供热采暖回水优化

供热采暖回水优化

姚敏

国核电力规划设计研究院有限公司北京海淀100089

摘要：本文以某300MW级热电联产工程为依托，以采暖蒸汽的凝结水为研究对象，进行设计优化。对300MW级热电联产工程的采暖蒸汽凝结水回收系统进行了论述，通过详细对比各种回收方案的投资及经济效益，得出节能优化的推荐性意见，即首站热网蒸汽凝结水回水位置至7号低压加热器出口的优化方案较为有效的提高了机组采暖期运行的经济性。

关键词：300MW级；热电联产；采暖凝结水回水；节能

1、概述

本文以2×300MW级国产燃煤热电联产机组为例，提出3种回收系统方案对供热首站热网蒸汽凝结水回收系统进行研究，并依据汽轮机厂提供的350MW（THA工况）、超临界、一次中间再热、单轴、两缸两排汽、抽汽凝汽式机组的热力参数进行各项计算和比较。

2、采暖蒸汽凝结水回水系统方案

本文按350MW抽凝式超临界机组进行研究，额定采暖抽汽量450t/h，抽汽压力0.43MPa（a），抽汽温度为262.7℃，额定供热采暖凝结水回水温度为80℃。

供热采暖凝结水回水位置可供选用的方案[2]：

方案一，根据回水温度和汽机热平衡图，供热采暖凝结水经回水泵回至与其温度相匹配的7号低加出口的主凝结水管道上。

方案二，供热采暖凝结水低压自流回至本机组凝汽器

方案三，供热采暖凝结水经回水泵回至温度更高的除氧器。

3、方案描述及主要影响

3.1方案一：供热采暖凝结水经回水泵回至7号低加出口

3.1.1供热采暖凝结水经设在热网首站内的热网凝结水回水泵升压后，引至7号低加出口的主凝结水管道上。管道上加有必须的泵出口逆止阀、关断阀及两机组流量分配调节阀。

3.1.2对系统运行的主要影响：

（1）采用该回水方案，供热首站内需设置4×100%容量、电压6kV、功率为560kW供热采暖凝结水回水泵。泵的扬程235mH2O，其容量按4×500t/h配置，每台机均对应一台泵运行，一台做为备用，并配装二台高压变频装置，一拖二控制。同时首站内需增加二台30m3闭式凝结水回收罐，首站的建筑容量较大。供热首站厂房的具体结构尺寸为46.2m×18m×21m。

（2）供热采暖凝结水回水至7号低加出口时，流往主凝结水泵的凝结水量在360t/h左右，主凝结水泵的耗电功率降低。按此水量主凝结水泵按3×50%容量配置较为合理，但在以往相似工程的招标过程中，300MW级机组按3×50%容量选用凝泵，因其流量小扬程高，几大凝泵商均反映无此参数设计和制造经验，因此本期工程凝泵仍按2×100%容量进行选型配置。考虑到流量变化范围大，并为了节能降耗，主凝结水泵考虑加装变频装置，且可按一拖二方式，两泵共配一台变频装置，来降低变工况时主凝结水泵的耗电量。

3.2方案二：供热采暖凝结水回水至凝汽器

3.2.1供热采暖凝结水靠凝汽器真空低压回流至凝汽器。热网首站内不需设置供热凝结水回水升压泵和热网凝结水回收装置，只需在回水管道上装设必须的阀门。

3.2.2对系统运行的主要影响：

（1）供热采暖凝结水回水至凝汽器，凝结水的热量被循环水带走，造成一定程度的热能浪费。由于供热采暖凝结水回水量较大，凝汽器内部结构与常规纯凝机组凝汽器也有所不同，需要在凝汽器中加供热采暖凝结水回水处理装置。

（2）此方案可使各工况下流经主凝结水泵的凝结水量相差很少，此时系统中配置用2×100%容量的主凝结水泵。为了更好的节能，两泵共同配置一台变频装置，且此方案主凝结水泵相当于在满负荷纯凝工况下运行，耗电率大大提高。

3）此回水位置，回水时利用凝汽的背压不经任何动力设备直接回到凝汽器，供热首站内不考虑加供热采暖凝结水回水输送泵。此时供热首站比较紧凑，建筑容量较小，首站主厂房的特征尺寸为42.6m×15m×21m。

3.3方案三：供热采暖凝结水回水至除氧器

除氧器温度相对供热采暖凝结水的温度较高，需要增加四抽的抽气量。且该方案一般适用于亚临界机组，故此方案不在下面做出对比，不予采用。

4、方案比较

4.1比较基准：

（1）以方案一为基准，方案二投资及运行费用较方案一增加为“+”值，减少为“-”值。

（2）上网电价按0.324元/kWh。

（3）标准煤价按800元/t，标煤发热量为29270kJ/kg。

（4）冬季运行小时数按2880小时，全年设备利用小时数按5932小时计。

（5）本期工程首站单位容积造价按277元/m3计。

（6）未考虑因设备变化所引起的安装及日常维护费用的改变。

（7）比较结果以两台机组计。

（8）锅炉效率为0.93，管道效率为0.98。

（9）节标煤的计算方法：节标煤量＝所节热耗量×该工况汽轮发电机功率×该工况运行小时数&pide;标煤发热量&pide;锅炉效率&pide;管道效率。

4.2比较表：

注：由于主凝结水泵和热网凝结水泵均设有变频装置，两个方案的运行电耗计算结果基本相当。

4.3比较结果：

从上表不难看出，本期工程采用方案-供热采暖凝结水回水位置至7号低加出口，在建设初期，设备一次性投资费用较方案二高出420.6万元，但每年的运行费用可以省掉约223.9万元，这样算来，所高出的设备及建设初投资费用在电厂投产后两个采暖期即可全部回收并略有盈余。

另外，方案一与方案二相较，每年所节省的运行费用，也足以弥补方案二设备多、系统及控制复杂，所造成的日常运行维护费的增长部分。

5、结论

综合上述因素，本期工程主凝结水系统按下列原则进行配置：

（1）供热采暖凝结水回水位置按方案一，即回至温度相匹配的7号低压加热器出口。

（2）主凝结水泵容量与台数按2×100%配置，且共用一台变频装置。

（3）采暖回水首站内设4×100%的热网采暖凝结水回水输送泵，每台机均对应一运行一备。配两台变频装置，并需增加两台30m3闭式凝结水回收设备。

参考文献：

[1]胡训栋.300MW级供热机组采暖蒸汽凝结水回收系统探讨[J].山东电力技术，2011，5：63-66.

[2]郑体宽.热力发电厂[M].北京：水力电力出版社，2011.33-35.