Zeitschrift für angewandten Maschinenbau

Abstrakt

Leistungsbewertung und Off-Design-Analyse der HP- und LP-Speisewassererhitzer in einem 3 × 135 MW Kohlekraftwerk

Jameson R. Almedilla, Leonel L. Pabilona und Eliseo P. Villanueva

System bestehend aus zwei Hochdruckerhitzern (HPH1 und HPH2), einem Entgaser-Speisewasserbehälter (DEA) und vier Niederdruckerhitzern (LPH4, LPH5, LPH6 und LPH7). Ziel dieser Studie ist es, eine Leistungsbewertung der regenerativen Speisewassererhitzer jeder Einheit, sowohl der geschlossenen als auch der offenen Art, bei Volllast anhand von ASME PTC 12.1 und einer Analyse des Nicht-Auslegungszustands des Erhitzers in 5 %-Lastintervallen durchzuführen. Nicht-Auslegungszustände eines Erhitzers traten mehrmals auf, wenn die Einheit gering ausgelastet oder leistungsgemindert war, und können die Gesamteffizienz einer Anlage beeinträchtigen. Die benötigten Parameter wie Last, Entnahmedampfdruck, Erhitzerablauftemperatur und Zulauf- und Ablaufspeisewassertemperatur eines Erhitzers wurden im verteilten Steuerungssystem (DCS) der Station des zentralen Kontrollraums (CCR) erfasst. Andere notwendige Daten wie Dampf- und Ablaufenthalpien wurden mithilfe der Software CATT 3 oder Dampftabellen erfasst. An jeder in Betrieb befindlichen Einheit wurden an zufällig ausgewählten Terminen fünf Tests durchgeführt. Die Datenergebnisfunktionen wie Temperatur-Terminaldifferenz (TTD), Drain Cooler Approach (DCA) und Temperaturanstieg (TR) über den Erhitzer waren Indikatoren, die zur Ermittlung und Bewertung der Leistung jedes Erhitzers verwendet wurden. Zur zusätzlichen Leistungsüberprüfung wurde auch der Extraktionsdampfstrombedarf berechnet. Die Bewertungsergebnisse bei Maximallast zeigen, dass Einheit Nr. 2 HPH1 und HPH2 eine niedrigere TTD (4,35°C bzw. 3,39°C) und DCA (-0,37°C bzw. 14,68°C) und einen höheren TR (21,97°C bzw. 46,94°C) haben, was bemerkenswert gut war. Die Ergebnisse zeigten auch, dass die TTD bei allen Einheiten anstieg, wenn die Niederdruckerhitzer zum Erhitzer der letzten Stufe (LPH4 bis LPH7) gingen. Eine höchste TTD (49,86°C) und ein niedrigster TR (2,95°C) wurden bei Einheit 1 beobachtet, was ziemlich besorgniserregend sein und selbst bei Volllast auf eine Abweichung von der Auslegung hinweisen könnte. Die Bereiche zwischen Mindest- und Höchstlast bei 5 % Lastintervallen zeigten, dass HPH1 und HPH2 (TTD und TR) proportional zur Last waren, während LPH4 und LPH5 (TTD) umgekehrt proportional zu den Lastanpassungen bei allen Einheiten waren. Die schlechte Leistung des Endheizgeräts LPH7 bei den Einheiten 1 und 2 während der Lastanpassungen, wobei sein TR bei jeder Last bei nur etwa 4 °C gehalten wurde, ist ein Hinweis auf einen Zustand außerhalb der Auslegung. Außerdem wurde mit MATLAB R2013A ein mathematischer Ansatz einer nichtlinearen Regression für TTD, DCA, TR und den Extraktionsdampfstrombedarf jedes Heizgeräts simuliert, um anderen Forschern oder Leistungsingenieuren künftige Rahmenbedingungen zu bieten. Die Ergebnisse der Tests hinsichtlich der Leistung von Heizgeräten mit regenerativem Speisewasser beweisen also, dass Endheizgeräte meist außerhalb der Auslegung liegen und Hochdruckheizgeräte am effizientesten sind. Abschließend wird auf Grundlage der Auswertungsergebnisse empfohlen, die Heizgeräte der letzten Stufe zu prüfen bzw. zu verbessern, um Geräteausfällen vorzubeugen, und routinemäßigere Anlagenprüfungen an regenerativen Speisewasserheizgeräten durchzuführen, um die Verschlechterung bzw. Verbesserung der Heizgeräte zu überwachen.