降低射水抽气器水温的实践.pdf

2024 年第 2 期总 第 270 期冶 金 动 力METALLURGICAL POWER降低射水抽气器水温的实践赵晓雷，庞健威（江阴兴澄特种钢铁有限公司，江苏江阴 214400）【摘要】射水箱水温决定着射水抽气器的抽吸能力，也影响着凝汽器真空度所能达到的经济值，从而影响汽轮机的出力。而射水箱水温在一些小型自备电厂很容易被忽视，导致凝汽器真空度降低，汽机效率差。通过分析并改造射水抽气及相关系统，降低了机组的射水箱水温，提高了机组的真空度和效率。【关键词】自备电厂；射水箱水温；真空度；效率【中图分类号】TK264 【文献标志码】B【文章编号】1006-6764（2024）02-0044-03 【开放科学（资源服务）标识码（OSID）】Practice for Reducing Water Temperature in Water Jet Air EjectorZHAO Xiaolei,PANG Jianwei(Jiangyin Xingcheng Special Steel Works Co.,Ltd.,Jiangyin,Jiangsu 214400,China)【Abstract】The water temperature of the jet tank determines the pumping capacity of the water jet air ejector,and it also influences the economic value that can be achieved by the condenser vacuum,thus affecting the turbine output.However,jet tank water temperature is easily ignored in some small captive power plants,resulting in lower condenser vacuum and poor steam engine efficiency.By analyzing and modifying the water jet air ejector and related systems,the units jet tank water temperature was reduced,and the units vacuum and efficiency were improved.【Keywords】self-supplied power plant;jet tank water temperature;vacuum;efficiency前言在自备电厂中，相关运行人员往往会比较容易忽略射水箱水温对汽机凝汽器真空度的影响，同时也因为设备及相关系统不够完善，即使运行人员去调节射水箱补水也难以将射水箱水温降低下来。在兴澄特钢热电分厂中，部分机组射水箱水温在气温高时经常处在37 以上，影响凝汽器的真空，降低了机组的出力。射水抽气器的工作原理为射水箱中的水被射水泵加压，带有一定压力的水经过渐缩型喷管的射水抽气器加速，水快速流过，同时将凝汽器中不凝结的气体抽吸至混合室，然后经扩压管将水、气一起排至射水箱中1。由流体力学中的伯努利方程可知，在射水抽气器内水的压力能大幅降低，速度能增加，势能小幅度降低2。射水抽气器的压力比凝汽器低，对应的饱和温度也比凝汽器低。正常运行时，相对高温的不凝结气体会从压力高的凝汽器流至压力低的射水抽气器，大量的热量被带至射水箱中，这也是射水箱水温升高的主要原因。由于水的压力在射水抽气器内会大幅度降低，所以水的温度过高会导致水在射水抽气器内汽化，进而影响到射水抽气器的抽吸能力。为了解决射水箱水温高导致汽轮机真空度下降的问题，热电厂技术人员成立攻关小组，对厂内补水系统及相关设备进行检查，对射水箱补水系统进行改造，降低射水箱水温。改造的主要对象是2台汽机（0#机和2#机）的射水箱补水系统，汽机型号分别为 C40-8.83/1.27、C50-8.83/1.27-。其射水抽气系统主要由射水箱（砼结构）、射水泵、多通道长喉射水抽气器组成。射水箱补水系统主要设备相关参数如表1所示。1 0#机射水箱改造1.1 0#机运行现状0#机在实际运行中，其射水箱中的水温常年比补水温度高46，射水箱水温每年59月份平均值为36.5，汽轮机排汽温度平均值为44.5，真空度平均值为-91.5 kPa。排汽温度较高，汽机出力降低。1.2 0#机射水箱改造思路我们发现汽机射水箱补水的位置与溢水口相距较近，有可能导致补水来不及与射水箱中相对高温的水充分混合就已经被溢流，所以在补水温度符合设计要求时，进入射水抽气器内的水温仍然高于设计值不少。降低进入射水抽气器的水温可以通过改变射水箱补水、溢水的位置来实现。射水箱为砼结构，改变溢水管位置实施难度大、周期较长。考虑到射水抽气器所能达到的真空度极限值取决于进入射水抽气器的水温，并不一定需要从射水箱这个点来补水降温。因此补水降温点可以跳过射水箱，选择在射水泵进水管处进行额外补水降温。在该位置加装补水管，补充温度相对较低的水，可以避开补水与射水箱的换热，使得进入射水抽气器的水温能够稳定降低。溢流管的开度、位置不变，射水箱能够及时溢流出射水抽气器温度较高的回水。1.3 改造成果改造后，0#机射水箱水温在59月份期间，基本不超过35，机组真空度平均值从-91.5 kPa提高至-92.2 kPa左右，汽轮机排汽温度平均值从44.5 降低至42.7。改造前、后系统示意图见图1、图2。2 2#机射水箱补水改造2.1 脱湿机工作原理及其系统高炉供风配备了带有脱湿系统的汽动鼓风机，脱湿系统一般在环境温度高、空气湿度大的时候投入运行，即在每年59月份期间投运。脱湿系统冷冻机为蒸汽双效型溴化锂吸收式冷水机（参数见表2），利用余热蒸汽为动力。表1 射水箱补水系统主要设备相关参数图1 改造前补水系统示意图图2 改造后补水系统示意图表2 蒸汽双效型溴化锂吸收式冷水机相关参数442024 年第 2 期总 第 270 期冶 金 动 力METALLURGICAL POWER补水温度高46，射水箱水温每年59月份平均值为36.5，汽轮机排汽温度平均值为44.5，真空度平均值为-91.5 kPa。排汽温度较高，汽机出力降低。1.2 0#机射水箱改造思路我们发现汽机射水箱补水的位置与溢水口相距较近，有可能导致补水来不及与射水箱中相对高温的水充分混合就已经被溢流，所以在补水温度符合设计要求时，进入射水抽气器内的水温仍然高于设计值不少。降低进入射水抽气器的水温可以通过改变射水箱补水、溢水的位置来实现。射水箱为砼结构，改变溢水管位置实施难度大、周期较长。考虑到射水抽气器所能达到的真空度极限值取决于进入射水抽气器的水温，并不一定需要从射水箱这个点来补水降温。因此补水降温点可以跳过射水箱，选择在射水泵进水管处进行额外补水降温。在该位置加装补水管，补充温度相对较低的水，可以避开补水与射水箱的换热，使得进入射水抽气器的水温能够稳定降低。溢流管的开度、位置不变，射水箱能够及时溢流出射水抽气器温度较高的回水。1.3 改造成果改造后，0#机射水箱水温在59月份期间，基本不超过35，机组真空度平均值从-91.5 kPa提高至-92.2 kPa左右，汽轮机排汽温度平均值从44.5 降低至42.7。改造前、后系统示意图见图1、图2。2 2#机射水箱补水改造2.1 脱湿机工作原理及其系统高炉供风配备了带有脱湿系统的汽动鼓风机，脱湿系统一般在环境温度高、空气湿度大的时候投入运行，即在每年59月份期间投运。脱湿系统冷冻机为蒸汽双效型溴化锂吸收式冷水机（参数见表2），利用余热蒸汽为动力。表1 射水箱补水系统主要设备相关参数设备名称射水抽气器射水箱射水泵参数名称型号抽空气量/(kg/h)工作水压/MPa工作水温/容积/m3型号流量/(t/h)扬程/m转速/（r/min）功率/kW参数值TD-32320.353440250S-39A400351 45055图1 改造前补水系统示意图图2 改造后补水系统示意图表2 蒸汽双效型溴化锂吸收式冷水机相关参数名称型号制冷量/(m3/h)冷水进口温度/冷水出口温度/冷却水流量/(m3/h)蒸汽流量/(kg/h)蒸汽凝结水温度/真空泵功率/kW溶液泵功率/kW冷剂泵功率/kW参数SXZ6-465DH4 6501278005 360900.757.52.2452024 年第 2 期总 第 270 期冶 金 动 力METALLURGICAL POWER脱湿系统工作时，冷水机利用溴化锂浓、淡溶液的特性，使水在压力很低的蒸发器中蒸发、吸热，从而产出低温冷媒水，冷却后的冷水温度为 7。冷水与空气在表面式换热器内进行换热，将鼓风机进风温度冷却至空气中水汽分压力对应的凝结温度，使得空气中的水汽凝结，降低鼓风机进气含湿量，从而降低鼓风机功率、汽轮机汽耗，增加高炉供风量，降低高炉炼铁焦炭使用量3。2.2 2#机射水箱改造思路2#机射水箱状况与0#机基本一致，射水箱水温每年59月份平均值为36.7，排汽温度平均值为44，真空度平均值为-91.7 kPa。2#机射水箱与鼓风机脱湿系统距离较近。脱湿系统中空气冷却凝结后的冷水温度约10，鼓风机供风量为6 300 m3/min。江阴每年59月份平均气温为29，空气含湿量为24.449 g/kg。脱湿系统将鼓风机进风含湿量从 24.449 g/kg 降低至 10 g/kg的过程中，每小时约产生6.3 t冷水。计算过程如下4：qm=qv （1）式中：qm空气质量流量，kg/h；空气密度，取1.151 kg/m3；qv空气体积流量，m3/h。根据式（1）可计算出空气质量流量为：6 300601.151=435 078 kg/h每小时空气脱湿产生的水量为：435 078（24.449-10）=6 286 442 g为充分利用该部分冷水，在脱湿系统空气冷却器附近对该部分冷水进行收集，使用潜水泵将收集的冷水补充至2#机射水箱中，由于补水位置处于射水抽气器回水处，冷水能够及时与高温的回水充分混合，可以有效降低射水箱水温。由于潜水泵非连续性工作，为避免射水泵进水管的水倒流至该补水管中，未采用与0#机射水箱相同的改造思路。通过改造，对蒸汽双效型溴化锂吸收式冷水机的冷量进行了充分利用，使吸收式制冷机不仅能消耗炼钢产生的余热，还能对自身产生的冷量进行合理回收利用。为了能够加强射水箱的散热，将0#、2#汽机的射水箱观察口盖板更换为格栅型，便于观察、散热的同时，也避免了杂物掉落进射水箱中。2.3 改造成果改造后，在59月份期间2#机射水箱水温平均值由36.7 降低至34.5，排汽温度平均值从44 降低至 41.9，真空度平均值从-91.7 kPa 提高至-92.6 kPa。3 改造收益改造后0#机组真空度提高0.7 kPa，2#机组真空度提高0.9 kPa。机组真空度提高后，机组出力相应增加，收益也相应增加。FNTymP10 000 （2）式中：F增加的收益，万元；N汽轮机组额定功率，kW；Ty利用小时数（59月份取3 600 h），h；真空度上升率，近似为真空度提高值；m发电功率增加比例，当汽轮机的负荷不变时，真空度每升高1，发电功率增加1.2%。P电价，取0.6元/kWh。0#机组额定发电量为40 MW，2#机组额定发电量为50 MW。根据式（2）可计算出：0#机组每年可增加收益约 72 万元，2#机组每年可增加收益约 116万元。4 改造结论汽轮机凝汽器真空度的高低限制着汽轮机的出力，也影响着朗肯循环的热效率5。在日常运行中，应重视汽轮机凝汽器真空度的变化，当真空度降低时，应及时对相关的系统进行排查和处理，同时也应结合厂区实际情况，进行合理的改造，提高设备运行的经济性。兴澄特钢热电分厂对射水抽气系统的改造实践，取得了良好的经济效益，可供同行业参考。参 考 文 献 1 王国清.汽轮机设备运行技术问答 M.北京：中国电力出版社，2004.2 夏泰淳.工程流体力学 M.上海：上海交通大学出版社，2006.3 蔡俊宏.论鼓风脱湿对高炉冶炼的影响和意义 J.冶金动力，2018（2）：53-55.4 沈维道，童钧耕.工程热力学 M.北京：高等教育出版社，2007.5 杨义波.热力发电厂 M.北京：中国电力出版社，2010.收稿日期：2023-11-29作者简介：赵晓雷（1981-），男，学士学位，高级工程师，现从事热电行业技术、管理类工作。46