電站鍋爐暖風器疏水側調節的*性

　　前言
　　
　　電站鍋爐暖風器作為有效控制鍋爐低溫腐蝕的一個電站輔機設備，在國內外都已普遍使用，但多數沒有控制措施，運行中基本上是冬季投運，夏季解列。暖風器投運的時候，由于鍋爐進風溫度升高而可能造成鍋爐排煙溫度升高，機組運行經濟性變差；暖風器不投運的時候，由于鍋爐進風溫度低而可能造成低溫腐蝕加劇。對于可調式暖風器而言，蒸汽側調節容易理解，也有運行實例，但綜合效果不好；上海博創熱能機械有限公司開發研制的新型節能產品“電站鍋爐排煙溫度程控裝置”采用了疏水側調節這一技術，下面通過對比分析的方法，介紹暖風器疏水側調節的*性。
　　
　　1物理過程解釋
　　
　　可調式暖風器的蒸汽側調節示意圖詳見圖1，可調式暖風器的疏水側調節示意圖詳見圖2。暖風器用蒸汽來自于汽輪機的除氧器抽汽口，蒸汽壓力約為0．8MPa左右，溫度約為250C左右，呈過熱狀態。　　
　　圖1與圖2之間的區別在于：圖1中調節閥位于暖風器的蒸汽進口；圖2中調節閥位于暖風器的疏水出口。由此帶來暖風器內傳熱過程的變化主要有兩個方面：
　　
　　（1）暖風器的實際工作壓力不同。圖1中，調節閥前的蒸汽壓力等于汽源壓力，調節閥后的壓力小于汽源壓力且在工作中不斷變化。當調節閥關小時，由于閥后壓力降低，相應的蒸汽飽和溫度降低，使暖風器傳熱溫差減小，出力減小，從而實現調節功能；圖2中，暖風器傳熱管內的蒸汽壓力等于汽源壓力，疏水調節閥前后的疏水壓力不同。
　　
　　所以，疏水側調節使得暖風器內的實際工作壓力和蒸汽飽和溫度高于蒸汽側調節。
　　
　　（2）暖風器的傳熱介質不同。圖1中，暖風器內的工質傳熱基本上是過熱蒸汽的降溫放熱和飽和蒸汽的凝結放熱兩部分，放熱介質基本上是過熱蒸汽和飽和蒸汽；圖2中，暖風器內的工質傳熱過程是過熱蒸汽降溫放熱變為飽和蒸汽，飽和蒸汽凝結放熱變為飽和水，飽和水降溫變為過冷水，放熱介質是過熱蒸汽、飽和蒸汽和凝結水三部分，且飽和蒸汽和凝結水之間的分界線——水位不斷變化。當關小調節閥時，水位升高，由于疏水的放熱系數小于蒸汽凝結放熱系數，同時隨著疏水溫度降低，傳熱溫差也相應減小，傳熱系數和傳熱溫差的共同作用使得暖風器出力減小，從而實現調節功能。
　　
　　2調節范圍比較
　　
　　蒸汽側調節的調節范圍基本上是：暖風器內的蒸汽壓力為：（進汽壓力—調節閥全開壓降）～0.1MPa（壓力）；蒸汽溫度為：進汽溫度～100℃，閥后壓力過低可能會影響暖風器及其疏水系統運行。
　　
　　疏水側調節的調節范圍基本上是：暖風器內的蒸汽壓力等于汽源壓力；溫度范圍為：蒸汽進汽溫度至暖風器出風溫度。
　　
　　由于疏水側調節使得暖風器內的疏水溫度理論上可以降低到出風溫度，即暖風器的出力調節范圍可以達到0～100％。而對于蒸汽側調節而言，暖風器的疏水溫度很難低于蒸汽飽和溫度，所以疏水側調節的調節范圍大于蒸汽側調節。這一點使得疏水側調節能實現鍋爐低溫腐蝕所要求的高于環境溫度的任意鍋爐進風溫度數值。
　　
　　3熱能利用率的比較
　　
　　對于蒸汽側調節，暖風器的疏水溫度為相應工作壓力下的飽和溫度，而疏水側調節可以使暖風器的疏水溫度zui低可接近暖風器出風溫度，大大低于相應工作壓力下的蒸汽飽和溫度。由于進汽熱源相同，疏水溫度低則意味著單位工質的放熱量大，所以疏水側調節使得暖風器的熱能利用率高，一般可使暖風器蒸汽消耗量減少10％以蒸汽參數選擇余地的比較蒸汽側調節主要通過蒸汽壓力的變化實現調節功能，所以對蒸汽壓力的要求較高，目前常用汽輪機的除氧器抽汽口抽汽，壓力再低可能滿足不了調節閥的調節要求。
　　
　　疏水側調節同蒸汽壓力無關，蒸汽壓力僅僅滿足疏水系統流動的動力要求，所以可以考慮選用更低壓力的蒸汽。例如選用6號低壓加熱器抽汽口的抽汽，由于抽汽參數降低，可使機組抽汽回熱的效率進一步提高，計算結果見表1。　　
　　從表1計算結果可見，暖風器采用汽輪機除氧器抽汽口抽汽作為熱源，抽汽回熱可使鍋爐生產的新汽流量與汽輪機維持功率不變要求增加的新汽流量之差為5．211t／h，相當于提高機組循環系統熱效率5％o；暖風器采用汽輪機6號低壓加熱器抽汽口抽汽作為熱源，抽汽回熱可使鍋爐生產的新汽流量與汽輪機維持功率不變要求增加的新汽流量之差為7.172t／h，相當于提高機組循環系統熱效率7‰。
　　
　　很明顯，暖風器采用的蒸汽熱源的壓力越低，提高循環系統熱效率的效果越明顯，在表1計算參數下，選用汽輪機6號低壓加熱器抽汽口抽汽作為熱源，同選用除氧器抽汽口抽汽相比，提高機組循環系統熱效率2500左右，即降低機組發電煤耗0.6g／kWh左右，節能效果明顯。
　　
　　5暖風器換熱能力比較
　　
　　疏水側調節的暖風器傳熱管內蒸汽壓力等于汽源壓力，相應的蒸汽飽和溫度較高，在暖風器設計出力工況下，傳熱溫差較大。
　　
　　蒸汽側調節的暖風器傳熱管內蒸汽壓力小于汽源壓力，相應的蒸汽飽和溫度也有所降低，為了滿足調節閥的調節性能，一般閥座通徑選得較小，在暖風器設計出力工況下，調節閥全開，閥前后的壓差大約為0．1MPa，相應的蒸汽飽和溫度降低5℃左右，使得傳熱能力減弱。換言之，蒸汽側調節實際上是將汽源蒸汽人為節流，造成了熱能熵增損失后再進行傳熱過程，由此帶來的損失是在相同換熱量前提下，要求布置的受熱面積增大。
　　
　　6結論
　　
　　通過上述分析，可以得出可調式電站鍋爐暖風器采用疏水側調節相比蒸汽側調節有四方面的*性：
　　
　　（1）暖風器出力調節范圍大；
　　
　　（2）疏水溫度低于蒸汽飽和溫度，熱能利用率高；
　　
　　（3）有利于選擇更低壓力的蒸汽汽源，進一步提高汽輪機抽汽回熱的效率；
　　
　　（4）有利于提高傳熱溫差，減少暖風器受熱面積，降低制造成本。