【摘要】随着近年来电力企业的发展，节能降耗和经济运行成为电力企业生存、发展、进步的必备条件。河北大唐国际丰润热电有限责任公司1、2号机组投产后，针对机组热力系统的运行存在的凝汽器真空低和除氧器运行中余汽向空排放的问题，进行系统改造，以最小的投资、最简化的系统、同时解决了上述两项问题，实现双赢，全面提高了汽轮机运行的经济性。
【关键词】经济 余汽 真空 双赢
一、研究的背景和意义
河北大唐国际丰润热电有限责任公司一期工程安装两台国产300MW亚临界参数燃煤供热机组，年发电量33亿度，可实现集中供热1300万平方米的能力，并取代区域内127台小锅炉，即增加了城市供热能力，又提高了能效，减少了污染。锅炉为哈尔滨锅炉有限责任公司制造的型号为HG-1025/17.5-YM37,锅炉型式为亚临界参数、自然循环、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、摆动式燃烧器四角切圆燃烧，固态排渣、半露天布置、全钢构架的∏型燃煤汽包炉，最大蒸发量1025t/h。#1、2锅炉制造日期均为2008年10月份。发电机为哈尔滨电机有限责任公司制造的QFSN-300-2型三相、二极、隐极式转子同步发电机，采用静态励磁系统,水-氢-氢冷却方式，额定容量353MVA，额定功率300 MW，定子电压20000V，定子电流10190A，励磁电压364V，励磁电流2500A，额定功率因数0.85。汽轮机为哈尔滨汽轮机厂有限责任公司制造，型号为CN250/300-16.7/538/538/0.4，型式为亚临界、一次中间再热、单轴、双缸双排汽、供热凝汽式汽轮机。额定功率300MW，#1、2机组制造日期均为2008年。#1机组汽轮机采用光轴改造后，机组额定抽汽量为687.22t/h，最大抽汽量为713.65t/h，#2机额定抽汽量500t/h，最大抽汽量550t/h。采暖工况蒸汽压力0.245MPa.a，蒸汽温度209.5℃；抽汽压力调节范围0.245～0.55MPa。
SSD-1080/153单筒式除氧器及系统是适用于定－滑－定压运行的卧式喷雾除氧设备，它是汽轮机发电机组回热系统中的一个混合式加热设备。设备运行方式：除氧器是利用汽轮机四段抽汽将凝结水加热到对应于除氧器运行压力下的饱和温度，除去溶解于给水中的氧气及其它不凝结气体，以防止或减轻锅炉、汽轮机及其附属设备管道等的氧腐蚀。另外，作为一级加热器，将锅炉给水加热通过本级回热，使热能得到充分利用，提高发电机组热效率；同时，具有贮存锅炉给水，吸收变负荷时等给水量的变动，保持平衡的机能。
二、除氧设备的工作原理
凝结水通过给水母管进入到弹簧喷嘴中，因凝结水的压力高于除氧器内的工作压力，两侧的压差作用使喷嘴打开，凝结水以膜状喷至第一受水箱和第二受水箱中，存于受水箱中的水流经下面的散水桶上的锯齿时被撕碎和破裂，然后均匀流到下面的除氧盘上。在此过程中，蒸汽自下而上向上流动，与凝结水充分接触，将凝结水加热至接近除氧器工作压力下的饱和温度，去除凝结水中大部分的氧量。被加热除氧的均匀地洒在下面的除氧盘上的水，再次被不断地破碎、剖析，形成膜状一层层向下流动，同时水在除氧盘中还做横向流动，增加了汽水接触的面积，保证了传质传热的时间，使凝结水与自下而上的蒸汽充分接触，为溶氧的逸出提供足够长的时间和动力。从而达到深度除氧，使锅炉给水含氧量达到标准要求值。在除氧过程中不断析出的氧气和其它不凝结气体通过上部的8个排气管经节流孔板、排气母管不断地排出。达到标准值的除氧水储存于下部的储水空间中，以满足对锅炉供水的要求。
三、凝汽器真空低和除氧器运行中余汽向空排放问题描述
针对机组运行的实际情况，除氧器向空蒸汽既损失了热量和工质，又对环境造成热污染和噪音污染，如果能够回收不仅提高了机组运行的经济性又可减少环境污染。
另一方面，机组运行中凝汽器端差大达到10℃，以严重超标的问题（标准4-6℃），影响机组真空偏低1kPa，严重影响汽轮机的经济运行，对真空系统和循环冷去水系统进行排查，最终发现轴封冷却器疏水水位运行中偏低，疏水温度高达70℃而且机组低负荷运行时此现象非常明显。
四、凝汽器真空低和除氧器运行中余汽向空排放问题分析
除氧器向空的回收必须同时具备两个必要条件：一是要稳定的冷却水源；另一个是可靠分离氧气，防止溶氧对热力系统的侵害。通过对热力系统的运行的实际状况分析认为：冷却水源选定凝结水，不仅可以提高低压给水的温度，从而提高回热系统的经济性，而且可以使用表面式换热器实现汽气分离。设备的选择方面如果额外增加换热器，不仅凝结水泵阻力增加、系统复杂、阻力增大而且投资较大。
针对真空低问题我公司多次组织试验，通过控制轴封加热器疏水手动门、提高轴封压力等多种手段，最终确认由于轴封加热器底部多级水封高度不足，在机组低负荷运行时绝对真空水平较高，轴封加热器与凝汽器的差压增加，造成轴封加热器疏水水位不能维持，多级水封高度被破坏，轴封加热器汽侧的不凝结空气漏入凝汽器，引起机组真空低和凝汽器端差增大的问题。解决的办法可以通过增加轴封加热器的蒸汽量来提高进入多级水封的水量满足水封严密性，另一方面可以增加一级水封筒来满足密封要求。但问题是增加一级水封筒不仅施工难度大，而且会产生另一个问题在夏季高负荷时段凝汽器真空较低，会造成水封筒“过封”现象，轴封加热器疏水无法排除，威胁机组轴封安全运行，甚至产生严重水冲击，造成机组设备损坏事故。
五、凝汽器真空低和除氧器运行中余汽向空排放问题改造方案确定
通过以上两个问题的分析可以看出，一方面除氧器向空排放无法收回蒸汽和热量损失，另一方面轴封加热器需要增加汽量，两个问题可以互补，可以选定一个方案解决两个问题：
轴封冷却器冷却水源为凝结水，轴封风机可实现汽气分离，完全符合除氧器向空回收的两个必要条件，只需将除氧器向空管道引入轴封冷却器汽侧即可，系统简单、投资最少。同时增加了轴封加热器的进气量，即轴封加热器的疏水量增加，使轴封加热器水封高度不足的问题得以解决。
改造前
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改造后
六、、凝汽器真空低和除氧器运行中余汽向空排放问题改造方案项目实施
利用1号机组检修的机会，针对凝汽器真空低和除氧器运行中余汽向空排放问题，对轴封冷却器系统进行了改造，将除氧器向空管道引入轴封冷却器汽侧，并投入运行。
七、改造后的经济安全效益评价
将除氧器向空管道引入轴封冷却器汽侧这个改造项目实施后，轴封冷却器系统运行稳定，经济效益明显：轴封冷却器收回除氧器向空蒸汽60kg/h，从而大大减小了汽水损失，余热回收可达到1500GJ/年。不仅如此，此次改造还可以改善环境,降低厂房外的噪音，机组真空提高了约1kPa,供电煤耗可降低3g/kWh，全年发电量按照30亿kWh计算，此项改造年可节约标煤1.8万吨左右。
【参考文献】
[1]郑体宽 热力发电厂 北京水利电力出版社1995
[2] SSD-1080/153单筒式除氧器说明书
论文作者:袁鹏
论文发表刊物:《中国电业》2019年第20期
论文发表时间:2020/4/7
标签：凝汽器论文; 机组论文; 加热器论文; 凝结水论文; 疏水论文; 除氧器论文; 真空论文; 《中国电业》2019年第20期论文;