火电厂冷油器、空冷器冷却水运行方式的分析及改进.pdf

第 l期 2 0 1 O年 1月 锅炉制造 B0I L ER MANUFACTURI NG No ． 1 J a n ． 2 0 1 0 文章编号 C N 2 31 2 4 9 2 o m o l 一 0 0 6 2 0 3 火 电厂冷油器 、 空冷器冷却水运行 方式 的分析及改进 刘 新 伊春市南岔热 电厂 ， 黑龙 江 伊春 1 5 3 1 0 0 摘要 冷油器、 空冷器是火力发电厂中耗水量较多的设备。由于该设备在运行中要不断地补充用水， 因而， 造成大量的水资源浪费和不足， 直接影响到电厂的经济效益和安全生产。本文通过分析研究冷油器、 空冷器 的冷却方式并提出改进措施， 对保证冬季电厂的安全生产非常有意义。 关键词 冷油器 ； 空冷器 ； 冷却方式 ； 分析 ； 改进 中图分类号 T M 3 1 1 文献标识码 B An a l y s i s a n d I mp r o v e me n t o f Co o l i n g W a t e r Op e r a t i o n M e t ho d f o r Oi l Co o l e r a n d Ai r Co o l e d Ex c h a n g e r i n Th e r ma l Po we r Pl a n t Li u Y i c h u n N a n e h a T h e r m a l P o w e r P l a n t ， Y i c h u n 1 5 3 1 0 0， C h i n a Ab s t r a c t I n t h e p o we r p l a n t ，a i r c o o l e d e x c h a n g e r a n d o i l c o o l e r a r e t h e e q u i p me n t s t h a t c o n s u mi n g mo r e wa t e r ．As t h e e q u i p me n t s r e q u i r e l o t s o f wa t e r u n d e r o p e r a t i n g s i t u a t i o n，whi c h l e a ds t o wa t e r wa s t e a nd wa t e r s h o a g e，t he wa t e ru t i l i z i n g mo d e a f f e c t s t h e e c o n o mi c be n e fit s d i r e c t l y a n d t h e o p e r a t i o n o f P o we r P l a n t ．Th i s p a p e r a n a l y s e s t h e c o o l i n g me t h o d o f Ai r Co o l e d Ex c h a n g e r a n d Oi l Co o l e r，a n d b r i n g s u p t h e i mp r o v e me n t ．I t i s v e r y i mp o r t a n t t o t h e s afe o pe r a t i o n o f po we r p l a n t i n wi n t e r ． Ke y wor d s o i l c o o l e r ； a i r c o o l e d e x c h a n g e r ； c o o l i n g me t h o d； a n a l y s e s； i mp r o v e me n t 0 引 言 某厂生产的汽轮机附属设备冷油器、 空冷器 的冷却用水设计为采用工业水和循环水双系统运 行的方式。由于循环水温度过高 达 3 0 C左右 ， 一 直用工业水运行 ， 冷却后 的水做 为循环水系统 的补充水。但该循环系统用不了这些水 ， 多余的 水通过溢水 口溢走了。每天损失工业水达二千多 吨， 造成 了极大的浪费。尤其在每年 1 1月份进入 枯水期 以后， 工业水紧张， 给安全生产带来威胁 。 如果在原来结构 的基础上进行改进， 将非常有利 于节约用水 。 收稿 日期 2 0 0 81 21 3 作者简介 刘 新 1 9 6 7一 ， 男， 黑龙江伊 春人 ， 1 9 9 3年毕业于吉林 电力职工大学 ， 助工， 从 事汽轮机技术管理工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 刘新 火电厂冷油器 、 空冷器冷却水运行方式 的分析及 改进 6 3 1 方案设想 为了保证安全生产 ， 节约用水 ， 将浪费掉的水 收回来 ， 循环使用。我们设想建一个带有冷却装 置的贮水池 ， 专 门贮存 冷油器 、 空冷 器利用过 的 水 ， 冷却后 ， 用水泵打回冷油器 、 空冷器加以利用。 不仅可以节省大量的水 ， 降低生产成本 ， 而且可 以 解决冬季枯水期水 资源紧张 ， 威胁 到安全生产的 大问题 。即将原来 的冷油器 、 空冷器冷却水系统 增加一个水循环系统 ， 达到减少工业水消耗 ， 实现 安全经济运行的 目的。原来系统示意图如图 1所 示。拟改造后的系统示意图如图 2所示。 冷 油器 图 1 原 系统示意 图 凉 水 池 循 环 水 池 图 2拟改造后的系统示意 图 2 方案设 计 这个 系统就是在原有 系统不变 的基础上 ， 增 加一个水冷却循环系统 ， 将流 向凉水池 的水截流 ， 冷却后流回贮水池 ， 再经水泵打 出到机组重复利 用 。以达到减少工业水消耗 ， 实现安全经济运 行 的 目的。 根据这一设想 ， 我们有 以下三个可供选择 的 方案。 1 在凉水池旁边建一个小凉水池 ， 以达到回 收工业水 目的， 同时为解决水泵吸水 的问题 ， 还要 建一个水泵池。建设一个凉水池基建投资较大 ， 时间较长 ， 还需要做 防水层难 以实施 ， 不一定经 济 。 2 利用钢板焊 接制作一个贮水 箱。利用钢 板制作虽然比建水池 费用小 ， 但钢板 内外都需要 防锈 、 防腐 ， 解决起来也 比较困难 。 3 利用现有 闲置设备改造 。主要是老软化 室的4台 1 0 m 水罐和旧的中和池 。4台水罐是 化学车问报废的机械过滤器和阴床 、 阳床 ， 现用作 除氧器溢水 收集器 。若改 为水箱可行 ， 但此设备 位于主厂房 内， 冷却装置安装 和水 的回收 比较 困 难 ， 铺设管路地方较小。 中和池原来是化学车间 中和酸碱废水用 的， 现已闲置多年 ， 两个 1 8 0 m 地下水池 ， 而且是独 立泵房， 有两台立式不锈钢水泵 ， 有空闲场地制作 冷却装置。此方案改造成本最低 ， 但水池位于地 下不利于散热。 综上所述 ， 本着节约和废物利用的原则 ， 利用 闲置中和池 ， 节约基建投资 1 5万元以上。 3 方案 实施 3 ． 1 设备 及安 装费 用 原有的两台不锈钢立式排水泵 ， 经维修可 以 利用 ， 增加的阀门是用 旧的 ， 所需花费只是增加的 法兰 、 钢板 、 弯头 、 管道等几项 ， 其 中的管道 、 钢板 也用一部分 旧的， 共计投资 8万元。 3 ． 2 冷却效果 此方案 中的重点是冷却装置 ， 就是如何将冷 油器 、 空冷器 出来 的比较热的水 ， 冷却下来重复利 用。计算如下 6 0 0 0 K W 汽轮机的机械损失是 1 0 0 K W 发电机效率是 9 6 ％ ， 则发 电机损失为 6 0 0 09 6％一6 0 0 0 2 5 0 KW 合计为 1 0 02 5 03 5 0 K W 换算成热量为 8 6 0 3 5 0 3 0 1 0 0 0 k c a l ／ k g 水泵的流量为 1 0 0 r n ／ h 则水的温升 A t3 0 1 0 0 0 1 0 01 0 0 0 3． 0l ℃ 只要将 1 0 0 m ／ h的水冷却下来 3 ℃左右 ， 即 可 达 到运行 要求 。 3 ． 3 冷 却装 置 两个 中和池外形尺寸为 1 5 ． 69 m ， 除去泵 房剩于 1 2 9 m 的地方可安装冷却装置 ， 从主厂 房出来的 1 5 9 m m的管道经标高为 4 ． 4 m 的泵 房顶部进入 8 m m的配水管 ， 配水管上钻有一 排 6 4 m m的孑 L 向上喷水 ， 水下落过程 中与冷空气 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 4 锅炉制造 总第 2 1 9期 接触交换热量。水被冷却后落到地面。由于中和 池顶部是 3 0 0 m m厚的混凝土层 ， 不易拆除， 因此 在上面制作了一个 1 2 9 0 ． 5 IT I 的钢板池来 回 收水 ， 经过中和池的通风 口流回到中和池 中。 此系统经过试验运行 ， 取得了明显的效果 ， 机 组出口水温度为 1 8℃ ， 冷却后 ， 温度 为 1 0℃， 可 以保证机组安全稳定经济运行。 4 经济效益和社会效益 4 ． 1 节水 冬季运行时冷油器每小时耗水 2 5吨， 4台空 冷器每小时耗水 2 7 2吨。按冬季工业水最低温度 5～ 1 0 ℃运行时， 冷油器阀门开度为 2 0 ％ ， 空冷器 阀门开度为 3 0 ％， 则一天耗水量为 2 52 0 ％ 2 7 2 3 0 ％2 42 0 7 8 ． 4吨。采 暖期运行 1 3 6 天， 则节约用水 2 0 7 8 ． 41 3 6 2 8 2 6 6 2 ． 4吨。 4 ． 2 节约水费 按工业水成本价 1 ． 5 吨计算 ， 节约资金 1 ． 52 8 2 6 6 2 ． 44 2 3 9 9 3 ． 6元 ， 扣 除 中和池 1 7 K W 水泵电机耗 电量 ， 正常运行 电流 1 4 A， P 0 ． 8√ 3IV0 ． 8 1 43 8 07 ． 3 7 KW ， 按发电成本 0 ． 4 8 2 5元计算 ， 则耗电费用为 0 ． 4 8 2 5 7 ． 3 7 2 41 3 61 1 6 0 6 ． 8 7元 ， 则实际节约的 费用为 4 2 3 9 9 3 ． 6一l 1 6 0 6 ． 8 7 4 1 2 3 8 6 ． 7 3元。 5 结 论 此冷却系统可节约水 、 电费用远远大于改造 成本 。经连续多个冬天运行 ， 在严重枯水期减少 了工业水用量 ， 减少了运行成本 ， 节约了水资源。 保证 了热电厂正常安全生产 ， 发电、 供热质量好 ， 维护了社会稳定 ， 取得 了经济效益和社会效益的 双 丰 收。 参考文献 [ 1 ] 汽轮机附属设备 ， 沈阳电力学校． [ 上接第 6 l页] 这种热管省煤器在正常情况下 ， 其出水 温度 小于 8 0度 ， 其换热面布置分为两部分 ， 一部分联 箱体， 一部分为热管， 其热管的换热量占总换热量 9 0 ％。根据传热公式 QK H△T分析 ， 在低温余 热回收中其对数平均温差很小 ， 如果想提 高传热 量 Q值， 则只能提高 K值或增大传热面积 H。 对于钢管省煤器和铸铁省煤器而言 ， 增加受 热面积 H受到了结构空间限制 ， 而提高 K值则必 须提高烟气 流速 ， 根据 锅炉设备空气动力计算 标准方法 有关 内容， 烟气 阻力 与烟气流速 的平 方成正比， 其阻力增加很大， 将大幅度增加电厂的 动力消耗 ， 长期运行很不经济。而热管式省煤器 由于其吸热端可采取增加翅片的方法来增大传热 面积 ， 继而增加了传热量 Q。克服了钢管省煤器 和铸铁省煤器 由于空问限制无法增加受热面积 H 的问题， 大大提高了换热效果， 节省了省煤器所占 用空间。即 热管省煤器具有 占地面积小 ， 结构紧 凑等优点。 在低温余热回收中， 还必须考虑到酸露点腐 蚀的问题。我国发电行业多数是 以燃煤为主 ， 烟 气的酸露点 较低 ， 如含 流 1 ％ 的煤， 其 酸露 点在 1 2 0～ 1 3 0 o C之间。这样钢管式省煤器的低温部 分则不可避免地受到低温露点的腐蚀 ， 如进 口水 温为 6 0℃， 烟气温度为 2 7 0 o C时， 其烟气侧壁温 为 6 5 7 0℃ ， 低温腐蚀严重。而热管式省煤器在 给水温度为 6 0℃． 烟温为 1 7 0℃时， 管壁温度为 1 3 4℃ ， 高于烟气酸露点温度， 从而防止了因管壁 温度过低造成的酸露点腐蚀问题。 根据这几年来对几家安装 了热管式省煤器的 锅炉用户的跟踪调查数据 ， 其经济效益非常显著， 基本上当年即可收回投资 。 3 结 语 由热管元件组成的热管省煤器和热管空气预 热器， 具有冷， 热流体分开 ， 安装方便 ， 结构简单 ， 占地面积小 ， 不需维修 等特点。使用 寿命 57 年 ， 投资回收期一般在一年之内， 提高余热利用率 约 3 0 ％ ， 节约能源 1 0 ％左右 ， 对其它设备无影响 又可减少大气污染 。所以热管技术是当今取代钢 管省煤器 、 铸铁省煤器和列管式空气预热器 的更 新换代产品。相信不久的将来 ， 热管技术会在越 来越多的领域发挥出更大的作用。 参考文献 [ 1 ] 锅炉原理 西安交通大学 ． [ 2 ] 热管换热器 哈尔滨工业大学热工教研室 [ 3 ] 锅炉机组热力计算标准方法 ． [ 4 ] 锅炉设备空气动力计算标准方法 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m