200MW機(jī)組除氧器乏汽的回收利用

楊帆

【摘要】根據(jù)機(jī)組運(yùn)行中的實(shí)際情況，利用技術(shù)較成熟的蒸汽壓力匹配器技術(shù)，采用了蒸汽壓力匹配器和乏汽直供相結(jié)合的方式，將除氧器乏汽全部回收供給熱用戶。通過(guò)計(jì)算分析，該方式不僅能降低企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，還能為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

【關(guān)鍵詞】乏汽回收；壓力匹配器；經(jīng)濟(jì)效益

0引言

近年來(lái)，我國(guó)北方地區(qū)霧霾天氣越來(lái)越嚴(yán)重，特別是入冬以后，霧霾天數(shù)明顯增多，其中的一個(gè)重要原因就是由于眾多的小供熱鍋爐和熱水廠鍋爐的燃燒效率低，煤炭不完全燃燒產(chǎn)生大量的煙塵，因此，大力推行集中供熱不僅是地方環(huán)保的要求，也是節(jié)約一次能源的必然趨勢(shì)。國(guó)產(chǎn)200MW供熱機(jī)組就具備采暖抽汽和工業(yè)抽汽的設(shè)計(jì)，不僅能集中供熱，還可以將工業(yè)抽汽供給熱水廠和浴池等熱用戶，以減少小鍋爐房的數(shù)量，所以我們要充分利用200MW供熱機(jī)組這一優(yōu)勢(shì)。

200MW供熱機(jī)組除氧器的乏汽是直接外排的，除氧器需要連續(xù)不斷的排放乏汽，乏汽的排放不僅造成工質(zhì)和熱量的損失，還會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生噪音和熱污染。特別是隨著煤炭、運(yùn)輸和水的價(jià)格不斷上漲，都增加了電廠的運(yùn)營(yíng)成本。如果除氧器排放的乏汽過(guò)少，則會(huì)導(dǎo)致給水溶解氧超標(biāo)，威脅機(jī)組安全運(yùn)行。所以很多電廠都進(jìn)行了除氧器乏汽回收的改造，采用的方法有很多，現(xiàn)常用的除氧器乏汽回收裝置是用凝結(jié)水或化學(xué)除鹽水在汽水混合器內(nèi)與除氧器排放的乏汽進(jìn)行混合，經(jīng)過(guò)二次除氧后，再將凝結(jié)水或化學(xué)除鹽水送入除氧器。用除氧器乏汽的熱量來(lái)加熱凝結(jié)水或化學(xué)除鹽水，從而達(dá)到回收乏汽的目的。但是這種裝置一次性投入較大，系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，并且需要二次除氧。所以除氧器乏汽回收的改造是否適用，具體還要根據(jù)電廠自身的特點(diǎn)。

1機(jī)組供熱現(xiàn)狀

大唐長(zhǎng)春第二熱電有限責(zé)任公司共有六臺(tái)國(guó)產(chǎn)200MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，供暖期六臺(tái)機(jī)組同時(shí)運(yùn)行，非供暖期受到區(qū)域電網(wǎng)調(diào)峰等因素的影響約有三臺(tái)機(jī)組運(yùn)行。經(jīng)過(guò)對(duì)機(jī)組實(shí)際情況的調(diào)研，除氧器正常運(yùn)行時(shí)壓力0.6MPa（絕對(duì)壓力)，溫度159℃，除氧器乏汽經(jīng)過(guò)節(jié)流后的壓力約為0.4MPa(絕對(duì)壓力)，排汽量一般在1.5t/h左右。公司常年對(duì)部分熱水廠和浴池供汽，壓力0.5MPa(絕對(duì)壓力)，溫度240℃，流量4t/h左右，流量穩(wěn)定。在供暖期還要對(duì)開(kāi)發(fā)區(qū)大流量供汽，通過(guò)將1.0MPa(絕對(duì)壓力)，溫度450℃左右的三抽壓力減溫減壓至0.5MPa(絕對(duì)壓力)，溫度240℃對(duì)外供汽，流量20t/h左右，持續(xù)供汽約6個(gè)月，流量穩(wěn)定。

圖1除氧器乏汽回收利用系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

2乏汽的回收利用

由于機(jī)組多，除氧器乏汽量也較大，如果能將除氧器乏汽回收后直接向熱用戶供汽，不僅能節(jié)能減排，增加經(jīng)濟(jì)效益，還避免了除氧器乏汽直接回收后的二次除氧問(wèn)題。所以結(jié)合機(jī)組的實(shí)際情況，針對(duì)供暖期和非供暖期熱用戶用汽量相差較大，采用兩種運(yùn)行方式。一種運(yùn)行方式是供暖期時(shí)，通過(guò)在工業(yè)抽汽上安裝蒸汽壓力匹配器，將除氧器乏汽回收向所有熱用戶供汽。另一種運(yùn)行方式是非供暖期時(shí)，由于機(jī)組運(yùn)行少，熱用戶用汽量也較少，蒸汽壓力匹配器無(wú)法投入，可以將除氧器乏汽直接向熱水廠或浴池供汽。兩種方式可以通過(guò)操作閥門進(jìn)行切換，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便。除氧器乏汽回收利用系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖1。

2.1供暖期運(yùn)行方式

蒸汽壓力匹配器是完成能量轉(zhuǎn)換的一種裝置，它是由一定能量的高溫高壓蒸汽，經(jīng)過(guò)噴嘴射出形成高速射流。由于射流和空氣之間產(chǎn)生卷吸作用和紊動(dòng)擴(kuò)散作用，把吸入室的氣體帶走，使該處產(chǎn)生局部真空狀態(tài)，使低溫低壓蒸汽進(jìn)入泵室，隨同高壓高速蒸汽被帶入喉管，與之混合，并進(jìn)行能量交換，在喉管內(nèi)，由于分子的紊動(dòng)作用，高溫蒸汽將一部分動(dòng)能及熱能傳給低溫蒸汽，使低溫蒸汽的動(dòng)能和熱能得以加強(qiáng)，高溫蒸汽的速度隨之減緩，而低溫蒸汽速度逐步加快，在喉管末端，兩股蒸汽速度逐漸趨于一致，混合進(jìn)入擴(kuò)散室，然后流速逐步降低，壓力上升，產(chǎn)生了介于高、低壓蒸汽壓力之間的蒸汽。

蒸汽壓力匹配器應(yīng)用很多年，并且技術(shù)成熟，完全可以根據(jù)蒸汽參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)蒸汽壓力匹配器尺寸。將1.0MPa(絕對(duì)壓力)，溫度450℃左右的三抽蒸汽作為高壓蒸汽，0.6MPa（絕對(duì)壓力)，溫度159℃的除氧器乏汽作為低壓蒸汽，通過(guò)蒸汽壓力匹配器將三抽蒸汽降壓與除氧器乏汽混合降溫后變成0.5MPa(絕對(duì)壓力)，溫度240℃的蒸汽以滿足所有熱用戶的需求。使用蒸汽壓力匹配器后，不僅可以將除氧器乏汽全部回收，汽溫相對(duì)較低的除氧器乏汽還可以作為工業(yè)抽汽的減溫水，從而減少工業(yè)抽汽減溫水的用量，降低給水泵單耗（工業(yè)抽汽減溫水是由給水泵供給）。

２．２非供暖期運(yùn)行方式

非供暖期三臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，如果除氧器的乏汽量能滿足熱用戶的需求，就可以將除氧器的乏汽直接供給熱用戶。

查焓熵圖可知，壓力0.5MPa(絕對(duì)壓力)，溫度240℃時(shí)蒸汽焓值h1＝2939.2kj/kg，壓力0.4MPa(絕對(duì)壓力)，溫度159℃蒸汽焓值h2＝2772.3 kj/kg，流量G1＝4 t/h。

Ｑ１＝Ｑ２，G1h1=G2h2

G■=■，G■=4.24（t/h）

經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得出，三臺(tái)機(jī)組運(yùn)行除氧器的乏汽量4.5t/h與熱用戶用汽量基本匹配，考慮到傳輸過(guò)程的熱損失，乏汽量需加大，完全可以實(shí)現(xiàn)除氧器乏汽的零排放。

綜上所述，這種除氧器乏汽回收利用裝置完全可以將除氧器乏汽回收并利用，并且針對(duì)原有的對(duì)外供汽管道，只需簡(jiǎn)單的改造，少量的投資就能將所有機(jī)組除氧器的乏汽回收利用。改造后的系統(tǒng)簡(jiǎn)單易操作，維護(hù)量少，由于無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，運(yùn)行可靠，可以長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。另外，隨著城市的不斷擴(kuò)張和人們節(jié)能意識(shí)的增強(qiáng)，熱用戶對(duì)蒸汽的需求量逐年增加，可以實(shí)現(xiàn)全年通過(guò)蒸汽壓力匹配器將除氧器乏汽回收對(duì)外供汽，這樣可以簡(jiǎn)化除氧器乏汽回收利用系統(tǒng)，更便于操作和維護(hù)。

3安全性分析

采用蒸汽壓力匹配器將除氧器乏汽回收利用主要有兩方面的安全隱患，一方面，是熱用戶如果突然停止用汽時(shí)，工業(yè)抽汽會(huì)因憋壓進(jìn)入到除氧器的乏汽母管中，易造成除氧器超壓。另一方面，如果除氧器的乏汽排出不暢，會(huì)導(dǎo)致給水含氧量超標(biāo)，威脅機(jī)組的安全運(yùn)行。為了保證除氧器及機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，該裝置裝設(shè)了乏汽管道逆止門和除氧器對(duì)外排汽電磁閥，一旦發(fā)生熱用戶所有供汽中斷時(shí)，乏汽逆止門可以防止工業(yè)抽汽中的高壓蒸汽進(jìn)入到除氧器的乏汽母管中，同時(shí)除氧器對(duì)外排汽電磁閥可以快速開(kāi)啟，保證除氧器乏汽的順利排放。因此除氧器乏汽回收利用裝置是安全可靠的。

4經(jīng)濟(jì)效益

除氧器乏汽壓力0.4MPa(絕對(duì)壓力)，溫度159℃，蒸汽焓值h=2772.3 kj/kg，六臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)G1=9t/h，三臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)G2=4.5t/h，供暖期和非供暖期各運(yùn)行4320小時(shí)。化學(xué)除鹽水全年平均溫度為15℃，焓值為h1=63 kj/kg，則全年除氧器乏汽回收的熱量為：

Q=G（h-h1）

Q=（9+4.5）×4320×（2772.3-63）×10-3=15.8萬(wàn)（吉焦）

鍋爐效率η=90.91%，Q低位=29307 kj/kg，則全年節(jié)約標(biāo)煤量為：

B=■

B=■=5.93×10■（噸）

按現(xiàn)在標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)560元/t計(jì)算，每年可以節(jié)約成本332.08萬(wàn)元?；瘜W(xué)除鹽水按4元/t計(jì)算，還可以節(jié)約23.328萬(wàn)元。則全年可以節(jié)約總成本約355.408萬(wàn)元。

如果將這部分熱量直接供給熱用戶，供熱收費(fèi)按48元/吉焦計(jì)算，則產(chǎn)生的效益為：

全年回收除氧器乏汽的收益=15.8×48=758.4（萬(wàn)元）

由此可見(jiàn)，將除氧器乏汽回收后直接供給熱用戶，熱量損失少，熱量利用率高，不僅可以減少相應(yīng)的大氣污染物和粉煤灰的排放量，還可以為企業(yè)創(chuàng)造出良好的經(jīng)濟(jì)效益。

5結(jié)論

除氧器乏汽的回收利用要根據(jù)企業(yè)的自身特點(diǎn)去改造，如果將除氧器乏汽全部回收并利用好，可以為企業(yè)創(chuàng)造出很好的經(jīng)濟(jì)效益，降低企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，節(jié)約能源，減少電廠噪音和二氧化碳排放，具有一定的社會(huì)效益。并且200MW供熱機(jī)組一般都會(huì)建在城市的周邊，都有對(duì)外供汽系統(tǒng)，所以這種較少的投資就能將除氧器乏汽回收利用的系統(tǒng)是很有市場(chǎng)，值得提倡的。

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［責(zé)任編輯：薛俊歌］