CN105276564A - 超(超)临界机组无除氧器回热系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种火力发电领域的装置，提供了一种无除氧器设计的超(超)临界火力发电热力循环系统，所述的热力循环系统包括：表面式加热器，优化的给水和凝结水系统。将目前设计的除氧器更换为表面式低压加热器。在凝汽器中增加内置式除氧器，满足机组启动时的除氧需求。除氧器改为表面式加热器后，原来的除氧器水箱水位不需要控制，取消除氧器水位调节站，凝结水泵仍然采用变频调节满足负荷变化的需要；给水泵的进水压力由凝结水泵经过各级低压加热器后提供，取消给水泵的前置泵。该热力系统适应了目前超(超)临界机组正常运行中给水系统加氧运行的要求，对热力循环回热系统进行优化设计后，可以降低热力火电厂工程的造价和提高机组的经济性能。

Description

超(超)临界机组无除氧器回热系统

1.技术领域

本发明涉及一种火力发电领域的装置，具体是一种火力发电厂超(超)临界机组的无除氧器回热系统。

2.背景技术

在传统热力发电的生产流程中，为防止热力循环系统的氧气在高温条件下对锅炉给水管道、锅炉受热面以及热交换器的氧化腐蚀，消除氧气等不凝结气体对热交换效率的影响，在热力循环系统中设计有除氧器装置，来保证了热力循环系统的汽水品质。除氧器布置于低压凝结水系统和高压给水系统之间。作为混合式加热器，除氧器利用汽轮机抽汽把锅炉给水加热到相应压力下的饱和温度，并且回收加热器疏水和锅炉排污扩容器产生的蒸汽等，以减少电厂的汽水损失。

随着热力发电技术向大容量、高参数等方面发展，国外研究发现原来给水的特定处理工艺存在流动加速腐蚀(FAC)，在给水除氧的还原性环境下，金属腐蚀生成的四氧化三铁结构疏松，无法使金属进入钝化区。国外通过新的给水处理技术，即给水加氧处理的方式，使给水除氧的还原性环境转化为氧化性环境，将原有的四氧化三铁膜变成致密的三氧化二铁保护膜，能够抑制管路和设备流动加速腐蚀的发生。国内在2000年后超(超)临界机组的大量投运，在给水加氧方面也进行了大量的研究和应用，越来越多的超(超)临界机组采用给水加氧处理方式。这样在机组正常运行中，给水加氧技术的采用对原来热力系统标准配置的除氧器提出了挑战，其除氧功能弱化甚至成为多余。如能解决机组给水系统在启动阶段需要维持低氧环境，取消原有除氧器设备，对热力循环回热系统进行优化设计，给超(超)临界机组热力系统的布置上带来先进的思路，可以降低热力火电厂工程的造价和提高机组的经济性能。

除氧器在传统的热力发电厂中存在以下弊端：

(1)对机组运行经济性的影响。因为热力循环系统中除氧器的存在，回热系统被分为低压回热系统和高压回热系统。在低压回热系统中，凝结水泵选型要选择高扬程，以克服高位布置的除氧器沿程阻力，使得机组运行中凝结水泵电耗较高。在高压回热系统中，给水泵为防止气蚀需要增加前置泵，而为了保证前置泵安全运行，除氧器必须高位布置，进一步增加了凝结水泵的运行电耗。热力发电厂的热力循环在将热井中的凝结水输送到锅炉的过程中，存在一个升压-降压-再升压的过程，存在比较大的能量损失，影响机组运行的经济性。

(2)对工程投资造价的影响。除氧器的高位布置增加了热力发电厂的土建工程，增加了凝结水管道和给水管路的长度。在总平布置上，除氧间的设计又增大了锅炉房和汽机房之间的距离，增加了四大管道的投资和管路压损。

(3)是安全管理和监督的重点设备。热力发电厂中，除氧器属于一类压力容器，但其体积庞大，造价较高；同时除氧器储存了巨大的介质能量，一旦爆破危害极大，国内发生过除氧水箱破裂人员伤亡的事故。除氧器是压力容器监督的重点对象。

经查阅国外文献资料显示，前苏联从上个世纪50年代开始研究无除氧器热力系统，目前在俄罗斯等独联体国家五十多台大型机组上运用，其特点是采用真空抽气的混合式低压加热器的方式。美国从上个世纪60年代开始研究无除氧器热力系统，从70年代起在大型发电厂得到广泛使用，如美国西屋公司生产800MW亚临界机组上就是采用无除氧器方式，热力系统中高压加热器(两台)的疏水逐级自流到汽动给水泵前低压加热器，再由疏水泵送到给水泵入口。在整个热力系统中，只有一台凝结水泵，除氧只在凝汽器中进行。在法国、德国等国家，无除氧器热力系统大多数运用在核电汽轮机上，基本上不采用混合加热器低压回热系统。可见国外对无除氧器热力系统进行了很多研究，大多在亚临界机组方面，俄罗斯有在超临界机组上采用无除氧器设计的应用，但采用混合式加热器的方式。

3.发明内容

针对现有火力发电厂热力循环中除氧器存在的弊端，本发明提供了一种无除氧器设计的火力发电热力循环系统，采用该系统包括：表面式加热器，优化的给水和凝结水系统，本发明为实现上述目的采用的技术方案为：

3.1取消除氧器的替代方案

将目前设计的除氧器更换为表面式低压加热器，取代原有的除氧器。通过该表面式低压加热器结构上的合理设计，使出口给水温度达到抽汽压力下的饱和温度，在回热系统中起到与混合式加热器一样的加热效果。为满足机组启动时的给水加热问题，同样可以在该加热器的汽侧接入辅助蒸汽来加热。

在凝汽器中增加内置式除氧器，为满足机组启动时的除氧需求。

3.2凝结水系统和给水系统的优化设计

优化的凝结水系统。由于除氧器改为表面式加热器，原来的除氧器水箱水位不需要控制，可以取消凝结水系统的除氧器水位调节站，凝结水泵仍然采用变频调节，使凝结水量满足负荷变化的需要。

优化的给水系统。由于除氧器改为表面式加热器，原来的除氧器水箱水位不需要控制，可以取消给水泵的前置泵，给水泵的进水压力由凝结水泵经过各级低压加热器后提供。

回热系统水侧系统的优化设计。将表面式低压加热器替代原混合式换热的除氧器之后，回热系统的热交换器全部为表面式热交换器。方案(1)保留原有的回热系统水侧设计，只对采用表面式低压加热器后系统作相应调整；方案(2)为降低热交换器工作压力及工程投资，可以对回热系统水侧系统进行优化设计。

(1)原有回热系统的两级升压供水系统

原有的八级回热系统，除氧器作为混合式加热器，布置于低压凝结水系统和高压给水系统之间，低压加热系统由四级回热系统组成，高压加热系统由三级回热系统组成。除氧器改为表面式热交换器之后，对八级抽汽回热系统基本不变，将高压加热系统仍保留为三级。低加和凝结水系统侧由四级变为五级，凝结水泵选型时的扬程设计只需要考虑克服五台低压加热器、轴封加热器和精处理系统的压损，并满足给水泵的汽蚀裕量要求就可以了。取消前置泵之后，给水泵从4号低加出口升压供水。

(2)优化的两级升压供水系统

高压加热器是机组中承压最高的设备，为保证其安全性，选材和壁厚都要求比较高，明显增加了设备投资。除氧器改为表面式热交换器之后，可以对八级抽汽回热系统进行优化设计，将高压加热系统由三级改为两级，原3号高加变成了3号低加，取消前置泵之后，给水泵从3号低加出口增压。低加和凝结水系统侧由四级变为六级，凝结水泵选型时的扬程设计只需要考虑克服六台低压加热器、轴封加热器和精处理系统的压损，并满足给水泵的汽蚀裕量要求就可以了。这样，3号高加的成本会大幅度降低，凝结水系统也得到优化。

附图说明

图1为本发明实施例1的回热系统流程图

图2为本发明实施例2的回热系统流程图

4.具体实施方式

实施例1，参见图1。本实施例提供了一种火力发电厂超(超)临界机组的无除氧器回热系统，该系统包括：表面式低压加热器替换原有的混合式加热的除氧器，相应优化的给水系统和凝结水系统；在凝汽器中增加内置式除氧器，为满足机组启动时的除氧需求。低压加热系统由四级回热系统组成，分别为八号低加、七号低加、六号低加、五号低加和四号低加；高压加热系统由三级回热系统组成，分别为三号高加、二号高加和一号高加。取消前置泵后，凝结水泵选型时的扬程设计需要考虑克服五台低压加热器、轴封加热器和精处理系统的压损，并满足给水泵的汽蚀裕量要求。

实施例2，参见图2。实施例2其基本流程和实施例1相同，同样由表面式低压加热器替换原有的混合式加热的除氧器，凝汽器中增加内置式除氧器，为满足机组启动时的除氧需求；相应给水系统和凝结水系统进行优化。

该火力发电厂超(超)临界机组的无除氧器回热系统，不同之处在于，高压加热系统由二级回热系统组成，分别为二号高加和一号高加；低压加热系统由五级回热系统组成，分别为分别为八号低加、七号低加、六号低加、五号低加、四号低加和三号低加。取消前置泵后，凝结水泵选型时的扬程设计需要考虑克服五台低压加热器、轴封加热器和精处理系统的压损，并满足给水泵的汽蚀裕量要求。

Claims (4)

1.本发明涉及一种火力发电领域的装置，提供了一种超(超)临界机组无除氧器回热系统，所述的热力循环系统包括：表面式加热器，优化的给水和凝结水系统；将目前设计的除氧器更换为表面式低压加热器；在凝汽器中增加内置式除氧器，满足机组启动时的除氧需求；除氧器改为表面式加热器后，原来的除氧器水箱水位不需要控制，取消除氧器水位调节站，凝结水泵仍然采用变频调节满足负荷变化的需要；给水泵的进水压力由凝结水泵经过各级低压加热器后提供，取消给水泵的前置泵；该热力系统适应了目前超(超)临界机组正常运行中给水系统加氧运行的要求，对热力循环回热系统进行优化设计后，可以降低热力火电厂工程的造价和提高机组的经济性能。

2.根据权利要求1所述的超(超)临界机组无除氧器回热系统，其特征在于，所述的热力循环系统用于超(超)临界火力发电机组，将目前设计的混合式加热的除氧器更换为表面式低压加热器，在凝汽器中增加内置式除氧器，满足机组启动时的除氧需求；机组正常运行时给水采用加氧运行的方式。

3.根据权利要求1所述的超(超)临界机组无除氧器回热系统，其特征在于，除氧器改为表面式加热器后，原来的除氧器水箱水位不需要控制，取消除氧器水位调节站，凝结水泵仍然采用变频调节满足负荷变化的需要。

4.根据权利要求1所述的超(超)临界机组无除氧器回热系统，其特征在于，除氧器改为表面式加热器后，给水泵的进水压力由凝结水泵经过各级低压加热器后提供，取消给水泵的前置泵。