直接空冷系统的凝结水回收设置

直接空冷系统的凝结水回收设置

郑国蓉

西北电力设计院，陕西 西安 710075

摘要：针对xxx电厂直接空冷系统凝结水回收设置，研究给水泵汽轮机的配置。直接空冷系统凝结水回至排汽装置。给水泵汽轮机的回水也汇集至排汽装置。通常给水泵汽轮机回水通过调节阀减压后回到排汽装置，本工程提出优选设计方案——通过多级水封减压至排汽装置。

关键词：直接空冷、空冷岛、给水泵汽轮机、凝结水回收、排汽装置、多级水封、调节阀

Direct Air Cooling System Condensate Collection Eqiupment

ZHENG Guo-Rong

(North West Electric Power Design Institute,Xian 710075 China)

Abstract:In this paper,it was based on the studies condensate collection equipment of xxx direct air cooling electric power plant . Consedate from direct air cooling island go back to Exhaust Device.Consedate fromBoiler feed pump turbine was also collected to Exhaust Device. Consedate fromBoiler feed pump turbine was usually controlled by the control valve..In this case,the better one was choiced——Consendate fromBoiler Feed Pump Turbine go to Exhaust Device by multistage water seal .

Key words: Direct Air Cooling; Direct Air CoolingIsland; Boiler Feed Pump Turbine;Condensate Collection; Exhaust Device ;Multistage Water Seal; Control Valve

1.工程系统设置

本期锅炉为亚临界参数自然循环、单汽包、单炉膛、一次中间再热、汽冷式旋风分离器循环流化床锅炉，紧身封闭布置，固态排渣，采用全悬吊方式。

汽轮机为亚临界参数、高中压合缸、中间一次再热、双缸、双排汽、单轴、直接空冷抽汽式。

表1 汽轮机参数

本工程的回热系统采用一次再热系统，三级高压加热器(内置疏水冷却段及蒸汽冷却段)、一级除氧器和三级低压加热器组成七级回热系统。高压加热器疏水逐级自流进入除氧器，5号、6号、7号低压加热器疏水逐级自流至本体疏水扩容器。

电厂常规配置2X50%汽动调速给水泵，2台同时运行。

凝结水系统设两台100%容量变频调节凝结水泵，一套凝结水精处理装置,三台低压加热器，一台轴封冷却器。一台卧式无头式除氧器。本工程设有凝结水贮水箱。低压加热器、凝结水精处理装置均设有凝结水旁路。除氧器水箱有效容积为120m3，相当于6.6分钟的锅炉最大给水量。

2.系统描述

排汽装置的热井用于接收系统内的凝结水。热井位于汽轮机排汽装置下部。在正常水位时可供凝结水泵6～10分钟流量。它一方面可以接受疏水扩容器的疏水和减温减压器的未汽化水，另一方面也可以作为承压箱，对汽机起到一定的保护作用。

工程的空冷岛在室外布置，排汽管直径为DN6000，设计蒸汽流速为～70m/s，设计出口标高为～3.20m 。空冷岛由六个扇区组成。将汽轮机低压缸管道的乏汽冷却成凝结水，并将凝结水打回到排汽装置，且由凝结水箱回收。空冷岛的设计背压额定工况下为15

kPa(a)，夏季工况下为33 kPa(a)。空冷岛的凝结水回至排汽装置。排汽装置和空冷岛整体处于真空状态。

调速给水泵的正常气源为四段抽汽，备用气源为冷段，蒸汽做功完毕后，工质进入给水泵汽轮机凝汽器。由凝汽器冷却后将蒸汽变成凝结水再进入主机的排汽装置。大部分工程进入主机排汽装置是由调节阀进行压力调节，使之能与主机的排汽装置压力匹配，从而顺利流入主机排汽装置。每个给水泵汽轮机凝汽器设置一个压力调节阀，两个凝汽器需要设置两个压力调节阀。系统复杂，控制运行较难。

从自动控制的角度来讲，调节阀应该具有较大压差。这样选出来的调节阀，其实际工作性能接近理想工作性能，即调节阀的调节品质好，过程容易控制。但是，容易造成的调节阀压差偏大，最终选用的调节阀口径偏小。一旦管线压降比计算压降大，调节阀就无法起到正常的调节作用。实际操作中，出现调节阀已经处于全开位置，所通过的流量达不到所期望的数值。或者通过调节阀的流量为正常值时，调节阀已经处于90%的开度，已经处于通常调节阀开度的上限，若符合稍有提高，调节阀蒋很难起到调节作用。这就是调节阀压差取值过大的结果。

从工艺角度来讲，调节阀应该具有较小的压差。这样选出来的调节阀，可以避免出现上述问题，或者调节阀耗能较低。但是，这样做的结果往往是调节阀的口径偏大。由于调节阀压差在管系总压降中所占比例过小，调节阀的工作特性发生了严重偏离，调节阀的调节品质不好，过程难于控制。实际操作中，出现通过调节阀的流量为正常流量时，调节阀开度仅为10%，未达到调节阀开度要求的下限30%的要求。若符合稍有变化，调节阀将难以起到调节作用，这种情况在低负荷时尤为明显。这就是调节阀压差取值过小的结果。同时，调节阀口径偏大，既是调节阀能力的浪费，使调节阀费用增高；而且调节阀长期处于小开度运行，流体对阀芯和阀座的冲蚀作用严重，缩短了调节阀的使用寿命。

表2 给水泵汽轮机参数

从表2 给水泵汽轮机参数中可得出，在30%THA工况下，四段抽汽的压力仅有0.25MPa（a），经过给水泵汽轮机做工，给水泵汽轮机凝汽器的冷却后，减去沿程阻力，其压力应该在0.2MPa（a），要排至排汽装置（其背压为0.015~0.033MPa（a））。选择调节阀控制时，因为调节阀前后压差较小，调节阀的选型困难。调节阀相对普通的调节阀更难制造，且更容易产生汽蚀等严重的通流问题；价格昂贵。

本设计特点：A、B给水泵汽轮机凝汽器的凝结水汇集成一路后加装多级水封，通过多级水封后进入凝汽器系统。如果该水封故障，可以通过旁路直接进入主机的排汽装置。该水封经过计算，进出口压力分别与给水泵汽轮机凝汽器和主机排汽装置压力匹配。系统简单，运行稳定。该水封上设置排汽管道，将残存在系统中的空气排出。多级水封上同时设有排水管道及阀门，可以清洗此疏水系统并将系统多余的水排出。多级水封上可以设置补水系统，可以使此系统顺利建立真空系统。

3.系统图及布置

空冷岛凝结水回至排汽装置，给水泵汽轮机凝结水同样回至凝汽器。

图1 给水泵汽轮机凝汽器回水系统

图2 给水泵汽轮机凝结水回收装置布置图

4.优点:

（1）可靠性高，不需要调节阀控制。

（2）适应负荷变化能力强，可实现无人自动调节，实现动态平衡。

（3）使用寿命长

多级水封装置比较调节阀在低负荷，小压差的工况下表现优异。调节阀更容易出现泄漏、汽蚀、震动等不良现象。调节阀需要密封件等易损件。还有电厂需要定期更换损坏的调节阀。

（5）检修维护简单、方便

（6）节能不需要执行机构，不需要气源或者电源，更加绿色环保。

（7）设备维护费用低，不需要更换配件

（8）运行噪音低正常运行时噪音水平≤70dB（A）

调节阀是大流量，阻力小的工况，对工况要求是很恶劣的。调节阀运行工况苛刻。这种类型的调节阀不好选择。价格较普通调节阀高出很多。

真空密封能力强

5.结论

工程实际运行下来，多级水封运行很稳定。电厂反馈回来的信息很好，未有不良使用记录。许多电厂纷纷以本工程为例，将调节阀修改为多级水封。取得了良好的社会和经济效益。