减少125 MW机组汽包连续排污系统能量损失的对策

居国腾

（浙能钱清发电有限责任公司，浙江 钱清 312025）

世界上能源储藏量是有限的，但是能源的消耗量每年却以惊人的速率在增长，我国也不例外，而且能源利用率又远远低于世界先进水平。对发电厂而言，节约能源除了努力提高热功转化的效率外，把各种原来可能废弃的能量和工质尽量回收利用也是一个重要的方面。

以浙能钱清发电厂1号125 MW机组连续排污系统（简称连排）的相关数据为基础，从热经济性角度出发，分析系统的能量损失情况，并提出了改进措施。

1 锅炉排污率

汽包锅炉连续排污的目的是为了保证锅炉水质指标在允许的范围内，从而保证蒸汽品质符合要求。否则，过多的盐分若在过热器管壁上沉淀，会导致过热器超温甚至烧坏；若在汽轮机通流部分沉积，将限制其出力并增加轴向推力；若在阀门中沉积，将使阀门动作不灵活，甚至卡涩，总之都将影响到发电厂的安全与经济运行。

通常连续排污量用锅炉排污率表示，即排污水量与锅炉额定蒸发量之比的百分数。锅炉的连续排污率应根据炉水和给水中的含盐量、碱度和硅酸根3个指标分别计算，取三者中最大值。

一般以炉水内盐质进出量的平衡式作为计算锅炉连续排污量的基础。

式中：Dfw为锅炉给水量；Db为锅炉蒸汽生产量；Dbl为锅炉连续排污量；Sfw为给水含盐量；Ss为蒸汽允许含盐量；Sb为炉水允许含盐量。

将锅炉汽水平衡式 Dfw=Db+Dbl代入式（1），得：

则得到锅炉连续排污率为：

可以看出，要减少排污量可通过减少给水含盐量Sfw或增加炉水允许含盐量的方法来达到。有关技术规程规定汽包炉的排污率不得低于0.3%，也不得超过下列数值：

以化学除盐水或蒸馏水为补给水的凝汽式电厂≤1%；以化学软化水为补给水的凝汽式电厂≤2%；以化学除盐水或蒸馏水为补给水的热电厂≤2%；以化学软化水为补给水的热电厂≤5%。

虽然锅炉进行连续排污是十分必要的，但同时也带来了热经济性的损失，为此对连续排污的能量损失，既要限制也要回收利用。浙能钱清发电厂1号机组在以发电为主、兼顾供热的运行方式下，为了保证蒸汽品质，目前将锅炉的排污率控制在2%左右。所采用的连续排污系统如图1所示。

图1 原锅炉连续排污系统图

2 排污利用系统能量损失分析

根据目前的运行情况，可以利用连排扩容器的物质平衡式和热平衡式进行计算，以得到工质回收率和排污热损失。

2.1 连排扩容器工质回收量及排污水量

根据已知条件确定汽包连续排污量Dbl，其中Db为锅炉额定产汽量，取420 t/h；βbl为汽包连续排污率，取2%。则根据式（2）得Dbl=420 t/h×2%=8.4 t/h=8400 kg/h，连排扩容器的物质平衡式和热平衡式分别见式（3）， （4）。

式中：ηf为连排扩容器的效率，一般取98%；x为扩容器分离蒸汽的干度，一般取99%；Hbl为汽包排污水焓； Hf为回收蒸汽焓， Hf=hf·x+hbl（1-x）；hbl为连排扩容器疏水焓；hf为连排扩容器额定压力下干饱和蒸汽焓。

根据式（3）和式（4）， 求得回收蒸汽量 Df和排污疏水量dbl。

计算得回收蒸汽量Df为7114.825 kg/h；排污疏水量dbl为1285.175 kg/h。

2.2 工质回收率

将式（3）代入式（4）， 可求得工质的回收率 αf。αf=Df/Dbl=7114.825/8400＝84.7%

则工质 损失 率 βf=1-αf=dbl/Dbl=1-84.7%=15.3%。

2.3 排污热损失

若以机组凝结水的焓值Hm（139.3078 kJ/kg）为计算零点，则扩容器排污热损失为：

q=[hbl-Hm]·dbl＝（709.784－139.3078）×1285.175＝733160.59 kJ/h

2.4 年损失量

根据以上计算结果，若按锅炉年运行7000 h计，连排工质损失量为8996.225 t/a；热损失量为5132124130 kJ/a；以锅炉效率92%计，折合标煤年损失190.324 t。

可见，目前浙能钱清电厂使用的锅炉连续排污利用系统的效率一般，还有一定的潜力可挖。在大力发展低碳经济的今天，必须采取一切可能的措施来节能减排。

3 节能对策分析

由于目前新增设的供热管线蒸汽源分别取自机组的再热冷段和三级抽汽，经配汽器引射混合后对外供热，但其温度高于热用户的要求，为此设置了减温器，配套的减温水源取自再热器减温水。若减温器采用锅炉连排污水作为减温水源，将能明显增大供热管的对外供热量，能明显提高锅炉连续排污利用系统的工质利用率。

3.1 供热减温水经济性比较

对新增设供热管线的减温水源由给水改为汽包排污水作经济性比较。减温器的物质平衡式和热平衡式分别见式（5）， （6）。

混合式减温器效率η一般取99%。减温器见图2，不同减温水源的状态参数见表1。

图2 供热管线减温器示意

表1 不同减温器水源各参数比较

3.2 工质回收率比较

根据表1，当部分汽包连续排污水（Dw1）用于供热减温水时，连排扩容器疏水流量dbl和工质回收量Df可用物质平衡式（7）和热平衡式（8）计算：

或采用式（9）估算：

则工质回收量：Df＝4844.36 kg/h

疏水流量： dbl＝Db1-Dw1－Df＝875.07 kg/h

工质利用率： （Dw1+Df）/Db1=89.58%

相比原给水作为减温器冷却水时，则

减少工质损失：δd=dbl-dbl=410.1 kg/h

减少热损失：δQ=（hbl-Hm）·δd=233.96 MJ/h

节省燃料量： δB= δQ/29310ηp=8.14 kg/h

增加供汽量：δD=Dw1-DS=1056.47 kg/h

3.3 排污热损失比较

经以上计算，可看到其节能效益是明显的。然而供热减温水量仅为1台锅炉连排水量的31.9%左右，还有大量的连排扩容器疏水被直接排放掉了。该疏水虽然含盐浓度较大，但温度高于100℃，故可使其再通过1个表面式排污水冷却器以回收其热量，连排疏水降温后（一般要求降至50℃以下）再排入定排扩容器。根据系统布置的实际情况，建议采用凝结水来回收该部分热量，可按热平衡式（10）计算，具体数值见表2。

式中：换热器效率η1取98%。

由表2可知，采用排污水冷却器后连排扩容器将回收热量Q1为447041 kJ/h，折合节省燃料量（标煤）为：

节能措施可采取如图3虚线所示，对汽包连续排污系统进行管路改造。

表2 排污冷却器各参数

图3 改造后的锅炉连排系统

4 改造后经济性分析

与原系统相比，改造后将明显减少对外界的排污热损失和工质损失。按供热管线年运行时间5000 h计，则

减少燃料损失：ΔB＝（δB+δB1）×5000＝23.59 t/a

减少工质损失：Δd＝δd×5000＝2050.5 t/a

增加供汽量：ΔD＝δD×5000＝5282.35 t/a

然而采取以上措施后，由于回收的热量进入热力系统时，将排挤汽轮机的一部分回热抽汽量，在汽轮机出力不变的条件下，进入凝汽器的蒸汽量增大，增加了冷源损失。但是，随着汽轮机三级抽汽对外供热的投运，进入凝汽器的蒸汽量减少了，补充水量明显增加。由于补充水温度一般较凝结水温度低10℃左右，但凝汽器中的凝结水和补充水混合后的热井温度并没有下降，说明冷源损失不但没有增加，反而是减少了。此时在汽轮机强度工况的条件限制下，实际上是减少了三抽对外的供热能力，提高了汽轮机组的回热效率。相对供热系统来说，则是用汽包排污水替代了部分高品质的三级抽汽。

5 结语

综合上述分析，从节能减排的角度来看，完全有必要对锅炉连续排污利用系统进行改造，以提高机组的热经济性，同时也减少机组热力系统对外界环境的工质排放和热污染。但汽包连续排污水因含盐浓度较高，随之产生的对供热蒸汽品质及设备的影响暂时还不能定值计算。

[1] 褚松，高南烈，石奇光.热力发电厂[M].上海：上海电力学院出版社，1992.

[2] 沈维道，郑佩芝，蒋淡安.工程热力学[M].北京：高等教育出版社，1983.