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????? 大流量補(bǔ)充水對(duì)熱力系統(tǒng)運(yùn)行的影響

????? 供熱機(jī)組所供熱負(fù)荷一般分為兩種，一種是工業(yè)熱負(fù)荷，另一種是采暖
（制冷）熱負(fù)荷。供采暖熱負(fù)荷時(shí)，熱網(wǎng)加熱器將蒸汽冷卻后的疏水全部回收，
沒有工質(zhì)損失。供工業(yè)抽汽熱負(fù)荷時(shí)，由于大量工質(zhì)在供熱時(shí)被消耗，回水率很
小（一般為15% 左右）或回水水質(zhì)不合格而被排掉，因此需要補(bǔ)充同樣數(shù)量的補(bǔ)
充水才能保證熱力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

????? 大量補(bǔ)充水進(jìn)入熱力系統(tǒng)一般有兩種方式，一種是直接進(jìn)入凝汽器；另一
種是先進(jìn)入低壓除氧器進(jìn)行預(yù)除氧，然后再進(jìn)入熱力系統(tǒng)。

????? 4.1 熱力除氧的原理

????? 熱力學(xué)原理表明，溶于水中的氣體量與氣體種類、氣體在水面上的分壓力
以及水的溫度有關(guān)，水溫越高，水面上的氣體分壓力越低，氣體的溶解度越小。
當(dāng)水處于沸騰狀態(tài)時(shí)，水中含氧量約等于零。

????? 常溫常壓下（20℃、0.1MPa），補(bǔ)水的含氧量約為8800ppb ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于給
水含氧量的上限值15ppb.大量的補(bǔ)水如直接與凝結(jié)水混合，將大大提高給水的含
氧量，對(duì)給水回?zé)嵯到y(tǒng)設(shè)備帶來嚴(yán)重腐蝕。所以補(bǔ)水必須經(jīng)過充分除氧后才能進(jìn)
入熱力系統(tǒng)。而稍有加熱不足，水中含氧量就大幅增加，氧的溶解度與溫度的關(guān)
系如圖4 所示。

????? 圖4 120kPa下水中含氧量與溫度的關(guān)系

????? 4.2 補(bǔ)水進(jìn)入低壓除氧器方案

????? 以鄭新公司300MW 機(jī)組為例進(jìn)行說明。補(bǔ)水先進(jìn)入120kPa的大氣式除氧器，
用五段抽汽進(jìn)行加熱除氧，再由中繼泵打入3 號(hào)低加出口。在最大工業(yè)負(fù)荷工況，
汽輪機(jī)低壓缸流量很小，凝結(jié)水流量也很小，低壓缸對(duì)應(yīng)的6 、7 、8 號(hào)低加切
除，僅5 號(hào)低加投入運(yùn)行，補(bǔ)水和凝結(jié)水混合后進(jìn)入5 號(hào)段低加，使得5 號(hào)抽汽
量增加，五段抽汽的蒸汽流速為68.9m/s ，5 號(hào)低加出口溫度達(dá)到154.1 ℃，從
而保證高壓除氧的除氧效果。

????? 該方案是供熱機(jī)組傳統(tǒng)的補(bǔ)水方案，技術(shù)上成熟，對(duì)水溫的高低、補(bǔ)水量
的大小等工況適應(yīng)能力較強(qiáng)，在大中型供熱機(jī)組上已廣泛應(yīng)用。但由于增加低壓
除氧器和中繼泵等，投資需增加。

????? 4.3 補(bǔ)水進(jìn)入凝汽器方案

????? 該方案使補(bǔ)充水進(jìn)入凝汽器喉部，以汽輪機(jī)排汽的汽化潛熱對(duì)補(bǔ)水進(jìn)行真
空除氧。利用成熟的噴射式凝汽器設(shè)計(jì)技術(shù)和鼓泡除氧技術(shù)，在凝汽器喉部高速
排汽區(qū)布置高效霧化噴嘴，補(bǔ)水與汽輪機(jī)排汽進(jìn)行充分的混合換熱，吸收排汽凝
結(jié)時(shí)放出的汽化潛熱，使補(bǔ)水達(dá)到真空狀態(tài)下的飽和溫度，除去補(bǔ)充水中的氧氣。
特殊情況下，補(bǔ)充水不能在排汽的加熱下達(dá)到完全除氧，我們可以在凝汽器熱水
井設(shè)備鼓泡除氧裝置，以較高溫度的蒸汽對(duì)補(bǔ)水進(jìn)行再次加熱，使之達(dá)到飽和度，
實(shí)現(xiàn)徹底除氧。

????? 以鄭新公司300MW 機(jī)組為例，其排汽壓力在0.004-0.018MPa，對(duì)應(yīng)排汽溫
度為28.8-57.65℃，而補(bǔ)水溫度為25℃，所以排汽與補(bǔ)水的溫差為3.8-32.65 ℃。
按最大補(bǔ)水量450t/h、補(bǔ)水最大可能溫升32.65 ℃計(jì)算，補(bǔ)水最大吸熱量為Q=4.1868
×450 ×32.65=61.5×106kJ/h ，所需最大加熱蒸汽量為W=61.5×106/2310=26.62t/h.
這一最大所需加熱蒸汽量遠(yuǎn)低于汽輪機(jī)最小排汽流量90t/h ，所以凝汽器內(nèi)有足
夠的排汽的汽化潛熱加熱補(bǔ)充水，并保證傳熱端差為零，從而保證充分除氧。

????? 在最大工業(yè)抽汽工況下，由于6 、7 、8 號(hào)低加切除，僅5 號(hào)低加運(yùn)行，
所以5 號(hào)低加所需抽汽量增大，抽汽管道流速達(dá)到110m/s，以使進(jìn)入高壓除氧器
的水溫為154.1 ℃，保證高壓除氧器的除氧效果。

????? 該方案采用噴射式凝汽器設(shè)計(jì)技術(shù)和鼓泡式除氧器技術(shù)，補(bǔ)充水在凝汽器
內(nèi)進(jìn)行真空除氧，在大型凝汽式機(jī)組和中小型供熱機(jī)組上已普遍采用。該方案不
但系統(tǒng)簡單，投資省，而且補(bǔ)充水可以在凝汽器中充分吸收汽輪機(jī)排汽的廢熱，
并增大了低壓抽汽的流量，減少了能級(jí)較高的高壓抽汽的流量，從而大大提高機(jī)
組的運(yùn)行效率，經(jīng)濟(jì)性較高。

????? 4.4 結(jié)論

????? 上述情況表明，補(bǔ)充水進(jìn)入凝汽器比進(jìn)入低壓除氧器具有明顯的優(yōu)越性，
不但投資省、系統(tǒng)簡單，而且經(jīng)濟(jì)性十分優(yōu)越，應(yīng)是供熱機(jī)組首選的補(bǔ)水方案。
但是，有兩點(diǎn)需引起注意：

????? a 如果補(bǔ)充水溫度過低、補(bǔ)充水量過大，則需要進(jìn)行詳細(xì)核算，綜合考慮，
調(diào)整鼓泡裝置加熱蒸汽的溫度和壓力，使補(bǔ)充水在凝汽器內(nèi)實(shí)現(xiàn)充分的真空除氧。

????? b 由于在最大工業(yè)抽汽工況下，五段抽汽的流速很大，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)是要充
分考慮的。