关于暖风器高、低压不同疏水方式经济性分析

　　暖风器是布置在空预器进口风道中带翅片的“汽-气热交换器”，冬季采用汽轮机抽汽加热一、二次风使其风温提高，提高受热面表面温度，防止低温腐蚀。

　　目前暖风器及其疏水系统在实际使用上存在着较多的问题，对电厂的节能减排、设备投入率以及补给水率等项指标有一定影响。特别是疏水系统，一旦出现故障大量疏水无法回收，造成除盐水和热量的很大浪费。同时疏水系统问题还将波及暖风器本体，使暖风器疏水不畅导致汽水共存，造成暖风器内部水击撞管产生机械振动及腐蚀，引起暖风器开裂、泄漏。

　　目前设计院和电厂仍对暖风器高压疏水（至除氧器）和低压疏水（至凝汽器）看法不一，争论的主要焦点是：高压疏水方案理论上成熟、热量损失小；低压疏水方案系统简单、可靠性高，设备成本成倍降低、投入率成倍提高。

　　本文试图通过相关的理论和现场实际情况两方面进行利与弊的比较，寻找一个共同点，澄清在设计和应用上的思路，在电厂节能减排工作上寻找新的亮点。

　　1、  暖风器性的基本热力学模型

　　暖风器运行时对电厂经济性的影响主要有两个方面：一是空气加热后使得排烟温度升高，降低锅炉效率，二是耗用了汽轮机抽汽，降低汽机效率。可以用相对于1kg燃料做功（内功）为基准进行分析和计算：

       — 暖风器供汽的抽汽效率，%

       — 管道效率，%

        — 实际循环效率，%

       — 全厂循环效率，%

　　2、采用不同抽汽参数对机组效率影响的计算例

　　暖风器供汽抽汽源也有一个高压与低压的问题，抽汽压力越高暖风器系统对机组效率影响越大。下表是对不同抽汽段在不同容量机组上对煤耗影响的实际计算的结果。

（单位：g/kwh）

　　从以上计算可以看出，采用不同段的抽汽对煤耗会有1-2克的影响，因此，对暖风器供汽汽源选择抽汽段的原则应当是在满足风温和可供抽汽前提下，尽量采用较低压力的抽汽段为供汽汽源，但应兼顾疏水系统正常工作在压力方面的需要。

　　3、  设定不同风温对锅炉效率影响的计算例

　　锅炉送风被暖风器升温后对机组效率会产生两方面的影响：

　　①由于排烟温度升高，使锅炉效率下降：

　　                                          （5）

　　②由于进风温度升高，使锅炉效率提高：

　　                                                  （6）

　　两者综合后即为暖风器风温对机组效率实际产生的影响。

　　                                              （7）

　　 — 进入空预器的烟气温度，℃

　　 — 暖风器投入前的锅炉排烟温度，℃

　　 — 不投暖风器时空预器进风温度，℃

　　 — 投暖风器时空预器进风温度，℃

　　 — 排烟温度每变化1℃的热损失修正值

　　下表是对不同风温在不同容量机组煤耗的影响计算情况：

（单位：g/kwh）

　　从上表看出，采用不同风温对煤耗也有1-2克的影响。所以对暖风器二次风温设定值选择的原则是：在满足锅炉防腐及堵灰的前提下，尽量选择较低的风温。风温的控制应以锅炉的排烟温度为基准，而排烟温度的高低主要取决于烟气的露点温度。机组负荷变化等因素均会导致排烟温度变化，而手动操作麻烦且准确性较差，因此应建立以控制排烟温度为对象的自动调节系统。

　　4、  采取不同冷凝水回收方式对锅炉效率的影响

　　暖风器疏水的回收问题主要是回收到高压（除氧器）场合、还是低压（凝汽器）场合的问题。有人认为低压疏水会损失热量，因而不。其实这是一种误解。从理论上讲没有冷源就不会有热量损失，低压疏水虽将暖风器冷凝水导入凝汽器，正是为了避开冷源而将导入到热井，所以疏水导入凝汽器并没有热量损失的问题，低压疏水损失了一些功（即?）。

　　① 高压疏水时：

　　暖风器疏水返回第j号加热器入口侧相对于1kg燃料可回收的功（kw）：

　　                                                    （8）

　　② 低压疏水时：

　　暖风器疏水返回凝汽器相对于1kg燃料可回收的功（kw）：

　　                                                               （9）

　　式中： — 第r号加热器的焓升，kj/kg

 　　    — 第r号加热器的抽汽效率，%

　　从上述理论明确表示疏水到高压场合可以回收一部分功，疏水到低压场合不再有回收功存在。所以从以上理论出发，暖风器疏水回收一般选择为除氧器为目的地，为了将这些疏水打进除氧器，构建了疏水箱和疏水泵的设计方案。长期以来疏水箱水位检测故障和疏水泵严重汽蚀等问题相当普遍，据有关资料披露该系统投入率仅为50%。很多电厂冬季勉强投入暖风器时疏水很难回收，甚至还有停用暖风器的。因此现在不是计算回收多少“功”的问题，节能减排的形势要求我们必须杜绝直排现象。

　　5、  关于暖风器其它问题的说明

　　实际上低压疏水损失的“功”与高压疏水时疏水泵消耗的厂用电，其“功”与“能”基本上是相当的。

　　此外，有关认为有的暖风器特性曲线具有临界点，若暖风器在临界点以下运行时，反而会使机组的热经济性有所提高。

　　近年来国外一些知名锅炉厂家所配置的暖风器疏水系统已经大大简化了，采用“暖风器→疏水器→凝汽器”的设计方案。由于系统的简化、环节减少，故障率大大降低（仅为疏水器的MTBF），在国内一些进口机组上也可以找到。这种疏水系统的投入率高、故障率低，特别是采用自由浮球疏水器时，MTBF可以达到6万小时以上。

　　低压疏水（到凝汽器）的方案从上述计算中虽然减少了回收功，但是一次性投资大幅降低（5倍），设备投入率大幅提高（2倍），同时减少了设备维护、检修以及对厂用电的消耗，其利远大于其弊。现场人员将这两种疏水方案比喻为“锦上添花”和“雪里送炭”，特别是当前我国在严酷的节能、节水的现实面前，客观上需要更多简单易行、立竿见影的节能措施。很多电厂都是按照传统方案设计和建造的，投运后不久再通过技改立项将暖风器高压疏水系统改造为国外流行的低压疏水新型方案。

　　国内目前采用低压疏水的电厂有三种情况：

　　一部分是九十年代进口的锅炉（以美国GE为代表）采用低压疏水方案，另一部分是国产机组改造为低压疏水的电厂，还有一部分新（扩）建项目设计院直接设计为低压疏水的电厂，这些电厂的暖风器疏水系统运行情况普遍是良好的。

　　暖风器低压疏水系统去掉了笨重的疏水箱及昂贵的疏水泵及其连锁控制系统，疏水器成为唯一的关键部件，疏水器的性能决定了整个系统的性能。任何疏水器都有一个密封面，而自由浮球式疏水器具有无数个密封面（分布在浮球整个表面之上），因此其密封性能可保持到十数年，其使用寿命可达数十年（用于核级的为60年），是各种型式疏水器中性能最优越的。上述电厂绝大部分采用了自由浮球疏水器，从根本上保证了低压疏水系统的长期、稳定的工作，对厂内节能减排工作起到了明显的促进作用。

　　目前在低压疏水上有出现供汽调节阀前置还是后置的问题，实质上是对暖风器二次风温控制上是“调汽”还是“调水”的问题。前置为调汽，通过控制暖风器的供汽量达到调节二次风温的目的；后置是调水，通过控制暖风器中凝结水水位实现调节二次风温的目的。供汽调节阀的后置带来两个问题：第一，一般暖风器是不允许带水运行的，汽水共存在于暖风器中会引起水击撞管现象。第二，调节阀置于疏水器之后会使疏水器背压增高进入失效状态，即所谓疏水器“窘迫”。因此从理论和实践上尚需进一步探讨。

　　总之，回收疏水是全国各行各业的一项重要的节能降耗措施，完善现有的疏水回收系统，提高电厂经济效益，是电厂经济分析工作的重要任务。

　　资料：
　　1. 暖风器运行对机组效率影响的探讨         【华中电力】2001年第6期第14卷     翟培强

　　2. 电站锅炉暖风器疏水侧调节的优越性          上海发电设备成套设计研究所      赵之军

　　3. 大坝二期暖风器疏水系统改造                                        孙兆勋，马耀锋

　　4. 锅炉热风再循环系统及暖风器的设置条件                      【吉林电力】2001第3期东北电力设计院    曹勇，李佩举

　　5. 锅炉暖风器系统泄漏分析及解决措施                                  王　勇， 李日龙

　　6. 国电安顺电厂一期暖风器系统改造                                            李  雄

　　7. 哈三600MW机组锅炉暖风器及疏水系统的设计研究改造          苏盛波，罗洪新，高智树

　　8. 1号炉暖风器改进                                  【江苏电力】1998专刊    邢志浩

　　9. 暖风器运行参数对机组运行经济性的影响              【热力发电】2008第四期  王 浩

　　10.电站锅炉暖风器疏水系统优化改造           【电力】2004年10期  周立辉，胡胜利

　　11.探讨如何减少锅炉尾部低温腐蚀                        华能南通电厂          周利庆

　　12.蒸汽疏水器损失量的计算             【化工技术经济】  2000年第3期        马余天

　　13.锅炉空气预热器进风加热方式的探讨                    上海锅炉厂           周一工