凝结水系统优化设计

摘 要：文章主要描述燃气-蒸汽联合循环供热机组的凝结水系统配置情况。探讨热网疏水泵设置的合理性，从减少能耗、安全及成本等方面优化系统设计。

关键词：凝结水系统；凝结水泵；热网疏水泵

对于供热机组，凝结水系统和热网疏水系统为供热机组的主要热力系统，系统配置是否合理，不仅直接影响机组整体运行的经济性，而且对机组整体安全性也有重大影响。

1 运行工况

首先介绍SSS离合器技术基本原理：对于燃气-蒸汽联合循环供热机组的蒸汽轮机，其高中压模块和低压模块之间采用SSS离合器连接，汽轮发电机位于高压侧，低压模块可通过SSS离合器脱开，供热工况下蒸汽轮机既可背压运行也可抽凝运行，冬季供热工况抽汽量大时，汽机低压缸可解列，高中压缸背压运行，其排汽及低压主汽全部用于加热热网加热器，此时，机组抽汽量可增加20%；非供热工况时，高中压缸和低压缸通过SSS离合器连成一个轴，机组纯凝运行。

工况一：非采暖和制冷季，机组纯凝工况运行。

工况二：采暖和制冷季，汽轮机采用SSS离合器技术，汽机采用背压运行。

工况三：采暖和制冷季，一台汽机或一套联合循环机组故障。

2 方案描述

对于燃气轮机联合循环供热机组，拟定两个凝结水系统方案，根据以上三种工况，对凝结水系统配置从技术可靠性、运行经济性等方面进行比较。

2.1 方案一

对于冬季采暖和夏季制冷季，热负荷稳定，凝结水系统配置了3台50%容量的凝结水泵，采用变频方式。每台热网疏水系统配置3台50%容量热网疏水泵，热网疏水经过热网疏水泵升压后进入凝结水系统。具体系统如图1。

工况一：非采暖制冷季，机组纯凝工况运行，凝汽器来的凝结水由凝结水泵升压后，经过轴封加热器，送入锅炉尾部低压省煤器，并进入低压汽包兼除氧器。工况二：采暖和夏季制冷季，汽轮机采用SSS离合器技术，汽机背压运行，低压缸解列，中压缸排汽和低压主汽全部进入热网加热器，凝汽器处于热备用状态，只有少量疏水进入凝汽器，此时，凝结水泵间歇运行。热网疏水经过热网疏水泵升压后进入凝结水管道，送入锅炉低压省煤器，热网系统正常运行。工况三：当一台汽机或一套联合循环机组事故时，另一套蒸汽轮机背压运行，低压缸解列，中压缸排汽和低压主汽全部进入热网加热器，凝汽器处于热备用状态，只有少量疏水进入凝汽器，此时，凝结水泵间歇运行。热网疏水经过热网疏水泵升压后进入凝结水管道，送入锅炉低压省煤器，此时热网系统减半运行。

2.2 方案二

由于冬季采暖和夏季制冷期间热负荷稳定，所以凝结水系统配置了3台50%容量的凝结水泵，采用变频方式，具体系统如图2。

工况一：非采暖制冷季，机组纯凝工况运行，凝汽器来的凝结水由凝结水泵升压后，经过轴封加热器，送入锅炉尾部低压省煤器，并进入低压汽包兼除氧器。

工况二和工况三：不设置热网疏水泵，热网疏水均自流入凝汽器，经过凝结水泵升压后进入余热锅炉尾部低压省煤器，热网系统正常运行。

3 方案比较

两方案设备配置见表1：

方案一为常规供热机组凝泵、疏水泵配置方案，凝泵和疏水泵均为高压泵，采暖及制冷期，凝泵和疏水泵均投入运行，存在并泵运行的情况，控制较复杂，此种配置方式，虽然保证了热网疏水无热量损失，但由于热网疏水温度偏高，降低了余热锅炉的余热利用，且由于低压汽包（兼除氧器）为定压运行，为了配套变频凝结水泵，热网疏水泵也应该设置变频器，节能性较差。当采用SSS离合器汽机背压运行时，凝汽器凝结水量极少，凝泵一直运行，非常不经济，如果间歇运行频繁启停，对凝泵寿命影响也较大；且背压工况时轴封冷却器冷却水源为热网疏水，对汽机厂轴封加热器选型造成困难，或需额外寻找冷却水源（开式水或闭式冷却水）。

方案二的特点：（1）系统简单，热网疏水回至凝汽器，系统只有凝结水泵，系统控制较简单，不论纯凝或者背压工况运行，凝结水泵流量变化不大。机组纯凝和采暖制冷期背压运行时，均能保证凝结水泵在高效区运行。（2）不需要设置高压热网疏水泵，可节省疏水泵的投资。（3）热网系统采用了一级热网冷却器（疏水温度可达到75℃），经过生水加热器（120t/h生水从5℃加热到25℃。）后，最终进入凝汽器的疏水温度可降至～68.5℃后排至凝汽器，在凝汽器处被循环水降温至52℃左右，热量损失不大，再者，与方案一比较，因为凝结水温度较低，余热锅炉的余热也可以充分得到利用。（4）轴封加热器不存在方案一选型困难的问题。（5）虽然凝结水温度较纯凝工况偏高，但由于凝汽器高背压运行，不存在疏水在凝汽器内蒸汽闪蒸的现象，热损失不大。

此种配置方案特别适用于热负荷较饱满、采暖期经常采用SSS离合器背压运行的热电厂。

4 结束语

两种方案都充分考虑了机组的各种运行工况。但方案一系统简单，凝结水泵在高效区运行，节省疏水泵的投资，从安全、节能及成本看最优，可以作为以后项目的首选方案。

参考文献

[1]谢亚军.供热燃机电厂凝结水系统配置研究[J].陕西电力杂志，2013（6）.

[2]韩素彬.300MW级供热机组凝结水系统配置优化[J].科研，2015（10）Vol.65.

作者简介：蔺雪莉（1964-），女，中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司，1987年毕业于西安交通大学能源与动力工程系，职称：高级工程师，研究方向：从事电厂热能动力研究工作，近几年主要从事蒸汽轮机、燃气轮机、分布式能源等新能源领域的研究设计。