热动--论文(6)

2020-03-27 12:56

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胀问题;应尽量避免剧烈工况出现;及时更换泄漏的阀门等方面改进真空的严密性;提高抽气器效率。

3.保持凝汽器管壁和水侧的清洁度,减轻汽器铜管结垢,目前最有效的方法是胶球清洗。

4.冷却水流量和流速的合理调整。

5.检查冷却塔热力性能,加强运行维护,调整到最佳工况运行。 在实际生产中,应当坚持“以设备治理为基础、通过运行方式的调整来克服季节因素带来的不利影响”的原则,坚持以科学理论分析为依据、紧密结合生产实际、合理组织、统筹安排。要对设备系统全面分析、深入研究、逐步排查,找出影响系统性能的关键因素。在确保安全的前提下争取最大的经济效益。

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4 循环水系统影响机组性能的因素及其优化措施

电厂循环冷却水系统根据冷却水循环方式可分为开式循环和闭式循环两种。在火力发电站及核能发电站中,所谓的开式循环及闭式循环由于针对的对象不同有两种含义:一是针对循环水而言,如果电厂的循环水(循环水即指海水、江水、河水等自然界中未经化学处理的水源)的回水不回收直接排入江河湖海,称为开式循环,如果经过冷水塔冷却回收称为循环水的闭式循环。同样在电厂中,冷却水源如果采用循环水称为开式循环水,如果冷却水源为除盐水那么称为闭式循环水。开式循环的冷却水源来自江、河、湖、海等大型水体,经凝汽器换热后的冷却水吸热后仍排至水体的下游,这样在凝汽器、循环水泵和大型水体与连接的管道组成循环冷却水系统,由于大型水体中含有泥砂、水草及藻类、塑料薄膜等杂物,极易造成凝汽器铜管堵塞,从而引起真空度下降;闭式循环的冷却水源为经冷却塔冷却后重新由循环水泵供凝汽器冷却用,但由于循环水中含盐量的增加和微生物的滋生,极易在铜管内壁结垢或腐蚀,导致铜管传热性能下降,引起真空度下降。然而循环水系统影响机组性能的因素远不止这些。

4.1 循环冷却水排水余热量大

火、核电厂汽轮发电机组利用高温高压蒸汽经汽轮机全部叶轮做功后,成为乏汽,进入汽机冷端——凝汽器,乏汽温度25~45℃。在凝汽器这个非接触式冷却器中,乏汽经管壁传热至循环冷却水,释放凝结潜热,变成凝结水后被重返锅炉。凝汽式机组的主要热损失是冷端损失,所失掉的热量超过了汽机用于做功的热能。因排汽凝结所造成的单位蒸汽流量的热损失(一般为2303kJ/kg。如:对600MW机组,蒸汽量2000t/h,凝汽失热约4.6×109kJ/h,折合标准煤157t/h)对热机生产过程是不可避免的,大型发电机组的发电效率为40%左右。考虑到锅炉效率外,也就是说大约有58%左右的热量损失掉了,保证汽机冷端功效的是流经凝汽器吸收乏汽凝结潜热的循环冷却,这些热量由循环冷却水带到了大气和水系中。

4.2 大量的废热排放对环境造成影响

冷却水有两个来源:一是取至自然水域;二是来自电厂的冷却塔。吸收乏汽余热的冷却水排放至江、河、湖、海等自然水域,经与环境水体的掺混和对大气的散热,将大量的余热弃置水域(排水问题),自身得以冷却;发电厂再自水域中尽可能少受该余热影响的水区抽取新的、低温循环冷却水(取水问题),以保障凝汽器的冷却效果,这即是所谓的“水面冷却”,或称“一次循环冷却”问题。如电厂所处地域水源匮乏,则必须采用冷却塔来冷却循环水,冷却水携带的余热经冷却塔释放到大气,冷却后的循环水再送入凝汽器冷却乏汽,这是所谓的“冷却塔冷却”,或称“二次循环冷却”问题。发电机组不停止运行,循环冷却水则一刻不停地将大量余热弃置于环境,自然造成了能源的浪费和明显的环境热影响。 电厂冷却水研究专业即致力于火、核电厂循环冷却水的“水面冷却”和“冷却塔冷却”。其研究宗旨:一是如何将循环冷却水中携带的废热弃于环境又不致引起

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环境热影响超标;二是如何抽取到更低温的冷却水,以提高冷却效果。围绕这两个中心议题,需采用数值模拟计算和物理模型试验等研究手段来预报电厂投产后的取水水温、温排水在环境水域中的输移规律其及环境影响。

4.3 高循环倍率条件下的循环冷却水排污问题

火电厂循环水是耗水大项,减少循环水耗损的技术途径是提高循环冷却水系统的浓缩倍率。早期循环水处理的浓缩倍率不大于2.5,现在采用有机阻垢剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂手段,用综合工艺可将循环水浓缩倍率提高到4~8倍。

4.4 优化措施

4.4.1利用循环冷却水水源热泵进行供热 作为热泵低温热源的循环冷却水在凝汽器1中吸收汽轮机排汽凝结放出的热量后温度升高,一部分从凝汽器出口经输水管道到达蒸发器5,在蒸发器中放出热量后回到循环水池;另一部分直接进入冷却塔2,冷却后回到循环水池。热泵工质在蒸发器5中吸收循环冷却水的热量后,经压缩机6升温升压,在冷凝器7中将热量放给供暖热水,后经节流阀8降温降压,回到蒸发器中继续吸热,完成下一次循环。供暖热水在冷凝器7中吸收热泵工质放出的热量,温度升高后进人用户端的散热器散热,然后回到冷凝器中继续循环。

图4-1 供热系统运行原理图

热泵蒸发温度随着凝汽器温度的降低呈线性下降趋势,热泵实际制热系数随凝汽器温度的降低呈非线性下降趋势,且温度越低,下降趋势越缓,这是由所选热泵工质的自身特性决定的。由于制热系数的降低,单位供热量的耗电量随之升高,经济性也越来越差。因此,可以断定,当凝汽器温度下降到某一值时,热泵供热与其他一些供热方式相比,将不再节能。

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图4-2 凝汽器温度对热泵蒸发温度和实际制热系数的影响 经估算,一台300MW的发电机组,其循环冷却水热泵系统可供热约716万平方米。 4.4.2 高浓缩倍率条件下的运行优化

近年来,随着缺水的形势的日益严重和越来越严格的排污限制,再加上水价和排污费逐年提高,越来越多发电厂已经开始考虑对循环水、排污水等高含盐量废水进行深度处理同用,向“零”排放的要求发展。因为水量大,水质复杂,所以循环水排污水的处理难度大、成本高;要对其进行处理回用,首先要减少排污水的量,这就需要提高循环水系统的浓缩倍率。但是,浓缩倍率受补充水的水质,循环水处理方式等因素的限制,有一定的控制范围。从化学阻垢的角度来讲,碳酸盐硬度的大小是水质是否稳定的一个重要因素。因为补充水的水质不同,循环水的碳酸盐硬度也不同,因此只用浓缩倍率的概念是不科学的。但从节水的角度来说,浓缩倍率是唯一控制的要素,因为浓缩倍率的高低直接决定着循环水系统补水量、排污量的大小。 在高浓缩倍率下运行时,必须要解决结垢、沉淀物和腐蚀三个问题。因此首先要确定循环水系统的高浓缩倍率运行方案。 高浓缩倍率运行方案的内容应该包括:

(1)选择合理的循环水处理方案(包括循环水补充水); (2)进行水质稳定剂的筛选;

(3)对循环水系统金属和混凝土的腐蚀风险进行评估;

(4)综合考虑防垢、防腐和运行成本等因素,确定合理的浓缩倍率范围。 循环水试验是确定高浓缩倍率运行方案的必要手段。 循环水试验包括静态试验和动态模拟试验两种。静态试验是通过对水样进行持续的加热浓缩(浓缩温度与循环水的、温度接近),直至发生CaCO3的沉淀为止,在浓缩的过程中,考察碳酸盐浓度的变化,找出发生CaCO3的沉淀前最大的浓缩倍数,确定极限碳酸盐硬度值。

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同时,通过分析腐蚀试片(与换热管、凝汽器管板等材质相同)在浓缩过中的腐蚀情况,判断铜管或不锈钢管的腐蚀风险,并由此确定是否需要向水中添加缓蚀剂。 动态模拟试验是在静态试验的基础上,近似地模拟循环水系统的动态运行条件,对静态试验得出的有关数据进行验证,预测在该条件下运行,循环水系统可能出现的问题。 对循环水进行处理是提高浓缩倍率的必要手段。

循环水的处理方式有两种:一种是对循环水进行加药处理,另一种是对循环水进行旁流处理。 为了尽量减少排污量,就需要提高循环水系统的浓缩倍率,因为浓缩倍率受补充水的水质、循环水的处理方式及设备材质等因素的影响,所以首先要通过静态试验和动态模拟试验来确定高浓缩倍率运行方案,确定合适的浓缩倍率和循环水处理方式,使浓缩倍率控制在高效节水区,减少循环水的补水量和排污量,从而提高循环水的使用率。

4.4.3 选择合理的循环水泵运行方式 为了维持机组最佳真空,需随工况变化合理调整循环水量,因此,循环水泵的设置通常为多台,以便在不同工况及气候条件下合理调度,节约循环水泵耗电量。目前对循环水泵加装变频调节装置以及采用虹吸运行是循环水泵运行方式优化的主要措施。

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