旋膜式除氧器自生沸腾对机组除氧器回热系统高压位置安全性和经济性的影响

      旋膜式除氧器自生沸腾对机组旋膜式除氧器回热系统高压位置安全性和经济性的影响，分析了电厂旋膜式除氧器自生沸腾对机组安全性和经济性的影响，利用等效热降原理进行定量分析。
      凝汽式发电厂采用回热加热循环提高经济性，利用旋膜式除氧器除去水中的氧气，旋膜式除氧器也是回热循环的混合式加热器，布置在回热系统的高压加热器和低压加热器之间，由于旋膜式除氧器类型和位置的特殊性，使它对经济性和安全性有较大的影响。
1、能级利用原则与自生沸腾
      能级即能量的级别，是指蒸汽所具有的焓值的高低。焓值越高，说明能级越高，蒸汽具有的做功能力越强。因此，在能量利用时，应尽量做到高能级高利用，不降级使用。
      旋膜式除氧器的自生沸腾，是指不需要抽汽的热量，仅凭其他进入旋膜式除氧器的蒸汽热和疏水热就可满足将水加热到旋膜式除氧器工作压力下的饱和温度的现象。
      旋膜式除氧器自生沸腾时，回热抽汽管上的逆止阀关闭，破坏了汽水逆向流动，排汽工质损失加大，热量损失也加大，影响了机组经济性，同时除氧效果恶化，威胁旋膜式除氧器的安全，所以不允许自生沸腾现象的发生。电厂在实际运行时，由于轴封漏汽回收至旋膜式除氧器量的增大、高加疏水量的增大以及旋膜式除氧器运行压力的降低，自生沸腾现象时有发生，而且负荷越低，旋膜式除氧器工作压力的影响越大，自生沸腾现象越严重，甚至会出现中压缸内缸外壁间温差超值报警，因此自生沸腾的现象不容忽视。在合理的热力系统设计下，旋膜式除氧器工作压力降低是产生自生沸腾的主要原因之一。
2、旋膜式除氧器自生沸腾对经济性影响分析
2.1旋膜式除氧器的运行方式
      旋膜式除氧器的运行方式，常见有定压运行和滑压运行。定压运行是指抽汽管道上布置有节流阀，抽汽经节流后，进入旋膜式除氧器的压力降低，保持旋膜式除氧器工作压力为一定值；滑压运行是指抽汽不进行任何节流直接进入旋膜式除氧器的运行方式。实际上，在抽汽口至旋膜式除氧器的管道上，不论滑压运行还是定压运行都布置有阀门，可能造成旋膜式除氧器的工作压力低于理论进汽压力(理论进汽压力为抽汽压力减去管道压损后的压力值),这样就会造成不可逆失，致使高能级能量低能级利用，降低了经济性。
2.2等效热降理论分析
      由于存在节流损失，使旋膜式除氧器工作压力降低，旋膜式除氧器出口水温降低，为了使给水温度保持不变，必然加大高一级压力抽汽量，等于多用了高能级的压力抽汽，而节约了低能级的低压抽汽，影响了抽汽做功量，高一级压力抽汽量的增大，同时也意味着一部分蒸汽没有再热，也是影响了再热吸热量。因此，抽汽经过节流后进入旋膜式除氧器，经济性要降低，其根本的实质在于能级的贬值利用。
2.3定量分析
以140MW机组试验测得数据为例，试验相关数据如表1。
表1试验相关数据
序号 项目 单位 试验数据
1 主给水流量 t/h 458.903
2 三抽压力 MPa 1.024
3 抽汽压损 5% 0.051
4 旋膜式除氧器理论工作压力 MPa 0.973
5 旋膜式除氧器实际工作压力 MPa 0.579
2.3.1提高旋膜式除氧器工作压力的安全性分析
疏水量
图1实际旋膜式除氧器压力下系统平衡图
疏水量
图2理论旋膜式除氧器压力下系统平衡图
      实际旋膜式除氧器压力下热平衡如图1所示，在实际工作压力下，三抽抽汽量为-670kg/h,旋膜式除氧器发生自生沸腾，若提高旋膜式除氧器工作压力到理论工作压力，旋膜式除氧器的热平衡则如图2所示，由此可见，提高旋膜式除氧器运行压力后，三抽抽汽量约有8004kg/h,自生沸腾消失，旋膜式除氧器除氧效果和安全性提高，且给水加热回热分配更加合理。
2.3.2提高旋膜式除氧器工作压力的经济性分析
      提高旋膜式除氧器工作压力，旋膜式除氧器出口饱和水温度升高，由等效热降原理，为了保证给水温度不变，高一级压力(即二抽)抽汽量必须减少。这一过程引起抽汽做功量增加：△H?=(T-T')×[g(2)-g(3)]=(757.7-664.6)×(0.442-0.285)=14.62(kJ/kg)式中：r-旋膜式除氧器理论工作压力下饱和水焓；r'-旋膜式除氧器实际工作压力下饱和水焓；g(2),g(3)-二抽、三抽抽汽效率。
      循环吸热量增加△Q?=(T-T')÷[h(2)-hs(2)]xo=(757.7-664.6)÷(3089.61-864.085)×(3538.1-3095.7)=18.51(kJ/kg)式中：σ-再热吸热量；h(2),hs(2)分别为二抽抽汽焓与二号高加加热器疏水焓(其它符号同上)。效率增加△g?=|(H+△H?)/(Q+△Q?)-gl/g×100=l(1280+14.62)/(2891.9+18.51)-0.4428V0.4428×100=0.4571(%)式中：H-新汽等效热降，kJ/kg;Q-新汽吸热量，kJ/kg;g-机组效率。
      煤耗率增加△b=△g?×B=0.4571/100×353=1.614(g/kW·h)年节煤量△b(y)=△b×h×Pe=1.614×5000×140000=1129.8(t)式中：B-机组标准供电煤耗率，g/kW·h;h-机组全年运行小时数，取5000h;Pe-机组额定发电功率，kW。
      由以上分析计算可以看出，减少抽汽口至旋膜式除氧器的节流压损，可以使一台140MW的机组年节煤1129.8t。
      由此可见，没有工质损失并不意味着没有能量损失，能量的贬值利用同样也会使机组经济性降低。三抽抽汽管道上的节流损失不仅危及到旋膜式除氧器的安全运行，而且带来经济性降低。