電站鍋爐暖風(fēng)器疏水側(cè)調(diào)節(jié)的*性

　　前言
　　
　　電站鍋爐暖風(fēng)器作為有效控制鍋爐低溫腐蝕的一個電站輔機(jī)設(shè)備，在國內(nèi)外都已普遍使用，但多數(shù)沒有控制措施，運行中基本上是冬季投運，夏季解列。暖風(fēng)器投運的時候，由于鍋爐進(jìn)風(fēng)溫度升高而可能造成鍋爐排煙溫度升高，機(jī)組運行經(jīng)濟(jì)性變差；暖風(fēng)器不投運的時候，由于鍋爐進(jìn)風(fēng)溫度低而可能造成低溫腐蝕加劇。對于可調(diào)式暖風(fēng)器而言，蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)容易理解，也有運行實例，但綜合效果不好；上海博創(chuàng)熱能機(jī)械有限公司開發(fā)研制的新型節(jié)能產(chǎn)品“電站鍋爐排煙溫度程控裝置”采用了疏水側(cè)調(diào)節(jié)這一技術(shù)，下面通過對比分析的方法，介紹暖風(fēng)器疏水側(cè)調(diào)節(jié)的*性。
　　
　　1物理過程解釋
　　
　　可調(diào)式暖風(fēng)器的蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)示意圖詳見圖1，可調(diào)式暖風(fēng)器的疏水側(cè)調(diào)節(jié)示意圖詳見圖2。暖風(fēng)器用蒸汽來自于汽輪機(jī)的除氧器抽汽口，蒸汽壓力約為0．8MPa左右，溫度約為250C左右，呈過熱狀態(tài)。　　
　　圖1與圖2之間的區(qū)別在于：圖1中調(diào)節(jié)閥位于暖風(fēng)器的蒸汽進(jìn)口；圖2中調(diào)節(jié)閥位于暖風(fēng)器的疏水出口。由此帶來暖風(fēng)器內(nèi)傳熱過程的變化主要有兩個方面：
　　
　　（1）暖風(fēng)器的實際工作壓力不同。圖1中，調(diào)節(jié)閥前的蒸汽壓力等于汽源壓力，調(diào)節(jié)閥后的壓力小于汽源壓力且在工作中不斷變化。當(dāng)調(diào)節(jié)閥關(guān)小時，由于閥后壓力降低，相應(yīng)的蒸汽飽和溫度降低，使暖風(fēng)器傳熱溫差減小，出力減小，從而實現(xiàn)調(diào)節(jié)功能；圖2中，暖風(fēng)器傳熱管內(nèi)的蒸汽壓力等于汽源壓力，疏水調(diào)節(jié)閥前后的疏水壓力不同。
　　
　　所以，疏水側(cè)調(diào)節(jié)使得暖風(fēng)器內(nèi)的實際工作壓力和蒸汽飽和溫度高于蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)。
　　
　　（2）暖風(fēng)器的傳熱介質(zhì)不同。圖1中，暖風(fēng)器內(nèi)的工質(zhì)傳熱基本上是過熱蒸汽的降溫放熱和飽和蒸汽的凝結(jié)放熱兩部分，放熱介質(zhì)基本上是過熱蒸汽和飽和蒸汽；圖2中，暖風(fēng)器內(nèi)的工質(zhì)傳熱過程是過熱蒸汽降溫放熱變?yōu)轱柡驼羝柡驼羝Y(jié)放熱變?yōu)轱柡退柡退禍刈優(yōu)檫^冷水，放熱介質(zhì)是過熱蒸汽、飽和蒸汽和凝結(jié)水三部分，且飽和蒸汽和凝結(jié)水之間的分界線——水位不斷變化。當(dāng)關(guān)小調(diào)節(jié)閥時，水位升高，由于疏水的放熱系數(shù)小于蒸汽凝結(jié)放熱系數(shù)，同時隨著疏水溫度降低，傳熱溫差也相應(yīng)減小，傳熱系數(shù)和傳熱溫差的共同作用使得暖風(fēng)器出力減小，從而實現(xiàn)調(diào)節(jié)功能。
　　
　　2調(diào)節(jié)范圍比較
　　
　　蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)范圍基本上是：暖風(fēng)器內(nèi)的蒸汽壓力為：（進(jìn)汽壓力—調(diào)節(jié)閥全開壓降）～0.1MPa（壓力）；蒸汽溫度為：進(jìn)汽溫度～100℃，閥后壓力過低可能會影響暖風(fēng)器及其疏水系統(tǒng)運行。
　　
　　疏水側(cè)調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)范圍基本上是：暖風(fēng)器內(nèi)的蒸汽壓力等于汽源壓力；溫度范圍為：蒸汽進(jìn)汽溫度至暖風(fēng)器出風(fēng)溫度。
　　
　　由于疏水側(cè)調(diào)節(jié)使得暖風(fēng)器內(nèi)的疏水溫度理論上可以降低到出風(fēng)溫度，即暖風(fēng)器的出力調(diào)節(jié)范圍可以達(dá)到0～100％。而對于蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)而言，暖風(fēng)器的疏水溫度很難低于蒸汽飽和溫度，所以疏水側(cè)調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)范圍大于蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)。這一點使得疏水側(cè)調(diào)節(jié)能實現(xiàn)鍋爐低溫腐蝕所要求的高于環(huán)境溫度的任意鍋爐進(jìn)風(fēng)溫度數(shù)值。
　　
　　3熱能利用率的比較
　　
　　對于蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)，暖風(fēng)器的疏水溫度為相應(yīng)工作壓力下的飽和溫度，而疏水側(cè)調(diào)節(jié)可以使暖風(fēng)器的疏水溫度zui低可接近暖風(fēng)器出風(fēng)溫度，大大低于相應(yīng)工作壓力下的蒸汽飽和溫度。由于進(jìn)汽熱源相同，疏水溫度低則意味著單位工質(zhì)的放熱量大，所以疏水側(cè)調(diào)節(jié)使得暖風(fēng)器的熱能利用率高，一般可使暖風(fēng)器蒸汽消耗量減少10％以蒸汽參數(shù)選擇余地的比較蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)主要通過蒸汽壓力的變化實現(xiàn)調(diào)節(jié)功能，所以對蒸汽壓力的要求較高，目前常用汽輪機(jī)的除氧器抽汽口抽汽，壓力再低可能滿足不了調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)要求。
　　
　　疏水側(cè)調(diào)節(jié)同蒸汽壓力無關(guān)，蒸汽壓力僅僅滿足疏水系統(tǒng)流動的動力要求，所以可以考慮選用更低壓力的蒸汽。例如選用6號低壓加熱器抽汽口的抽汽，由于抽汽參數(shù)降低，可使機(jī)組抽汽回?zé)岬男蔬M(jìn)一步提高，計算結(jié)果見表1。　　
　　從表1計算結(jié)果可見，暖風(fēng)器采用汽輪機(jī)除氧器抽汽口抽汽作為熱源，抽汽回?zé)峥墒瑰仩t生產(chǎn)的新汽流量與汽輪機(jī)維持功率不變要求增加的新汽流量之差為5．211t／h，相當(dāng)于提高機(jī)組循環(huán)系統(tǒng)熱效率5％o；暖風(fēng)器采用汽輪機(jī)6號低壓加熱器抽汽口抽汽作為熱源，抽汽回?zé)峥墒瑰仩t生產(chǎn)的新汽流量與汽輪機(jī)維持功率不變要求增加的新汽流量之差為7.172t／h，相當(dāng)于提高機(jī)組循環(huán)系統(tǒng)熱效率7‰。
　　
　　很明顯，暖風(fēng)器采用的蒸汽熱源的壓力越低，提高循環(huán)系統(tǒng)熱效率的效果越明顯，在表1計算參數(shù)下，選用汽輪機(jī)6號低壓加熱器抽汽口抽汽作為熱源，同選用除氧器抽汽口抽汽相比，提高機(jī)組循環(huán)系統(tǒng)熱效率2500左右，即降低機(jī)組發(fā)電煤耗0.6g／kWh左右，節(jié)能效果明顯。
　　
　　5暖風(fēng)器換熱能力比較
　　
　　疏水側(cè)調(diào)節(jié)的暖風(fēng)器傳熱管內(nèi)蒸汽壓力等于汽源壓力，相應(yīng)的蒸汽飽和溫度較高，在暖風(fēng)器設(shè)計出力工況下，傳熱溫差較大。
　　
　　蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)的暖風(fēng)器傳熱管內(nèi)蒸汽壓力小于汽源壓力，相應(yīng)的蒸汽飽和溫度也有所降低，為了滿足調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)性能，一般閥座通徑選得較小，在暖風(fēng)器設(shè)計出力工況下，調(diào)節(jié)閥全開，閥前后的壓差大約為0．1MPa，相應(yīng)的蒸汽飽和溫度降低5℃左右，使得傳熱能力減弱。換言之，蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)實際上是將汽源蒸汽人為節(jié)流，造成了熱能熵增損失后再進(jìn)行傳熱過程，由此帶來的損失是在相同換熱量前提下，要求布置的受熱面積增大。
　　
　　6結(jié)論
　　
　　通過上述分析，可以得出可調(diào)式電站鍋爐暖風(fēng)器采用疏水側(cè)調(diào)節(jié)相比蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)有四方面的*性：
　　
　　（1）暖風(fēng)器出力調(diào)節(jié)范圍大；
　　
　　（2）疏水溫度低于蒸汽飽和溫度，熱能利用率高；
　　
　　（3）有利于選擇更低壓力的蒸汽汽源，進(jìn)一步提高汽輪機(jī)抽汽回?zé)岬男剩?br />　　
　　（4）有利于提高傳熱溫差，減少暖風(fēng)器受熱面積，降低制造成本。