烧结余热发电射水箱水温控制方案优化

2020-12-18赵毛毛西安陕鼓动力股份有限公司工程技术分公司陕西西安710075

水泥工程 2020年4期

毕瑶，邓丹，赵毛毛（西安陕鼓动力股份有限公司工程技术分公司，陕西西安 710075）

0 前言

凝气式汽轮机机组的安全运行与凝气设备的真空度有着密切关系，影响凝气设备真空度的原因主要有：冷却水的进口温度；循环冷却水量；传热端差[1]。除了以上三种原因外，很容易被忽视的的一个因素就是射水抽气器的水温。射水抽气系统是汽轮机抽真空系统，是由射水抽气器、射水泵、射水箱和连接管组成。工作原理是：射水箱的工业水经射水泵升压后进入射水抽气器，抽气器中喷嘴射出的高速水流在工作室内产生高真空以抽出凝汽器中的汽水混合物，这些汽水混合物经扩压后以略大于大气压的压力排入射水箱[2]。

若射水箱的工作水温度升高，则工作水在喷嘴出口处会发生汽化现象从而降低射水抽气器的抽真空能力，进而导致凝汽器内的真空度降低，汽轮机的排气压力升高，发电量下降[3]。因此控制射水箱水温有利于提高汽轮机的发电效率，保证机组的安全运行。

1 射水箱水温升高原因分析

1.1 射水抽气系统的工艺设计不合理

目前余热发电项目中射水抽气系统无专门的设计标准，其设计、运行及维护均直接参照火力发电项目设计规范执行。火力发电项目采用手动调节补水大小，控制溢流的方式调节工作水温，待其工况稳定后就无需调整，此方法虽简单易操作，但前提是工作系统必须稳定。

而在烧结余热回收发电项目中，热源一般来自工厂的生产过程，生产线的工况变化会直接影响热源参数，因此余热发电项目的工况变化较大，若直接采取火力发电项目中的射水抽气系统，射水箱的补水量和溢流量未根据工况及时调整，将导致水温逐渐升高，而长期给射水箱投入较大的补水量又会导致水资源严重浪费。

1.2 射水箱结构设计不合理

射水箱一般为设计院自主设计，通常直接参考图集（03R401-2开式水箱）[4]，如图1所示。但此图集仅对水箱的外形结构进行了规定，并未对内部结构提出要求。若内部结构设计不合理会使水箱内冷、热水区域分配混乱，温度分布不均匀，导致热水没有经过冷却直接参与循环，而补充的冷水未经充分利用就经过溢流口排出，长期运行会使热量逐渐积累，水箱内水温逐渐升高，从而影响射水抽气器的抽真空能力。

图1 03R401-2开式水箱

2 射水箱优化方案

2.1 射水箱供水系统优化

射水箱供水模式一般采用开式供水系统，该系统可有效维持工作水温，但水资源浪费严重。在保证射水箱水温维持在设定值的前提下，合理用水、降本增效，因此提出了循环供水系统。循环供水系统是在开式供水系统的基础上增加了射水箱冷却水泵，其作用是将射水箱内的升温水直接抽到循环水站进行冷却，进而形成射水箱冷却水再次进入射水箱对工作水进行冷却。这样一方面避免了溢流造成的工业水浪费，另一方面充分利用冷却水站对循环水进行冷却，合理利用水资源。

上述措施虽然避免了水资源的浪费，但是增加了水泵，提高了功耗，不符合节能增效的目的，因此对上述措施进行进一步的优化：利用射水抽气器余速抽气口对轴封冷却器进行抽气，以此来代替轴封风机工作，抵消射水箱冷却水泵增加的功耗，见图2。

图2 供水系统优化方案

2.2 射水箱结构优化

射水抽气系统中的射水箱为循环水箱，需要满足以下两个条件：冷热水区域分配合理；升温水有足够的自然冷却时间。为了满足射水箱的使用要求，在射水箱的内部增加两个阻流板，将射水箱分为三格，阻流板的高度位于溢流管口下20～25 cm处；同时将射水泵进水口与射水抽气器排水口设置在不同的格内，见图3。由图3可以看到优化后的射水箱增强了冷、热水的对流作用，延长了热水在水箱内停留的时间，间接降低射水箱水温。且射水泵吸入的工作水始终是补水管补充的低温水，从而提高了射水抽气器的工作效率。