热力发电厂热力系统节能措施分析

热力发电厂热力系统节能措施分析 毕业 姓 名: 学 号: 学 院: 专 业: 题 目: 指导教师: 摘 要 摘 要 能源问题已经成为当前世界面临的主要问题之一，国家十二五能源规划除了通过加快推进新能源研发外，还在节能增效上下功夫，因此，在将来一段很长的时间内，节能降耗将是我国面临的重要课题。节能增效包括节约能源和提高能源效率两大方面。当前，火力发电厂是主要的能源消耗者和环境污染源，根据有关的统计显示，我国平均供电煤耗率比发达国家高出了30~60g/kWh，从这点来看，我国的电厂还存在很大的节能空间。 电厂的热力系统是其主要的能源损耗处，热力发电厂热力系统节能是电厂节能工作的新领域，是热力系统节能理论与高科技应用技术相结合的产物。热力系统节能主要着眼于优化和完善热力系统及其设备,改善运行操作,提高效率,以实现节能目标。本文分别从火电厂两大主机锅炉和汽轮机的角度出发，分析了热力系统中主要过程和设备的能源消耗情况及减少能源消耗的可能性，并分别提出了节能减排的措施，最后提供了调查得到的节能实施的效果。这些节能措施在实施时大都不需要对主设备进行改造，不增加新设备，因此，广泛开展热力系统节能工作，对当前调整产业结构提高管理水平，促进技术进步。具有非常重要的现实意义。对于新设计机组，可通过优化设计，合理配套进行节能;而对于运行机组，可通过节能诊断，优化改造。监测能损，指导运行，实现节能目标。 关键词:火电厂;热力系统;节能;余热利用 I Abstract Title:Thermal power plant Thermal System Energy Saving Measures Abstract Energy problem has become one of the major problems facing the world in the future for a long period of time. Energy consumption will be an important issue facing our country. National Twelfth Five-Year Energy Plan In addition to accelerating the development of new energy, but also energy efficiency efforts, energy efficiency, including energy conservation and energy efficiency are two key aspects, good energy efficiency that is the development of an energy bonanza. Currently, the power plant is a major consumer of energy and environmental pollution, the input of fuel more than 60% of total calories boiler flue gas and energy through the condenser circulating water is lost to the environment and leads to environmental pollution. According to relevant statistics show that China's average coal consumption rate higher than in developed countries of the 30 ~ 60g/kWh, from this point of view, China's power plants there is a big saving space. Power plant thermal system is the main energy losses at thermal power plants. thermal power plant system energy is a new field of energy conservation .Energy efficiency is a thermodynamic system theory and application of technology combined with high-tech products. This paper from the two major thermal power plant boiler and turbine host perspective, analysis of the thermal system key processes and equipment energy consumption and the possibility of reducing energy consumption and energy conservation are put forward measures to provide a survey of the last obtained implement energy-saving effect. These energy-saving measures in the implementation of the master device when most do not need to be transformed, without adding new equipment, therefore, carried out extensive energy-saving heating systems work on the current adjustment of industrial structure to improve management, promote technological progress. Has a very important practical significance. For new design unit, through optimized design, reasonable matching for energy; while for operating units, through energy-saving diagnosis, optimize the transformation. Monitoring energy loss guide operation and achieve energy efficiency goals. Keyword:Power plant;Thermal system;Energy;Waste heat utilization II 目 录 目 录 摘 要............................................................................................................ I Abstract ........................................................................................................... II 第1章 绪 论 ............................................................................................. 1 1.1课题的意义和背景 ................................................................................ 1 1.2国内外研究现状.................................................................................... 1 第2章 热力系统节能理论 .............................................................................. 3 2.1热力系统节能途径 ................................................................................ 3 2.2现有节能理论存在的问题 .................................................................... 3 第3章 锅炉部分节能措施 .............................................................................. 5 3.1低压省煤器回收排烟余热 .................................................................... 5 3.1.1低压省煤器原理 ........................................................................... 5 3.1.2低压省煤器的运行 ....................................................................... 6 3.1.3低压省煤器节能效果 ................................................................... 7 3.2连续排污热量的回收 ............................................................................ 7 3.2.1排污的能量损失 ........................................................................... 7 3.2.2排污热量回收方法 ....................................................................... 8 3.2.3排污热量回收效果 ....................................................................... 9 3.3化学补充水系统节能 ............................................................................ 9 3.3.1补充水补入除氧器 ....................................................................... 9 3.3.2补充水补入凝汽器 ..................................................................... 10 3.4供热蒸汽过热度的合理利用 .............................................................. 10 3.4.1蒸汽过热度的利用方法 ............................................................. 10 3.4.2蒸汽过热度的节能效果 .............................................................. 11 3.5空气预热器的改造 ............................................................................... 11 3.5.1回转式空气预热器的工作原理 .................................................. 12 3.5.2回转式空气预热器的漏风防治 .................................................. 13 第4章 汽轮机部分节能措施 ........................................................................ 14 4.1汽轮机通流部分改造 .......................................................................... 14 4.1.1汽轮机通流部分改造的技术特点 .............................................. 14 4.1.2汽轮机通流部分改造的技术原则 .............................................. 15 4.2除氧器排汽的回收利用 ...................................................................... 16 4.2.1除氧器排汽的回收工作原理 ...................................................... 16 4.2.2高压除氧器排汽回收改造.......................................................... 16 III 东北电力大学本科 4.2.3低压除氧器排汽回收改造.......................................................... 17 4.2.4节能效果 .................................................................................... 18 4.3蒸汽冷凝水回收.................................................................................. 18 4.3.1蒸汽冷凝水回收原理 ................................................................. 18 4.3.2冷凝水回收系统的分类 ............................................................. 18 4.3.3冷凝水回收的节能及环保效益 .................................................. 19 4.4循环冷却水余热的利用 ...................................................................... 19 4.4.1热泵原理 .................................................................................... 19 4.4.2热泵技术回收余热的方式.......................................................... 20 4.4.3节能效果 .................................................................................... 24 结 论......................................................................................................... 26 致 谢......................................................................................................... 27 参考文献......................................................................................................... 28 IV 第1章 绪 论 第1章 绪 论 1.1课题的意义和背景 我国常规能源储藏总量为4.05万亿吨标准煤，其中原煤5.57万亿吨占89.3%;原油940亿吨，占3.5%;天然气38.14万亿立方米，占1.3%;水能5.92亿千瓦时，占5.9%。我国的煤炭资源保有量超过1万亿吨，居世界第三位，但我国人口众多，人均资源匮乏。我国一次能源人均能耗为世界平均值的45%左 [1]右，能耗强度却为世界平均值的2,3倍以上。目前能源问题已经成为世界各国共同关注的问题，“十二五”以来，我国政府对“节能减排”更加重视，大力提倡节约能源，提高资源利用率。然而，由于我国经济增长方式粗放，又处在工业化进程和消费结构升级加快的历史阶段，能源消耗过大，因此节能降耗任务仍十分艰巨。 电厂是消耗一次能源并生产二次能源的耗能大户，每年消耗的煤量占全国煤生产总量的二分之一，平均供电煤耗率为367克/千瓦?时，比世界发达国家同类指标高出50克/千瓦?时，甚至更多，因此电力行业的节能，尤其是电厂节能工作的开展具有重要意义。从我国当前电厂的现实来看，节能潜力很大。随着经济发展，我国人均用电量不断上升并还会加剧，预计到2020年时总需求量将达到4.6,5.1万亿kW?h，相应的总装机容量也将达到9.5亿kW。预计2020年全国能源总需求为238.238千万吨标准煤，发电用能源将占一次能源总消费的58.7%，电气化程度达到中等发达国家水平，煤炭消耗将有66.5%转化 [3]为电能消耗。因此，提高火电行业的节能意识，开发科学的节能技术，加强能源的有效管理，降低发电煤耗，对国民经济的发展意义重大，并且是关系到可持续性协调发展的一个迫在眉睫的问题。 1.2国内外研究现状 传统的电厂热力系统节能分析理论主要是以热力学第一定律为依据，并沿用至今仍为主要方法。近年来，以热力学第二定律为依据的分析方法得到了迅猛的发展，它们的共同贡献是明确定义了火用效率，规定了火用的基准态，并参照热力学第一定律的能量平衡方程式得到了火用平衡方程。在明确基本概念的基础上解决了燃料火用、化学火用、工质火用的计算问题，丰富了热力系统节能分析理论。由于传统的设计方法及可利用的数据资料均以热力学第一定律 [1]给出，用热力学第二定律分析进行在线监测还有一定困难。 西班牙学者Vale首次应用第二定律分析方法研究了复杂系统，对象是 [3]600MW机组主系统。作者定义了子系统火用效率，然后用复杂的矩阵理论导出了系统的火用效率。在这种方法中需对高阶矩阵用符号计算机求逆阵，这 1 东北电力大学本科毕业论文 种计算机是分析推理型计算机，目前市场上少见，因此其基本思想运用及发展受到限制。 目前国内电厂中大多数都已经开展了节能降耗工作，但还存在以下问题: (1)无论是对机组性能的评估，还是经济指标的计算都是利用已有的运行参数进行计算。使用该方法得到的结论只能代表机组当时所处状态下的经济性状况。而机组参数在时刻变化，也就是说整个系统的状态在时刻变化。那末，这种计算只能反映过去的指标，具有一定的滞后性。 (2)由于该种计算方法不能实时反映机组运行的经济状况，所以对运行工作缺乏指导作用，也就很难找出影响机组经济运行的真正原因。 2 第2章 热力系统节能理论 第2章 热力系统节能理论 2.1热力系统节能途径 火力发电厂节能工作的内容包括设计施工、运行管理和技术改造等多个方面，从节能的对象和采用的措施来看，可归纳为两个方面:一是针对锅炉、汽轮机和主要辅机，旨在提高主机的热效率、降低辅机的电耗，达到节能的目的;二是针对热力系统，着眼于优化和完善热力系统及其设备，改善运行操作方式，提高运行效率，以实现节能目标。对于新设计机组，可通过优化设计、 [2-4]合理配套实现节能目标。 (1)节能诊断，优化改造 应用热力系统节能理论对热力试验或热平衡查定数据进行全面诊断和优化分析，发现热力系统及其设备的缺陷，分析能损分布情况，确定节能潜力的大小，优选技术改造，为节能工作提供科学依据。找出合理的节能技术改造方案，是进一步推广热力系统节能技术的重要途径。也是热力系统节能诊断和优化改造技术发展的新方向。 (2)监测能损，指导运行 应用热力系统节能理论，通过微机在线监测主要运行参数，实时诊断各种运行能损产生的条件及其损失的大小，分析导致能损的主要原因及其系统和设备的缺陷，指导运行人员操作和维护，提高机组运行的经济性;该技术是热力系统节能理论与微电子技术相结合的产物，是提高火电厂运行技术综合管理水平的重要技术手段。 (3)优化设计，合理配套 对新设计机组，应用热力系统节能理论，对热力系统的结构和参数以及各个组成部分的连接方式进行定量的分析，并通过合理选择配套设备以及局部优化调整，使得整个热力系统达到最佳设计状态，以提高其热经济性。 2.2现有节能理论存在的问题 (1)末级排汽湿度的确定。无论是确定系统能耗还是进行能耗分析都必须随时确定汽轮机末级的热力学状态。在通常工况下，汽轮机从末一段抽汽到汽轮机排汽均处于湿蒸汽状态。即使收敛其计算速度也远不能满足机组在线监测的需要。所以创建一种既简便又收敛的末级排湿度计算方法已成为机组在线 [2]监测的必需。 (2)系统、设备故障，环境、负荷的变化及运行方式的调整等节能潜力的分析。系统能耗是由多种原因造成的，如设备缺陷、系统缺陷、运行方式调 [3]整、运行负荷及运行环境的改变等。而我们进行节能诊断时，所用的数据是 3 东北电力大学本科毕业论文 当前系统运行的状态参数，那么是哪些扰动引起这些状态参数的变化，每个扰动对这些状态参数变化的贡献是多少，这些都是机组在线监测所需解决的问题。 (3)分析与指导系统。随着火电技术的大力发展，机组也朝着大容量、高参数和自动化方向发展。与此同时，火电机组的监控手段的不断提高，电站运行的安全性基本得到保障，火电机组的节能降耗工作日益重要。但要想准确地对系统进行分析与指导，电厂现有的数据采集系统所采集的数据还远不能满足在线的要求。为了更好地开展此项工作，增加数据采集点及完善分析模型都是我们进一步努力的方向之一。 4 第3章 锅炉部分节能措施 第3章 锅炉部分节能措施 工业锅炉作为国民经济各行各业最重要的动力来源之一，同时也消耗着大量的能源。据有关方面调查统计，目前全国在用工业锅炉超过50万台。其中燃煤工业锅炉每年燃用煤炭约4亿吨标准煤，燃油(气)工业锅炉每年消耗燃料油约0.22亿吨。但我国工业锅炉总体运行效率不高，燃煤工业锅炉平均运行热效 [9]率为65%左右，燃油(气)工业锅炉平均运行热效率为80%~85%。其中燃煤锅炉实际运行效率与设计热效率相差10~15个百分点，由此可见工业锅炉还有很大的节能潜力。特别是近几年来，随着能源价格的不断攀升，提高锅炉热效率，降低运行燃料成本越来越成为关注的焦点。 3.1低压省煤器回收排烟余热 3.1.1低压省煤器原理 对于中小型热电厂，一般锅炉排烟温度都很高，通常为150一160?，加装暖风器的锅炉，排烟温度可达180?左右，因此，热电厂锅炉排烟是一个潜力很大的余热资源，应充分加以利用。锅炉排烟余热的利用方式多种多样，其中 [9]加装低压省煤器较有特色。它把锅炉排烟热量与电厂热力系统联系起来，使排烟余热通过热力系统在现有汽轮机上转变为电能，是大幅度降低排烟温度，利用排烟余热，节约能源的一条有效途径。 图3-1 串联式低压省煤器系统 5 东北电力大学本科毕业论文 低压省煤器是装在锅炉尾部末端的一个汽一一水换热器，形同一般锅炉省煤器，但内部流过的给水不是高压给水，而是低压凝结水，故称低压省煤器。其系统联接有两种基本型式，其一是低压省煤器串联于热力系统中，如图3-1所示。其二是低压省煤器并联于热力系统中，如图3-2所示。 [10]图3-2 并联式低压省煤器系统 低压省煤器的水源来自某个低压加热器的出口，凝结水在低压省煤器中吸收排烟热量，升高温度后再返回低压加热器系统。对于新设计的机组，采用串联系统为好，优点是流过低压省煤器的水量最大，在低压省煤器的受热面积一定时，锅炉排烟的冷却程度和低压省煤器的热负荷较大，排烟余热利用程度较高;其缺点是凝结水的阻力增加，进行改造时可能会因凝结水泵的压头不足而必须更换凝结水泵。并联系统的优点是可以不必更换凝结水泵，因为低压省煤器绕过一个或几个加热器所减少的阻力足以补偿低压省煤器及连接管道增加的阻力，除此之外，还可以方便实现余热能源的梯级开发利用。缺点是低压省煤器的传热温差比串联低，因为分流量小于全流量，低压省煤器的出口水温将比串联高，其排烟余热利用程度相对偏低。 3.1.2低压省煤器的运行 (1)低压省煤器出口凝结水焓值越高，则排烟冷却程度及排烟余热利用越大，低压省煤器经济性越好;排烟余热能级越高，其经济性越好。显然提高排烟余热能级的同时，将提高低压省煤器的出口烟温，降低排烟余热的利用程 6 第3章 锅炉部分节能措施 度。由于这样两个相互矛盾的因素同时起作用，可以推论低压省煤器存在一个最佳进水温度，即最佳引出水位置。 (2)随着进水温度的提高，低压省煤器的最低壁温也升高，这有利于防止低温腐蚀的发生。当煤中硫份增大或锅炉低负荷运行时，就需要适当提高进 [5]水温度。当出口烟温降到某一数值时，再降低排烟温度，节能量反而减少。因此，运行中应适当控制低压省煤器的出口烟温，过分追求排烟温度的降低并不经济。对于既定的系统，低压省煤器出口水温必须进行优化控制，如果控制不好，一旦出口水温低于汇集点温度，即使不考虑其它损耗，整个低压省煤器的获益也是负值。 (3)机组低负荷运行时，各低压加热器出水温度、比焓均相应降低，尤其是进人除氧器的主凝结水温度降低，使得低压省煤器的吸热量发生有利于减少高能级抽汽的重新分配。在相同的供水量下，低压省煤器机组在低负荷运行时的单位节能量不但没有减少，反而增加。这就表明，增设低压省煤器对于低负荷运行的发电机组更有利。 3.1.3低压省煤器节能效果 (1)安装低压省煤器后，排烟温度减低23?，降低发电煤耗2.01g/kWh，按年发电量1.31TWh计算，年节省标煤2633.1t。 (2)增设低压省煤器后，由于排烟温度降低，脱硫系统工艺水少用3.1t/h，按全年运行6800h计算，年节省水21kt。 (3)安装低压省煤器，直接降低排烟温度，烟气体积流量降低，使电除尘的烟气流速在设计范围之内，进一步保证除尘效率 (4)安装低压省煤器，有利于脱硫系统安全运行，同时提高脱硫效率。 (5)由于低压省煤器布置于空气预热器后面，其传热不会对锅炉其它受热面产生影响，因此，不会降低锅炉效率。 (6)锅炉低压省煤器出口烟温可以根据不同季节和煤质进行调节，设计降低排烟温度25?，运行中通过调节水量、水温可使排烟温度降低35-40?，实现深度节能。 (7)由于低压省煤器布置在锅炉本体外的引风机处水平烟道，空间宽绰，安装方便，安装费用低廉，同时也便于检修 3.2连续排污热量的回收 3.2.1排污的能量损失 工业蒸汽锅炉在运行时，锅水随着连续的蒸发不断浓缩，锅水中盐类含量会随着锅水的蒸发而浓度越来越高。当盐分达到一定的浓度后，锅水会产生泡 7 东北电力大学本科毕业论文 沫，发生汽水共腾并大大增加蒸汽的湿度，严重时还会造成蒸汽大量带水，导致锅炉因低水位而停炉，这种现象在锅炉高负荷以及蒸汽负荷波动时显得特别突出。在现有锅炉设备和技术条件下，如要保证锅水品质合格，保证送出高品质的蒸汽，锅炉运行时必须进行排污，锅炉连续排污是锅炉汽包内水表面处的排污，排除炉水中的各种杂质，以确保蒸汽品质，使机、炉等设备能正常安全运行。对于火力发电厂来讲，锅炉的排污率通常是十分高的，2%至5%左右，热电厂排污量每增加1%，将使燃料消耗量增加约0.112%~0.118%，它几乎等于电厂其他汽水损失的总和。并且，锅炉的连续不断的排污，造成了很多的工质损失，并且锅炉连续排污的热水会随着热量的损失而变得具有较高的压力和温 [7]度，成为了一种高级的单热资源，对它的充分利用是十分有必要的。 3.2.2排污热量回收方法 在锅炉房回收锅炉排污中的热量，最直接的办法是将这部分热量直接加热锅炉冷补给水。由于锅炉排污时排放的是锅炉运行压力下的高温饱和水，但同时含有高浓度各种溶解固形物，不能直接用于锅炉给水。最常用的方法是首先使高温高压的锅炉排污水进入一个闪蒸罐(连续排污膨胀器)，在闪蒸罐内排污水压力迅速下降同时释放出闪蒸蒸汽，闪蒸蒸汽可直接通入锅炉给水箱或冷补给水箱与软化水混合，提高锅炉给水温度，这部分闪蒸蒸汽也可以通入热力除 [4,7]氧器的加热蒸汽入口，以减少除氧器的蒸汽耗量。 由于这种热量回收方法将闪蒸蒸汽直接混合到锅炉给水中，在这个系统中需要注意的是闪蒸罐的设计应保证闪蒸蒸汽与剩余排污水的分离效果良好，否则闪蒸蒸汽将携带高含盐量的排污水进入给水箱，污染给水系统，将造成锅炉排污量增加，严重时还将影响到锅炉的最大出力。如果是多台锅炉同时运行，闪蒸罐应按最大排污负荷设计选型。 如果闪蒸蒸汽直接通入水箱，在管道顶部应设计破真空器，以防止锅炉停止排污后闪蒸罐内产生真空，将水箱的水倒吸进闪蒸罐排放，造成给水箱缺水甚至锅炉停炉事故。在闪蒸蒸汽进入水箱时，应采用专门的蒸汽喷射混合装置，确保闪蒸蒸汽与水混合均匀完全，没有水击发生。如果直接把闪蒸蒸汽管通入水中，将不可避免的发生水击，产生剧烈的噪声甚至造成管道和设备的震动。在锅炉排污高峰负荷时，大量的闪蒸蒸汽将来不及与水混合而以汽泡的形式迅速冲出水面，既达不到闪蒸回收的效果又造成了浪费。 当闪蒸蒸汽引入热力除氧器的加热蒸汽入口时，在闪蒸罐的蒸汽出口应安装止回阀，以防止锅炉排污停止时除氧器加热蒸汽倒灌回闪蒸罐。如果多台锅炉同时运行，排污量的大幅变化带动闪蒸蒸汽量的波动，将影响除氧器内以及加热蒸汽压力的稳定，进而影响锅炉给水除氧效果。这种情况下最好的方法是 8 第3章 锅炉部分节能措施 采用上述方法将闪蒸蒸汽直接通入软水箱。 3.2.3排污热量回收效果 回收锅炉排污水中的闪蒸蒸汽，不仅回收了宝贵的热量，同时闪蒸蒸汽冷凝后作为纯净的给水进入锅炉，节约了锅炉给水消耗和化学水处理费用。闪蒸蒸汽回收的热量占全部锅炉排污所含热量的51%。闪蒸蒸汽直接与锅炉给水混 [4]合，所以每年还因此节约相应的锅炉化学水处理费用。 锅炉排污水进入闪蒸罐降压闪蒸后剩下大量闪蒸压力下的饱和水。这部分水的温度为在0.102MPa压力下的饱和温度，高达105?。如果直接排放不仅损失了大量宝贵的热能，而且污水在如此高的温度排放也对环境产生热污染甚至损坏污水管道。因此应继续回收闪蒸后剩余排污水中的热量，将其温度降低到40?以下再安全排放。 3.3化学补充水系统节能 正常工况下热电厂生产过程中必然存在工质(蒸汽和凝结水)损失，可分为内部损失和外部损失两类。内部损失包括设备及管道不严密处的泄漏和一些必要的不可避免的工质损失，如锅炉的排污、除氧器的排汽、汽水取样、锅炉蒸汽吹灰等，锅炉排污率1%~2%，汽水损失率一般小于3%。外部损失决定于对外供热的方式、工质的回收率.所以电厂必须设置化学补水系统，才能保持热力循环的汽水平衡。 对于那些利用抽凝式机组的发电厂而言，一般可以通过两种方法将化学补充水添加到整个热力系统中来，一种是通过除氧器，另一种是利用凝汽器。 3.3.1补充水补入除氧器 化学补充水均由2台盐水泵把除盐水箱的水经2条补水管分别打入除氧器。除氧器采用定压运行，水箱水位由进入除氧器补水管上的补水调整门来控制，也就是说，当除氧器水位变化时，补水调整门的开度发生变化，以决定补入除 [4]氧器水量的多少，从而使除氧器水箱的水位稳定在某一很小的范围内。 由于补水进入除氧器作为机组的正常运行方式，而一般补水温度在20?,25?之间，且除氧器定压运行，其出口水温在150?以上，这样低温的补水不能马上被加热到除氧器压力对应下的饱和水温，而需要一定的时间和过程，从而使除氧器的除氧效果下降，表现在给水中含氧量偏大，给水温度偏低，影响锅内传热，加剧高压加热器和锅内氧腐蚀，特别是负荷低时这种情况表现得尤为突出。补水中含有一定数量的空气，这样低温的补水在除氧器中与热蒸汽接触时，根据传热传质和水力学原理知道，非常容易造成除氧器的振动和水锤冲击。低温的补水在除氧器内吸热量大，需要多抽除氧器这一级的蒸汽量，而这 9 东北电力大学本科毕业论文 一级抽汽参数远比低加的各级抽汽参数高，这样多抽了压力较高的蒸汽，从而使机组的热经济性降低。 3.3.2补充水补入凝汽器 基于补充水补入除氧器存在上述实际问题，目前机组均改为将补充水补入凝汽器的方案，该方法有以下优点: (1)补水经雾化喷嘴从凝汽器的喉部以雾化状态进入，高温的排汽与低温的补水在喉部实现混合热交换，使部分排汽在喉部凝结，这样进入凝汽器铜管区的排汽量减少，在循环水量水温不变的情况下，有利于凝汽器真空的提高。 (2)补水补入凝汽器，经低加的凝结水增加了一个补水量，从而多抽低压蒸汽，有利于提高机组的热经济性。 (3)补水和凝结水混合经低加吸热升温，这样在进入除氧器之前，水温已被加热到130?以上(4号低加的出口水温)，与原补入除氧器20?,25?的水温相比，可以减少压力较高的除氧器这一级抽汽量，有利于提高机组的热经济性。 (4)补水经低温吸热，进入除氧器的水温已经达到130?以上，并容易达到饱和状态，与原补入除氧器20?,25?的水温相比，有利于提高除氧效果或减少给水中的含氧量。 (5)补入凝汽器并实现雾化，使进入除氧器的补水温度提高，可以减轻除氧器的振动和水锤冲击。 3.4供热蒸汽过热度的合理利用 很多工业用汽生产企业，其工业蒸汽大多来自抽汽机组的供汽，蒸汽压力一般为115~116MPa，而其过热度高达150?以上，而对于只要求用饱和蒸汽的生产企业来说，用这些具有较高过热度的蒸汽，一是设备效率较差，二是能源浪费严重。若能充分利用好这些蒸汽过热度，可获得良好的经济效益和社会效益。 3.4.1蒸汽过热度的利用方法 在热力系统中加装1台汽-水换热器，利用蒸汽过热度的热量加热锅炉给 [13]水，可使机组在供热量不变的情况下增加做功，实现过热度的有效利用。 汽-水换热器为表面式换热器，进入汽水换热器内的蒸汽通过金属受热面，将蒸汽的凝结放热量传给管束的被加热水，即蒸汽过热度所放出的热量用来加热全部流经管束的给水。 10 第3章 锅炉部分节能措施 [13]图3-3 汽-水换热器热力系统 3.4.2蒸汽过热度的节能效果 将吸收了供热燕汽过热热量的给水，引至凝汽机组末级高压加热器出口处，这种过热度利用方法所获得的经济效益由两部分组成。一部分是凝汽机组由于获得外部热量引起循环热效率的提高;另一部分是由于供热蒸汽过热度被利用后，为保持原供热量不变，背压机多排汽(也即多进汽)、多发电的经济效益。总的经济效益，应扣除背压机多进汽所引起的锅炉燃煤量的增加。另外，背压机发电量增加后，如保持全厂发电量不变，则凝汽机将减少等额发电量。 3.5空气预热器的改造 最近十年，由于回转式空预器具有布置结构紧凑、冷端防腐蚀效果相对较 [14]好等优点，其已经成为我国高参数、大容量锅炉配用空预器的首选。 回转式空预器的节能优化工作归纳起来，主要是以下三点: 1)提高回转式空预器运行可靠性，做好定期维护工作、建立状态检修机制后拟定计划做好计划性检修工作; 2)针对运行经济性差的在役回转式空预器，实施技术改造以期提高经济性; 3)漏风率、烟风道静压差是衡量回转式空预器经济性的两项主要指标，各发电企业应将回转式空预器漏风率纳入小指标。 11 东北电力大学本科毕业论文 3.5.1回转式空气预热器的工作原理 回转式空预器按仓位划分为:两分仓、三分仓、四分仓。目前通常采用的是受热面旋转(转子旋转)式预热器，该类型代表是三分仓容克式空预器。预热器主要部件有:转子(受热面布置其上)、主轴与轴承装置、传动装置、密封装置、罩壳五大部分。 图3-4 回转式空气预热器 回转式空预器密封装置配有径向密封，圆周旁路密封和轴向密封。径向密封通过布置在烟气与空气通道之间密封区的扇形密封板来实现，上部扇形密封板内侧支承在上轴;下部径向密封板由于转子特定变形，只要冷态预留适当的密封间隙，热态时间隙自然闭合。圆周旁路密封是通过布置在上下封板的圆周方向，与转子圆周方向的密封圈形成密封，其密封间隙在热态时是闭合的。轴向密封布置在与径向密封相对应的转子与外壳之间的通道中，它有效阻挡从圆周方向漏过的空气漏向烟气。轴向密封板可以方便的进行调整，使其过渡到最小密封间隙状态。 12 第3章 锅炉部分节能措施 3.5.2回转式空气预热器的漏风防治 统计国内300MW、600MW、900MW燃煤发电机组空预器漏风率，投产一年以内控制值:5.0%,7.0%。投产一年后，漏风率由于各发电企业入炉煤质变化以及运行管理水平等影响因素使得漏风率变高，通常范围:6.0%,20.0%。漏风率严重制约锅炉机组运行经济性。通常，空预器漏风系数每增加0.1,0.2，锅炉效率降低0.2,0.5%，直接供电煤耗增加1.5,2.0g/kWh。因 [3,14]此，降低回转式空预器漏风率的重要性不言而喻。 (1)漏风率成因分析 通常，造成回转式空预器漏风率过大的主要原因是选型不合理、煤质磨损特性以及运行控制水平。经验表明:燃用褐煤机组的空预器仅需关注腐蚀;燃用烟煤、无烟煤机组的空预器磨损严重;其中燃用烟煤机组的空预器磨损最为常见。 (2)漏风防治措施 总体说:?及时诊断。?分析成因，切实行使有效措施。?设备台帐建档完善;有条件的发电企业可推行“点检定修”制度，以使备品、备件齐全。?结合中试院(所)的技术监督与服务开展工作，请专家诊断，为技改提出可行性方案。 减缓冷端腐蚀:锅炉燃用高硫份煤时，空预器冷端易产生低温腐蚀;燃用高水份褐煤时，需要关注空预器冷端氧腐蚀。防止空预器冷端低温腐蚀主要采取措施有: ?技术改造以提高空预器受热面金属壁温。提高空气侧入口温度可有效提高空预器受热面金属壁温，通常采用热风再循环、增设暖风器(由于空气换热能效弱于水蒸汽，故暖风器设计选型应慎重考虑暖风器类型、布置方式、换热方式)。 ?冷端采用耐腐蚀材料。近年来，回转式空预器采用耐酸搪瓷制造波形板或用陶瓷材料制造冷端受热面等措施都是行之有效的。?采用降低酸露点或抑制腐蚀的添加剂。如，锅炉投放石灰石进行燃烧脱硫的同时，可有效减缓空预器冷端低温腐蚀。?低氧燃烧。?注重停炉期间保养。在机组大、小修停运后，受到腐蚀的空气预热器暴露于潮湿富氧环境中，必定会加剧腐蚀。停炉后，尽早对空气预热器进行清洗，利用余温烘干或通热风对空气预热器保养，也可以通入低化学活性气体(氮气)对空气预热器进行保养。?新技术运用。如，采用喷图纳米材料的冷端防腐部件等措施。 13 东北电力大学本科毕业论文 第4章 汽轮机部分节能措施 4.1汽轮机通流部分改造 汽轮机通流部分是工质在汽轮机本体中流动做功所经过的汽轮机部件的总称。汽轮机通流部件主要包括截流调节装置、汽轮机静叶栅和动叶片、汽封和轴封及其它辅助装置。造成汽轮机通流部分效率低的原因主要是:喷嘴损失大，调节级效率低，叶片型损和二次流损失大及动静叶匹配不理想。因此，应加强对汽轮机的改造与检修，以提高运行的稳定性;注意控制和提高机组真空严密性，保证胶球清洗装置的可靠投入，提高收球率，定期对凝汽器进行清洗;针对汽机热耗偏大问题，加强节能诊断分析，定期进行高、中压缸效率测试，加强机组阀门内漏的监督等。当前汽轮机通流部分改造大体可以分为两类:一是提高汽轮机内效率，达到降耗的目的;二是在降耗的同时提高汽轮机的出力。前者适用于锅炉或发电机容量受到限制，或地区负荷不十分紧缺的情 [8]况，后者适用于锅炉或发电机容量没有限制，或负荷十分紧缺的地区。 4.1.1汽轮机通流部分改造的技术特点 (1)弯扭联合全三维成型叶片技术 弯扭联合成型叶片俗称马刀型叶片，是第三代汽轮机先进技术的集中体现。世界各国的大量理论与实践都证明采用这一技术可使汽轮机级的效率提高1.5%-2%。这种叶片在根、顶区不同方向弯曲，在叶道内沿径向形成“C”型压力分布。边界层内压力两端高，中间低(C型)二次流由两侧向中间流动并汇 [8]入主流，从而使两端边界层减薄，减小了端部二次流损失。国内制造厂家已通过计算分析与实验研究已开发出不同长度的弯扭叶片系列，这些叶片已在100MW、200MW、300MW、600MW汽轮机通流部分广泛采用。国内外的大量理论和实验研究以及实际应用效果均表明，采用弯扭联合成型动静叶栅可以比直叶片的损失降低25,以上，从而大幅提高汽轮机的级效率。 (2)自带围带设计技术 传统动叶片顶部的围带是采用铆接方式，而新设计的动叶顶部围带则与叶片成为一个整体，并通过不同方式，如预扭装配、焊接或在围带部分采用特殊结构使动叶片形成整圈联接。这种结构的动叶片振动应力小，不存在铆接造成的应力集中，运行十分安全可靠。自带围带优点如下:1)高、中压部分动叶采用内斜外平的自带围带，可以形成光滑的通道子午面，减少汽流的流动损失。2)自带围带外缘是平的，叶顶汽封齿数可增多至4片以上，可以减少叶顶漏汽损失20,，提高了级效率，在高压部分动叶围带漏汽损失较大，所以采用自带围带效果较好。 14 第4章 汽轮机部分节能措施 (3)防水蚀技术 通过采用弯扭静叶片等多项措施，可将设计工况下末级根部反动度提高到25,以上，末级气动性能大为改善，特别是防止了在低负荷时末级根部通常容易出现的脱流和倒流以及由此带来的动叶根部出汽边水蚀现象，大大提高了低压缸运行安全可靠性，增强了机组调峰运行能力。 (4)光滑的通道子午面设计技术 原机组的中压部分叶片顶部采用铆接围带，所以汽流的通道子午面呈阶梯状，级间流动损失较大。动叶采用内斜外平的自带围带后，隔板顶部子午面也采用斜通道，形成了光滑的通道子午面，可以大大降低级间损失，缸效率提高1,左右。 (5)全三维弯扭静叶栅技术 第2一15级隔板静叶片全部采用新开发的高效后加载叶型，高压缸第8-15级静叶栅采用全三维弯扭静叶栅，低压静叶片全部采用最新开发的弯扭静叶。(6)采用焊接钢隔板技术 新设计隔板全部采用焊接钢隔板。焊接钢隔板材质好、叶栅部分加工精度高，能保证静叶栅达到设计气动热力性能，并可延长隔板使用寿命。 (7)弯曲叶片设计技术 主要采用全三维粘性流设计思想，利用先进的计算机技术及实验流体力学技术进行设计，以大幅度地减低叶片根部和顶部的端损。 4.1.2汽轮机通流部分改造的技术原则 近几年来某地区内大部分机组改造采用的技术方案为通流部分全面更换式的改造，根据机组当前的情况及改造的可靠、方便、可行性，机组通流部分改造应遵循以下基本原则: (1)安全可靠性第一，消除原机组的薄弱环节及不安全因素，提高机组的可用率。(2)在不影响改造效果的前提下，尽可能利用原有设备，以减少改造工作量。(3)前轴承座、中轴承座、后轴承座位置不变，汽缸的支承方式不变。(4)改造时，高中压外缸壳体、低压外缸壳体不变，内缸及持环的原支撑方式不变，转子跨度、轴系、汽轮机高压转子与主油泵短轴接口和位置等不变。(5)保持各抽汽、排汽等管道接口位置、汽轮机与发电机连接方式和位置等不变。(6)保持现有热力系统配置不变，现有的热力参数基本保持不变。(7)采用先进的汽轮机通流部分改造技术(三元流技术、自主开发的先进叶型、工艺)，提高汽缸效率，增加机组的出力。(8)改造后机组能适应低负荷调峰的要求。(9)机组基础不动，基础负荷如有变化，制造厂负责核算，但不得超过基础原设计负荷。(10)转子、隔板与汽封环配合保持原设计尺寸不变。 15 东北电力大学本科毕业论文 (11)汽轮机改造大多数部件(不包括易损部件)的设计使用寿命不得少于30年。改造后，汽轮机大修周期不少于4-5年，在寿命期内不得出现由于改造原因而导致汽轮机的停运。 4.2除氧器排汽的回收利用 4.2.1除氧器排汽的回收工作原理 除氧器排汽回收节能装置的喷射是混合加热器利用带压水流经特制喷咀喷射，在喷咀喉部形成低压将从除氧器排出的蒸汽乏汽吸人，使乏汽与水混合制成热水，然后进入汽水分离罐，气水混合物沿罐切线方向旋转运动，不凝性气体与水分离，从自动排气阀排出，热水去除氧器。将液膜、淋水盘、雾化三种传热传质方式缩化为一体，大大提高了它的效率，在有较强的热量吸附回收功能的基础上，在针对不凝结气体时还具有很强的解析能力，能将普通的淋水，降膜改为强力雾化降膜，增加了液膜更新度，使液膜强力卷吸大量蒸汽，增加了传热传质功育旨。除氧器工作过程中需随时将水中析出的其他气体连续不断地排到系统外的大气中，势必会携带部分高温水蒸气一起排入大气，会浪费热 [12]能及工质，而且对环境产生一定的热污染和较大的噪音污染。 针对这种状况，分析了目前热电厂除氧器排汽的回收情况，发现目前热电厂普遍采用外置混合式换热器加汽水分离器或表面式换热器，再辅以回收水泵达到回收热量和工质、降低环境污染的目的。这样的回收系统能够回收绝大部分热量和工质，但在使用过程中也存在一定问题，如在高、低压除氧器窜级系统中，由于排汽压力不同，回收系统需要分别设置回收装置，且为了能达到满意的回收率，回收装置通常至少设置需要两级，使得工艺系统变得复杂，给操作人员增加了额外的工作量，尤其是在除氧系统出现异常情况时，会影响到异常情况的快速处理，运行中调整不当也会影响到除氧器的除氧效果。此外，由于增加了部分设备，也增加了维护维修人员额外的工作量。 4.2.2高压除氧器排汽回收改造 将高压除氧器的排汽通过管道直接接入低压除氧器，作为低压除氧器加热蒸汽的一部分。由于高压除氧器排汽量相比低压除氧器的加热蒸汽需求量来说所占份额比较小，对低压除氧器运行压力以及温度的控制影响较小，因此这部分蒸汽不需要经过调节阀控制流量的大小，直接接到了低压除氧器加热蒸汽二次阀后端。 该项改造利用现有的设备(即低压除氧器)作为高压除氧器排汽回收装置，既达到了回收排汽热量和工质的目的，又简化了回收系统，在除氧器正常或异常运行以及启停情况下，几乎不会带来额外的操作，回收系统对除氧系统也不 16 第4章 汽轮机部分节能措施 会产生不利的影响。 图4-1 高压除氧器系统 4.2.3低压除氧器排汽回收改造 对于低压除氧器的排汽，增设一台排汽回收装置进行回收，具体工作原理如下。低压除氧器排汽进入排汽回收装置，通过回收装置内的不锈钢换热管将热量传递给低温除盐水。蒸汽放热后冷凝成水，吸收热量的除盐水进入低压除 [12]氧器，作为低压除氧器补充水的一部分。蒸汽冷凝水汇集起来通过管道输送到发电厂设置的疏水箱，通过疏水箱回收到除氧器，从而使排汽携带的热量以及工质均得以回收。不凝结的气体通过排汽回收装置顶部排气口排入大气，此气体基本不含有水蒸气，且气体压力接近大气压，所以排气时基本不产生噪音;而且排气温度可通过调节进入回收装置的除氧水量控制，通常排气温度约在40?或更低，所以基本不会对环境产生热污染。为了保证系统在异常情况下不会对原有系统产生影响，在两路排汽回收管路上均设置有逆止阀，这样即使在异常情况下，仍可维持系统正常运行，不需要对回收系统进行相应的操作调整，不会增加异常情况下额外的工作量，完全能够保证除氧设备的安全和正常运行。该项技术改造是利用现有的疏水箱收集回收装置的凝结水，利用疏水泵输送到低压除氧器，不需要设置额外的凝结水回收泵或出水输送泵，降低了运行和设备维护费用，减轻了操作工人的劳动强度。 17 东北电力大学本科毕业论文 4.2.4节能效果 实践证明，该项改造投入使用后，系统运行十分平稳，无需人工值守，系统维护工作量几乎接近为零。在项目改造期间，存在的主要问题有:工艺管线的支吊问题;回收系统与除氧器的接口问题;施工过程如何确保原有系统的安全问题。针对上述问题，比较妥当的解决措施是在热电厂项目设计时应同步设计回收系统并进行同步施工。对于已经投入运行的热电厂，以保证不对原有系统产生任何影响为前提，从设计、施工等方面做好全程安全管理，利用全厂检修或做好备用设备切换后，再进行回收系统与除氧系统的接口。该项改造在某企业热力公司投入运行后，创造了显著的经济效益和环境效益，具有改造和施工简单，投资费用低，投入产出比较大，运行中不需要人员值守等显著的优点。该回收系统在某企业热力公司已安全稳定运行多年，实践证明是一种比较简单而且先进的电厂节能技术，适合于具有高温排汽装置进行热量或工质的回收。 4.3蒸汽冷凝水回收 4.3.1蒸汽冷凝水回收原理 蒸汽在用汽设备中放出汽化潜热后，变成冷凝水，经疏水器排出。蒸汽放热后变为近乎同温同压下的饱和凝结水，含有的热量可达蒸汽全部热量的20%~30%，而且压力和温度越高，凝结水含有的热量就越多。目前工业企业的常规做法是将蒸汽冷凝水就地排放或者回收用于生活用水补水，并未有效利用其中蕴含的热量。采用蒸汽冷凝水回收技术，回收利用冷凝水余热，将起到良好的节能效果，并产生可观的经济效益。 4.3.2冷凝水回收系统的分类 [6]冷凝水回收系统大致可分为开式回收系统和闭式回收系统两种。 (1)开式冷凝水回收系统 开式冷凝水回收系统是把冷凝水回收到锅炉的给水罐中，在冷凝水的回收和利用过程中，回收管路的一端敞开向大气，即冷凝水的集水箱敞开于大气。当冷凝水的压力较低，靠自压不能达到再利用场所时，利用高温水泵对冷凝水进行压送。这种系统的优点是设备简单，操作方便，初始投资小;但是系统占地面积大，所得的经济效益差，对环境污染较大，且由于冷凝水直接与大气接触，冷凝水中的溶氧浓度提高，易产生设备腐蚀。这种系统适用于冷凝水量较小，二次蒸汽量较少的系统。使用该系统时，应尽量减少二次蒸汽的排放量。 (2)闭式冷凝水回收系统 闭式冷凝水回收系统是冷凝水集水箱以及所有管路都处于恒定的正压下，系统是封闭的。系统中冷凝水所具有的能量大部分通过一定的回收设备直接回 18 第4章 汽轮机部分节能措施 收到锅炉里，冷凝水的回收温度仅丧失在管网降温部分，由于封闭，水质有保证，减少了回收进锅炉的水处理费用。其优点是冷凝水回收的经济效益好，设备的工作寿命长，但是系统的初始投资相对大，操作不方便。在开式和闭式回收系统中，人们越来越认为闭式回收系统是一种较为理想的回收方式，其投资在日后使用中能得到有效回收，所以，被广大厂家和研究单位采用和研究。 4.3.3冷凝水回收的节能及环保效益 冷凝水的回收可有效提高能源利用效率，减少污染物排放，产生显著的节能效益和环保效益:(1)节约锅炉用水。冷凝水一般可直接作为锅炉补水，可大幅度降低工业用水量;(2)节约锅炉给水处理费用。由于冷凝水可直接用于锅炉给水，可节约锅炉给水的软化处理费用;(3)提高锅炉实际热效率。冷凝水的利用，提高了锅炉给水温度，使锅炉实际热效率提高。(4)减少环境热污染。冷凝水从用汽设备排入大气的一瞬间，由于压力突然降低，产生大量二次闪蒸汽，喷出的高温冷凝水夹带闪蒸汽极易烫伤现场操作工。在北方的冬季，由于环境温度较低，易形成雾幕，影响行人视线。(5)减少烟尘及有害气体排放量。余热的回收伴随供热量的减少，对燃煤锅炉而言，意味着燃煤量减少，烟尘排放减少，其中的有害气体CO、SO相应减少。 22 4.4循环冷却水余热的利用 当前，火力发电厂是主要的能源消耗者和环境污染源，其输入燃料总热量 [1]的60%以上能量通过锅炉排烟和凝汽器循环水散失到环境中，同时带来环境污染。以石家庄某电厂1台300MW机组为例，其可资利用的循环水热量接近100MW，所以火电厂在节能降耗方面尚有很大的空间，特别是有效回收利用循环水余热。如果将循环水余热作为低位热源，通过热泵技术吸取这部分能量用于建筑供暖或生活供热乃至预热电厂凝结水，不仅节能，更能提高能源利用率，这将是火电厂节能增效的有效途径。 4.4.1热泵原理 所谓热泵，即是利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的制热系统，其中低位热源包括大气环境、工业排放废气、地下水、海水、生活污水、大地土壤等各式各样所蕴藏的能量，而高位能包括电能、高品位蒸汽、热水等，依 [11]此可将热泵分为压缩式热泵和吸收式热泵。 压缩式热泵的热力循环过程如图4-2所示，低温低压的制冷剂(常用氟利昂类等工质)通过蒸发器从低位冷源吸热蒸发升温后进入压缩机，被绝热压缩成高温高压蒸汽，然后进入冷凝器向高位热源放热冷凝后，经过节流膨胀阀绝热节流降温降压成低干度的湿蒸汽，再通过蒸发器从冷源吸热蒸发，如此循环 19 东北电力大学本科毕业论文 [3]。吸收式热泵是采用工质对的溶液循环实现压缩机的功能，其他热力循环过程与压缩式热泵一样。 图4-2 压缩式热泵热力循环过程 根据热泵系统供热温度的不同又将热泵分为低温热泵和高温热泵，低温热泵是当前市场的主导，指供热温度在55?以下的，而高温热泵则要使供热温度在80?以上，虽然只有十几度温升空间，但高温热泵却面临很大的技术难题， [4-6]目前主要集中于工质研究。热泵系统的性能由供热系数评价，一方面取决于供热温度，另一方面则是由低位热源的温度与性质决定的，目前压缩式热泵系统的供热系数在3~5。 4.4.2热泵技术回收余热的方式 (1)开式循环方式 火电厂循环冷却水在冬季一般为20~35?。这个温度高于当时环境的空气温度及土地温度，因此循环水是品质较高的低位热源。水源热泵技术较成熟， [8]它不同于传统的中央空调，其运行耗能约为中央空调系统的50%~60%。开式循环的方式适用于火电厂周边有丰富的水资源，如江河水，在这样环境中的火电厂本身也不需要建设冷却塔，而是直接取自江河水，经过循环水泵进入循环系统冷却排汽，换热完成后又直接排入江河，完成一次循环。这种方式回收循 20 第4章 汽轮机部分节能措施 环水余热的如图4-3所示。 图4-3 热泵技术回收循环水余热的开式循环方式 在这样的条件下利用热泵回收循环水余热，其余热空间受限于入口江河水的温度，而这个温度随季节改变而变化，在使用热泵供热的冬季，其江河水的温度恰好很低，在机组负荷及其他换热条件一定的前提下，换热完成后循环水出口温度也随之降低，从这样的低温热源中吸热而将生活用水加热至80?以上的热水则需要借助于高温热泵技术，而这种技术的研究也是当前热泵研究的焦点与难点，如清华大学刘希南等人研制的高温工质可将热水提高到85?以上[9][10]，东南大学徐卫荣等人研究自复叠热泵系统实现供热温度的提升;此外，开式循环对水质的要求也很高，实际运用中除沙除垢的成本很高，所以这种方式仅停留于研究阶段，得以应用还有待进一步深入发展。 (2)闭式循环方式 21 东北电力大学本科毕业论文 闭式循环方式适用于火电厂采用冷却塔进行循环水冷却的情形，这种情况下循环水水质好，温度稳定，是很好的低位热源，目前在国内已有工程应用的先例，其回收循环水余热的方式包括部分循环水去热泵和完全取代冷却塔两种方式。 图4-4 部分循环水去热泵循环方式 ?部分循环水去热泵循环方式 出于当地供热负荷以及热泵系统性能的限制，从凝汽器出来的大容量出口循环水只有一部分进入热泵系统并在蒸发器中被制冷剂吸热，降温后进入循环水池继续参与循环水系统的循环过程，而另外一部分未进热泵系统的循环水则仍然进入冷却塔，完成换热后与经过热泵循环后的循环水在循环水池中混合， [11]然后一同进入凝汽器参与新一轮的循环，其循环过程如图4-4所示。这种方式可调性强，对热泵机型的容量选择余地大，也有助于电厂根据工况进行灵活 22 第4章 汽轮机部分节能措施 调节裕量，是值得推广的一种循环方式，如北京某电厂当前的余热利用方式就是这种形式，从循环水母管中分出一支用于热泵冷源，其他循环水仍然通过冷却塔进行冷却。 ?取代冷却塔循环方式 图4-5 取代冷却塔循环方式 图4-5 取代冷却塔循环方式 随着热泵技术的深入发展，如图4-5所示，利用热泵系统完全取走从凝汽器出来的循环水余热并用于其他供热，同时将循环水冷却降温后继续进入凝汽器参与新一轮的循环过程。这种方式用热泵机组取代了冷却塔，对热泵系统的性能要求较高，却是未来火电厂冷却循环水技术与热泵技术的发展趋势，特别适用于北方缺水的地区，如新疆乌鲁木齐等地，能使原来通过冷却塔散失的水降低至零，大大节省用水量。以国产引进型600MW机组为例，一年需要1000万t的循环水量，以热泵系统节约90%水量计算，每年可节省900万t的水，这个 23 东北电力大学本科毕业论文 数目是相当可观的。 这种方式无疑是今后几十年热泵机组应用于电厂余热回收的技术方向，取代冷却塔全部回收循环水余热所带来的能源和环保效益是显著的，不过投资成本及维护费用也随之上升，需要大力发展相关技术以期更广泛地应用。 ?取代凝汽器循环方式 循环水的余热归根溯源主要来源于低压缸排汽的热量，如果考虑用气源热泵代替水源热泵而直接从排汽中吸取热量，将节省用循环水吸收排汽热量的环节，从而提高热交换效率，且回收的余热既可用于冬季的生活供热，也可常年用于加热凝结水，参与火电厂的热力循环，低压缸的排汽进入热泵系统的蒸发器被制冷剂吸取汽化潜热并液化成水，低热量的水通过水泵加压进入热泵系统的冷凝器吸取通过压缩机压缩形成的高温制冷剂热量，成为具有一定温度的凝结水进入下一个加热器，参与火电厂的热力循环。这种循环方式利用火电厂本身的排汽能量参与热力循环，不仅省去了凝汽器和冷却塔的投资，更能在运行当中节省煤耗和水量，是一种环保节能型的运行方式。这种方式较之前几种循环方式更节能，更具有前瞻性，这种技术利用热泵机组直接回收乏汽余热，其潜热能量巨大，而且省去了将余热传递给循环水的过程，减少了传热损失，大大提高余热利用率，将是未来新建火电厂的一种技术参考，不过这种方式对机组和系统的影响大，有待于进一步研究和试验。 ?取代低压加热器循环方式 如果火电厂当地的供热负荷有限或者当地四季温差不大没有供热需求，那么利用循环水余热常年加热火电厂凝结水，即取代部分低压加热器的循环方式将是热泵应用的新途径，也是火电厂余热利用的新方式，其流程图如图4-6所示。 从凝汽器出来的循环水一部分进入冷却塔冷却，另一部分则进入热泵机组蒸发器被制冷剂吸取热量后重新进入凝汽器参与循环，而热泵机组将从循环水中吸取的这部分热量经过压缩机压缩做功，在冷凝器中加热凝结水。实质上，热泵机组冷凝器就充当了轴封加热器以及部分低压加热器或全部低压加热器，至于取代多少低压加热器，则视机组大小及热泵性能的情况而定，这种方式能够简化电厂加热系统，是系统优化和节能的有效途径，不过目前也仅停留在理论研究阶段，其对机组和系统的影响将是今后研究的方向和重点。 4.4.3节能效果 热泵技术应用于循环水余热回收节能显著，且机组负荷大相应的节能量大，同时带来良好的环境效益。热泵技术在火电厂循环水余热回收中的应用，有利于节约能源、环境保护以及创造良好的经济效益。不过，目前成熟的热泵 24 第4章 汽轮机部分节能措施 技术供热温度较低，其供热系数的优势还没有充分发挥，导致余热回收率低，这将是今后热泵技术研究的重点;另外，如何有效衔接热泵机组与火电厂现有机组并高效运行也有待于进一步研究开发。 25 结 论 结 论 随着我国电力改革，“厂网分开，竞价上网”是今后电力企业市场运行的准则。节能降耗将成为电力公司和电站开展各项工作的主要目标，电力工业中的节能是发展国民经济的一项重要的长期任务。 1(热力系统节能是火电厂节能的重要方面，对于老电厂的技术改造和新建电厂的优化设计，均具有非常重要的意义. 2(火电厂热力系统节能是电厂节能工作的新兴领域，是热力系统节能理论与高科技应用技术相结合的产物，它具有潜力大、易实现、投资少、见效快等特点.广泛开展热力系统节能工作，对当前调整产业结构，提高管理水平，促进技术进步，具有非常重要的现实意义. 3(火电厂热力系统节能有多种可行的途径。对于新设计机组，可通过优化设计，合理配套进行节能;而对于运行机组，可通过节能诊断，优化改造;监测能损，指导运行，实现节能目标。 4(实践证明，热力系统节能潜力大，效果明显。热力系统节能理论及其实用节能新技术可以全面推广应用于火电厂的科研、设计、运行和管理部门，应大力提倡和推广。 26 致 谢 致 谢 首先我要感谢各位评审老师给予我论文指导，你们的审阅是对我们论文成果的一种肯定与负责，让我在此向你们表示最诚挚的问候:老师，您辛苦了: 论文从开题、一步步到最终完成，每一步都是在老师的精心安排和悉心指导下完成的，倾注了老师大量的心血。他广博的学识，丰富的经验，严谨的治学态度，事业上积极进取的精神对我影响深远。在此，谨向老师表示崇高的敬意和衷心的感谢～谢谢周振起老师在我撰写论文的过程中给予我极大地帮助。 同时，论文的顺利完成，也离不开老师领导的同组其他同学的关心和帮助，在此对他们表示衷心的感谢。在整个论文创作中，各位老师、同学和朋友给我提供了宝贵的建议和意见，使得论文顺利完成。 大学生活即将结束，在这里我还要感谢母校的培育和能源与动力工程学院的各位老师的谆谆教导，是你们让我在获取专业知识技能的同时也学会了如何立足社会，谢谢你们～ 27 参考文献 参考文献 [1] 陈洁，陈勇.余热回收原理在电厂节能降耗中的应用[J].汽轮机技术， 2004，46(2). 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