主凝结水系统指由凝汽器至除氧器之间与主凝结水相关的管路与设备。主凝结水系统的主要作用是加热凝结水,并将凝结水从凝汽器热井送至除氧器。作为超超临界机组,对锅炉给水的品质要求很高,因此主凝结水系统还要对凝结水进行除盐净化。此外,主凝结水系统还对凝汽器热井水位和除氧器水箱水位进行必要的调节,以保证整个系统安全可靠运行。同时,主凝结水管路还引出多路分支,在运行过程中提供有关设备的减温水、密封水、冷却水和控制水。由于热力循环中有一定流量的汽水损失,在凝结水系统中必须给予补充。补充水源来自化学除盐水。
一、XXMW机组凝结水系统组成
经过技术经济比较和专家论证,考虑到如果使用2×%容量的凝结水泵,大流量的凝结水泵需要进口,会大量增加投资,最终采用3×50%容量的凝结水泵,正常时两台运行,一台备用。当任何一台泵故障时,备用泵自动投入运行,当机组负荷≤50%时,单台凝结水泵运行。凝结水泵进口管道上设电动真空闸阀、滤网,出口管道上设置逆止阀和可调电动闸阀,进、出口的电动阀门与凝结水泵连锁,以防止凝结水泵在进出口阀门关闭状态下运行。滤网能防止热井中可能积存的残渣进入泵内。机组正常运行后,如果已经确认热井内部洁净,也可以拆除滤网而用短管代替,以减少流动阻力损失,减少汽蚀危险。每台泵的出口管道上装有一只逆止阀和一只电动隔离阀。逆止阀能够防止运行水泵出口的压力水倒流入备用水泵。两台凝结水泵及其出口管道上均设置抽空气管,在泵启动时将空气抽至高背压凝汽器。
为确保锅炉给水品质,亚临界和超临界机组的主凝结水系统中都加入凝结水精处理装置,防止由于凝汽器铜管泄漏或其它原因造成凝结水中含盐量增大。凝结水系统采用中压凝结水精处理系统,系统中仅设凝结水泵,不设凝结水升压泵,系统较简单。凝结水从热井来经凝结水泵进入凝结水精处理装置处理后,经一台轴封冷却器和一台疏水冷却器,四台低压加热器后进入除氧器。
两台机组共设置一台m3的凝结水补充水箱,补充水箱为凝结水系统提供启动充水和运行补水。补充水箱的水源来自化学水处理室的除盐水箱,由除盐水泵送来,流量由补充水管上的调节阀控制,信号来自补充水箱水位。凝补水箱所配凝结水输送泵仅在机组启动时给系统补水,系统中不再设锅炉上水泵。当机组正常运行时,通过该泵旁路管道靠凝汽器负压向凝汽器补水。热井水位由补充水箱至凝汽器的补水管道上的调节阀控制。
主凝结水系统的凝结水精处理装置采用中压系统的连接方式,即无凝结水升压泵而直接将凝结水精处理装置串联在凝结水泵出口。这时,凝结水精处理装置承受凝结水泵出口的较高压力。这种系统的优点是设备少(节省了两台凝结水升压泵及其再循环管路、阀门等)、阀门少、凝结水管道短,简化了系统,便于运行人员操作。低压系统(凝结水精处理装置位于凝结水泵和凝结水升压泵之间,凝结水须经二次升压,此时凝结水精处理装置承受较低压力)常常因凝结水泵和凝结水升压泵不同步及压缩空气阀门不严,导致空气漏入凝结水精处理系统,使凝结水中溶解氧含量增大。中压系统则避免了这个问题,运行时几乎无空气漏入凝结水系统,可保证凝结水含氧量较低。凝结水精处理装置的进、出口管道上各装有一只电动隔离阀,同时与之并联一条旁路管道,装有电动旁路阀和两只手动阀。在启动充水或运行时装置故障需要切除时,旁路阀开启,进、出口阀关闭,主凝结水走旁路;装置投入运行时,进、出口阀开启,旁路阀关闭。
凝结水系统设有最小流量再循环管路,自轴封冷却器出口的凝结水管路引出,经最小流量再循环阀回到凝汽器,以保证启动和低负荷期间凝结水泵通过最小流量运行。同时也保证启动和低负荷期间有足够的凝结水流过轴封冷却器,维持轴封冷却器的微真空。
凝结水精处理后的凝结水,在进入轴封冷却器前,将供给各辅助系统的减温水和辅助系统的补充用水等。经凝结水精处理装置后的凝结水的一部分进入轴封加热器。轴封加热器进口的主凝结水管路上设置流量测量孔板,测量主凝结水流量。轴封加热器为表面式热交换器,用于凝结轴封漏汽和门杆漏汽。轴封加热器以及与之相连的汽轮机轴封汽室依靠轴封风机维持微负压状态,以防止蒸汽漏入环境或汽轮机润滑油系统。为维持其汽侧微负压,降低轴封风机的功率,必须有足够的凝结水量流过轴封加热器,保证上述漏汽完全凝结。
在机组启动或低负荷时,主凝结水的流量远小于额定值,但如果凝结水泵的流量小于允许的最小流量,水泵有发生汽蚀的可能。同时轴封加热器的蒸汽是来自汽轮机轴封漏汽,无论是启动还是负荷变化,这些蒸汽都要有足够的凝结水来使其凝结,因此为兼顾在正常运行、启动停机和低负荷运行时机组、凝结水泵及轴封加热器各自对流量的需求,轴封加热器后设有再循环管,必要时使部分凝结水经再循环阀返回凝汽器,以加大通过凝结水泵和轴封加热器的凝结水流量。再循环流量取凝结水泵或轴封冷却器最小流量的较大值。而连接轴封加热器进出口管道的旁路阀则能够调节通过凝结水泵和轴加的凝结水流量,使其分别满足两者的要求。凝结水最小流量再循环装置由一个气动调节阀、调节阀前后的手动阀和一个旁路手动阀组成,调节阀组前设置流量测量装置。正常运行时,手动阀全开,旁路阀关闭。调节阀检修时,关闭两侧阀门,开启旁路阀。
在5号低加出口设有凝结水放水管,当安装或检修后再启动时,将不合格的凝结水排至锅炉疏水集箱。在除氧器入口管道上设有逆止阀,以防止除氧器内蒸汽倒入凝结水系统。
凝汽器为单流程双背压表面式、双壳体、横向布置。凝汽器能接收主机排汽、小汽机排汽、本体疏水以外,还具有接收低压旁路排汽、高、低加事故疏水及除氧器溢水的能力,此外还可接收由锅炉启动系统排污扩容器水箱来的品质合格的锅炉启动疏水。
除氧器给水箱水位由设在主凝结水管道上的调节阀控制,除氧器水箱水位高时关小调节阀,反之开大调节阀,在机组降负荷过程中,除氧器水箱和凝汽器均出现高水位,此时调节阀关小,部分凝结水经5号低加出口放水管道排放。除氧器水箱水位调节装置安装在轴封加热器和#8低压加热器之间,由主调节阀组、副调节阀组和一只电动旁路阀组成。
凝结水系统设置一台部分容量的轴封冷却器、一台全容量的疏水冷却器和四台全容量表面式低压加热器。轴封冷却器、疏水冷却器设有单独的%容量的电动旁路;5、6号低压加热器为卧式、双流程型式,采用电动隔离阀的大旁路系统,以减少除氧器过负荷运行的可能性;7、8号低压加热器采用独立式单壳体结构,置于凝汽器接颈部位与凝汽器成为一体,采用电动阀大
旁路系统。5号低压加热器正常疏水接至6号低压加热器,然后通过2台%容量互为备用的低压
加热器疏水泵引至6号低压加热器出口凝结水管道。7号、8号低压加热器正常疏水分别接至疏水冷却器,疏水冷却器疏水接至凝汽器。除了正常疏水外,每台低压加热器还设有危急疏水管路,当发生下述任何一种情况时,开启有关加热器事故疏水阀,将疏水直接排入凝汽器疏水扩容器经扩容降压后排入凝汽器:加热器管子断裂或管板焊口泄漏,凝结水进入壳体造成水位升高或
者正常疏水调节阀故障,疏水不畅造成壳体水位升高;下一级加热器高水位后事故关闭上一级的疏水调节阀,上一级加热器疏水无出路;低负荷时,加热器间压差减小,正常疏水不能逐级自流时。每台加热器的疏水管路上均设有疏水调节阀,用于控制加热器正常水位。危急疏水管道上的调节阀受加热器高水位信号控制。每个调节阀前后均装有隔离阀。疏水流经疏水阀时,会受阀芯节流的影响,阀后的疏水势必将汽化,造成水汽两相流动,导致管道磨损和振动,且产生噪音。为使其影响减到最小,采取以下预防措施:疏水阀尽可能地布置在靠近接受疏水的设备处,缩短疏水阀后疏水管道的长度,并且疏水阀后管道选用管径大,管壁厚,材质好的管道;布置在疏水调节阀下游的第一个弯头以三通代替,在三通的直通出口装设不锈钢堵板。每台低压加热器均设有启动排气和连续排气,以排除加热器中的不凝结气体。低压加热器汽侧的启动排气和连续排气均单独接至凝汽器中。所有低压加热器的水侧放气都排大气。连续排气均设有节流孔板,其容量按能通过0.5%加热器最大加热流量选取。
凝结水母管上接出的杂用水总管还接有若干支管,分别向下列用户提供水源:
(1)凝汽器水幕保护;
(2)发电机定子冷却水补水;
(3)高压侧凝汽器扩容器喷水
(4)炉前燃油系统吹扫蒸汽管道减温水
(5)本体疏水扩容器减温水;
(6)汽动给水泵密封水;
(7)闭式循环水系统补水
(8)低压辅汽母管减温水
(9)汽机本体低压缸喷水;
(10)汽机低压旁路一级减温水;
(11)主汽轮机轴封供汽减温水;
(12)低压侧凝汽器扩容器喷水
(13)给水泵汽轮机排汽减温水
二、凝结水泵概述
凝结水泵是将凝汽器底部热井中的凝结水吸出,升压后流经低压加热器等设备输送到除氧器的水箱。凝结水泵现均采用定速电动机拖动的离心式泵,属中低压水泵范畴。
离心泵的工作原理是在泵内充满液体的情况下,叶轮旋转产生离心力,叶轮槽道中的液体在离心力的作用下甩向外围,流进泵壳,使叶轮中心形成真空,液体就在大气压力的作用下,由吸入池流入叶轮。这样液体就不断地被吸入和打出。在叶轮里获得能量的液体流出叶轮时具有较大的动能,这些液体在螺旋形泵壳中被收集起来,并在后面的扩散管内把动能变成压力能。
离心泵按工作叶轮数目可分为单级泵和多级泵,单级泵轴上只装有1个叶轮,多级泵轴上装有2个或2个以上的叶轮;按工作压力可分为低压泵、中压泵和高压泵;按叶轮进水方式可分为单吸泵和双吸泵;按泵壳结合缝形式可分为水平中开式泵和垂直结合面泵;按泵轴位置可分为卧式泵和立式泵,卧式泵的泵轴位于水平位置,立式泵的泵轴位于垂直位置;按叶轮出来的水引向压出室的方式可分为蜗壳泵和导叶泵;按泵的转速可否改变可分为定速泵和调速泵。离心泵的主要组成部分有转子和静子两部分。转子包括叶轮、轴、轴套、键和联轴器等;静子包括泵壳、密封设备(填料筒、水封环、密封圈)、轴承、机座、轴向推力平衡设备等。离心泵的平衡盘装置由平衡盘、平衡座和调整套(有的平衡盘和调整套为一体)组成。平衡盘装置的工作原理是:从末级叶轮出来的带有压力的液体,经平衡座与调整套间的径向间隙流入平衡盘与平衡座间的水室中,使水室处于高压状态。平衡盘后有平衡管与泵的入口相连,其压力近似为泵的入口压力。这样在平衡盘两侧压力不相等,就产生了向后的轴向平衡力。轴向平衡力的大小随轴向位移的变化、调整平衡盘与平衡座间的轴向间隙(即改变平衡盘与平衡座间水室压力)而变化,从而达到平衡的目的,但这种平衡经常是动态平衡。离心泵的损失有容积损失、水力损失和机械损失三种,容积损失包括密封环漏泄损失、平衡机构漏泄损失和级间漏泄损失。水力损失包括冲击损失、旋涡损失和沿程摩擦损失。机械损失包括轴承、轴封摩擦损失,叶轮圆盘摩擦损失,以及液力偶合器的液力传动损失。离心泵的Q-H特性曲线的形状有平坦型、陡降型和驼峰型三种。平坦型特性曲线通常有8%~12%的倾斜度,其特点是在流量变化较大时,扬程变化较小。陡降型特性曲线具有20%~30%的倾斜度,它的特点是扬程变化较大而流量变
化较小。驼峰型特性曲线具有一个最高点。特点是开始部分有个不稳定阶段,泵只能在较大流量下工作。两台或两台以上离心泵同时向同一条管道输送液体的运行方式称为并联运行。并联运行的特点是每台水泵所产生的扬程相等,总的流量为每台泵流量之和。并联运行时泵的总性能曲线是每台泵的性能曲线在同一扬程下各流量相加所得的点相连而成的光滑曲线。泵的工作点是泵的总性能曲线与管道特性曲线的交点。并联运行的离心泵应具有相似而且稳定的特性曲线,并且在泵的出口阀门关闭的情况下,具有接近的出口压力。特性曲线差别较大的泵并联,若两台并联泵的关死扬程相同,而特性曲线陡峭程度差别较大时,两台泵的负荷分配差别较大,易使一台泵过负荷。若两台并联泵的特性曲线相似,而关死扬程差别较大,可能出现一台泵带负荷运行,另一台泵空负荷运行,白白消耗电能,并且易使空负荷运行泵汽蚀损坏。
凝结水泵所输送的是相应于凝汽器压力下的饱和水,吸入侧是在真空状态下工作,很容易吸入空气和产生汽蚀,故凝结水泵的运行条件要求泵的抗汽蚀性能和轴密封装置的性能良好。凝结水泵性能中规定了进口侧的灌注高度,借助水柱产生的压力,使凝结水离开饱和状态,避免汽化。因而凝结水泵安装在热井最低水位以下,使水泵入口与最低水位维持0.9~2.2m的高度差。凝结水泵轴的密封装置可采用普通的填料密封,也可采用机械密封。无论哪一种密封,在凝结水泵运转或停运处于备用状态时,都应保证密封水的供给,以防止空气漏入凝结水系统,影响凝汽器真空度。由于凝结水泵进口是处在高度真空状态下,容易从不严密的地方漏入空气积聚在叶轮进口,使凝结水泵打不出水。所以一方面要求进口处严密不漏气,另一方面在泵入口处接一抽空气管道至凝汽器汽侧(亦称平衡管),以保证凝结水泵的正常运行。凝结水泵接再
循环管主要也是为了解决水泵汽蚀问题。为了避免凝结水泵发生汽蚀,必须保持一定的出水量。当空负荷和低负荷时凝结水量少,凝结水泵采用低水位运行,汽蚀现象逐渐严重,凝结水泵工作极不稳定,这时通过再循环管,凝结水泵的一部分出水流回凝汽器,能保证凝结水泵的正常工作。此外,轴封冷却器、射汽抽气器的冷却器在空负荷和低负荷时也必须流过足够的凝结水,所以一般凝结水再循环管都从它们的后面接出。大机组的凝结水泵通常采用固定水位运行,设置自动调节凝汽器热井水位装置。
感谢大家的