350MW机组热力系统无除氧器优化闫红亮

闫红亮

中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司河北石家庄050000

摘要：目前，我国多数火电厂的机组运行状况良好，机组发电效率正常，可靠性较高。如今，各火电厂为了实现火电机组的节能效果，纷纷采取各种措施对火电机组进行改进和优化。无除氧器热力系统优化能够有效降低机组建设和运营维护的成本，同时也能降低热力机组能耗，提高经济效益，热力系统无除氧器优化已经成为目前较为有效的应用较多的热力系统优化措施。

关键词：热力机组；350MW；无除氧器；优化改进

引言

传统热电厂机组应用除氧器进行除氧工作能够有效提高机组的热效率，同时可以确保机组水体质量，但同时这种除氧方式也存在一些问题，例如，机组结构复杂、建设成本高、机组的安全性、经济性较低，同时当机组负荷过高或过低时，实际除氧能力会有所减弱。因此，许多热电厂为了解决上述问题，纷纷采用无除氧器的方式对热力系统进行改进。

1无除氧器热力系统改造

某机组原来的热力系统结构图如图1所示，在进行无除氧器优化时，首先用表面式低压加热器来替代原来的除氧器，并将第四级的抽汽引入其中；然后取消了最末级的抽汽和该级的低压加热器；最后在凝结水泵中加装一个混合式加热器，汽轮机中的凝结水会通过凝结水泵进入混合式加热器，之后再通过混合式加热器的凝结水喷嘴以水雾的形式喷出，利用水泵小汽机排汽对其进行除氧，除氧后的凝结水再经过变频复合凝结水泵送入低压加热器加热。

通过该方式优化改造的无除氧器热力系统主要具有以下优点：第一，高压加热器的凝结水进入混合加热器之后，会排挤比其高一级的抽汽，进而大大提高热力系统的储水量，同时也能提高热力系统的经济性，这样一来，有利于热力系统在异常情况下保证水汽系统部件如锅炉、加热器、汽机等的短时工质储量变化需求；第二，应用混合式低温加热器之后，疏水会进入小汽机和最低级低温加热器中，使其内部的疏水热量得到充分利用，进而降低了热源损失，提高了热力系统的经济性，同时，凝结水也会被加热至小汽机排汽压力下的饱和水温，进而满足机组的除氧要求；第三，这种改进方式简单易行，无需对机组进行复杂的改动，仅通过在合适位置加装混合式加热器便可实现。改造后热力系统如图2所示。

图2某350MW机组无除氧器节能改造热力系统

2无除氧器热力系统可能存在的问题

2.1除氧效果的实现

除氧器最主要的功能是除氧，对无除氧器的热力系统来说，为保证系统的安全可靠运行，就要采取其他方式完成除氧工作。

目前，最常用的无除氧器除氧措施主要有两种，一种是前苏联应用最广的将二号低压加热器替换为混合式加热器，改造之后机组的压力会降低，其除氧效果会更加明显，同时凝结水加氧的水化学工况也比较稳定，因此不必担心除氧的问题，反而有时还需要加入一定的氧气。

另一种是欧美国家经常使用的除氧凝汽器，这种凝汽器会对水体进行二级除氧，进而提高除氧效果。需要注意的是，此时的疏水需要采用逐级自流的方式，由于机组管道的密封性无法保证，因此当除氧后的水流入相关管道或设备时，可能会溶解漏入的空气，进而使之前的除氧措施失去效果。

2.2除氧器的储存和缓冲作用的实现

除氧器的另一个作用是在异常情况下维持汽水系统各部件（如锅炉、汽机、加热器等）在短时间内的工质储量的变化需求，即使在异常情况下，给水泵仍可维持短时间运行。

对于无除氧器热力系统，由于凝汽器的储水量一般均在以上，有的还另设有凝结水储水箱，系统缺水时，可直接将补水补入凝结水泵进口，采用混合式低压加热器时，也具备了储水能力。凝结水泵的总容量按最大给水量考虑，压头应保证任何工况下给水泵入口不发生汽蚀，凝结水泵要重新设计或采用二级凝结水泵的设计来满足新的运行状况的要求。

3无除氧器改造后小汽轮机背压优化

3.1改造后机组的热力计算

3.2优化结果

应用上述模型对机组热力系统无除氧器改造后的小汽轮机背压进行优化。该问题属于有约束非线性规划问题，可以用优化工具箱中函数进行优化。优化过程中，加热器的端差维持不变、各级抽汽管道的压损维持不变、再热器压损维持不变、汽轮机背压维持不变、背压变化很小，可以通过改变循环冷却水量维持背压不变。

经过优化之后可发现，改造后的各级抽汽压力由于汽耗量的变化而有所改变。小汽轮机的排汽压力升高、排汽焙值增加、抽汽份额增加，同时抽汽份额减少，说明在小汽机的排汽得以充分利用的同时也排挤了低压抽汽份额，但小汽轮机的抽汽份额减少值很小，这主要是由于热力机组取消了末级抽汽，使得机组的汽耗量减少，热耗率降低，进而提高了热效率。

结语

热电厂机组进行无除氧器优化改造之后，其实际的除氧效果需要通过其他方式来实现，因此，通过何种方式进行除氧是优化改进的重点工作。通过上述无除氧器优化措施和优化结果来看，热力系统中低压加热器的水侧焓升有所降低，但小汽机的排汽余热却得到了更加充分的利用，使得机组整体的气耗量降低，进而使无除氧器优化改进的效果得以体现。

参考文献：

[1]陈保华，杨勇平，杨志平，刘殿海.300MW机组热力系统无除氧器改造及优化[J].电站系统工程，2006（04）：41-43.

[2]叶善佩，赖新华，窦洪，魏增福，陈秋辉，周见广，刘新崽.无除氧器热力系统在燃机电厂的应用分析[J].广东电力，2013，26（03）：78-81.

[3]高岩，栾涛，张翠华.现役350MW机组无除氧器系统改造的水泵性能计算[J].山东电力技术，2017，44（07）：48-51+57.

[4]陈保华.火电机组热力系统优化及节能改造研究[D].华北电力大学（北京），2006.