(diǎn)，選定系統(tǒng)補(bǔ)水的來源，是單元補(bǔ)水，還是從母管中補(bǔ)水等，然后決定補(bǔ)入凝汽器喉部的位置和空間尺寸。
  ②補(bǔ)水量的確定。補(bǔ)入凝汽器的水量受到以下主要因素的制約：
    即受到凝結(jié)水泵、主抽汽器、軸封冷卻器、低壓加熱器通流能力的限制。
  ⑴補(bǔ)入凝汽器的水量過大時(shí)，凝結(jié)水泵不能及時(shí)將凝汽器中的水抽走，將會(huì)導(dǎo)致滿水，影響機(jī)組安全運(yùn)行。因此，補(bǔ)入凝汽器中的水量不能超過凝結(jié)水泵出力與凝結(jié)水量的差值。解決上述問題，也可另設(shè)一臺(tái)小型凝結(jié)水泵。
  ⑵主抽汽器、軸封冷卻器、低壓加熱器均有一額定的 流通量，當(dāng)通過的水量超過其額定通流量時(shí)，因其加熱能力水足，使出口水溫降低，使回?zé)嵝Ч麥p弱，因此，補(bǔ)入凝汽器中的水量不能超過主抽汽器、軸封冷卻器、低壓加熱器的額定通流量與凝汽器水量的差值。
  其次，受到除氧能力的限制，對(duì)于其確定的機(jī)組與凝汽器補(bǔ)水裝置，其除氧能力是確定的，若補(bǔ)充水量過大，它將無法將補(bǔ)充水中的含氧量降到要求值以下，造成凝結(jié)水含氧量超標(biāo)，從而腐蝕凝結(jié)水管道。
  再者，在運(yùn)行中，補(bǔ)充水量還應(yīng)與機(jī)組所接帶的負(fù)荷匹配。
  ⑶補(bǔ)水系統(tǒng)改進(jìn)的措施和有關(guān)方式的介紹：        化學(xué)補(bǔ)水，凝汽器科學(xué)補(bǔ)水，凝汽器補(bǔ)水節(jié)能裝置
  ①只要將補(bǔ)水沖入凝汽器，就可得到較好的回?zé)嵝б妗?br>   ②為了達(dá)到在凝汽器內(nèi)能良好吸收排汽熱量以改善汽輪機(jī)真空的目的，補(bǔ)充水進(jìn)入凝汽器的方式與位置需滿足熱力除氧要求，那么水的補(bǔ)入方式就很關(guān)鍵。
     我們通過取證、分析，確定了水的補(bǔ)入狀態(tài)應(yīng)霧化從喉部補(bǔ)入，較好能形成一個(gè)“霧化帶”。通過選擇，我們自行設(shè)計(jì)制造出一種“機(jī)械霧化噴嘴”。
使用次噴嘴強(qiáng)化了補(bǔ)充水與排汽間的換熱，使補(bǔ)充水易達(dá)到飽和，為氣體從水滴中溢出擴(kuò)散出來，創(chuàng)造了條件，同時(shí)，又防止出現(xiàn)補(bǔ)水沿著凝汽器內(nèi)壁流動(dòng)的現(xiàn)象。
綜上所述，要根據(jù)凝汽器喉部的尺寸，確定凝汽器內(nèi)“補(bǔ)水裝置”的管道布置的方式和位置，然后再確定噴咀的較佳位置。以上兩項(xiàng)確定后，再將噴咀的噴射角定成一個(gè)常數(shù)。同時(shí)要考慮噴咀防止松動(dòng)及“補(bǔ)水裝置”在凝汽器內(nèi)的支撐。

四、操作和安裝的注意事項(xiàng)
  ⑴在補(bǔ)水至凝汽器管路上，可加裝流量孔板，將流量指示裝于運(yùn)行層，給運(yùn)行人員調(diào)整補(bǔ)水量提供依據(jù)。
  ⑵為使運(yùn)行人員及時(shí)方便地了解凝汽器水位，及時(shí)調(diào)整補(bǔ)入水流量，可加裝“電接點(diǎn)水位計(jì)”于操作盤上，并設(shè)立解列補(bǔ)水的自動(dòng)裝置。
  ⑶運(yùn)行人員可根據(jù)機(jī)組經(jīng)濟(jì)參數(shù)及負(fù)荷，調(diào)整補(bǔ)入水流量。
   我廠目前想用戶供應(yīng)的“補(bǔ)水裝置”不配上述元器件，而采用閥門控制流量形式和整個(gè)系統(tǒng)防虹吸管路，即可正常投入運(yùn)行。
五、定貨須知
  1、提供補(bǔ)水量每小時(shí)多少噸。（T/H）
  2、凝汽器喉部的位置和空間尺寸圖。（復(fù)印件）
  3、系統(tǒng)補(bǔ)水的來源是單元補(bǔ)水，還是從母管中補(bǔ)水。

為了做好補(bǔ)水系統(tǒng)改造后的效益分析和通過試驗(yàn)為運(yùn)行人員提供運(yùn)行參考要點(diǎn)，我們下面介紹某電廠改造后的測(cè)試和計(jì)算效益的方式和過程：
   1、強(qiáng)化回?zé)嵝Ч麥y(cè)量準(zhǔn)確，電氣裝兩塊單相瓦特表。
   ①為使電功率測(cè)量準(zhǔn)確，電氣裝兩塊單相瓦特表。
   ②補(bǔ)水流量，凝結(jié)水流量，#5加出口給水流量，分別是用差壓變送器，測(cè)得3#加出口流量，低脫水補(bǔ)高脫流量，用差壓計(jì)，#1～5加進(jìn)汽溫度用熱電偶測(cè)得，其余裝玻璃管溫度計(jì)和從控制表盤上讀取。
   ③試驗(yàn)工況：負(fù)荷15MW，供熱抽汽65t/h，補(bǔ)水量21.8噸/時(shí)，穩(wěn)定運(yùn)行30分鐘以后，抄錄數(shù)據(jù)，每5分鐘一次，連續(xù)三次取平均值。
   ④根據(jù)我廠90年5月～11月份1#機(jī)排氣溫度情況及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，固定：負(fù)荷25MW，供熱抽汽65t/h，排氣溫度模擬到55℃，補(bǔ)水量21.8t/h，抄錄數(shù)據(jù)，每分鐘一次，連續(xù)三次取平均值。
   ⑤實(shí)驗(yàn)的觀察分析
    在兩個(gè)工況的實(shí)驗(yàn)過程中，回?zé)嵝б嫱ㄟ^等效焓降法進(jìn)行分析計(jì)算。真空情況，從觀察看，在第一個(gè)工況中排汽溫度為38.7℃，真空0.092MPa，當(dāng)補(bǔ)入水量21.8t/h，補(bǔ)水溫度為37℃時(shí)，排氣溫度降低了0.8℃。真空為0.0922 ，真空提高約1.5mmHg柱。從模擬工況看，排氣溫度55.2℃，真空0.085 Mpa，當(dāng)補(bǔ)水兩21.8t/h補(bǔ)水溫度為37℃時(shí)，排氣溫度降低了1.4℃，真空度為0.0855 Mpa，真空提高3.75mmHg柱。在試驗(yàn)過程中，我們不難看出，補(bǔ)水流量占排汽量的份額大小，排汽溫度與補(bǔ)水溫度的溫度差值，與真空的改善度有關(guān)。而回?zé)嵝б鎰t是較穩(wěn)定的。對(duì)火電廠來說，夏季真空由于氣溫高因素的影響較冬天低，如我廠冬季#1機(jī)真空度可達(dá)94.5%，而夏季則在87～88%左右，有時(shí)因真空不好而影響了機(jī)組接帶負(fù)荷。
   2、在把考慮凝汽器真空變化的情況下，補(bǔ)水系統(tǒng)改進(jìn)的熱經(jīng)濟(jì)性。
   按補(bǔ)水裝置年運(yùn)行7500小時(shí)計(jì)算回?zé)嵝б妗?br> ⑴根據(jù)圖1中熱力試驗(yàn)參數(shù)，整理數(shù)據(jù)：
#1加熱器給水焓升 τ1=30×4.186（千焦/公斤）
加熱器給水焓升 τ2=29×4.186（千焦/公斤）
#3加熱器給水焓升 τ3=39.3×4.186（千焦/公斤）
#4加熱器給水焓升 τ4=38.3×4.186（千焦/公斤）
#5加熱器給水焓升 τ5=33.4×4.186（千焦/公斤）
給水泵焓升 τ6=1.7×4.186（千焦/公斤）
#1 加疏水放熱量 τ1=66×4.186（千焦/公斤）
#2加疏水放熱量 τ2=7×4.186（千焦/公斤）
#4加疏水放熱量 τ4=67.7×4.186（千焦/公斤）
#1加熱器抽氣器放熱量 q1=604×4.186（千焦/公斤）
#2加熱器抽氣器放熱量 q1=568×4.186（千焦/公斤）
#3加熱器抽氣器放熱量 q1=578×4.186（千焦/公斤）
#4加熱器抽氣器放熱量 q1=572.2×4.186（千焦/公斤）
#5加熱器抽氣器放熱量 q1=536×4.186（千焦/公斤）
給水吸熱量 Q=604×4.186(i0-t0)
軸封二段漏氣放熱量 q1=796×4.186（千焦/公斤）
軸封一段漏氣放熱量 q1=696×4.186（千焦/公斤）
空抽器蒸汽放熱量 q1=608.4×4.186（千焦/公斤）

低脫抽汽放熱量 q1=606.4×4.186（千焦/公斤）
低脫補(bǔ)水系熱量 tu=27.6×4.186=tu-tn（千焦/公斤）
高脫補(bǔ)水系熱量 tL=t3-tu=70.7×4.186（千焦/公斤）
其它有關(guān)參數(shù)見圖1中
⑵等效焓降計(jì)算
#1加油汽等效熱降：H1=i1-in=33×4.186
#2加油汽等效熱降：H2=i2- i1 + H1 –r1η1=59.394×4.186
#3加油汽等效熱降：H3=i3- i2 + H2 –r2η2=75.662×4.186
#4加油汽等效熱降：H4=i4- i1 + H1 –r1η1–r1η1=90.184×4.186
#5加油汽等效熱降：H5=i5- i4 + H4 –r4η4=110.1232×4.186
#1加油汽效率：η1= =0.0546357
#2加油汽效率：η2= =0.104567
#3加油汽效率：η3= =0.130903
#4加油汽效率：η4= =0.157472
#5加油汽效率：η5= =0.2060
新蒸汽等效焓降：H0=i0-i4+H4- r4η4–r5η5=176.053×4.186（千焦/公斤）
根據(jù)功率方程：D0H0+DO?asg(i4-in)-D0ad(i2-in)-D0?(af1+af3)(i0-in)-D0τb(1-η4)+D0qf2?gf2η1+D0af3(qf3+f2n2+f1n1)+ D0af1qf1n1= ……（1）
將有關(guān)設(shè)局代入：

DO=167（t/h） 則：新蒸汽等效焓降：
H= ×DO=130.3244.186（千焦/公斤） 【見(1)公式】
⑶經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及改造效益：（按熱電分?jǐn)傇瓌t）
1、補(bǔ)水方式改造后：
機(jī)組年耗標(biāo)煤量：By= ×7500=123615
年供電耗煤量：Byt= ×7500=53457.44
年發(fā)電耗煤量：Bd=By-Byt=70157.5(噸)
年發(fā)電量：A=Nd?7500=18450（萬KW?h）
年供電量：（廠用電率100%）
G=A×90%=16605（萬KW?h）
供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率：by= =423（g/KWh）發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率：by= =380（g/KWh）
補(bǔ)水方式改造后，1kg新蒸汽增加作功量：
△H=abc（τb?η2+τcη4-τ1η1-τ2η2-τ3η3）=0.5487×4.186（千焦/公斤）
機(jī)組效率相對(duì)提高：δηi =0.421%
年節(jié)標(biāo)準(zhǔn)煤：△By=δηi?By=520.5（噸/年）
供電煤耗率降低：△by= =3.134（g/KWh）
⑷真空效益：
因真空得到改善而收到的經(jīng)濟(jì)效益。真空按6000小時(shí)，考慮到冬季排汽溫度較低。
①真空相對(duì)提高：
排汽：38.7℃，真空0.092Mpa，補(bǔ)水后：補(bǔ)水量21.8t/h，補(bǔ)水37℃，排汽溫度下降0.8℃，真空為0.092gMPa，約合1.5mmHg。0.0002/0.0092=0.22%
②機(jī)組效率相對(duì)提高：
按汽輪機(jī)凝汽器特性曲線，得出結(jié)論：當(dāng)真空相對(duì)提高0.22%時(shí)，機(jī)組相對(duì)提高0.22%。
③取值：δηi=0.2%計(jì)算
年節(jié)標(biāo)煤量：△B0y=
④降低供電煤耗率： =lg/KW?h
則：未投入補(bǔ)水裝置時(shí)，機(jī)組供電煤耗率為：b1y=by+△by+△b0y=427
投入補(bǔ)水裝置后，機(jī)組供電煤耗為423（g/KWh）
由于補(bǔ)水補(bǔ)入凝汽器，凝結(jié)水流量增加21t/h，多耗了電量，但是，通過中繼泵的流量又減少了，耗電量也隨之減少。總的來說，耗電量并不增加（有可能降低，凝水泵，中繼泵特性），據(jù)查閱，補(bǔ)水投入與不投時(shí)的凝結(jié)水耗電量沒發(fā)現(xiàn)升高。
⑸、模擬工況：排汽55.20C時(shí)，真空0.085Mpa，當(dāng)補(bǔ)21.8t/h，補(bǔ)水溫度為37℃時(shí)，排汽溫度下降1.4℃，真空提高到0.0855Mpa，約合3075mmHg（該工況是根據(jù)90年8-11月份真空情況及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)工況確定）。按年運(yùn)行3600小時(shí)計(jì)算：
①真空相對(duì)提高： =0.588%
②機(jī)組效率相對(duì)提高：根據(jù)汽輪機(jī)凝汽器特性曲線，得出結(jié)論：
當(dāng)真空相對(duì)提高0.588%時(shí)，機(jī)組效率相對(duì)提高0.6%。取值：δηi=0.6%，計(jì)。
③年節(jié)煤量：△B01y= ×δηi =356（噸）
④降低供電煤耗率：
△ B01y= =2.15
結(jié)論
綜上所述
1、當(dāng)機(jī)組補(bǔ)水方式經(jīng)過節(jié)能改造后。
一年可節(jié)標(biāo)煤：520.6+165=685.5（噸）
一年可降低機(jī)組供電煤耗：3.134+1=4.134（g/KWh）
節(jié)煤；量合人民幣：685.5×104元=7.13（萬元）
全部投資（人工、材料、設(shè)備、試驗(yàn)）總綜合費(fèi)用5萬元，可在8.5月內(nèi)全部收回，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
2、在考慮夏季真空的改善時(shí)則：
年節(jié)煤：520.5+365=876.5（噸）
年可降低供電煤耗：3.134+2.15=5.28（g/千瓦時(shí)）
節(jié)煤量合人民幣：876.5×104=9.12（萬元）
全部投資費(fèi)用5萬元，可在6.5個(gè)月內(nèi)全部收回。
3、補(bǔ)水方式的節(jié)能改造經(jīng)濟(jì)效益是顯著的，若將全廠機(jī)組全部改造并進(jìn)行節(jié)能分析和各機(jī)的補(bǔ)水量較佳分配，那么經(jīng)濟(jì)效益就更加可觀。
4、在改造中，噴咀的選擇和在凝汽器內(nèi)的布置原則，尤為關(guān)鍵，以取得較佳的經(jīng)濟(jì)效果。
5、目前我廠化學(xué)制水系統(tǒng)是板除鹽狀態(tài)，補(bǔ)水溫度在37℃左右，且水質(zhì)不如全除鹽水質(zhì)。全除鹽設(shè)備，補(bǔ)水水溫在20～30℃左右，則真空效益會(huì)更加明顯。
6、經(jīng)過我們的嘗試證明，汽輪機(jī)補(bǔ)水方式節(jié)能改造具有良好的推廣價(jià)值。
7、應(yīng)將化學(xué)改全除鹽系統(tǒng)作為一個(gè)節(jié)能項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)查研究落實(shí)。為全廠進(jìn)行合理補(bǔ)水分配進(jìn)行補(bǔ)水方式改進(jìn)，除低機(jī)組乃至全廠供電煤耗打下良好的基礎(chǔ)。

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