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污垢对火力发电厂节能减排的影响(2)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2012/9/17 9:30:31   

 关键词:  节能减排 污垢 凝汽器

凝汽器结垢对真空度的影响

机组容量(Mw)
水垢厚度(mm)
真空度降低(kpa)
真空度降低(%)
汽耗增加(%)
100
1.2~2.0
26.7~33.3
3~5%
3~7.5%
50
0.8~1.2
20~40
2~4%
2~ 6%

注:真空度降低1%,汽耗增加1~1.5%,当蒸汽量不够,降低汽轮机出力1~2%。

3.改变了设备的运行参数:水侧污垢不仅使凝汽器清洁率下降和冷却面积减少,增加了冷却循环水系统的水流阻力,降低了冷却水的流量,还增加了循环水的出口压力和循环水泵的能耗,使换热效率减小,端差升高。保持凝汽器较高的真空和较小的端差,是提高机组循环热效率的主要方法之一。某厂一台125 MW机组,汽轮机背压增高0.004 MPa,导致热耗增加244.5 kJ/kWh,煤耗增加9.70 g/kWh;凝汽器端差升高5 ℃,导致热耗增加95.12 kJ/kWh,煤耗增加3.66 kJ/kWh。

另以100MW机组为例,装配N-6815-2型凝汽器,正常运行中凝汽器端差控制在6℃以内,运行一段时间后,凝汽器端差就升高到9℃左右,严重影响机组经济运行。造成端差大的主要原因是循环水中的污泥、微生物和溶于水中的碳酸盐析出附在凝结器铜管水侧产生水垢,形成很大的热阻,使传过同样热量时传热端差增大,凝结器排汽温度升高,真空下降。根据N-6815-2型凝汽器热力计算说明书查得:其设计传热端差为4.04 ℃。经测试机组的平均传热端差为9 ℃左右,较设计值大5 ℃左右,根据公式tz = t1+ △t+ δt,式中:循环水入口温度t1取20 ℃,循环水温升△t取13.14 ℃,端差δt取9℃,则: tz=42.14 ℃。对应的排汽压力,Pk′=0.0085 MPa。 由于端差增大5 ℃,使汽轮机热耗率增加1.69%,供电煤耗增加8.31g/kW•h(标煤)。经计算,机组发电煤耗率增加8.31g/kW•h(标煤),年多耗标准煤9700吨,标煤按500元/T计算,折合人民币485万元,浪费很大。

4.使汽轮机组的经济效益降低:

当凝汽器在运行中由于水侧污垢热阻的增加而导致换热系数减小时,就直接影响到了经济效益。

5.威胁机组的安全运行:真空过低,会使低压缸、排汽缸温度升高,引起汽轮机轴承中心偏移,严重时会增大汽轮机组的振动;当真空降低时,为保证机组出力不变,必须增加蒸汽流量,从而导致轴向推力增大,使推力轴承过负荷,影响汽轮机组的安全运行。

6.引起垢下腐蚀:沉积物垢下腐蚀是凝汽器铜管腐蚀的主要形态。沉积物造成铜管表面不同部位上的供氧差异和介质浓度差异会导致局部腐蚀。铜被氧化生成的Cu2+ 及Cu+ 离子倾向于水解生成氧化亚铜,并使溶液局部酸化,加剧了腐蚀的发展,严重时造成针型腐蚀穿孔,导致铜管及管板泄漏,循环水进入凝结水,在无法预知的情况下,锅炉给水品质变差,威胁着锅炉及发电机组的安全运行,也直接影响发电厂的经济效益。

7.降低凝汽器的使用效率:铜管内壁形成污垢的速度很快,根据文献,凝汽器铜管清扫24h后,清洁系数从1.0变为0.692,实际传热系数由2.93kW/(m2•℃)降到1.98 kW/(m2•℃),致使排汽温度从31.5℃上升到35.5℃。而0.1mm厚污垢的热阻足以让1mm厚的铜管的导热热阻被忽略不计。如此短的积垢时间和低的传热效率,导致凝汽器长期处于低效率运行中。

大型火力发电厂各项热损失大约为: 锅炉热损失>9% 、管道热损失>1%、汽轮机排汽热损失>50%、汽轮机机械损失>2%、发电机损失>1%

--引自《热能工程设计手册》。从设计标准来看,总热损失>60%,综合热效率<40%。其中汽轮机排汽热损失>50%。50%以上的汽轮机排汽热损失不仅带来了能源资源的巨大浪费,也带来了大量的环境污染。提高火力发电厂的整体热效率技术有很多。如高效燃烧技术;发电效率提高技术;余热回收技术;乏汽回收技术及水回收技术等。技术不同,应用部位不同,对整体效率影响不同。现在,仅从通过降低主要损失----排汽热损失提高整体热效率。在凝结水量、冷却水流量和进口水温一定的情况下,提高凝汽器换热效果,减小凝汽器铜管内外壁温差,管外的蒸汽就能迅速被水冷凝,体积缩小,真空提高,蒸汽的发电能力提高,蒸汽的更多热量转化为电能,导致蒸汽的温度(排汽温度)降低,冷却水的出水温度也降低,使排汽温度和冷却水出水温度的温差(传热端差)减小,冷却水带走的热量减少,即汽轮机排汽热损失减少,发电热效率提高,经济效益也相应提高,而除垢、防垢是提高换热效率的最主要途径。可见:除垢、防垢能大幅度提高火电机组凝汽器的换热效率,从而提高机组的热经济性,减少冷源损失,就可以减少发电汽耗,也就降低了发电煤耗。

降低生产热能量的成本不仅仅有技术和经济上的意义,而且具有社会意义,是构建节约型社会的一种技术手段。湖南省株洲工学院俞秀明教授所在课题组为了获得冷凝器污垢对传热造成的经济损失评价数据,选取了江氨化工公司和湖南省南天实业公司进行了实际测试,通过分析测试结果表明,冷却水的污垢使换热器的实际运行效率下降 40%以上。他们进一步对污垢造成的各个方面损失进行了技术经济分析。分析结果显示,水垢所造成的设备费用损失高达每年 1.6 亿元左右;造成的水冷器水费增加高达到 26.6 亿元;引起的冷水机组运行电费上升 7 亿元。每年因为污垢所造成的设备费用增加、水费损失、运行费用增加总计达到 30 亿元之多 。换热器存在污垢会造成能源的巨大浪费和惊人的经济损失。

如何使污垢的影响降到最低,从而提高电厂的效益,也就成为摆在我们面前的一项紧迫的任务。

来源:百度文库
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