一种用于汽轮机旋膜式除氧器的加热蒸汽梯级利用系统
 

      设计了一种用于背压式汽轮机热电联产工程旋膜式除氧器的加热蒸汽梯级利用系统，在原有的中压或高压旋膜式除氧器前设置前置大气式旋膜式除氧器，其加热蒸汽来自功热汽轮机的排汽。锅炉除氧系统能够提高原系统中中压/高压旋膜式除氧器补水温度，充分利用原系统中中压/高压旋膜式除氧器加热蒸汽与新增前置大气旋膜式除氧器之间的压差进行发电，实现蒸汽压差的梯级利用，还可以对系统的除盐水补充水进行充分除氧。
     前置大气旋膜式除氧器；中压旋膜式除氧器；高压旋膜式除氧器；功热汽轮机；凝结水泵
某厂采用旋膜式除氧器加热蒸汽梯级利用系统分析
旋膜式除氧器某厂运行中存在的问题
     某热电厂的旋膜式除氧器加热蒸汽运行工况偏离设计值，背压机组外供蒸汽不回收，旋膜式除氧器的补水率为100%补水，供汽量不足、压力偏低，将旋膜式除氧器除氧之后的给水温度提高到158℃极为困难。其次，由于电厂采用的是背压式汽轮机，除盐水补充水温度较低（一般为25~30℃），旋膜式除氧器出水温度较高，因此除盐水在旋膜式除氧器中的换热温差较大，造成旋膜式除氧器加热蒸汽的能源浪费。
采用旋膜式除氧器加热蒸汽梯级利用系统分析
由于背压汽轮机热电联产工程中外供蒸汽无法回收，因此系统需要向旋膜式除氧器补充大量的除盐水。除盐水补充水温度较低（一般为25~30℃），旋膜式除氧器出水温度较高，高压旋膜式除氧器工作压力为0.618MPa，适用于进水温度高于150℃的高压锅炉，中压旋膜式除氧器工作压力为0.3~0.4MPa，除盐水补充水温升较高，所需要的旋膜式除氧器加热蒸汽参数较高，浪费能源。
     锅炉除氧系统可以充分利用原旋膜式除氧器加热蒸汽的汽化潜热来做功、发电，由于增加了前置大气旋膜式除氧器，先将除盐水的温度从30℃升高到104℃，提高中压/高压旋膜式除氧器的补水温度，降低了旋膜式除氧器的加热蒸汽量，从而增加主机的发电量。其次，由于采用前置旋膜式除氧器及功热汽轮机，对除盐水补充水的除氧更加充分，同时也弥补了热电厂厂用电较高的缺点。
     锅炉除氧系统是在原有旋膜式除氧器的补充水系统上，增加前置大气旋膜式除氧器及功热汽轮机，利用原旋膜式除氧器和新增的前置大气旋膜式除氧器之间的加热蒸汽压差来进行发电，因此锅炉除氧系统包括新增大气旋膜式除氧器、功热汽轮发电机、前置大气旋膜式除氧器凝结水泵。
     蒸汽系统。功热汽轮发电机的进汽取自原中压/高压旋膜式除氧器加热蒸汽管道，经汽轮机电动主汽门、自动主汽门及调速汽门进入功热汽轮机，汽轮机排汽排至新增大气旋膜式除氧器。
     补水系统。锅炉除氧系统新增的前置大气旋膜式除氧器与原系统旋膜式除氧器采用串联加热补水系统。前置大气旋膜式除氧器的补水引自原系统旋膜式除氧器除盐水补充水进水母管，并在补水管道上加装调节阀组。
     凝结水系统。锅炉除氧系统的前置大气旋膜式除氧器凝结水经过凝结水泵加压后，送至原系统旋膜式除氧器除盐水母管靠旋膜式除氧器侧。在前置大气旋膜式除氧器和原系统旋膜式除氧器除盐水补充水管道上加装有旁路，保障锅炉除氧系统与原系统可切换运行以及系统运行的安全可靠性。前置大气旋膜式除氧器凝结水泵出口设置有凝结水再循环管路，以满足低负荷运行时调节原旋膜式除氧器水位的需求。
锅炉除氧旋膜式除氧器系统适用的领域及运行说明
与原系统的对比
     旋膜式除氧器加热蒸汽梯级利用系统增加了前置大气旋膜式除氧器加热除盐水补充水系统、凝结水系统、功热汽轮机同步或异步发电系统，结构较原系统复杂，占地面积大，投资高。
     旋膜式除氧器加热蒸汽梯级利用系统充分利用原旋膜式除氧器加热蒸汽的汽化潜热在功热汽轮发电机做功发电降低原有电厂或余热利用工厂的厂用电率，增加了企业的利润。对除盐水补充水进行更有效的热力除氧，减少管道的维修费用。
旋膜式除氧器适用领域
     由于锅炉除氧系统新增前置大气旋膜式除氧器（工作压力0.118MPa，对应出水温度104℃），并利用原旋膜式除氧器与新增前置大气旋膜式除氧器的压差来发电，因此锅炉除氧系统适用在采用中压旋膜式除氧器或高压旋膜式除氧器的热电厂中。锅炉除氧系统中功热汽轮机的发电，可以通过升压变压器送到高压电网、与国家电网进行并网同步运行，也可以直接并入到厂用高压母线进行孤网运行。因此，功热汽轮机可以配置同步发电机或异步发电机。锅炉除氧系统适用的领域除背压式热电联产自备电厂之外，还有余热利用向外供蒸汽的钢厂、水泥厂、石化企业、焦化厂等工业余热利用单位。
旋膜式除氧器运行说明
     锅炉除氧系统中除盐水补充水系统、凝结水系统及加热蒸汽系统上分别设置流量测量装置。系统投入运行时，根据除盐水补充水量及水温调节前置大气旋膜式除氧器的加热蒸汽流量，即调节功热汽轮机的进汽调节汽门，来保证汽轮机排汽流量满足大气旋膜式除氧器的加热蒸汽流量。当功热汽轮机故障或检修时，关闭功热汽轮机进出口蒸汽隔离阀，及前置大气旋膜式除氧器除盐水进口电动阀及调节阀和凝结水至原旋膜式除氧器隔离阀，开启除盐水补充水旁路隔离阀，保障系统安全可靠运行。
旋膜式除氧器经济性分析
     主机增加的发电利润。经过对低压旋膜式除氧器热平衡（未考虑全厂汽水损失的补水）计算得出低压旋膜式除氧器的进汽量为49t/h，经过低压旋膜式除氧器加热的补水温度提升至104℃之后进入到中压旋膜式除氧器，此时，中压旋膜式除氧器所需的加热蒸汽量为7.4t/h，主机的抽汽较原来增加6.2t/h。根据平衡图汽轮机额定工况下的汽耗为10.38kg（/kW·h），因此，增加的蒸汽在主机内增加发电量为597.3kW。上网电价按0.375元（/kW·h）（含税）计算，增加的发电利润为163.3万元。
     锅炉增加的煤耗费用。增加的这部分蒸汽所需锅炉的煤耗为0.903t/h，则全年增加耗煤量为6582.87t。标煤价格按600元/t计算，则增加煤耗费用为394.9722万元。功热汽轮机的发电利润。功热汽轮机的综合发电功率为3750kW，主机利用小时数按照7290h计算，功热汽轮机的全年发电量为27337500kW·h。购电电价按照0.52元/（kW·h）（含税）计算，则功热汽轮机增加的发电利润为1421.55万元。
     综上所述，采用旋膜式除氧器加热蒸汽梯级利用系统所增加的全年收益为1189.8778万元。