汽包锅炉排污利用系统及热经济性分析

（一）锅炉连续排污的目的和排污率

锅炉排污有连续排污和定期排污两种。

锅炉连续排污的目的就是要控制汽包内的锅水水质在允许范围内，从而使蒸汽品质得到保证。

锅炉连续排污水量与锅炉额定蒸发量之比的百分数称为锅炉的排污率，即

式中　Dbl——锅炉的连续排污水量，kg/h；

Db——锅炉的额定蒸发量，kg/h；

βbl——锅炉的排污率，%。

根据DL/T5000—2000，汽包锅炉正常排污率不宜超过下列数值：

（1）以化学除盐水为补给水的凝汽式发电厂为1%；

（2）以化学除盐水或蒸馏水为补给水的供热式发电厂为2%；

（3）以化学软化水为补给水的供热式发电厂为5%。

（二）锅炉连续排污利用系统及其热经济性分析

1.锅炉连续排污利用系统

汽包锅炉的连续排污损失几乎占全厂汽水损失的一半，而且随着机组容量的增加，排污水量也越来越大。为回收这部分工质并利用其热量，发电厂内设置了连续排污利用系统，它是发电厂热力系统的一个组成部分。锅炉连续排污利用系统就是将汽包内较高压力的排污水引入较低压力的连续排污扩容器中，进行降压扩容蒸发，产生较好品质的扩容蒸汽。该扩容蒸汽可引入热力系统除氧器，以回收工质并利用其热量。扩容器中剩余的排污水的含盐浓度将增大，但水温还高于100℃，可通过表面式排污水冷却器来加热自化学水处理车间来的补充水，再回收部分热量。当排污水的水温降到50℃以下时，可排入地沟。通常，锅炉的连续排污利用系统是由排污扩容器，排污水冷却器及其连接的管道、阀门、附件等组成，如图5-1所示。

图5-1　锅炉连续排污利用系统

（a）单级连续排污利用系统；（b）两级串联连续排污利用系统
1—锅炉；2—Ⅰ级连续排污扩容器；3—Ⅱ级连续排污扩容器；4—排污水冷却器；5—高压除氧器；6—大气式除氧器

2.排污利用系统的热经济性分析

在单级连续排污扩容系统中，由排污扩容器的物质平衡和热平衡以及排污水冷却器的热平衡，可求解出扩容器的蒸汽量Df、未扩容的排污水量、排污水冷却器出口的补充水比焓。

扩容器的物质平衡式

扩容器的热平衡式

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排污水冷却器的热平衡式

将式（5-2）代入式（5-3）中，可得工质的回收率αf为

式中　Dbl——锅炉连续排污水量，kg/h；

Df、——扩容器扩容蒸汽和未扩容的排污水量，kg/h；

、——扩容器压力下的饱和水、饱和蒸汽比焓，kJ/kg；

——排污水比焓，即汽包压力下的饱和水比焓，kJ/kg；

Dma——化学补充水量，kg/h；

、——排污冷却器进、出口的化学补充水的比焓，kJ/kg；

——排污冷却器出口的排污水比焓，kJ/kg；

ηf、ηr——排污扩容器、排污冷却器的热效率，一般取为0.97～0.99。

式（5-5）中，分子为1kg排污水在扩容器中的放热量，它取决于汽包压力与扩容器压力；分母为扩容器压力下1kg排污水的汽化潜热，在压力变化不大的情况下，近似为常数。由此可知，当汽包压力一定时，回收率αf值取决于扩容器压力pf，pf越低，αf值就越大。一般情况下，αf=30%～50%。

由式（5-5）可知，当其他条件一定时，扩容器的压力越低，回收的工质数量就越大，但能位的贬值也越大，这是由于压力越低的扩容蒸汽引入回热系统时，排挤的回热抽汽压力也越低，回热抽汽做功比将减小。在定功率条件下，回热抽汽做功比越小，凝汽做功就越大，致使额外的冷源损失越大，从而使机组的热经济性降低程度也就越大。这也就是说，单级连续排污利用系统回收部分工质并利用其废热的热经济性，并未反映在机组的热经济性上，而是体现在全厂热经济性提高和煤耗降低上。

3.排污系统的应用

根据DL/T5000—2000，锅炉的连续排污和定期排污系统及设备按下列要求选择：

（1）对于汽包锅炉，宜采用单级连续排污扩容系统。对于高压热电厂的汽包锅炉，根据扩容蒸汽的利用条件，可采用两级串联连续排污扩容系统；连续排污系统应有切换至定期排污扩容器的旁路。

（2）125MW以下的机组，宜两台锅炉设一套排污扩容系统；125MW及以上机组，宜每台锅炉设一套排污扩容系统。

（3）定期排污扩容器的容量，应考虑锅炉事故放水的需要；当锅炉事故放水量计算值过大时，宜与锅炉厂共同商定采取合适的限流措施。

图5-2所示为一台300MW机组汽包锅炉的排污系统。其中，连续排污系统是为回收工质和热量而设置的；定期排污系统的设置主要是考虑安全性，因此未涉及工质的回收问题。

图5-2　300MW汽包炉排污系统图

1—汽包；2—连续排污扩容器；3—排污冷却器；4—水冷壁下联箱；5—排污联箱；6—定期排污扩容器