循环水和闭式冷却水系统

目前国内热交换器主要有两种形式：管式 和板式。管式又包含折流板和折流杆两种型 式。 板式热交换器优点是传热系数高，结构紧 凑检修场地小。缺点是在运行中一旦结垢， 易堵塞无法清洗，检修工作量较大。管壳式 热交换器运行可靠，但造价高，占地面积大
折流板热交换器
折流杆换热器的核心部分是由一系列焊
折流杆管壳时换热器的优点
敞开循环式冷却水系统
• 在敞开式循环冷却水系统中，循环冷却水在 凝汽器中获得的热量，直接在冷却塔或其它 设备散发至大气中，失去热后再回至热交换 器，重复其传递热量的过程。在水源水量比 较紧张和天然水污染日趋严重的今日，此种 系统应用最广。
冷凝器
冷却塔
循环水 泵
在敞开循环冷却水系 统中，水不断蒸发而损失， 因而水中各种物质不断浓 缩，水质随着浓缩倍数的 增加而变差，导致系统的 结垢、腐蚀和微生物繁殖。 为防止水质恶化，必须排 放一部分浓缩了的水，补 充一部分新鲜水
5 稍开待投闭式水冷却器闭式水进口电动门，待其闭式水放气门有 水连续流出后关闭放气门。 6 7 全开待投闭式水冷却器闭式水进口电动门。 打开待投闭式水冷却器开式水放气门。

8 稍开待投闭式水冷却器开式水进口电动门，待其开式水放气门有 水连续流出后关闭放气门。
闭冷水泵跳闸条件

闭冷水泵运行10s后，进水电动门全关

由于壳侧流体是纵掠管束，防止了诱导振动的产 生，提高了换热器的安全性。 大大减小了壳侧流体的阻力，降低了管侧的泵功， 节约能源。 由于折流杆增强了流体的扰动，减少了横掠管束 时的流动死区和漏流损失。从而强化了壳侧的换 热，即壳侧的换热系数不但不低于横掠时换热系 数，而且视壳侧介质、流速以及有无相变等情况， 传热系数反而可提高15%~50%。
水锤
• 由于流体具有动能和一定程度的压缩性，加 上管壁光滑，后续的水流在惯性的作用下水 力迅速达到最大，因此极短的时间内，流量 的巨大变化将引起对管道的冲击。压力冲击 将使管壁受力而产生噪音，犹如锤子敲击管 道一样，称之为水锤效应。
水锤
• 由水锤产生的瞬时压强可达管道中正常工作 压强的几十倍甚至于数百倍。这种大幅度压 强波动，对管道系统有很大的破坏作用。为 防止水锤需正确设计管道系统，防止流速过 高，一般设计管子流速应小于3m/s，并需控 制阀开闭速度。
二、系统相关设备介绍
• 两台闭式循环冷却水泵(1运1备)、 • 两台100％容量 的闭式水热交换器(管 式，一运一备)。 • 一台10m3闭式循环冷却水膨胀水箱及 向各冷却设备提供冷却水的供水管道、 关断阀、控制阀等组成却水。
1.闭冷水泵
闭式循环水泵输送介质为除盐水，泵进口压力约0.2MPa（表压）， 出口压力约0.6MPa（表压），最高进水温度为43℃。
闭冷水泵在运行60s后且闭冷水泵A出水电动门全 关延时20s
闭冷水泵电机线圈温度＞130℃ （3取2）或任一 轴承温度＞95℃ 延时 水箱水位＜200mm 且闭冷水泵出口压力＜ 0.5MPa


闭冷水泵自启动条件（A为例，B同）

闭冷水泵A在备用状态
闭冷水泵B跳闸或闭冷水泵出口母管压力＜ 0.5MPa延时5s
液控蝶阀改造
液控蝶阀改造
改造目的 由于液控蝶阀远方就地控制都得通过就 地PLC控制器，PLC控制器不带故障报警，可 靠性差，一但故障会造成蝶阀无法操作。 控制器动作蝶阀通过直流电磁阀控制， 就地依靠一个交流转直流的整流器转换，整 流器一进水过电流等原因损坏，也会造成蝶 阀无法操作。
液控蝶阀改造

凝汽器的位置比较特殊，在系统发 生水力过渡过程时，其出口位置容 易出现较为低的负压水锤，此时虹 吸井将提供一定水位和水量，使凝 汽器排水管产生倒虹吸作用。

这有效的减缓了凝汽器出口压强的 下降幅度，防止因水锤作用出现过 大的负压，进而避免发生水柱分离。
水锤

水锤效应是一种形象的说法，它是指给水泵在启动和停止时， 水流冲击管道，产生一种严重水击，由于在水管内部，管壁 是光滑的，水流动自如，当打开的阀门突然关闭或泵突然停 止，水流对阀门及管壁，主要是阀门或泵产生一个破坏性的 压力。
闭式循环冷却水系统的功能是 间接或直接地带走汽轮机、锅炉 和发电机的辅助设备产生地热量， 保证辅助设备电机、轴承、油等 的正常温度和安全运行。
闭式循环冷却水系统采用除盐水和凝结水作 为冷却介质，可减少对设备的污染和腐蚀，使 设备具有较高传热效率。同时又可防止流道阻 塞，提高各主、辅设备运行的安全性和可靠性 ，大大减小设备的维修工作量。
完成情况 依照原厂供逻辑把逻辑做到DCS上来。就 地保留PLC控制器，取消原控制器连锁补压和 就地开门的功能。 就地隔离YV2、YV3回路中设计了两个1P 空气开关隔离，布置在箱柜从左向右数第一 和第二个空开。
液控蝶阀改造
操作 只有在远方操作不了关门，紧急情况下， 运行人员控制面板上切就地，送上第一和第 二个空开，面板上操作关门按钮。蝶阀紧急 关门。
水锤
• 在循环水系统正常启动、停泵或事 故断电停泵时，如果水泵出口阀Hale Waihona Puke Baidu 不能及时关闭或关闭太慢，会产生 很大的水锤。循环水系统水锤分为 启动水锤、关闭水锤和事故停泵水 锤。一般情况下，启动水锤不大， 只有在空管情况下，当管中的空气 不能及时的排出而被压缩时才会加 剧水流压力的变化。
水锤
• 关闭水锤在正常操作时不会引起 过大的水锤压力。而由于突然停电 或误操作造成的事故所产生的停泵 水锤往往数值比较大，一般可以达 到正常压力的1.5~4倍或更大，破坏 性强，将直接导致机组停机，危及 设备和人身安全。
循环冷却水系统分类
直流式冷却水系统
• 在直流式冷却水系统中冷却水只通过设备一 次，用过后直接排走，该系统用水量大。 • 一般在水源充足及水一次通过不易引起结垢 的地方采用。该系统不需要冷却塔处理，故 投资少，操作简单，但是占据了大量水资源， 不符合经济可持续发展战略的要求。
凝汽器
循环水泵
河流
密闭循环式冷却水系统
水锤
• 有些电厂在调试中在管线的 驼峰点（如凝汽器出口）发生 了压力极高的“水柱分离—弥 合水锤”，导致管道的破裂。 机组停机，对电厂造成很大的 经济损失，这说明了对循环水 系统的水锤进行研究有其实用 意义。
防治水锤的措施
防治水锤的措施
液控蝶阀
•循环水泵出口液控蝶阀用于管路切断水流、 防止水体回流的作用，即兼有截断水流和止 回阀两种功能。同时应具有消除水锤危害的 功能，阀门在关闭时具有二阶段缓冲功能， 有效防止由于突然停电或事故停泵时产生较 大的水锤和压力波动，保护水泵和系统管路。
循环水系统的故障处理
2）循泵跳闸

原因 1）热工或电气保护动作。 2）循泵电机故障

处理
1）确认跳闸泵出口蝶阀关闭，否则手动关闭。
2）若备用泵未启动，应立即手动启动。 3）无备用泵或备用泵合闸不成功，应待跳闸泵出 口蝶阀关闭后，立即抢合一次跳闸泵。 4）负荷较高时快速减负荷，启动备用真空泵，防 止低真空保护动作。
空冷式冷却系统
• 直接空冷系统，又称为空气冷却系统，它是 一种以节水为目的的火电厂冷却技术，是一 种以空气取代水为冷却介质的冷却方式。 • 汽轮机的排汽直接进入空冷凝汽器用空气来 冷凝，空气与蒸汽进行热交换，所需的冷却 空气通常由机械通风方式供应，其冷凝水由 凝结水泵排入汽轮机组的回热系统。
• 采用空冷系统的汽轮发电机组简称空冷机组。
闭冷器的作用

是使用开式循环水（海水）冷却吸热后温度上升的闭冷 水。热交换器的壳侧介质是闭式冷却水（壳侧设计最高 水温48℃），管侧介质是开式循环冷却水（管侧设计 最高水温41℃）。为防止水质较差的循环水渗漏进水质 好的闭冷水，设计时保持闭冷水压大于循环水压。热交 换器进、出口均设蝶阀。闭式冷却水热交换器能满足机 组从启动到最大出力时各种负荷下运行的冷却水要求， 并留有一定的裕量。换热面积按最高计算冷却水温计算 确定。
闭冷水泵出口门逻辑（A为例，B同）

闭冷水泵启动后延时5s
闭冷水泵停运



减少了污垢的沉积和腐蚀的产生，提高了换热器 的使用寿命。
闭式水冷却器检修后投入备用操作及注 意事项：


1
2 3 4
检修工作已结束，工作票已终结，设备完整良好、现场整洁。
确认待投闭式水冷却器闭式水进、出口门和放气门关闭。 确认待投闭式水冷却器开式水进、出口门和放气门关闭。 打开待投闭式水冷却器闭式水放气门。
闭式循环水泵电机均采用空气冷却。
闭冷水泵适合机组的各种不同工况的运行参数要求，泵本体能承受 热冲击的影响，泵的叶轮采用抗腐蚀、抗汽蚀性能较好的材料制成。 在任何工况下，均保证泵的汽蚀余量均大于必须汽蚀余量
每台闭式循环冷却水泵入口设置一只电动蝶阀和一只滤网，出口设 置一只逆止阀和一只电动蝶阀。蝶阀的作用是在水泵检修时隔离水
循环水系统的故障处理

防止循环水泵倒转的措施 1. 当循环水泵跳闸时，出口蝶阀应联动关闭。 2.正常运行停循环水泵时，应先关循环水泵出口蝶阀，再停 止循环水泵。
闭式循环冷却水系统
一、系统概述

该系统为一闭式回路，用循环水流经 闭式循环冷却水热交换器来冷却闭式 循环冷却水系统中的冷却水。
2.系统功能作用
虹吸原理
• 虹吸现象是液态分子间引力与位能差所造成 的，即利用水柱压力差，水会由压力大的一 边流向压力小的一边，直到两边的液面相平， 水就会停止流动。
参考图a
虹吸条件
虹吸作用
• 保证凝汽器出口在任何工况下均不出现水柱 分离现象。 • 降低开式循环水系统的几何供水高程，减小 循泵功率。使凝汽器水室处于负压状态仍然 流动，这样相当于降低了的几何供水高程， 从而使循环水泵扬程降低，节约电耗。如不 设虹吸井，使凝汽器水室水压要大于零才能 使系统中循环水流动。
循环水系统作用

为机组提供冷却水源。电厂发电生产过程中产生的 废热，也就是低压缸排汽，要用冷却水来带走。从 江、河、湖、海等天然水体中吸取一定量的水作为 冷却水，冷却汽轮机进入凝汽器乏汽吸取废热使水 温升高，再排入江、河、湖、海，这种冷却方式称 为直流冷却。当不具备直流冷却条件时，则需要用 冷却塔来冷却。冷却塔的作用是将挟带废热的冷却 水在塔内与空气进行热交换，使废热传输给空气并 散人大气。
2.闭式循环冷却水热交换器
热交换器：把热量从热流体传递给冷流体的热力设备。 1）间壁式：冷、热流体被间壁隔开，通过间壁换热。 2）混合式：冷、热流体通过直接接触换热。 3）回热式：冷、热流体周期性地流过固体壁面换热。
间壁式热交换器
壳管式热交换器 管式热交换器 肋片管式热交换器 套管式热交换器 板翅式热交换器 板式热交换器 平行板式热交换器 螺旋板式热交换器
3、系统用户
机侧：主机润滑油冷油器，发电机氢气冷却器，发电机密 封油真空泵，汽泵及前置泵密封隔套及轴承冷却水，小机冷 油器，EH油冷油器，电动给水泵及前置泵密封及隔套冷却水， 电动给水泵电机冷却水，电动给水泵工作油、润滑油冷油器， 凝结水泵电机、定冷水冷却器等 炉侧：等离子冷却器，空预器本体冷油水，磨煤机润滑 油站、液压油冷却器，空压机房，一次风机、引、送风机油 站冷油器，密封风机等
• 封闭式循环冷却水系统是指冷却水在一个 完全密闭的系统中不断地循环运行。在此 系统中，冷却水在凝汽器中获得的热量通 过一个面式冷却器散发至大气中(称“干式 冷却”或“空气冷却”)，随后又重复使用。
汽轮机
冷却塔 凝汽器 空冷元件
特点：冷却水不与空 气接触，不受阳光照 射，进行密闭循环， 基本上不需补充水。 此系统中，常采用加 有缓蚀剂的除盐水作 为冷却介质。