CN104110674A - 一种高压加热器疏水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压加热器疏水系统，包括给水管道，依次设置在所述给水管道上的前置泵、给水泵和高压加热器，其特征在于，所述的高压加热器和所述的前置泵出口之间设置疏水管道，所述的高压加热器疏水通过所述的疏水管道疏入所述前置泵出口，与所述前置泵出口的给水混合后一起进入所述给水泵。本发明避免了高压加热器疏水对下级抽汽的排挤影响并降低了高压加热器疏水的压力能损失，提高了机组的经济性。

Description

一种高压加热器疏水系统

技术领域

本发明涉及发电厂领域，具体地涉及一种发电厂的高压加热器疏水系统。

背景技术

目前，现代化大型发电厂中汽轮发电机采用的给水加热器主要分为混合式加热器和面式加热器。其中，混合式加热器利用蒸汽直接接触加热，其端差为零，能将水加热到蒸汽压力所对应的饱和温度，可获得最佳的热循环效果，热经济性高于有端差的表面式加热器。但采用混合式加热器后，为了使水能继续流动到锅炉，每个混合式加热器出口须配备水泵。并且，高压混合式加热器在工艺制造上较难实现。因而通常只有除氧器采用混合式，以满足给水除氧的要求。

对于面式加热器，其汽侧疏水收集方式主要有二种：一是利用相邻加热器的汽侧压差，使疏水以逐级自流的方式收集；二是采用疏水泵，将疏水打入该加热器出口水流中。在这两种疏水方式上，采用疏水泵方式的经济性要优于疏水逐级自流方式，因而通常在低压加热器疏水系统中采用疏水泵的方式，这种方式还可减少大量疏水直接流入凝汽器而增加的冷源热损失及凝结水泵负荷，但对于高压加热器疏水系统，若采用小流量高压疏水泵，效率低且造价高，可靠性降低。故在高压加热器疏水系统中，目前都是采用疏水逐级自流方式。

但根据现有热力发电厂理论，疏水逐级自流方式会排挤疏水流入的加热器所对应的部分抽汽，从而降低了热经济性。而事实上，采用疏水逐级自流方式，除了会排挤下级抽汽所造成的热经济性损失外，疏水能量也会贬值，因为疏水本身压力能的损失也会很大。高压加热器疏水系统采用逐级自流方式，最后汇集于除氧器，在逐级自流过程中，其压力不断降低，能量不断贬值。此外，汇集于除氧器的疏水又通过前置泵和给水泵来提升其压力并送入锅炉，从而增大泵的耗功。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明旨在解决高压加热器疏水对下级抽汽的排挤以及降低高压加热器疏水的压力能耗损失的技术问题。

为解决以上技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高压加热器疏水系统，包括给水管道，沿给水流向依次设置在所述给水管道上的前置泵、给水泵和高压加热器；其中，所述的高压加热器和所述的前置泵出口之间设置疏水管道，所述的高压加热器疏水通过疏水管道疏入所述前置泵出口，与所述前置泵出口的给水混合后一起进入所述给水泵。

上述技术方案中，所述给水管道还设置有沿给水流向位于所述前置泵前端的除氧器，与位于所述除氧器前端的低压加热器。

上述技术方案中，所述的高压加热器的个数至少为一个，其中，至少一个所述高压加热器和所述的置泵出口之间设置所述疏水管道。

上述技术方案中，所述高压加热器可为双列（两个高压加热器并联）也可为单列（一个高压加热器），多个高压加热器之间连接方式可以为串联或并联，也可以为串联与并联混合的连接方式。

上述技术方案中，无论所述高压加热器采用单列或双列，按照给水流向，给水最先流经的高压加热器称为第一级高压加热器，依次递推。

可选地，高压加热器疏水的压力略大于前置泵出口给水压力，以尽量降低高压加热器疏水的压力损失，这样可直接利用这一压差把高压加热器的疏水疏至前置泵出口，系统简单，投资低。

可选地，高压加热器的疏水压力大于前置泵出口给水压力，则疏水管道上可以加装一个调压阀，以控制高压加热器的疏水压力，防止高压加热器疏水排空和管道振动。

可选地，高压加热器的疏水压力小于前置泵出口给水压力，则可以在疏水管道上加装疏水泵将高压加热器的疏水疏入前置泵出口给水管道，也可以通过调整前置泵出口压力，使得前置泵出口给水压力略小于高压加热器的疏水压力，从而实现高压加热器的疏水疏至前置泵出口给水管道。

进一步，所述的高压加热器的疏水通过疏水管道疏至前置泵的出口也可以理解为所述的高压加热器的疏水通过疏水管道疏至所述给水泵和前置泵之间的给水管道，也可以理解为所述的高压加热器的疏水通过疏水管道疏至所述给水泵的进口。

需要注意的是本发明旨在保护一种避免疏水对下级抽汽排挤影响及降低疏水压力能损失的方法。本发明是在研究了疏水逐级自流方式的损失中，除排挤损失外还存在压力损失，弥补了现有热力发电厂理论体系中对疏水逐级自流方式理论研究的不足，从而提出一种新型的高压加热器疏水方式。因此，任何基于本理论的研究而提出的降低高压加热器疏水压力损失的措施皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

本发明的有益效果在于：

1.相对于传统的疏水逐级方式，本发明的高压加热器疏水进入前置泵出口，从而避免了该级高压加热器疏水对下级抽汽的排挤影响，降低了该级疏水的压力损失；此外，由于高压加热器疏水未进入前置泵，使得进入前置泵的给水流量降低，从而降低了前置泵的耗功。

2.本发明由于高压加热器疏水未进入除氧器混合，因而相对会增大除氧器的抽汽量，相当于增加了低品质的抽汽量，因而提高了热经济性；并且随着抽汽量增加，还会增强除氧器的深度除氧能力，有利于防止除氧器的自生沸腾，提高除氧器的安全裕度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开的一种高压加热器疏水系统的原理结构示意图。

图2为本发明的一个具体实施例的原理结构示意图。

图3为本发明的另一个具体实施例的原理结构示意图。

图4为本发明的另一个具体实施例的原理结构示意图。

图5为本发明的另一个具体实施例的原理结构示意图。

图中：1是低压加热器；2是除氧器；3是前置泵；4是给水泵；5是第一级高压加热器；6是第二级高压加热器；7是第三级高压加热器；9是给水管道；10-14是疏水管道；15是疏水泵。

具体实施方式

为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步地详细描述。

本发明提供了一种高压加热器疏水系统，关键点在于利用给水前置泵出口压力不高的特点，改变原有的高压加热器疏水逐级自流方式，相应的高压加热器疏水不再是疏入下级的加热器，而是疏入给水前置泵出口，从而避免该级高压加热器疏水对下级抽汽的排挤影响，同时降低了疏水的压力损失及前置泵的功耗。

在图1给出的本发明的原理结构示意图中，一种高压加热器疏水系统，包括给水管道9，沿给水流向依次设置在给水管道9上的前置泵3、给水泵4和高压加热器5，其中，所述的高压加热器5和所述的前置泵3出口之间设置疏水管道10，所述的高压加热器5的疏水通过疏水管道10疏入所述的前置泵3出口，与前置泵3出口的给水混合后一起进入给水泵4。

进一步地，给水管道9还设置有沿给水流向位于前置泵前端的除氧器2，与位于所述除氧器前端的低压加热器1。

进一步地，图1中的高压加热器5并非特指某一高压加热器，而是泛指一个或多个高压加热器，因而，根据高压加热器的个数，会具有较多的疏水组合方式。

进一步地，所述高压加热器可为双列（两个高压加热器并联）也可为单列（一个高压加热器），多个高压加热器之间连接方式可以为串联或并联，也可以为串联与并联混合的连接方式。

进一步地，无论所述高压加热器采用单列或双列，按照给水流向，给水最先流经的高压加热器称为第一级高压加热器，依次类推。

优选地，高压加热器疏水的压力略大于前置泵出口给水压力，以尽量降低高压加热器疏水的压力损失，这样可直接利用这一压差将高压加热器的疏水疏至前置泵出口，系统简单，投资低。

可选地，高压加热器的疏水压力大于前置泵出口给水压力，则疏水管道上可以加装一个调压阀，以控制高压加热器的疏水压力，防止高加疏水压力与前置泵出口给水压力相差太大而引起的管道振动和高压加热器疏水排空。

可选地，高压加热器的疏水压力小于前置泵出口给水压力，则可以在疏水管道上加装疏水泵将高压加热器的疏水疏入前置泵出口给水管道，也可以通过调整前置泵出口压力，使得前置泵出口给水压力略小于高压加热器的疏水压力，从而实现高压加热器的疏水疏至前置泵出口给水管道。

进一步，所述的高压加热器5的疏水通过疏水管道10疏至前置泵3的出口也可以理解为所述的高压加热器5的疏水通过疏水管道10疏至所述给水泵4和前置泵3之间的给水管道，也可以理解为所述的高压加热器5的疏水通过疏水管道10疏至所述给水泵4的进口。

需要注意的是本发明是旨在保护一种避免疏水对下级抽汽排挤影响及降低疏水压力能损失的方法。本发明是在研究了疏水逐级自流方式的损失中，除排挤损失外还存在压力损失，弥补了现有热力发电厂理论体系中对疏水逐级自流方式理论研究的不足，从而提出一种新型的高压加热器疏水方式。因此，任何基于本理论的研究而提出的降低高压加热器疏水压力损失的措施皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

下面结合某电厂百万千瓦机组的具体实施例，来进一步阐述本发明；应理解，这些实施例仅用于辅助说明而非限制本发明的范围。

实施例一

如图2所示，为本发明的一个具体实施方式，包括通过给水管道9依次相连通的低压加热器1、除氧器2、前置泵3、给水泵4和高压加热器；其中，所述的高压加热器分为三级，沿给水流向依次分别为第一级高压加热器5，第二级高压加热器6，第三级高压加热器7；所述的第三级高压加热器7和所述的第二级高压加热器6之间设置疏水管道13，所述的第三级高压加热器7的疏水通过所述疏水管道13进入第二级高压加热器6；所述的第二级高压加热器6和前置泵3出口之间设置疏水管道10，所述的高压加热器6疏水通过所述的疏水管道10疏入前置泵3出口，与前置泵3出口的给水混合后一起进入给水泵4。所述的第一级高压加热器5和除氧器2之间设置疏水管道12，所述的第一级高压加热器5的疏水通过所述疏水管道12疏入除氧器2；

而在传统的高压加热器疏水系统中，主要采用逐级自流方式，如图2中所示，第三级高压加热器7疏水通过疏水管道13进入第二级高压加热器6后，与第二级高压加热器6对应抽汽冷凝后的疏水混合一道通过疏水管道11（如图2中虚线所示）进入第一级高压加热器5，再与第一级高压加热器5对应抽汽冷凝后的疏水混合通过疏水管道12汇入除氧器2。

因此，本发明与传统技术不同处在于第二级高压加热器6的疏水不再通过疏水管道11疏入第一级高压加热器5（如图2中虚线所示），而是通过疏水管道10疏至前置泵3出口。

可以看到，由于第二级高压加热器6疏水直接疏入前置泵3出口，使得进入前置泵3的给水量减少，从而降低前置泵3的耗功。此外，由于高压加热器进入除氧器2的疏水量也减少，因而除氧器2的抽汽量也随之增加。而除氧器2抽汽量增加，相当于降低了冷源损失，故机组热经济性提高。

进一步，在本实施例中，传统的疏水管道11依然可以保留，一旦第二级高压加热器6的疏水通过疏水管道10疏至前置泵3出口出现任何故障时，仍然可以切换回通过疏水管道11疏入第一级高压加热器5。

下面以1000MW机组为例对其经济性进行具体分析计算。

表1原高压加热器疏水系统相关参数（THA工况）

前置泵出口压力（MPa）	3.25
		前置泵进口流量（Kg/s）	758.967
前置泵轴功率（KW）	2262
		主蒸汽焓值（KJ/Kg）	3486.2
再热焓增量（KJ/Kg）	576.7
		第二级高压加热器抽汽焓值（KJ/Kg）	3087.2

第二级高压加热器疏水压力（MPa）	5.78
		第二级高压加热器疏水流量（Kg/s）	123.974
第二级高压加热器疏水焓值（KJ/Kg）	958.2
		第一级高压加热器抽汽量（Kg/s）	30.784
第一级高压加热器抽汽焓值（KJ/Kg）	3388.4
		第一级高压加热器疏水量（KJ/S）	154.758
第一级高压加热器疏水焓值（KJ/Kg）	826.6
		除氧器抽汽量（Kg/s）	25.612
除氧器抽汽焓值（KJ/Kg）	3194.3
		除氧器给水进口焓值（KJ/Kg）	656.4
除氧器给水出口焓值（KJ/Kg）	776.7

表1给出了原高压加热器疏水系统相关参数（THA工况），根据上述数据，由除氧器出口焓值基本不变，假定改造后进入除氧器的抽汽量为X，由热量守恒：

X×3194.3+30.784×826.6+578.597×656.4=（X+578.597+30.784）×776.7。可以计算改造后，除氧器抽汽量X=28.16Kg/s，即相对增加2.54Kg/s，因而改造后进入前置泵流量为637.5Kg/s；泵的扬程基本不变，故改造后的前置泵轴功率为2262×（637.5/758.967）=1900KW，即前置泵轴功率降低362KW，折算成标准煤耗率，可因此而下降约0.11g/KWh。

尔后，第二级高压加热器的疏水与前置泵出口给水混合，且混合无热量损失，由于第一级高压加热器的进口温度提高，因而第二级高压加热器的疏水对第一级高压加热器的排挤量相对增加。但由于减少了对除氧器的排挤影响，相当于将第一级高压加热器排挤出的抽汽送入下一级（除氧器），此抽汽的做功量增加，故热经济性提高，改造后，多作功：

2.54×（3388.4－3194.3）＝493KW

折算成标准煤耗率，可因此而下降约0.12g/KWh。

综合以上，可计算本发明在以上实例中可降低煤耗约0.23g/KWh。

实施例二

进一步，如图3所示，为本发明的另一个具体实施方式，包括通过给水管道9依次相连通的低压加热器1、除氧器2、前置泵3、给水泵4和高压加热器；其中，所述的高压加热器分为三级，沿给水流向依次分别为第一级高压加热器5，第二级高压加热器6，第三级高压加热器7。所述的第三级高压加热器7和所述的第二级高压加热器之间设置疏水管道13，所述的第三级高压加热器7的疏水通过疏水管道13进入第二级高压加热器6；所述的第二级高压加热器6和前置泵3出口之间设置疏水管道10，所述的第二级高压加热器6的疏水通过疏水管道10疏入前置泵3出口，与前置泵3出口的给水混合后一起进入给水泵4。所述的第一级高压加热器5设置进入前置泵3出口的疏水管道14，所述疏水管道14加装疏水泵15，将第一级高压加热器5的疏水增压后疏至前置泵3出口。

如图3所示，可以看出，本发明与传统技术不同处在于高压加热器6的疏水不再通过疏水管道11（如图3中虚线所示）疏入第一级高压加热器5，而是通过疏水管道10疏至前置泵3出口。而与实施例一相比，实施例二的不同之处在于对第一级高压加热器5的疏水方式的进一步改造，第一级高压加热器5的疏水不再通过疏水管道12（如图3中虚线所示）疏至除氧器2，而是通过增设加装疏水泵15的疏水管道14增压后疏至前置泵3出口。因此，实施例二除了实施例一的优点外，由于第一级高压加热器5的疏水也直接疏入了前置泵出口，因而进入前置泵3的流量进一步降低，前置泵的耗功也因此进一步降低；此外，由于第一级高压加热器5的疏水不再进入除氧器2，除氧器的抽汽量进一步增加。

另外，在本实施例中，传统的疏水管道11和疏水管道12依然可以保留，一旦增设的疏水管道10、疏水管道14或疏水泵15出现任何故障，依然可以切回到疏水管道11和疏水管道12，即按照原有的疏水方式进行疏水。

同理，根据上述表1的数据，由除氧器出口焓值基本不变，假定改造后进入除氧器的抽汽量为X，由热量守恒：X×3194.3+578.597×656.4＝（X+578.597）×776.7。可以计算改造后，除氧器抽汽量X=28.8Kg/s，即相对增加3.2Kg/s。尔后，第二级高压加热器以及第一级高压加热器的疏水与前置泵出口给水混合，且混合无热量损失，由于第一级高压加热器的进口温度提高，因而第二级高压加热器的疏水对第一级高压加热器的排挤量相对进一步增加。但由于进一步减少了对除氧器的排挤影响，相当于将第一级高压加热器排挤出的抽汽送入下一级（除氧器），此抽汽的做功量增加，故热经济性进一步提高，改造后，多作功：3.2×（3388.4－3194.3）＝621KW。

折算成标准煤耗率，可因此而下降约0.19g/KWh。

此外，改造后，进入前置泵流量进一步降低，仅为578.597+28.8＝607.409Kg/s；泵的扬程基本不变，故改造后的前置泵轴功率为2262×（607.409/758.967）=1810.3KW，即前置泵轴功率降低451.7KW，折算成标准煤耗率，可因此而下降约0.13g/KWh。

另外，疏水泵会耗一定功量，根据流经疏水泵的量为30.784Kg/S，扬程约13bar，因而疏水泵的耗功约41KW，折算成煤耗会使煤耗上升0.01g/KWh。

综上，可降低煤耗约0.31g/KWh。

实施例三

进一步，如图4所示，为本发明的另一个具体实施方式，包括通过给水管道9依次相连通的低压加热器1、除氧器2、前置泵3、给水泵4和高压加热器；其中，所述的高压加热器分为三级，沿给水流向依次分别为第一级高压加热器5，第二级高压加热器6，第三级高压加热器7；所述的第三级高压加热器7和所述的第二级高压加热器6之间设置疏水管道13，所述的第二级高压加热器6和所述的第一级高压加热器5之间设置疏水管道11；所述的第三级高压加热器7的疏水通过疏水管道13进入第二级高压加热器6，与所述的第二级高压加热器6对应抽汽冷凝后的疏水混合一道通过疏水管道11进入第一级高压加热器5；所述的第一级高压加热器5疏水和前置泵出口之间设置疏水管道14，通过改造前置泵3或设计阶段就使其出口压力略低于第一级高压加热器5的疏水压力，从而可将第一级高压加热器5的疏水通过疏水管道14直接疏至前置泵3出口。

如图4所示，可以看出，本发明与传统技术不同处在于第一级高压加热器5的疏水不再通过疏水管道12（如图4中虚线所示）疏入除氧器2，而是通过疏水管道14接至前置泵3出口；而与实施例二相比，实施例三的不同之处在于通过使前置泵3出口压力略低于第一级高压加热器5的疏水压力，从而可使第一级高压加热器5的疏水直接疏至前置泵3出口。同样，通过该实施例，所有高压加热器疏水全部进入了前置泵3出口，因而进入前置泵3的流量降低，由于无任何高压加热器疏水进入除氧器2，因而其抽汽量增加，热经济性提高。

另外，在本实施例中，传统的疏水管道12依然可以保留，一旦增设的疏水管道14出现任何故障，依然可以切回到疏水管道12，即按照原有的疏水方式进行疏水。

同理，以实施例一中的1000MW机组为例，第一级高压加热器的疏水与前置泵出口给水混合，且混合无热量损失，由于第一级高压加热器的进口温度提高，因而第二级高压加热器的疏水对第一级高压加热器的排挤量相对进一步增加。但由于减少了对除氧器的排挤影响，相当于将第一级高压加热器排挤出的抽汽送入下一级（除氧器），此抽汽的做功量增加，故热经济性提高。此外，进入前置泵流量也降低，前置泵的耗功也因此而降低。在此不再作定量计算分析。

实施例四

进一步，如图5所示，为本发明的另一个具体实施方式，包括通过给水管道9依次相连通的低压加热器1、除氧器2、前置泵3、给水泵4和高压加热器；其中，所述的高压加热器分为三级，沿给水流向依次分别为第一级高压加热器5，第二级高压加热器6，第三级高压加热器7。所述的第三级高压加热器7和所述的第二级高压加热器之间设置疏水管道13，所述的第二级高压加热器6和所述的第一级高压加热器5之间设置疏水管道11；所述的第三级高压加热器7的疏水通过所述疏水管道13进入第二级高压加热器6后，与第二级高压加热器6对应抽汽冷凝后的疏水混合一起通过所述疏水管道11进入第一级高压加热器5。所述的第一级高压加热器5设置进入前置泵3出口的疏水管道14，所述疏水管道14加装疏水泵15，将第一级高压加热器5的疏水增压后疏至前置泵3出口。

如图5所示，可以看到，本发明与传统技术不同处在于第一级高压加热器5的疏水不再通过疏水管道12（如图5中虚线所示）疏入除氧器2，而是通过疏水管道14，由疏水泵15增压后输至前置泵3出口；而与实施例二相比，实施例四的不同之处在于：第二级高压加热器的疏水不进行改变，还是按照传统的疏水方式疏至第一级高压加热器。因此，相较于实施例二，由于前置泵3出口压力大于第一级高压加热器5的疏水压力，因而第二级高压加热器6疏水至第一级高压加热器5的压力能损失要大于第二级高压加热器6疏水至前置泵3出口的压力能损失。此外，该实施方式下，由于第二级高压加热器6的疏水直接至第一级高压加热器5，因而第一级高压加热器疏水管道的疏水泵流量相对增加，疏水泵的耗功会相对增加，因而该实施方式经济性要比实施例二略差。

另外，在本实施例中，传统的疏水管道12依然可以保留，一旦增设的疏水管道14、疏水泵15出现任何故障，依然可以切回到疏水管道12，即按照原有的疏水方式进行疏水。

同理，以实施例一中的1000MW机组为例，第一级高压加热器的疏水与前置泵出口给水混合，且混合无热量损失，由于第一级高压加热器的进口温度提高，因而第二级高压加热器的疏水对第一级高压加热器的排挤量相对进一步增加。但由于减少了对除氧器的排挤影响，相当于将第一级高压加热器排挤出的抽汽送入下一级（除氧器），此抽汽的做功量增加，故热经济性提高。此外，进入前置泵流量也降低，前置泵的耗功也因此而降低，同时加装的疏水泵会耗一定功量，但由于流经疏水泵的量不大，且扬程不高，因而其耗功也不大。故，总的经济性会提升。在此不再作定量计算分析。

应当说明的是，以上只是列举了几种当高压加热器为三个时的较佳具体实施例，结合传统的加热器逐级疏水自流方式、以及高压加热器通过疏水泵疏至前置泵的出口、高压加热器的个数等方式，可作相应的改变，类似的实施方式均在本质上减少高压加热器疏水的压力能损失，皆因在本发明保护内容范围内。

Claims (7)

1.一种高压加热器疏水系统，包括给水管道，依次设置在所述给水管道上的前置泵、给水泵和高压加热器，其特征在于，所述的高压加热器和所述的前置泵出口之间设置疏水管道，所述的高压加热器内的疏水通过所述的疏水管道疏入所述前置泵出口。

2.如权利要求1所述的高压加热器疏水系统，其特征在于，所述给水管道还设置有沿给水流向位于所述前置泵入口前端的除氧器。

3.如权利要求2所述的高压加热器疏水系统，其特征在于，所述给水管道还设置有沿给水流向位于所述除氧器入口前端的低压加热器。

4.如权利要求1-3任一所述的高压加热器疏水系统，其特征在于，所述的高压加热器的个数至少为一个，其中，至少一个所述高压加热器和所述的前置泵出口之间设置所述疏水管道。

5.如权利要求4所述的高压加热器疏水系统，其特征在于，在所述的前置泵出口和高压加热器之间的疏水管道设置用于调节压力的调压阀。

6.如权利要求4所述的高压加热器疏水系统，其特征在于，在所述的前置泵出口和高压加热器之间的疏水管道设置用于增压的疏水泵。

7.如权利要求1-3任一所述的高压加热器疏水系统，其特征在于，所述高压加热器可为两个高压加热器并联，或一个高压加热器；或多个高压加热器的连接方式为串联，或并联，或串联与并联相结合的方式。