1、电厂暖风器系统设计的探讨摘要:本文结合我院设计的一个火电项目，探讨了暖风器系统的设计，从汽源的选择、疏水回收方式等方面进行分析，应用凝汽法详细计算了暖风器系统的热经济性。冷风加热方式的确定、汽源的选择及疏水回收方式都要根据每个工程的具体特点来确定，不能一概而论，希望本文能对有关设计人员进行暖风器系统的设计有所帮助。 关键词: 暖风器；设计；经济性；分析 Abstract:In this article author researched heater system design via project that our company designed.Author analysed choi
2、ce of vapour source、method of condensated water recovery and calculated heat power economical efficiency of heater system via condensing calculation method.Choice of heat cold wind、choice of vapour source and method of condensated water recovery are all defined according character of project,it cant
3、 be treated on same standard.Author hope that this article can help some designer to design heater system. Key words:heater;design;Economical efficiency; analysis 中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013） 1 前言 低温腐蚀和积灰严重影响锅炉的安全、经济运行，为了在冬季寒冷季节防止锅炉尾部烟道空气预热器的低温腐蚀，一般可以采用热风再循环和加装暖风器的方式来提高空预器的进风温度。热风再循环会增大空预
4、器的换热面积增加锅炉制造成本，而且会增加送、一次风机的耗电量，增加厂用电率，因此现在大多数电厂采用在空预器前的冷风道上加装暖风器的方式，用汽机的低压抽汽来加热冷风，由于暖风器是利用汽机做过功的抽汽来加热，不耗用高品质的电能，较热风再循环有明显节能优势，因此得到日益广泛的应用。本文结合我院设计的一座 350MW 超临界机组，探讨一下暖风器系统设计中的一些需要注意的问题。 2 暖风器系统设计的优化 采用暖风器加热冷风，需要耗用汽机的抽汽，使其不能继续在汽缸中膨胀做工，势必会降低汽机的绝对内效率，理论上来讲选用不同段的抽汽对汽机绝对内效率的影响也是不相同的，因此汽源的选择是暖风器系统设计中的一项重要
5、工作。暖风器的疏水既“干净”又含有热量，属于需要回收的工质，既可以回到凝汽器（或排气装置） ，也可由疏水泵打入凝结水或者除氧器，不同的回收方式对汽机热效率的影响肯定也是不同的，因此有必要对暖风器系统的设计根据不同工程的特点进行优化。 2.1 工程概况 该工程锅炉为哈锅制造的超临界直流燃煤锅炉，BMCR 工况下的锅炉蒸发量为 1176t/h,锅炉效率为 92.77%，一次风机进风量为 461.4t/h，送风机进风量为 1001.9 t/h，该风量除了满足锅炉燃烧需要外，还充分考虑了空预器的漏风。该工程汽机为哈汽制造的超临界直接空冷机组，给水回热加热系统为三高三低一除氧，采用全电泵。该工程地处新疆
6、，是典型的温带大陆性气候，属严寒地区，冬季室外计算温度为-25，极端最低温度为-37。该工程根据煤质计算烟气的酸露点为 101.5，空预器冷端平均壁面温度为 68.3，根据 DL/T5240-2010 的第 10.1.1 条的规定，计算得到空预器允许的进风温度为-14，但锅炉厂允许空预器的进口风温为 20，考虑到该工程所在地区极端温度可低至-37，选取较高的空预器允许进风温度更有利于防止低温腐蚀，因此本工程在下文暖风器和热风再循环的计算中将空预器允许进风温度定为 20。 提高空预器进风温度主要有热风再循环加热和暖风器加热两种方式，热风再循环主要用于 200MW 及以下机组的管式空预器，如果用于
7、回转式空预器的话，由于热风带灰，如果热风再循环率较高的话会给风道及风机叶轮带来较严重的磨损，因此一般规定热风再循环率不应超过 8%。本工程在充分考虑送、一次风机温升的情况下，经计算送、一次风的热风再循环率将达到 12%，已明显超过了 8%的规定值，显然本工程不适合采用热风再循环。如果用暖风器加热，将会有效降低送、一次风机的电耗，降低厂用电率，如今暖风器加热冷风已是一项非常成熟的技术，因此本工程拟采用暖风器来加热冷风，以满足空预器防止低温腐蚀的要求。 2.2 暖风器汽源的选择 当用暖风器加热冷风时，需要耗用一定量的蒸汽，蒸汽一般从汽机的本体抽汽获得，从汽机热力系统的经济性来分析，耗用抽汽会降低机
8、组的绝对内效率，增加发电热耗，但相对热风再循环来说，可以节省大量高品质的电能和防止对风道、叶轮的冲刷磨损。只有通过对热力系统的定量分析，我们才能获得煤耗数据，来进一步判断暖风器加热冷风是否节能。 2.2.1 抽汽加热暖风器对机组经济性的影响分析 加热暖风器的抽汽量一般在 2030t/h 之间，采用汽机的非调整抽汽即可满足需要。抽汽是已经在汽缸内做了部分功的蒸汽，当用于加热暖风器后，就不能继续在缸体内膨胀做功，势必会降低汽机的绝对内效率，增大发电热耗。理论上讲，采用不同段的抽汽对汽机内效率的影响应当是不同的，根据凝汽法的理论，采取越靠近凝汽器或排汽装置的抽汽做汽源，其对汽机效率的影响也应越小，为
9、了定量分析，我们以 VWO工况（对应锅炉 BMCR 工况）为例，假定暖风器疏水回到热力系统的排汽装置中（疏水回到热力系统中，相对除盐水补水来说对机组的经济性是有益的） ，本文采用凝汽法计算用不同段中、低压抽汽作为暖风器汽源时，各段抽汽对汽机绝对内效率的影响大小，计算结果如下表所示： 表一不同段抽汽的能耗 Chart1Energy consumption of different bleeder steam 上表中的计算结果显示越靠近排气装置的抽汽，即抽汽的参数越低，其对机组发电热耗的影响也越小，因为抽汽参数越低，其在汽缸内做的功也越多，剩下的热量大多属于不能继续膨胀做功的“废热” ，即使不用来
10、供热，其热量的大部分也是被机组的冷却系统带走白白浪费，因此我们在选择暖风器的汽源时，应尽量选择参数较低的抽汽，用低品位的蒸汽来作为暖风器的汽源。 2.2.2 抽汽参数的选择 根据上节的结论，是不是抽汽参数最低的就是最合适的汽源呢？其实不然，汽源的选择还要考虑蒸汽流动和疏水的需要来综合判断。本工程汽机在不同负荷下中、低压抽汽段的参数如下表所示： 表二不同负荷下抽汽参数 Chart2Parameter of Bleeder steam at different load 根据上节的结论，我们知道暖风器汽源的压力越低对机组的经济性影响越小，但我们还要考虑蒸汽流动阻力及一定压头余量，按常理暖风器汽源的
11、压力一般最少也得在 0.3MPa.a 左右。该工程为企业自备电站，年利用小时数可达到 7000 小时以上，机组将长期运行在 50%THA 负荷以上，当机组在启动过程中负荷达到 50%THA 时，暖风器的汽源应由辅汽切换为本机供汽，从上表中可以看出，50%THA 负荷时，汽机六段抽汽的压力在减去流动阻力 0.054MPa 后已显不足，且无余量，无法满足给暖风器安全供汽，如果疏水排入排气装置，还会影响机组的真空，看来六抽不适合做暖风器的汽源。再看看四段抽汽，四抽的压力在 50%THA 负荷时，过剩近 0.2MPa,显得有点浪费。最后看看五抽的压力为 0.274MPa,即使扣除流动阻力 0.1087MPa,还有 0.1653MPa,减去大气压后还有一定的余量，看来只有五抽的压力是最合适的，因此本工程选择五抽作为暖风器的汽源。
