喷射器用于大型电站锅炉启动疏水回收的可行性分析

马昕霞李涛王云高彦庭

1.上海电力学院 200090;2.河北西柏坡电厂 050000

喷射器用于大型电站锅炉启动疏水回收的可行性分析

马昕霞1李涛2王云2高彦庭2

1.上海电力学院 200090;2.河北西柏坡电厂 050000

分析了电厂启动疏水回收的能量损失问题，提出喷射器回收启动疏水至除氧器的方案，并对方案的可行性进行了分析。

疏水回收；喷射器；可行性

1 引言

为了提高热效率，降低煤耗，减少污染，大型火力发电站已成为我国未来火电发展的主要方向。

在目前设计和建造了的大型电站中，大量的使用了大容量，高参数的直流锅炉来代替传统的汽包炉。由于直流锅炉启动过程中水冷壁的最低流量通常维持在30%BMCR，随着锅炉点火和燃烧率的增加，水冷壁内工质温度逐渐升高。当水冷壁中某处工质温度达到该处压力所对应的饱和温度，在短时间内可以将大量的水或汽水混合物挤出水冷壁从而产生大量的启动疏水。启动疏水通常是热水、汽水混合物以及过热度不足的过热蒸汽，这些都不得进入汽轮机，这使得直流锅炉都必须带有一套专门的启动旁路系统，把不合格的液、汽由旁路排掉。

国外通常将启动疏水排入凝汽器。启动疏水排入凝汽器有利于工质的回收，但是会损失大量的可用热量。如果将启动疏水排入除氧器不但回收了工质，也最大限度地回收了热量。虽然这样经济性较明显，但存在一定问题。由于大型电站锅炉的启动分离器内压力相对于除氧器来说很高，启动疏水进入除氧器后，将对除氧器产生剧烈的冲击，影响除氧器的安全运行和设备的使用寿命。所以，目前大部分国家都不选择锅炉疏水排向除氧器，选择的是凝汽器[1]。

喷射器无机械运动部件，且具有体积小、高效、节能、无泄漏、安全可靠性高、结构简单等特点，在能源电力、石油化工领域均得到了广泛应用。近年来国内对汽液喷射器在电厂的研究工作取得了一些进展，严俊杰等对汽液两相加热技术用于电厂低压加热器、供暖以及供热系统等进行了可行性分析。王晓峰等[2]设计了汽液两相除盐水加热系统。侯雅萍等[3]采用汽-液两相加热器替代表面式加热器对霸桥热电厂清水系统进行了改造。葛震弘[4]为回收工业锅炉排污中的热量，采用闪蒸蒸汽作为多喷嘴喷射器的工作流体，通入锅炉给水箱或冷补给水箱来提高锅炉给水温度。

本文分析了大型电站锅炉启动系统的现状，并指出常见启动系统存在的能量损失问题，针对性的提出采用喷射器将启动疏水回收至除氧器的方案，并对此方案系统进行了分析。

2 超临界机组启动系统

直流锅炉启动系统分为外置式和内置式。由于外置式启动系统锅炉气温较难控制，切除和投运时操作复杂，汽温波动较大，对汽轮机运行不利，因此很少采用。内置式的启动分离器是国内外超临界机组主要使用的启动系统。

内置式启动系统主要有大气扩容式、启动疏水热交换器式、再循环泵式。

大气扩容式在启动过程中，能够实现工质的回收，产生的二次汽却直接排掉，造成大量的能量损失。

启动疏水热交换器式在启动过程中，分离器疏水的热量大部分传给锅炉给水，提高给水温度，减少了启动疏水热损失。热交换后的疏水由于压力降低，可以较安全地排入除氧器。然而该启动系统较复杂，初投资较高，目前国内外超临界锅炉使用的较少。

再循环泵式启动系统在启动过程中具有不损失工质和热量等诸多优点，但缺点也十分明显:辅助系统多，设备投资大，检修费用高，疏水在循环泵内存在汽蚀危险，需设置专门管路加大疏水过冷度.

综上所述，不同的启动系统，疏水回收的方式不同，从而能量的回收程度不同。大气扩容式启动系统中，疏水进入除氧器既回收工质又回收热量，是一个双赢的思路，但是由于疏水压力骤降、汽化对除氧器存在的潜在威胁，使通过该方式回收能量的能力有限。带循环泵的启动系统实际运行中，为从安全角度考虑，导致从贮水箱溢出的疏水排入凝汽器，造成了能量的损失。从能源利用率的角度来看，疏水排入除氧器，是一种理想的回收方式，但是实现此目标，必须首先解决疏水的汽化问题，以保证疏水进入除氧器的安全性。本文分析的重要内容就是如何将直流锅炉高温、高压的启动疏水安全地排入除氧器。

3 可行性分析

3.1 疏水回收的工作原理

启动疏水回收的关键问题是尽可能降低进入除氧器的疏水的汽化率，以减小汽水混合物所携带的动能，以便将直流锅炉产生的高温、高压的启动疏水安全地排入除氧器。

本文认为采用喷射器回收启动疏水至除氧器可以有效的解决将启动疏水排入除氧器所带来的问题。将喷射器安装于除氧器水空间内，启动疏水经节流阀扩容为一定压力、一定干度的湿蒸汽，并作为喷射器的工作流体，除氧器内的低温水作为喷射器的引射流体。在喷射器内，湿蒸汽与除氧水进行剧烈的能量交换和混合使蒸汽迅速凝结，汽水混合物的比容急剧减小，使喷射器的出口处，混合物的流速大大降低，动能减小，实现了对高速蒸汽的消能，从而完成了大型电站锅炉启动疏水能量和工质的双重回收，达到节能、高效的目的。

3.2 疏水回收的系统设计

疏水回收系统的设计是根据疏水流量大小，在总管上布置若干根支管，每根支管上装一套由若干个喷射器组成的喷头，来自节流阀的具有一定压力、一定干度的湿蒸汽经疏水总管流向各个支管，并分配给每个喷射器喷头，蒸汽与除氧器内的过冷水混合后，温度升高，作为锅炉的给水。

4 结论

在大型电站锅炉的启动过程中，启动旁路系统会产生大量的高压饱和疏水，由于疏水既是工质又含有大量可用能量，如果直接排掉，将会损失大量的可用工质和热量。本文针对这个问题，提出采用喷射器回收启动疏水至除氧器的方案。经过分析，本文认为将喷射器作为启动疏水进入除氧器的减压减震设备，能够很好的实现预期的设计目标。本文的研究为超临界机组和超超临界机组疏水的回收提供新的思路，具有重要的工程应用价值。

[1] 段永成.国产600 MW 超临界机组直流锅炉启动系统[J].热能动力工程.2005，20（1）:99～100

[2] 王晓峰，高胜利，刘继平，等.超音速汽液两相流升压加热器用于除盐水加热系统的研究[J].热力发电.2003，(8):16-19.

[3] 侯雅萍，刘振利，林万超，等.灞桥热电厂清洁水系统改造[J].西北电力技术.2002，(2):38-39.

[4] 葛震弘，宋徐辉.从锅炉排污中回收热能，有效降低燃料成本[J].工业锅炉.2006，97(3):44-46.

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.11.003

上海市高等学校本科教育高地建设项目

马昕霞（1973-），女，讲师，在读博士研究生，主要从事流体机械、火电厂系统节能研究。