汽輪機(jī)低壓加熱疏水系統(tǒng)的優(yōu)化

0低壓加熱器疏水系統(tǒng)的配置針對重量相同的250w汽油車組，通常采用7級抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)，包括2臺高壓蒸汽機(jī)、4臺壓力式換熱器和1臺解氧器。高壓加熱器疏水逐級自流入除氧器,而低壓加熱器疏水有三種方式:疏水逐級自流方式、疏水泵方式、疏水泵與疏水自流相結(jié)合的方式。疏水系統(tǒng)的配置包括疏水泵、疏水冷卻段、疏水閃蒸箱、疏水調(diào)節(jié)閥及管路組件等。汽輪機(jī)低壓加熱器的疏水系統(tǒng)由于采用不同的疏水方式,在安全性和經(jīng)濟(jì)性方面具有不同的特點。本文對1000MW等級核電機(jī)組低壓加熱器疏水系統(tǒng)的三種疏水方式進(jìn)行分析比較,提出了一種適合核電汽輪機(jī)特點、經(jīng)濟(jì)性好、安全可靠性高的核電低壓加熱器疏水系統(tǒng)的優(yōu)化配置方案。1凝汽器加疏水直接未來加入方案對1000MW等級核電機(jī)組低壓加熱器(以下簡稱低加)疏水系統(tǒng)按以下三種方式的配置進(jìn)行分析比較:方案1:采用疏水逐級自流的方式(見圖1),系統(tǒng)配置為:4#、3#、2#低加分別設(shè)置內(nèi)置式疏水冷卻段,1#低加疏水直接流入凝汽器,系統(tǒng)還需配置疏水調(diào)節(jié)閥、管路組件等。方案2:采用疏水泵的方式(見圖2),系統(tǒng)配置為:4#、3#、2#低加分別配置疏水泵(n×2臺100%容量,n為低加數(shù)量),1#低加疏水直接流入凝汽器,該系統(tǒng)4#、3#、2#低加還需分別配置疏水箱、疏水調(diào)節(jié)閥、管路組件等。方案3:采用疏水泵和疏水自流相結(jié)合的方式(見圖3),系統(tǒng)配置為:4#低加設(shè)置內(nèi)置式疏水冷卻段,3#低加疏水設(shè)疏水泵(1×2臺100%容量),2#低加設(shè)疏水閃蒸箱,1#低加疏水直接流入凝汽器,該系統(tǒng)4#低加需配置疏水調(diào)節(jié)閥,3#低加需配置疏水箱、疏水調(diào)節(jié)閥、管路組件等。不同配置的疏水系統(tǒng),在經(jīng)濟(jì)性與安全性方面具有不同的特點。2抽汽被外部利用的情況根據(jù)等效熱降法分析疏水系統(tǒng)分別配置疏水冷卻段和疏水泵對機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響。所謂等效熱降,對回?zé)岢槠狡啓C(jī)的抽汽而言,在利用外部熱量而抽汽被減少的情況下,表示所排擠的1kg蒸汽做功的增加,反之,當(dāng)抽汽被外部利用而增加時,則表示做功的減少。等效熱降法基于熱功轉(zhuǎn)換定律,并且以新蒸汽流量、初終參數(shù)、燃料供應(yīng)量保持不變?yōu)榍疤釛l件而對熱力系統(tǒng)進(jìn)行分析計算,采用這種方法計算時,只考慮機(jī)組功率的變化,其功率的變化即代表機(jī)組效率或其他經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的相對變化,因此就有可能對局部抽汽量和熱量的變化進(jìn)行定量計算分析,并直接求出經(jīng)濟(jì)性的變化結(jié)果,使計算過程趨于簡化,從而避免了常規(guī)熱力計算的復(fù)雜計算過程。2.1疏水冷卻段對機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響方案1中4#、3#、2#低壓加熱器分別設(shè)置內(nèi)置式疏水冷卻段。Noj低加設(shè)置內(nèi)置式疏水冷卻段的連接系統(tǒng)如圖4所示。設(shè)qj為加熱器Noj的抽汽放熱,ηj-1、ηj分別為加熱器Noj-1、Noj的抽汽效率,β為Noj加熱器疏水份額,Δγj為疏水冷卻度。根據(jù)等效熱降法,與低壓加熱器無疏水冷卻段相比,增設(shè)疏水冷卻段,使疏水冷卻放出熱量βΔγj的利用場所和使用能級發(fā)生了變化。Noj不設(shè)疏水冷卻段(疏水自流)時,該熱量利用于加熱器Noj-1中,獲得做功βΔγjηj-1,增設(shè)疏水冷卻段后,該熱量不再利用于加熱器Noj-1中,而由主凝結(jié)水帶回到加熱器Noj中,提高了使用能級,獲得做功βΔγjηj。因而,采用疏水冷卻段后,新蒸汽等效熱降的變化是上述做功變化的差值,所以其增加值為:由于加熱器蒸汽放熱量的變化,ΔH修正為:由此可見,設(shè)置疏水冷卻段可以提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性,而且β越大,Δγj越高,(ηj-ηj-1)越大,則疏水冷卻段的熱經(jīng)濟(jì)效果越好。通過計算(此處計算過程略),某1000MW等級核電機(jī)組低加疏水系統(tǒng)采用方案1時,在TMCR工況下機(jī)組功率約為1248.66MW。2.2設(shè)置疏水熱降降低熱降方案2中4#、3#、2#低加分別配置了疏水泵。Noj低加設(shè)置疏水泵的連接系統(tǒng)如圖5所示。用疏水泵把加熱器疏水打入其出口主凝結(jié)水管中,使疏水與主凝結(jié)水混合,以提高主凝結(jié)水溫度,使機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性提高。為討論疏水泵的熱經(jīng)濟(jì)效果,以取消疏水泵,讓疏水自流進(jìn)行分析,這時,熱經(jīng)濟(jì)性降低的數(shù)值就是設(shè)置疏水泵后熱經(jīng)濟(jì)性提高的數(shù)值。設(shè)β為加熱器Noj疏水經(jīng)過疏水泵的份額,τsj為加熱器Noj疏水焓,qj為加熱器Noj抽汽放熱,αh為混合點后的主凝結(jié)水份額,τj、τj0為混合點前、后主凝結(jié)水焓,τj-1為加熱器Noj-1出口主凝結(jié)水焓。根據(jù)等效熱降法,取消疏水泵,讓疏水自流,將導(dǎo)致疏水熱量利用的場所發(fā)生變化。首先,主凝結(jié)水因疏水混合而提高焓值Δτ=τj0-τj的熱量αhΔτ不再由加熱器Noj完成,而改為由加熱器Noj+1來完成,故損失做功αhΔτ(ηj+1-ηj);其次,疏水自流至加熱器Noj-1,疏水的部分熱量βΔτs由在加熱器Noj中放出而轉(zhuǎn)移到在加熱器Noj-1中放出,其中Δτs=τsj-τsj-1,故產(chǎn)生做功損失βΔτs(ηj-ηj-1)。因此,取消疏水泵將使新蒸汽等效熱降降低,也就是設(shè)置疏水泵后新蒸汽等效熱降的增加值為:取消疏水泵,加熱器Noj由匯集式變?yōu)槭杷帕魇?抽汽放熱量qj變?yōu)閝j-Δτs,對式(3)修正并根據(jù)混合點方程得:由此可見,設(shè)置疏水泵可以提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性,而且比設(shè)置疏水冷卻段的熱經(jīng)濟(jì)效果更好。通過計算(此處計算過程略),某1000MW等級核電機(jī)組低加疏水系統(tǒng)采用方案2時,在TMCR工況下機(jī)組功率約為1253.50MW。2.3解決2#低加疏水熱量的影響方案3中4#低加設(shè)置了內(nèi)置式疏水冷卻段,3#低加疏水設(shè)置了疏水泵,而2#低加設(shè)置了疏水閃蒸箱,使2#低加的疏水在閃蒸箱中閃蒸,閃蒸后蒸汽被送入1#低加汽側(cè)加熱主凝結(jié)水,疏水通過U型管流入凝汽器,這樣既回收了2#低加疏水熱量,又減少了1#低加的抽汽量,從而提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。通過計算(此處計算過程略),某1000MW等級核電機(jī)組低加疏水系統(tǒng)采用方案3時,在TMCR工況下機(jī)組功率約為1251.51MW。2.4三種方案的技術(shù)效率比較方案2采用了目前最先進(jìn)的技術(shù),理論上技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益最好,方案2凈熱效益比方案1高4優(yōu)化配置方案由于核電機(jī)組的特殊性,機(jī)組運行基本上不參加調(diào)峰,為了不因某設(shè)備的故障而停機(jī)并造成非計劃停堆,達(dá)到長周期安全運行,維護(hù)方便,滿足經(jīng)濟(jì)性高,安全可靠性高的要求,對1000MW等級核電機(jī)組低壓加熱器疏水系統(tǒng),比較適合選用方案3所述的優(yōu)化配置方案,即采用疏水泵和疏水自流相結(jié)合的疏水方