火力发电厂凝结水系统特点及运行问题

火力发电厂凝结水系统特点及运行问题

摘要:本文主要介绍了火力发电厂凝结水系统布置特点,讨论分析了凝结水再循环管道振动原因,提出减振措施减小管道振动,以提高凝结水系统的可靠性和经济性,确保机组安全高效运行。

关键词:凝结水再循环管道振动原因减振措施管道振动

火力发电厂凝结水系统包括从热井至除氧器之间的管道、阀门、支吊架及其零部件。具体系统包括:热井至除氧器的主凝结水管道及其至热井再循环管道;凝结水管至各用户的杂项管道;储水箱有关管道;由凝结水主管至凝结水储水箱的凝结水热井放水管道;由化学补充水至凝结水储水箱的补水管道;储水箱的溢放水管道等。

主要设备包括:凝汽器、凝结水泵、凝结水精处理装置、轴封冷却器、低压加热器、除氧器、凝结水储水箱。

火力发电厂凝结水系统的主要功能是将凝结水从凝汽器热井送到除氧器,为了保证系统安全可靠运行和提高循环热效率,在输送过程中对凝结水系统进行控制、除盐、加热、除氧等一系列必要环节。

凝结水系统的设备及系统布置以某国产300 MW机组为例。该工程凝结水系统主要包括:凝汽器、两台100%容量筒袋形变频调速凝结水泵、一台轴封加热器、四台低压加热器、一台除氧器、一台凝结水贮水箱和一台凝结水输送水泵,凝结水精处理采用中压系统。在凝结

水泵出口至轴封加热器之间,称为凝结水杂用母管,母管接有其他设备用水的管道。轴封加热器和低压加热器设有旁路系统,防止因加热器内部泄露而导致凝结水系统的中断,从而迫使机组停运。轴封冷却器出口凝结水管道上设有最小流量再循环系统至凝汽器,最小流量再循环取凝泵和轴封冷却器要求的最小流量较大者,以冷却机组启动及低负荷时轴封漏汽和门杆漏汽,满足凝结水泵低负荷运行的要求,在机组正常运行中,调整凝结水母管压力。在5号低压加热器出口阀门前,引出一路管道,上装启动放水门,作用是在机组启动初期,凝结水水质不合格,不能输送到除氧器,通过放水管道将不合格的凝结水排地沟。

凝结水贮水箱配凝结水输送泵,仅在机组启动时给系统充水及锅炉充水。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,通过轴封冷却器出口凝结水管道上设置的水位控制阀将部分凝结水溢流至凝结水贮水箱,以保持热井水位。在凝汽器补水管道上设有水位控制阀,用以调节热井水位。

凝汽器为单背压、双流程、分隔水室、横向布置。凝汽器接受主机排汽、小汽机排汽、本体疏水以外,还具有接受高、低加事故疏水及除氧器溢流水的能力。凝汽器喉部的设备及管道考虑了防止汽流冲刷措施,其喉部内设置有7号、8号两个低加。

该工程凝结水系统中轴封加热器以及5号、6号低压加热器均采用小旁路系统,小旁路系统的优点是加热器如果出现故障,可以单独开通各自的旁路系统,不影响其他加热器的正常运行,同时保证除氧器入

口凝结水温度不至过低,从而提高热经济性。由于7号、8号低加布置在凝汽器喉部,在7、8号低加设置了一个大旁路,大旁路系统的优点是系统简单,阀门少,运行维护方便,节省投资。

在电厂试运期间,汽水管道振动是常见的威胁,尤其对人身安全构成极大的威胁。而在众多汽水管道振动中,凝结水最小流量再循环管道出现管道振动的几率最大,原因是凝汽器工作背压低,汽蚀和闪蒸工况严重。另外,凝结水再循环管道的介质流速较小,激振频率较低,管道布置刚度不够或支吊架设计不合理导致管道自振频率较低时,管道产生的共振可能性较大[1]。

根据管道振动的理论分析,管道与其支吊架以及与之相连接的各种设备或装置构成了一个复杂的机械结构系统,在有激振力作用的情况下,这个系统就会产生振动。来自系统自身的主要有与管道直接相连接的机械设备振动和管内流体不稳定流动引起的振动,是管道振动的主要诱因。管道振动的主要原因有以下几点。

(1)管道布置或支吊架设置不当。

管道布置较长,弯头多,柔性较大,管道内的水流容易在弯头或者阀门变径处产生激振力,引起管道低频高幅振动[2]。管道上设置的固定支架或者限位支架较少,使管道系统稳定性较差,不能有效制约管道振动。弹簧支吊架或固定导向支架的位置不合适,导致管道受力不均匀,管线稳定性较差。

(2)调节阀为高位布置,凝汽器接口为低位布置。此类布置不合理,凝汽器接口与调节阀的高差水柱使调节阀内压力更低,加剧汽蚀。

(3)调节阀后的管径及管件选型不当,消耗汽水冲击的能力不强。

(4)流体发生汽化,汽水流动失去稳定性而造成的。

凝结水管道振动会使管道产生较大的应力,引起管道和支吊架材料的疲劳损伤,积累到一定程度会形成裂纹,特别是在弯头、焊缝等性能较差并承受较高应力的部位。这将直接影响整个机组的经济性和安全性,必须尽早解决管道的振动问题。减振方法大概有以下几点。

(1)合理设计管道系统,应尽量避免管道弯头过多和异径管道;合理设置支吊架,增加管道系统刚性。

(2)合理布置阀门站位置,减少汽蚀。

(3)机组低负荷小流量运行时,打开凝结水泵再循环门,进行分流调节。

(4)在管道的某些部位增加支撑,以约束管道由于振动而引起的有害变位。但采取这种措施需对管道系统进行受力分析,并充分考虑管道在各种状态(如冷态、热态)下的变位情况,避免不当的限振措施对管道产生附加危害[3]。

(5)凝结水最小流量再循环阀后加节流孔板。节流孔板应靠凝汽

器端布置,减小最小流量再循环阀前后压差,破坏介质汽化的条件,减小阀后介质发生汽化的几率。

此外,凝结水泵启动前,开启低旁减温水、疏水扩容器减温水等凝结水各杂项用户,尽可能降低再循环流量和凝结水系统压力;在满足凝结水系统工作压力要求和凝结水泵保护的前提下,及时关闭再循环门;尽可能避免再循环调节阀和旁路阀同时开启的情况,避免阀门组垂直方向流向的高频振动。

导致管道振动的因素有很多,解决方案也不尽相同。本文针对凝结水再循环管路振动的原因进行深入分析,提出了合理布置管道、阀门及支吊架、正确使用再循环门、设置节流孔板等措施,确保机组安全、经济运行。

参考文献

[1] 陆江云,杨春.凝结水再循环管道振动问题分析与处理[J].广西电力,2008(5)：24-25.

[2] 杨金星,李江勇，唐璐.2号机组凝结水再循环管道振动分析与治理[J].华北电力技术,2012(10)：52-54.

[3] 王胜捷,王华.330MW机组凝结水管道振动原因及减振措施[J].维修与改造,2005(7)：57-58.