真空除氧器蒸汽余热回收装置系统中的应用及效益

真空除氧器蒸汽余热回收装置系统中的应用及效益

水中的氧气对锅炉本体及给水管道有强烈的腐蚀作用，严重影响锅炉的使用寿命和安全运行，根据国家有关规定，蒸发量＞2t/h的锅炉，用水必须是除氧软水。现代化火力发电厂中多采用热力除氧法（即物理除氧法），可除去给水中的氧气和水中溶解的其它气体，并且没有任何遗留物质。其真空除氧器顶部均设置排汽管道，常年对空排汽。当排汽门开大,排出的汽气混合物增加，除氧塔内汽流速度增大，对除氧有利，但却增大了工质和热量的损失，即使真空除氧器保持了合理的排汽门开度，仍然不可避免地要损失掉一部分工质和热量，同时真空除氧器排汽还会造成噪声污染和机房顶蒸汽聚集。

真空除氧器排汽造成了大量的工质损失和热能浪费，增加了补水量，使得除盐水制水成本增加。如果火力发电厂回收这部分排汽，其节能效果相当显著。为此研制的真空除氧器余汽回收系统，既实现了良好的除氧效果，又可解决噪声污染等问题，同时还可回收大量工质及热量。

热泵技术在火电厂真空除氧器

介绍将蒸汽喷射泵技术用于回收火力发电机组真空除氧器排汽的工程实例，介绍其工作原理、系统构成、控制方式及效益分析。本项目在驱动/引射汽源压力均在较大范围波动的情况下，得到了出口压力稳定的蒸汽以实现真空除氧器废汽的回收再利用，并实现回收系统排汽压力自动调节，完成自动排氧功能。

1蒸汽喷射式热泵原理

目前真空除氧器排汽得不到有效利用，同时工业上有时需要中压蒸汽，在来流是高压蒸汽的情况下，如果采用节流法降压使用是极不经济的，此时可以使用引射式喷射器,以较少的高压蒸汽引射低压蒸汽，混合得到较多的中压蒸汽以供利用。

以喷射器为主组成的蒸汽喷射式热泵是一种将低品位热能转化为高品位热能的节能设备，以水蒸汽作为工作介质，经拉法尔喷嘴加速后，形成高速气流来携带被抽气体,从而达到抽气的目的。

蒸汽喷射式热泵，即蒸汽喷射压缩器。它由喷嘴、接受室、混合室和扩压器四部分组成。进入压缩器前压力高的驱动蒸汽以很高的速度从喷嘴喷出，进入接受室，并把喷射器前压力较低的引射蒸汽吸走。在喷射器里，驱动蒸汽的动能一部分传给引射蒸汽，驱动蒸汽和引射蒸汽进入混合室中进行速度均衡，伴随着压力的升高，混合流体进入扩压器，压力将继续升高。在扩压器出口混合流体已形成一股居中压力的压缩蒸汽，达到热用户要求而进入供热系统中。

根据运行经验，蒸汽喷射式热泵的效率n为35%〜40%,目前采用针形阀对蒸汽喷射式热泵供汽量进行调节的技术已经成熟，运行效果良好，并且结构极其简单，投资少，运行费用低。

2实际应用

电厂共有5台140MW机组和2台300MW机组，在实际的生产过程中，虽然对真空除氧器废汽利用做了些初步的改造，如真空除氧器余汽并联起来供非生产用汽系统等，但近年来机组负荷变化频繁，出现了压力不一致的现象，同时受机组运行方式和热用户用热特点的限制，使这种简单的供汽方式无法正常运行,真空除氧器只能对空排汽。

发电厂部分非生产系统用汽必须由300MW机组高辅联箱供给（减压成0.8MPa的稳定蒸汽汽源），造成高品位蒸汽能源的浪费。为此我们将真空除氧器废汽回收系统用于电厂140MW和300MW机组中，使真空除氧器的余汽得到了大限度的利用，满足了非生产用汽的需要，节能意义重大。

2.1真空除氧器原理及系统构成

2.1.1基本原理

本项目主要是利用蒸汽喷射热泵技术对真空除氧器排汽进行回收。蒸汽喷射式热泵有本体、电动调节机构两部分组成。

蒸汽喷射式热泵釆用双喷嘴结构，蒸汽喷射热泵本体主要由壳体、多孔喷嘴、混合管等零部件组成。设计原则是将冷再汽作为驱动汽源，在冷再汽2.5MPa、320C时，一个喷嘴流量10t/h,开一个喷嘴可以满足抽吸的要求，在冷再热蒸汽参数为1.3MPa、340'C时两个喷嘴全开，可流过Ht/h蒸汽。两个喷嘴由两个针型阀控制，两根阀杆通过提板由一个电动执行器带动，两个喷嘴依次开启，两个喷嘴分别对应各自混合管及扩压段，出口并在一起。

2.1.2糸1枸成

真空除氧器排汽回收利用系统主要由热泵、回收蒸汽压力自动控制装置、热泵驱动蒸汽调节阀、真空除氧器排氧至热泵电动门、压力变送器、测温装置、流量测量装置等组成（见图1）。

热泵驱动汽源从锅炉再热器冷段蒸汽管道分别引出两条管道、合并成一条后将再热器冷段蒸汽送至热泵驱动汽源接口，管路上分别安装有一次、二次手动门及逆止门，通过热泵驱动蒸汽调节阀来调节驱动汽量的大小来达到调节热泵出口蒸汽压力的目的。

热泵吸入汽源真空除氧器余汽自真空除氧器向空排气管引出一条管道、再分为两路送至热泵吸入汽源接口。管道分别装设有电动门、两个逆止门及一次、二次手动门。

热泵出口蒸汽通过管道将热泵出口蒸汽送至三抽母管供厂生活汽母管。热泵出口管道装设有手动门、逆止门、就地压力表、压力变送器、温度测量元件、疏水门等。

2.2控制方式

废汽回收系统采用逻辑控制软件包，实现与DCS系统之间的通讯，采用喷射泵出口压力及溶氧数值等参数进行自动控制。即当凝结水（或除氧给水）含氧量大于规定值时，自动开启真空除氧器对外排汽、投入废汽回收系统运行，并自动调整驱动汽源量的大小使热泵出口压力满足厂非生产用汽压力要求。

凝结水、除氧给水溶氧量信号由化学实时系统经通讯电缆送入DCS系统，真空除氧器压力、再热汽冷段压力、再热器冷段温度等利用机组现有参数信号，热泵出口压力、非生产用汽母管压力新加压力变送器转换成420mA的信号送入DCS系统。系统的主要功能有参数监测、系统保护功能、报警功能和自动功能。

2.3测量元件

系统的主要测量参数有压力、温度、流量等，其中压力包括冷再汽压力、除氧汽压力、热泵出口蒸汽压力、非生产用汽母管压力，采用1151型压力变送器,0.1级，根据不同的压力变化确定测量范围。温度测量采用铠装K型热电偶，测温范围为0〜600C,A级，主要测试点有冷再汽温度、除氧汽温度、热泵出口蒸汽温度。热泵出口流量测试采用LUGB2315型涡流流量传感器，准确度为0.5级。

2.4性能试验

系统的出力受到外界各种因素变化的影响，因此试验时根据机组负荷的高低、热用户的多少、机组的供汽量大小等各种外界因素，选择不同的工况点进行

图1废气回收系统图

试验，测试系统的大/小出力、系统的调节性能、系统对出口压力的适应性、真空除氧器溶氧指标的变化等。试验采用现场已有的表计，试验前全部进行校验，均在误差允许的范围。

2.4.1喷射拓热泵运行特性

根据理论计算，此喷射式热泵的引射系数卩与“压缩压力Pd/引射压力Ps的比”成规律变化，体现出喷射器的运行性能，试验汽源工况下的特性见图2,在试验汽源所能提供的工况中，引射系数u随的增加而减小，规律明显，且结果拟合曲线与理论性能曲线基本相符。

2.4.2啧封无热泵出力

系统的运行与外界热用户的状况有极大的关系,供热系统的特点是用汽量随时在变化、母管压力随时在变化，废汽回收系统必须适应这种变化，才能保证可靠运行，根据历史趋势非厂用汽母管压力高达到0.95MPa,低为0.56MPa,试验喷射式热泵完全可以适应这样大的变化范围，同时可根据外界用户的用汽量对出力作较大范围的调节(4.8~10.9t/h),且系统运行稳定。实际喷射式热泵调节工况的范围可以更大，由于现场实际运行参数的限制，这些工况并未出现。

2.4.3供尚量的调节

供汽量的调节可以靠调整针型阀的开度来控制,在驱动汽、引射汽参数保持不变的情况下随针型阀调门开度的变化，系统供汽量约呈线性变化，开度对总出汽量及驱动蒸汽量的影响略大，对真空除氧器余汽的流量影响稍小。

3效益分析

当前，发电企业面临着巨大的市场竞争压力，开展节能降耗工作是提高发电企业经济效益、增强市场竞争力的重要举措之一。真空除氧器废汽回收利用系统的成功投运是电力行业节能技术的一项重要创新，它提高了废汽的能量品位，拓宽了蒸汽的使用范围。

3.1提高了机组运行的安全性

该系统的投入运行，使溶氧指标得到了很好的控制，溶氧一直在较低的水平，凝结水溶氧平均为2.421Mg/L,真空除氧器溶氧平均为1.355Mg/L,远远低于原状态及其他机组的水平，提高了设备运行的安全性,潜在经济效益显著。该系统于2004年在电厂#2机组中安装使用，4月16日系统投入运行，截止到12月31日已安全、可靠运行近260天。

3.2取得了一定的环保效益

废汽回收系统的投入运行，使真空除氧器的余汽不再排入大气，提高了企业环保水平，并为实现火力发电厂废汽的零排放奠定了重要基础。

3.3获得了显著的经济效益

该系统投运后，可与高辅汽源并联运行可以满足生产系统的用汽需要，减少了非生产系统对高辅汽源的消耗，大限度地利用了机组真空除氧器余汽。从试验的情况看，年回收真空除氧器废蒸汽约7000t,回收废汽、减少热量损失带来的经济效益和减少高辅联箱蒸汽消耗所带来的年经济效益总额为100万元左右，不到1年就可收回全部投资。

真空除氧器废汽回收和自动排氧系统主要是在实现真空除氧器自动排氧的前提下，采用蒸汽喷射式热泵技术对真空除氧器排汽进行自动回收、调整成出口压力稳定的蒸汽汽源，用于公用系统、非生产系统，减轻劳动强度,提高了机组运行的安全性，具有一定的环保效益，既符合节能降耗的企业宗旨，更符合国家废能利用能源政策，具有企业、社会的双重效益。