2020, Vol. 38 
随着国家节能减排政策要求的逐步提高，节能降耗已成为火力发电厂的工作重点，而提高机组资源利用率，是实现节能降耗目标的重要途径[1-3]。除氧器是热力发电厂的主要辅助设备之一，对保障机组的安全经济运行起着非常重要的作用。内蒙古京泰发电有限责任公司（以下简称京泰电厂）1号、2号机组除氧器的排氧系统直通大气，不仅浪费了大量除盐水，而且导致热量损失的增加。为减少工质和能源浪费，提高机组资源利用率和经济性，京泰电厂开展了机组除氧器排氧系统改造工作。
1 设备概况及存在的问题 1.1 设备概况京泰电厂两台330 MW机组均为上海汽轮机有限公司生产的直接空冷凝汽式汽轮发电机组，两台机组分别于2010年、2011年投入运行[4-5]。机组配备的除氧器均为卧置内置式热力除氧器，采用道尔顿分压原理进行除氧，除氧器排氧系统示意图如图 1所示[6]。
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图 1 除氧器排氧系统示意图 |
1号、2号机组除氧器设计出水流量1089 t/h，凝结水通过喷嘴以雾状进入除氧器。每台除氧器各接有4根直径为25 mm的排氧管道，每根排氧管道均设有1个直径为8 mm的节流孔板及手动截止阀。各排氧管道汇总至一根总管后与除氧器安全阀排气管道相连通至大气。
1.2 存在的问题京泰电厂1号、2号机组除氧器运行期间，排氧管道长期存在冒汽现象，浪费了大量水蒸气和热能，增加了生产成本，造成了经济损失。另外，排氧系统将乏汽直接外排，会造成厂区出现“白龙”现象，对厂区环境保护工作造成不利影响。为了解决上述问题，京泰电厂对2台机组的除氧器排氧系统进行了改造。
2 改造方案及实施办法 2.1 方案优选结合现场实际情况，制订了以下两种待选方案。
2.1.1 方案1增设1套与原排气管道相连的乏汽回收装置，余热回收系统进水口与除盐水管路连接，出水口接至除氧器塔头的除盐水进水口，装置冷却后的不凝结气体由排气装置排出。
加装乏汽回收装置能够充分回收工质，但存在系统较复杂、成本较高等问题。
2.1.2 方案2除氧器排氧系统乏汽温度、压力与主机管道疏水扩容器至排汽装置管道内工质参数接近，通过增加1路管道将排氧乏汽接至主机排汽装置，实现乏汽的回收。
相对于凝结水，除氧器排氧系统乏汽中的氧气较少，析出的氧气完全能够由凝汽器真空泵抽出，不会对凝结水溶氧产生明显影响[7]。该方案系统简单、可靠性高、成本较低。
经综合分析，决定采用方案2，即增加1路管道将排氧乏汽接至主机排汽装置。
2.2 方案实施办法从除氧器平台排氧总管上将原有的4根排氧管道相连汇聚成1根母管后接入排汽装置，改造后系统结构如图 2所示。为确保系统正常运行，将新增管路接于原排氧系统的总阀门前，并在出口处加装截止阀便于系统切换；在汽轮机房0 m处将新管道与生水加热器疏水管道连接，并在管道前加装截止阀。
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图 2 改造后排氧系统结构示意图 |
（1）由于除氧器位于锅炉房24 m平台，管道位于除氧器顶部30 m处，主机排汽装置位于汽轮机房0 m，所以在除氧器顶部30 m处加装1个排气总阀，并设支撑吊架1个。
（2）排气总阀至3号高压加热器正常疏水管道经24 m平台进入汽轮机房管道夹层（19.6 m），24 m至19.6 m段铺设8个管道吊架、3个支架。
（3）19.6至12.6 m段铺设5个管道吊架。
（4）最后通过汽轮机房12.6 m B列墙，将管道接入0 m处的排汽装置，共安装管道吊架17个、支架4个。
改造后的系统利用阀门与原系统进行隔断，可实现2路系统相互切换，既可切至排汽装置，也可以切至原管道外排。实际操作时需注意防止发生排汽装置漏真空现象[8-9]，1号、2号机除氧器排氧系统至排汽装置设两道阀门，排大气在除氧器平台设1道阀门，回收乏汽时只需关闭排大气总阀门，打开至排汽装置的一、二次截止阀即可；如果外排则关闭至排汽装置一、二次手动阀门，打开排大气总阀门。
3 改造效果 3.1 经济性改造前机组运行期间，除氧器排氧管道的截止阀为全开状态，大量乏汽对外排放[10-13]。经计算得出排放的乏汽量约1.1 t/h，机组年运行小时数按6142 h计，则两台机组每年外排蒸汽量为13.6 kt。除盐水成本为18元/t，若将外排蒸汽全部回收，则每年节约生产成本约24.5万元。每台机组排氧系统改造所需材料成本约为3万元，相对于节约的生产成本基本可以忽略不计。
通过对除氧器排氧系统进行改造，实现外排乏汽的回收利用，既可以避免水资源的浪费，又可以降低生产成本[14-16]，改造后的收益十分可观。
3.2 改造效果京泰电厂于2018年12月完成了1号、2号机组除氧器排氧系统改造。改造后除氧器排氧功能正常，排氧系统实现了乏汽全部回收（截至2019年6月底，已累计回收热水约6.6 kt，节约生产成本12.3万元）；系统操作方便、布置合理、运行可靠稳定，彻底解决了系统工质、热量损失及排汽管道冒汽现象，改造前、后效果对比见图 4。
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图 4 改造前后效果对比 |
京泰电厂除氧器排氧系统经过改造，有效将外排乏汽回收至主机排汽装置，避免了水蒸气和热量的大量损失，节约了生产成本，改善了生产环境，改造方案可在同类型机组中推广应用。
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