蒸汽喷射式热泵在电站除氧器废汽回收改造中的应用

蒸汽喷射式热泵在电站除氧器废汽回收改造中的应用

２００６年１０月

第３４卷第５期（总第１８６期）

吉林电力

ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＪｉｌｉｎ

ｏｃｔ．２００６

Ｖ０１．３４Ｎｏ．５（Ｓｅｒ．Ｎｏ．１８６）

蒸汽喷射式热泵在电站除氧器

废汽回收改造中的应用

ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＳｔｅａｍ—ｉｎｊｅｃｔｅｄＨｅａｔＰｕｍｐｆｏｒ

ｏｎ

Ｒｅｆｏｒｍｉｎｇ

ＷａｓｔｅＳｔｅａｍ

ＲｅｃｏｖｅｒｙｏｆＤｅａｅｒａｔｏｒｓｉｎＰｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎ

崔修强

（华电国际十里泉发电厂，山东

枣庄

２７７１０３）

摘要：在介绍了热力除氧原理和蒸汽喷射式热泵节能原理基础之上，详细阐述了十里泉发电厂利用热泵技术实

现除氧器废汽回收和自动排氧的应用实践，应用热泵技术后在环保、安全和经济取得了较大的综合效益。关键词：热泵；热力系统；废汽回收；除氧器；技术改造

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｔｅａｍ—ｉｎｊｅｃｔｅｄｈｅａｔｐｕｍｐｉｓｔｈｅｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｏｆｕｔｉｌｉｚｉｎｇｔｈｅｌｏｗ—ｇｒａｄｅｈｅａｔ．

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中图分类号：ＴＭ６２１．４文献标识码：Ｂ

文章编号：１００９～５３０６（２００６）０５—００２６一０３

蒸汽喷射式热泵是近年研制成功的专利产品，是以蒸汽为介质来提取能量实现制热的装置，是节约能源的有力工具。热泵通过消耗少量高品位蒸汽能量，将热力系统中不可直接利用的低品位热量提取出来，变成可以直接利用的高品位能源的装置。主要用于使用蒸汽的企业进行低压蒸汽升压、设备排出废蒸汽循环回收及闪蒸汽的回收利用等。其具有结构简单、无转动部件、维修方便、价格低廉及节能效果显著等特点。

除氧器用于锅炉给水的除氧，其工作原理为热力除氧。１，若除氧器排气门开大，对除氧有利，但也增大了工质和热量的损失。从实际运行经验来看，即使除氧器保持了合理的排汽门开度，仍然不可避免地要损失掉一部分工质和热量。同时，除氧器排汽还造成噪音污染和机房顶蒸汽缭绕（俗称“冒自龙”），除氧器排汽所产生的噪音可高达１２５ｄＢ（Ａ），对周边环境影响极大，这些与现代化环保企业形象极不

相符。为了解决噪音污染及“冒白龙”问题，回收工质

及热量，十里泉发电厂于２００４年１０月利用蒸汽喷射热泵技术对除氧器排汽进行了回收改造。

１系统设备概况

十里泉发电厂２台３００ＭＷ机组主机为Ｎ３００—

１

２蒸汽喷射式热泵系统技术特点

２．１基本原理

利用蒸汽喷射式热泵可以将工质的品位提高，在蒸汽喷射式热泵供热系统中，热泵作为引射式减压设备，利用电站或锅炉供出高品位蒸汽和热用户

６．７／５３７／５３７型凝汽式汽轮机。除氧器为卧式喷雾

０５０

淋水盘式，最大凝结水处理量为１ｔ／ｈ，额定出

力９５０ｔ／ｈ，工作压力ｏ．７４ＭＰａ，工作温度３３５℃，滑压运行范围ｏ．１４７～Ｏ．７３９ＭＰａ，工作压力下饱和温度１７０℃，排汽量为凝结水处理量的ｏ．３％，锅炉给水溶氧质量浓度不大于５ｐｇ／Ｌ。

收稿日期：２００６一０７—２０

用汽压力差转换的能量作为热泵的工作动力，较高

作者简介：崔修强（１９７２一），男，工程师，现从事火电厂节能与辅机运行方式优化研究工作。

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第３４卷第５期（总第１８６期）

、压力等级的新蒸汽通过热泵，将低品位的蒸汽增压后，满足供热参数需要。

蒸汽喷射式热泵由泵本体、电动调节机构两部分组成。蒸汽喷射热泵本体主要由壳体、多孔喷嘴、吸入室、混合管及扩压管等部分零部件组成。一定压力的蒸汽作为工作汽源，流经喷射式热泵时在其吸入室形成一定的低压区，从而将低品位废热蒸汽（低温、低压蒸汽）吸入，工作蒸汽和被引射的低压蒸汽在混合管进行混合和能量交换后，逐步充满整个截面，建立起均匀的速度场，在扩压器中压缩后的混合蒸汽伴随流体速度降低，混合蒸汽压力增加，混合蒸汽中的动能转换为势能，当压力增加到设定的热泵出口压力后进入供热系统，使废汽（低温、低压蒸汽）得到回收利用。－３３。

当热用户用汽工况和新蒸汽参数发生变化时，通过电动调节机构调节蒸汽流经的喷嘴有效断面积，通过改变新蒸汽流量来满足热用户用汽参数要求。这种型式热泵在运行工况调节过程中，热泵入口新蒸汽压力不变，即新蒸汽单位流量做功能力不变，只是改变了通过喷嘴的蒸汽流量，热泵的调节性能好、效率高。

２．２热泵系统构成

利用热泵技术回收除氧器余热系统，根据原有 热力系统特点，结合除氧器压力、水位控制方式，在保证原有系统运行方式仍然保留的前提下，增加排汽回收系统；即系统连接及运行即可按原有方式运行，也可旁路至排汽回收利用系统运行，最大限度地保证电厂运行灵活、可靠，不受影响。

除氧器排汽回收利用系统主要由热泵、回收蒸汽压力自动控制装置、热泵驱动蒸汽调节阀、除氧器排氧至热泵电动门、压力变送器、测温装置、流量测量装置等组成。其原则性连接系统见图１。

汽送至热泵驱动汽源接口，管路上分别安装有手动门、逆止门及电动门，通过热泵驱动蒸汽调节阀来调节驱动汽量的大小，达到调节热泵出口蒸汽压力的

目的。

ｂ．热泵吸人汽源并为１３３

５

除氧器余汽自除氧器两侧

向空排气管分别引出２条夺８９ｍｍ×５ｍｍ管道、合

ｍｍ×５

ｍｍ的管道，再分为夺１０８ｍｍ×

ｍｍ的２路送至热泵吸人汽源接口。管道分别装设ｃ．热泵出口蒸汽

通过巾２１９ｍｍ×５ｍｍ管道

有电动门、两道逆止门及一次、二次手动门。

将热泵出口蒸汽送向西沿除氧器层送至Ｎ３００机房西侧并入高辅汽至生活汽母管，在经过６号机组时管径变为夺２７３ｍｍ并安装三通（以备６号机组接口）。热泵出口夺２１９ｍｍ和中２７３ｍｍ管道上装设有手动门、逆止门、电动门、就地压力表、压力变送器、流量计、温度测量元件、疏水门等。２．３系统设计原则及性能参数

蒸汽喷射式热泵采用双喷嘴结构，设计原则是在冷段再热蒸汽压力４．１ＭＰａ，温度３３６℃时，开１个喷嘴可以满足抽吸的要求；在冷段再热蒸汽压力

２．５

ＭＰａ，温度３４９℃时，２个喷嘴全开。２个喷嘴由

２个针型阀控制，２根阀杆通过提板由１个电动执行器带动，２个喷嘴依次开启，２个喷嘴分别对应各自混合管及扩压段，出口并在一起。

废汽回收利用系统新蒸汽参数：压力ｏ．８～

Ｏ．９８１６

ＭＰａ，温度不小于２２０℃，系统最大流量为

ｔ／ｈ，最小流量为６ｔ／ｈ，正常流量１２ｔ／ｈ。

３热泵供热系统运行措施

３．１热泵启动准备

启动前，应按常规暖泵，以防水击。开启热泵疏水门，缓慢开启除氧器排氧到热泵各阀门，利用除氧器余汽对热泵暖泵。然后，关闭除氧器排氧到热泵各阀门，再缓慢开启再热器冷段汽源到热泵各阀门，利用锅炉冷段再热汽源对热泵暖泵。暖泵结束后，关闭热泵疏水门。３．２热泵启动

热泵启动过程中，热泵阀门的开启顺序如下：首先打开热泵出口阀门，再打开驱动汽源电动门、热泵驱动蒸汽调节门，缓慢调节驱动汽量；热泵出口压力稳定后，开启除氧器排氧到热泵手动一次门、二次门，除氧器排氧至热泵电动门。调节驱动蒸汽调节门，保持热泵出口压力高于非生产用汽母管压力

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图１废汽回收原则性系统图

ａ．热泵驱动汽源从机组再热器冷段蒸汽管道引出１条夺１３３ｍｍ×５ｍｍ管道，将再热器冷段蒸

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ｏ．０２～０．０３ＭＰａ。热泵启动过程中，应注意除氧器

压力、轴封压力、除氧器水位变化。３．３热泵停运

热泵停运，阀门的关闭顺序如下：除氧器排氧至热泵门一驱动汽源电动门一热泵驱动蒸汽调节阀一热泵出口门，注意监视除氧器压力、轴封压力。３．４热泵出口压力调整

热泵处于自动工作状态，可通过增减“热泵出口压力与非生产用汽母管压力差”设定值的办法调整出口压力，压力差设定值增大、出口压力增大，压力差设定值减少、出口压力降低。压力调节完毕后再将“热泵出口压力与非生产用汽母管压力差”设定值恢复为正常值。热泵处于手动工作状态，可通过手动调整驱动蒸汽调节阀开度大小的办法来调节出口压力。驱动蒸汽调节阀开度增大、出口压力增大，驱动蒸汽调节阀开度减少、出口压力降低。热泵运行过程中驱动蒸汽调节阀开度应大于３５％，以免因热泵流量过小而出现大的噪声。

热泵运行过程中应注意监视以下参数变化：热泵出口压力与温度；非生产用汽母管压力；非生产用汽母管压力与热泵出口压力差；除氧器压力；汽机轴封压力；锅炉冷段再热器压力与温度；除氧器水位。

４综合效益分析

４．１环保方面的效益

投入喷射式热泵余汽回收装置后，消除了机房顶排汽“冒白龙”的现象，彻底消除了除氧器排汽噪音污染及热污染排放，改善了周边环境，对于发电厂建立自身的环保形象具有积极的意义。４．２经济效益评估

ａ．工质的回收量对于十里泉发电厂３００ＭＷ机组除氧器，排汽量为凝结水处理量的０．３％，其排汽量（汽气混合物）为２．８５ｔ／ｈ，取６０％为蒸汽，则蒸汽排放量为１．７１ｔ／ｈ。年统计平均负荷约为

２５０

Ｍｗ，机组年利用小时数为７

ｏｏｏ

ｈ，蒸汽排放彻底回收后，每年则可以回收疏水１１

９７０

ｔ。按化学

制水成本１０元／ｔ计算，每年可节约生产成本

１１９

７００元。ｂ．回收的热量除氧器运行时饱和蒸汽焓值

为２

７１３

ｋＪ／ｋｇ，年排放热量为３２

４７４．６１

ＧＪ，燃煤

标准发热量为ｏ．０２９３０８

ＧＪ／ｋｇ，则除氧器年总排放

热量折合标煤为１

１０８

ｔ。除氧器余汽回收与自动除

氧系统投入后，可完全回收除氧器排放的热量，相当

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于节约标煤１

１０８

ｔ，按现行燃煤价格约３８０元／ｔ标

煤计算，每年可节约生产成本４２１０４０元。

ｃ．经济效益合计综合工质、热量２项效益，加装除氧器余汽回收装置后，每年可节约生产成本约５４万元，在一年内可收回改造工程的投资，之后即可产生直接的经济效益。４．３机组安全效益

利用热泵可以结合除氧器的实际运行情况实现自动排氧，减轻了劳动强度，提高了机组运行的可靠性及安全性。运行实践表明，热泵回收余汽装置投入后锅炉给水溶氧质量浓度保持在３．ｏｐｇ／Ｌ左右，远低于华电国际十里泉发电厂３００ＭＷ机组集控运行规程中溶解氧气质量浓度不大于７弘ｇ／Ｌ的规定，完全满足机组给水溶氧的要求。

５ 结论

ａ．在实现除氧器自动排氧的前提下，采用当今先进的蒸汽喷射热泵技术对除氧器排汽进行自动回收、调整成０．８ＭＰａ左右的稳定蒸汽汽源，用于非生产用汽系统，实现除氧器废汽回收再利用，减少非生产用汽系统对Ｎ３００机组高辅汽源的消耗。

ｂ．除氧器排汽的回收利用是电力行业节能技术的一项重要创新。为火力发电厂完成热力系统“零”排放迈出了第一步，节能效果十分显著。当前，电力系统正在全面实施节能降耗、竞价上网，在火力发电厂内实施该项节能工程，其节约的费用是相当可观的。同时，对于发电厂来说，余汽回收装置在环保方面产生的良好社会效益也是非常巨大的，是无法用经济尺度来衡量的。

ｃ．此技术既符合节能降耗的企业宗旨，更符合国家废能利用能源政策。该研究成果已在十里泉发电厂７号机组中应用并取得良好的效果。

参考文献：

（１］

郑体宽．热力发电厂［Ｍ］．北京：中国电力出版社，

１９９７．

［２］夏和青，阎尔平．蒸汽喷射式热泵的工业应用［Ｊ］．节能

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［３］许华君，钟史明．供热工程中的蒸汽喷射式热泵［Ｊ］．福

建能源开发与节约，２００１（４）：２ｌ一２４．

（编辑郝竹筠）

蒸汽喷射式热泵在电站除氧器废汽回收改造中的应用

蒸汽喷射式热泵在电站除氧器废汽回收改造中的应用

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

崔修强， Cui Xiuqiang

华电国际十里泉发电厂,山东,枣庄,277103吉林电力

JILIN ELECTRIC POWER2006，34(5)0次

参考文献(3条)

1.郑体宽 热力发电厂 1997

2.夏和青.阎尔平 蒸汽喷射式热泵的工业应用[期刊论文]-节能环保技术 2002(12)3.许华君.钟史明 供热工程中的蒸汽喷射式热泵[期刊论文]-福建能源开发与节约 2001(04)

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蒸汽喷射式热泵在电站除氧器废汽回收改造中的应用

，降低能耗，就可以节约大量的能源和资金，同时也可以改善纸张的质量。

目前我国纸机干燥部大多采用的是三段通汽供热系统和旋转式虹吸管。三段通汽系统存在着纸机干燥部各段烘缸的供汽量和供汽压力调节困难，烘缸中蒸汽冷凝水难以通畅排出等缺点。当纸机车速超过700m/min左右时，旋转式虹吸管的排水能力就会大大降低，浪费能源，同时也影响纸机的抄纸质量，因此，传统的供热系统已不能适用于较高车速的纸机。

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通过上述分析与计算比较，本文提出了采用蒸汽喷射式热泵和悬臂式虹吸管对纸机干燥部进行供热配置的方案。采用热泵供热系统替代三段通汽系统，便于调节各段烘缸的供汽压力和供汽量，使纸机烘缸温升曲线合理，有利于提高产品质量，并且形成了烘缸可靠的排水压力差，使烘缸排水通畅，提高了烘缸传热效率，能耗降低，运行稳定，操作管理方便，运行工况的调节范围大。悬臂式虹吸管是一种新型的固定式虹吸管，有着良好的排水性能。而传统旋转式虹吸管在排冷凝水的过程中，所需压力差随着纸机车速的提高而增大，经常会出现排水困难的情况。而悬臂式虹吸管则正好相反，它采用离心力来推动冷凝水排出烘缸，充分地降低排水压力差要求，在较高车速情况下，易于排水。此外从悬臂式虹吸管的研究和实际应用情况可知，在较高车速下，采用悬臂式虹吸管和热泵相结合的供热系统和单纯的热泵系统相比，处理烘缸积水和节省能耗的效果更佳。因此，热泵和悬臂式虹吸管系统的有机结合是一种性能良好的新型通汽供热系统。

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