CN112797811A - 一种高背压机组换热冷却装置及换热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高背压机组换热冷却装置及换热方法，包括对热网回水进行加热的凝汽器，用于冷却汽轮机乏汽的第一级换热器、用原水机械加速澄清池水冷却汽轮机乏汽的的第二级换热器。充分利用高背压机组中汽轮机流出的乏汽对热网回水和原水进行换热，同时实现了降低流入凝结水精处理设备的凝结水温度的目的，并提高了机械加速澄清池的温度，降低了机械加速澄清池水的浑浊度；避免了阴树脂溶解进入水汽系统而造成水汽指标超标引起的炉管泄露；解决了原水机械加速澄清池冬季进水水温低、出水水质差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及高压机组领域，尤其是高背压机组换热冷却装置及换热方法，将汽轮机排出的乏汽进行冷却，冷却的同时对热网回水、原水机械加速澄清池水进行加热。
背景技术
目前，高背压现有的设计方案是：高背压改造是采用热网回水作为凝汽器冷却用水，通过减少低压缸做功，充分利用乏汽余热加热热网回水，此时凝结水温度达55-60℃，供暖季初期和末期热网回水温度偏高时，凝结水温度会更高。由于原有的凝结水精处理阴树脂的最高运行温度不能超过55℃，原有前置过滤器和离子交换器的衬胶罐体的设计温度为5-50℃，高背压改造时进入凝结水精处理系统的水温偏高时都是采用更换凝结水精处理设备和更换高温树脂的方式满足凝结水精处理设备的正常运行。
高背压机组使用精处理高温树脂运行情况：经调研高背压改造后使用凝结水精处理高温树脂的电厂，在2个供暖季后对树脂进行了性能测试，发现阴树脂磨后圆球率从95.7%降低到17.2%，即大量树脂溶解后进入了水汽系统，造成水汽指标不合格，会在锅炉炉管内部结垢，导致炉管泄漏；体积全交换容量从1.07mmol/mL下降到0.64mmol/mL，周期制水量大大降低增加再生次数，增加酸碱用量和废水排放，每两年就需要更换树脂，在增加运行成本的同时，因树脂熔入锅炉导致水质合格率下降，严重影响机组安全。
现在使用的原水机械加速澄清池冬季出水水质差，膜处理设备冬季频繁发生污堵。制水流程为：原水机械加速澄清池出水经加热后至水处理制备除盐水及热网补充水。冬季因为机械加速澄清池进水温度低，混凝澄清效果差，出水浊度增加，甚至经常会出现翻池现象，导致超滤膜冬季频繁发生污堵情况。从目前国内外对火电厂机组来看，采用机械加速澄清池（简称机加池）处理的电厂大多使用的是地表水、矿坑水或中水，为了保证锅炉补给水处理效果，有的电厂对机加池进水进行加热，即利用辅汽联箱抽汽加热机加池进水或抽取一定量工业蒸汽与机加池进水混合，有的电厂机加池进水不加热，而是将用于锅炉补给水的机加池出水进行加热。抽取工业蒸汽加热机加池进水或出水，都需要耗费工业蒸汽。
发明内容
本发明的目的在于利用高背压机组中汽轮机流出的乏汽对热网回水和原水进行换热，同时实现了降低流入凝结水精处理设备的凝结水温度的目的，并提高了机械加速澄清池的温度，降低了机械加速澄清池水的浑浊度。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括对热网回水进行加热的凝汽器，用于冷却汽轮机乏汽的第一级换热器、用原水机械加速澄清池水冷却汽轮机乏汽的的第二级换热器；
凝汽器的入口与汽轮机低压缸排气管连通，凝汽器的凝结水出口与第一级换热器的热流入口连通，凝汽器的冷却水入口与热网回水管连通，凝汽器的冷却水出口与热网蒸汽加热器连通。充分利用乏汽余热加热热网回水，在供暖季可以降低热网水加热的消耗；并且实现了对乏汽的第一次降温得到凝结水。
第一级换热器的冷流入口与热网回水管连通，第一级换热器的冷流出口与凝汽器的冷却水入口连通，第一级换热器的热流出口与第二级换热器的热流入口连通，在第一级换热器可以对部分热网回水进行初步的加热，并且还可以对凝结水进行进一步的降温。
第二级换热器的热流出口与凝结水精处理设备连通，第二级换热器的冷流入口与原水提升泵连通，第二级换热器的冷流出口与原水机械加速澄清池连通。这样可以对凝结水的再次降温，并且利用凝结水的热量对原水机械加速澄清池的水进行加热，提高了原水的温度，节省了工业蒸汽。
第二级换热器冷流出口与原水机械加速澄清池之间的管道采用钢骨架塑料复合管道。达到承压又防腐的目的。
原水提升泵采用变速泵，在非供暖季时就可以不用通过第二季换热器进行换热，此时可以关闭原水体水泵，并且原水提升泵采用变频泵，实现了节能目的，原水提升泵通过手动阀、第一阀门与原水机械加速澄清池连通，所述的原水提升泵还通过第一隔离阀与第二级换热器的冷流入口连通，第二级换热器的冷流出口通过第二隔离阀与手动阀和第一阀门之间的管路连通；所述的第一隔离阀和第二隔离阀均为蝶阀。这样在非供暖季机组不是高倍压运行方式时，机械加速澄清池的水可以按照不通过二级换热器的方式运行，供暖季时，则原水通过第二换热器进入原水机械加速澄清池；所述隔离阀为蝶阀，采用蝶阀保证完全隔离的同时也延长了使用寿命。
一种高背压机组换热方法，包括如下步骤：采用热网回水和原水机械加速澄清池水对高背压机组的汽轮机乏汽进行换热；其中，热网回水分为两路，第一路热网回水直接对汽轮机排出的乏汽进行冷却获得初级凝结水，换热后的热网回水流入热网蒸汽加热器；第二路热网回水与初级凝结水进行换热，换热后的热网回水与第一路热网回水汇合，初级凝结水换热后为一级凝结水；一级凝结水对原水机械加速澄清池水进行加热后获得二级凝结水，二级凝结水流入凝结水精处理设备。二级凝结水流入凝结水精处理系统时的温度不超过50℃。这样实现了对乏汽的多级降温，使得进入凝结水精处理设备中的水温不会超过凝结水精处理阴树脂的最高运行温度，避免了阴树脂溶解进入水汽系统而造成水汽指标超标引起的炉管泄露，节省了树脂费用，并且利用凝结水的热量对原水进行加热，降低了原水浑浊度，解决了原水机械加速澄清池冬季进水水温低、出水水质差的问题，减少了生水加热器的工业抽气用量，降低了超滤膜污堵风险，提高了反渗透进水温度和产水率，保证了热网补水需要。
热网回水分两路，第一路热网回水直接用于对汽轮机排出的乏汽进行冷凝；第二路热网回水与初级凝结水换热后，与第一路热网回水混合后对乏汽进行冷凝。热网回水分两路一路可以提前获得部分凝结水的温度，另外一路可以对乏汽进行冷却，提高了乏汽热量的使用率。
原水机械加速澄清池水加热后的温度达到25℃～27℃。对原水机械加速澄清池水加热的流量为500m3/h。原锅炉补给水处理系统不必投运生水加热器，节省了工业蒸汽；因进水温度升高也提高了后续设备超滤和反渗透装置产水量。
一级凝结水对原水机械加速澄清池水加热是通过第二级换热器进行加热的，原水机械加速澄清池水通过原水提升泵送到第二级换热器进行加热，加热后返回原水机械加速澄清池，其中原水提升泵到第二级换热器的管道和第二级换热器到原水机械加速澄清池的管道均采用保暖布置。采用保暖布置，避免了温度散失，可以采用埋地布置的方式。
原水提升泵到第二级换热器的管道和第二级换热器到原水机械加速澄清池的管道均采用钢骨架塑料复合管道，保证了供水回水的顺畅，实现承压防腐的目的。
通过上述描述可以看出，本方案采用多级联合换热方式，乏汽经凝结器凝结为凝结水，凝结水在一级换热器处时，冷却水侧采用热网循环水回水，一级换热器为水水换热器，二级换热器采用原水机械加速澄清池原水进行冷却凝结水温，二级换热器也为水水换热器，这样实现了降低凝结水温度的目的，减少了凝结水精处理设备和树脂更换，总投资费用并不增加，避免了阴树脂溶解进入水汽系统而造成水汽指标超标引起的炉管泄露；解决了原水机械加速澄清池冬季进水水温低、出水水质差的问题，减少了生水加热器的工业抽气用量，降低了超滤膜污堵风险，提高了反渗透进水温度和产水率，保证了热网补水需要。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的系统框图。
图2为原水机械加速澄清池供水管路图。
图3为本发明具体实施方式的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明具体实施方式中的附图，对本发明具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的具体实施方式仅仅是本发明一个具体实施方式，而不是全部的具体实施方式。基于本发明中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他具体实施方式，都属于本发明保护的范围。
请参阅附图，本发明提高背压机组换热冷却装置，包括对热网回水进行加热的凝汽器，用于冷却汽轮机乏汽的第一级换热器、用原水机械加速澄清池水冷却汽轮机乏汽的的第二级换热器；凝汽器的入口与汽轮机低压缸排气管连通，凝汽器的凝结水出口与第一级换热器的热流入口连通，凝汽器的冷却水入口与热网回水管连通，凝汽器的冷却水出口与热网蒸汽加热器连通；第一级换热器的冷流入口与热网回水管连通，第一级换热器的冷流出口与凝汽器的冷却水入口连通，第一级换热器的热流出口与第二级换热器的热流入口连通；第二级换热器的热流出口与凝结水精处理设备连通，第二级换热器的冷流入口与原水提升泵连通，第二级换热器的冷流出口与原水机械加速澄清池连通。
第二级换热器冷流出口与原水机械加速澄清池之间的管道采用钢骨架塑料复合管道。原水提升泵采用变速泵，原水提升泵通过手动阀、第一阀门与原水机械加速澄清池连通，所述的原水提升泵还通过第一隔离阀与第二级换热器的冷流入口连通，第二级换热器的冷流出口通过第二隔离阀与手动阀和第一阀门之间的管路连通；所述的第一隔离阀和第二隔离阀均为蝶阀。
利用上述装置进行高背压机组换热方法，包括如下步骤：
采用热网回水对汽轮机排出的乏汽进行冷却获得初级凝结水，换热后的热网回水流入热网蒸汽加热器；
利用初级凝结水与热网回水进行换热获得一级凝结水，换热后的热网回水用于冷凝乏汽；
一级凝结水对原水机械加速澄清池水进行加热后获得二级凝结水，二级凝结水流入凝结水精处理设备，原水机械加速澄清池水加热后的温度为25℃～27℃。对原水机械加速澄清池水加热的流量为500立方米每小时。
上述步骤中，热网回水分两路，第一路热网回水直接用于对汽轮机排出的乏汽进行冷凝；第二路热网回水与初级凝结水换热后，与第一路热网回水混合后对乏汽进行冷凝。二级凝结水流入凝结水精处理系统时的温度不超过50℃。
一级凝结水对原水机械加速澄清池水加热是通过第二级换热器进行加热的，原水机械加速澄清池水通过原水提升泵送到第二级换热器进行加热，加热后返回原水机械加速澄清池，其中原水提升泵到第二级换热器的管道和第二级换热器到原水机械加速澄清池的管道均采用保暖布置。原水提升泵到第二级换热器的管道和第二级换热器到原水机械加速澄清池的管道均采用钢骨架塑料复合管道。
采用上述方案，提高了机加池的进水温度，解决了原水机械加速澄清池冬季翻池、出水水质浊度高的问题。原水机械加速澄清池出水水质稳定在0.2-0.4NTU附近，而改造前同时期原水机加池出水浊度在0.4-20NTU之间答复波动。
不使用高温树脂，避免了树脂溶解进入锅炉，保证了机组水汽指标，提高设备运行的安全性、降低了树脂更换费用。
机加池进水温度由13℃提高至25～27℃，原锅炉补给水处理系统不必投运生水加热器，节省了工业蒸汽；后续设备超滤和反渗透装置因进水温度升高产水量提高了15～20%。
尽管已经示出和描述了本发明的具体实施方式，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些具体实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种高背压机组换热冷却装置，其特征是：包括对热网回水进行加热的凝汽器，用于冷却汽轮机乏汽的第一级换热器、用原水机械加速澄清池水冷却汽轮机乏汽的的第二级换热器；
凝汽器的入口与汽轮机低压缸排气管连通，凝汽器的凝结水出口与第一级换热器的热流入口连通，凝汽器的冷却水入口与热网回水管连通，凝汽器的冷却水出口与热网蒸汽加热器连通；
第一级换热器的冷流入口与热网回水管连通，第一级换热器的冷流出口与凝汽器的冷却水入口连通，第一级换热器的热流出口与第二级换热器的热流入口连通；
第二级换热器的热流出口与凝结水精处理设备连通，第二级换热器的冷流入口与原水提升泵连通，第二级换热器的冷流出口与原水机械加速澄清池连通。
2.根据权利要求1所述的高背压机组换热冷却装置，其特征是：
第二级换热器冷流出口与原水机械加速澄清池之间的管道采用钢骨架塑料复合管道。
3.根据权利要求1所述的高背压机组换热冷却装置，其特征是：
原水提升泵采用变速泵，原水提升泵通过手动阀、第一阀门与原水机械加速澄清池连通，所述的原水提升泵还通过第一隔离阀与第二级换热器的冷流入口连通，第二级换热器的冷流出口通过第二隔离阀与手动阀和第一阀门之间的管路连通。
4.根据权利要求3所述的高背压机组换热冷却装置，其特征是：
所述的第一隔离阀和第二隔离阀均为蝶阀。
5.一种高背压机组换热方法，其特征在于包括如下步骤：
采用热网回水和原水机械加速澄清池水对高背压机组的汽轮机乏汽进行换热；
其中，热网回水分为两路，
第一路热网回水直接对汽轮机排出的乏汽进行冷却获得初级凝结水，换热后的热网回水流入热网蒸汽加热器；
第二路热网回水与初级凝结水进行换热，换热后的热网回水与第一路热网回水汇合，初级凝结水换热后为一级凝结水；
一级凝结水对原水机械加速澄清池水进行加热后获得二级凝结水，二级凝结水流入凝结水精处理设备。
6.根据权利要求5所述的高背压机组换热方法，其特征是：
原水机械加速澄清池水加热后的温度达到为25℃～27℃。
7.根据权利要求6所述的高背压机组换热方法，其特征是：
对原水机械加速澄清池水加热的流量为500m3/h。
8.根据权利要求5所述的高背压机组换热方法，其特征是：
一级凝结水对原水机械加速澄清池水加热是通过第二级换热器进行加热的，原水机械加速澄清池水通过原水提升泵送到第二级换热器进行加热，加热后返回原水机械加速澄清池，其中原水提升泵到第二级换热器的管道和第二级换热器到原水机械加速澄清池的管道均采用保暖布置。
9.根据权利要求8所述的高背压机组换热方法，其特征是：
第二级换热器冷流出口与原水机械加速澄清池之间的管道采用钢骨架塑料复合管道。
10.根据权利要求5所述的高背压机组换热方法，其特征是：
二级凝结水流入凝结水精处理系统时的温度不超过50℃。
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