摘要:凝结水系统的主要作用是把凝结水从凝汽器热井送到除氧器。为保证整个系统可靠地工作,提高效率,在输送过程中,对凝结水进行除盐净化、加热和必要的控制调节,同时在运行过程中提供有关设备的减温水、密封水、冷却水和控制水等,另外还补充热力循环过程中的汽水损失。
原创 洛.・゚
一、凝结水系统的作用
凝结水系统的主要作用是把凝结水从凝汽器热井送到除氧器。为保证整个系统可靠地工作,提高效率,在输送过程中,对凝结水进行除盐净化、加热和必要的控制调节,同时在运行过程中提供有关设备的减温水、密封水、冷却水和控制水等,另外还补充热力循环过程中的汽水损失。
二、凝结水系统的组成
凝结水系统一般都设置2台100%容量的立式多级筒袋式凝结水泵,1台运行1台备用,采用工频或变频方式。系统包括3台低压加热器(4、5、6号),1台轴封冷却器,1台除氧器、1台热网疏水冷却器。凝结水采用中压精处理装置。低压加热器、凝结水精处理装置、轴封冷却器、热网疏水冷却器均有各自的凝结水旁路。
三、凝结水系统流程
将排汽装置凝结水箱中的凝结水通过凝结水泵升压后,经中压凝结水精处理装置、轴封冷却器、热网疏水冷却器、3台低压加热器后进入除氧器。在此过程中,凝结水被加热、除氧、化学水处理和净化。
其主要流程为凝汽器(冷凝)→热井(贮存)→凝结水泵(升压)→凝结水精处理装置(水质净化)→轴封冷却器(蒸汽冷凝、回收工质、加热)→热网疏水冷却器(蒸汽冷凝、回收工质,加热)→7号低压加热器(加热)→6号低压加热器(加热)→5号低压加热器(加热)→除氧器(加热、除氧)。
四、凝结水系统设备的定义和作用
1.凝汽器(冷凝器)
-定义-:用于将汽轮机排出的乏蒸汽冷凝为液态水的热交换设备。
-特点-:管壳式结构,冷却水在管内流动,蒸汽在管外冷凝。
-作用-:维持高真空状态,提高汽轮机排汽焓降,提升循环效率。
2.热井(Hotwell)
-定义-:凝汽器底部的集水容器,用于收集凝结水并暂存。
-作用-:通过水位监测和调节,确保凝结水泵稳定供水。
3.凝结水泵(Condensate Pump)
-定义-:立式筒袋式多级离心泵,将凝结水从凝汽器中抽出,并加压送入热力循环系统中的设备。
-作用-:凝结水泵是把热井内的凝结水,经过凝结水精处理装置、轴封冷却器、热网疏水冷却器、7号低压加热器、6号低压加热器、5号低压加热器送入除氧器内。
4.凝结水精处理装置
-定义-:包括过滤器和混床离子交换器的组合设备,用于去除凝结水中的颗粒物和溶解盐。
-作用-:深度去除盐分及杂质,确保水质合格(电导率≤0.1μS/cm)。
5.轴封冷却器(Gland Steam Condenser)
-定义-:用于抽出并冷却汽轮机轴封系统中泄漏的蒸汽和空气混合物的设备。
-作用-:回收工质、维持真空、阻汽防漏,回收轴封系统漏出的蒸汽热量,加热凝结水并防止空气漏入凝汽器。
6.低压加热器(LP Heater)
-定义-:利用汽轮机中压缸排汽、低压缸抽汽加热凝结水的表面式换热器。
-作用-:提升水温(80-160℃),回收热量,通常串联3-4级。
7.除氧器(Deaerator)
-定义-:通过热力除氧原理去除水中溶解氧的设备,兼具储水功能。
-作用-:蒸汽加热,物理除氧,去除水中溶解氧,使溶解氧降至7ppb以下,防止腐蚀。
五、凝结水系统有关的名词解释
1.凝汽器端差:蒸汽凝结温度Ts与冷却水出口温度Tw2之差称为凝汽器的传热端差。
2.凝汽器的过冷度:凝结水的温度比凝汽器喉部压力下的饱和温度低的数值,称为凝汽器的过冷度。
3.凝汽器的冷却倍率:进入凝汽器的冷却水量与进入凝汽器的蒸汽量的比值称为凝汽器的冷却倍率。
4.凝汽器的汽阻:凝汽器汽侧自喉部至抽气口之间的压力降(差)称为凝汽器的汽阻。
5.凝汽器的极限真空:凝汽器的极限真空就是指使汽轮机做功达到最大值的排汽压力所对应的真空。
6.多压凝汽器:大容量汽轮机的排气口为两个或多于两个时,对应着各排气口,将凝汽器汽侧分隔为几个互不相通的汽室,冷却水管依次穿过各汽室,运行时,由于各汽室的冷却水进口温度不同,各汽室的汽侧压力也不相同,这种凝汽器称为多压凝汽器。
7.表面式加热器:冷热两种流体被壁面分开,在换热过程中,两种流体互不接触,热量由热流体通过壁面传递给冷流体。这种加热器,叫表面式加热器。
8.混合式加热器:混合式加热器内的热量交换是依靠热流体和冷流体直接接触和互相混合来实现的,在热量传递的同时,伴随着质量的混合,这种加热器叫混合加热器。
六、凝结水系统有关的经济指标
电厂凝结水系统的经济指标是衡量其运行效率和成本控制的核心参数,直接影响电厂的发电成本、能源利用率及环保性能。
1.凝结水泵电耗
定义:凝结水泵单位时间内消耗的电能(kWh/t)。
泵的效率直接影响厂用电率,进而影响发电成本,如高效泵、变频调节可降低电耗。
2.凝结水回收率
定义:凝结水回收量占理论循环水量的百分比。
回收率越高,补充水量越少,降低水耗,节约水资源费。
3.补给水率
定义:补充水量占系统总循环水量的百分比。
补给水率越低,水耗越少,与凝结水回收率有直接关系。
4.系统泄漏率
定义:因管道泄漏、阀门内漏导致的工质损失量。
凝结水系统泄漏会导致工质和热量的损失,增加补水与燃料消耗。加强泄漏治理,提高凝结水回收率,严格控制系统泄漏率在≤0.1%以内可提高经济性。
5.水质合格率
定义:凝结水杂质含量(如PH值、溶解氧)达标率。
水质不合格会导致锅炉结垢、腐蚀,增加维护成本。控制水质、减少腐蚀与结垢,提高凝结水水质合格率(≥99%)可延长设备寿命,减少非计划停机。
6.真空系统严密性
定义:凝汽器真空度下降速率(如每小时下降≤100Pa)。
真空度下降1kPa,煤耗增加约1~2g/kWh。严密性差凝结水溶解氧超标,影响设备寿命。且真空系统查漏补漏后需频繁启停真空泵检验系统严密性,增加厂用电。
7.再循环使用率
定义:低负荷时打开凝结水再循环会额外增加电耗。采用变频调节可降低再循环额外增加的电耗,避免泵长期低效运行。
8.热力系统热效率
定义:凝结水在加热过程中回收的热量占总输入热量的比例。
减少低压加热器端差,优化抽汽压力匹配,低压加热器端差应≤设计值,进而减少汽轮机抽汽损失,提升循环效率。
七、凝结水系统的运行
1.凝结水系统投用前的检查和准备
(1)启动前检查凝结水系统无检修工作,系统阀门位置正确,确认循环水系统投运,水压正常。
(2)确认化学除盐水系统投运,关闭除盐水箱放水门,开启除盐水箱补水调门前手动门向除盐水箱补水,检查补水调门动作正常,除盐水箱水位补至正常后将补水调门投“自动”。
(3)检查除盐水泵入口门开启,除盐水泵电源巳送,启动除盐水泵运行,开启其出口门、检查凝汽器补水调门前后手动门开启,向凝汽器充水。
(4)凝汽器冲放水合格后关闭凝汽器底部放水门,将水位补至正常水位,补水调门投“自动”。
(5)检查轴加、热网疏水冷却器、各低加进、出口门开启,旁路门关闭,除氧器上水调节阀前后隔离门开启、旁路门关闭,凝结水再循环调门前后隔离门开启、旁路门关闭,再循环调门投“自动”。
(6)根据精处理装置情况决定投精处理或精处理投旁路运行。
(7)检查凝泵电机油位及冷却水压力正常。
(8)凝泵启停试验及保护试验合格,凝泵密封水、冷却水投人,凝泵入口门开启、出口门关闭,各放水门关闭,泵排空气阀开启。
(9)凝泵电机动力电源已送好,各电动门已送电。
2.凝结水泵的启动
(1)确认凝结水泵入口门开启、出口门关闭。
(2)确认凝汽器水位正常。
(3)将凝结水泵联锁开关置“解除”位置。
(4)启动凝结水泵,检查泵启动正常,出口门联开,泵的电流、声音、振动及轴承温度、电机线圈温度正常,再循环门自动调节正常,注意调整凝泵冷却水、密封水量,检查机械密封冷却水回水畅通。
(5)调节除氧器水位调节门控制除氧器进水量,除氧器冲放水质合格后将除氧器水位补至正常,除氧器水位投“自动”,并全面检查系统管道阀门无泄漏。
(6)凝结水系统投运后注意凝结水至其他系统用减温水、冷却水及补水,视各系统情况可随时投运,注意凝结水系统各放水门应关闭严密,检查轴加、各低加无泄漏现象。
(7)将另一台凝泵联锁开关置“投入”位置,投凝泵备用。
3.凝结水系统的停运
(1)接到凝泵停止通知后确认给水泵已停运,本体疏水扩容器无蒸汽进入且温度低于60℃,低压缸排汽温度已低于50℃,化学精处理切为旁路运行准备停凝泵。
(2)解除凝结水泵“联锁”。
(3)停止凝泵,检查凝泵出口门应联关,泵的电流、出口压力到零,停止凝汽器的补水,注意凝汽器、除盐水箱水位变化。
4.凝结水系统正常运行中的检查和维护
(1)检查凝泵电机油位正常、油质合格,无漏油现象。
(2)检查凝泵轴承温度、振动、电机线圈温度正常,盘根不发热,备用泵处于良好的备用状态。
(3)检查运行泵的电流、压力正常。
(4)检查凝汽器水位在正常范围内。
(5)检查除盐水箱水位正常范围内。
(6)检查凝结泵的冷却水及密封水正常。
(7)当凝结水流量大于300t/h时,其再循环阀应关闭;流量低于160t/h时,其再循环间应开启。
(8)检查凝泵人口滤网压差小于0.02MPa,凝结水输送泵人口滤网压差小于9.8kPa。
(9)检查凝结水输送泵运行正常。
(10)检查系统各调节阀在“自动”且调节正常。
(11)检查系统无泄漏现象。
八、凝结水系统运行时的监视
凝结水系统运行时应对下列参数进行监视(不仅限于此):
(1)凝汽器的水位;
(2)凝结水泵的出口压力;
(3)凝结水泵电机电流;
(4)凝结水泵电机线圈温度;
(5)凝结水泵电机轴承温度;
(6)凝结水泵推力瓦温度;
(7)凝结水泵的出口流量及母管流量;
(8)凝汽器中的真空或排汽压力;
(9)凝汽器进口蒸汽温度;
(10)凝汽器出口凝结水温度;
(11)凝汽器冷却水进、出口温度;
(12)轴封冷却器水位;
(13)轴封冷却器风机电流;
(14)低压加热器水位;
(15)低压加热器端茶;
(16)低压加热器出口温度;
(17)循环水泵的耗功;
(18)冷却水在凝汽器前后的压力。
将运行的数据和以往正常运行时的数据(或凝汽器的特性曲线)做对比,以判断设备工作情况是否正常。若发现异常时,应根据现象找出原因,并采取措施解决。
九、凝结水系统的风险点及措施
1. 凝汽器
风险点
真空破坏:真空度不足(如泄漏)会导致汽轮机背压升高,降低经济性。
高温蒸汽泄漏:凝汽器壳体或管道破裂可能引发烫伤或人员窒息。
措施
定期检查真空系统(射汽抽气器、真空泵)运行状态。
检修时需做好隔离措施并确认泄压,操作人员穿防烫服。
2.凝结水泵
风险点
汽蚀:吸入压头不足导致泵内汽蚀,引发振动、噪音及叶轮损伤。
高压:泵体或管道泄漏时喷出高压水,造成设备及人身伤害。
措施
确保热井水位稳定,避免泵入口汽化。
定期检查泵密封件和法兰连接,防止泄漏。
启动前进行排空操作,避免空气进入泵体。
3.凝结水精处理装置
风险点
化学灼伤:离子交换树脂再生时使用酸/碱(如HCl、NaOH),操作不当可能导致皮肤或眼睛灼伤。
树脂泄漏:过滤器或混床破损导致树脂进入系统,堵塞管道或损坏设备。
措施
操作人员戴耐酸碱手套、护目镜和戴防护服。
安装树脂捕捉器,防止树脂进入主系统。
再生区域配备洗眼器。
4.低压加热器
风险点
满水或干烧:
水位过高(满水)导致水进入汽轮机,引发水冲击。
水位过低(干烧)可能损坏加热管,引发泄漏。
高温疏水烫伤:疏水管道或阀门泄漏时高温水喷溅。
措施
严格监控加热器水位,设置高/低水位联锁保护。
疏水管道包裹隔热层。
检修时需先隔离蒸汽侧并确认冷却至室温。
5.除氧器
风险点
超压爆炸:压力控制失效(如安全阀故障)导致容器超压。
氧气残留:除氧不彻底引发管道腐蚀,长期可能引发爆管。
安全措施
定期校验安全阀和压力表,确保动作可靠。
监测溶解氧含量(
利用好除氧器启动排气。
十、凝结水系统技术问答
1.正常运行时,凝汽器真空是怎样形成的?
在低压的情况下,汽轮机的排汽凝结成水,蒸汽的体积比水的体积大数万倍之多,蒸汽凝结成水后,原来由蒸汽所占据的空间便形成了真空。
2.凝汽设备的任务是什么?
⑴在汽轮机排汽口建立并保持高度的真空。
⑵回收工质,作为锅炉给水。
⑶汇集各级疏水。
⑷对凝结水进行除氧。
3.凝汽设备的组成及其作用是怎样的?
凝汽设备主要由凝汽器、循环滴水泵、凝结水泵、抽气设备及连接管道等部件组成。从汽轮机排出的蒸汽流入凝汽器,并在其中放出热量凝结成水,凝结水由凝结水泵从热井中抽出作为锅炉给水。循环水泵将冷却水连续不断地送入凝汽器,吸收并带走排汽放出的热量。抽气设备连续不断地抽走凝汽器内不凝结的空气,以保持凝汽器的真空。
4.空气漏入凝汽器,对其工作有何影响?
⑴空气漏入凝汽器后,使凝汽器压力升高。一方面引起汽轮机排汽压力升高,降低了汽轮机组的热经济性。另一方面使汽轮机的排汽温度升高,威胁汽轮机和凝汽器的安全。
⑵空气是不良导体,空气漏入凝汽器后,将使传热系数降低,传热恶化,使凝汽器的真空下降。
⑶空气漏入凝汽器后,使凝汽器内空气的分压力升高,一方面使凝结水的含氧量增加,对设备产生腐蚀。另一方面会导致凝结水的过冷度增加,降低了机组的经济性。
5.凝汽器运行中凝结水产生过冷却的主要原因有哪些?
答:凝结水产生过冷却的主要原因是:
(1)凝汽器构造上存在缺陷,管束之间蒸汽没有足够的通往下部的通道,使凝结水自上部管子流下,落到下面的管子上再度冷却而遇不到汽流加热,则当凝结水至热井中时造成过冷度加大。
(2)凝汽器汽侧漏空气,使汽侧传热系数变小。
(3)凝汽器水位过高淹没铜管,使传热面积变小。
(4)管子外表面形成水膜,使水膜温度低于蒸汽凝结温度。
(5)管束内层汽阻增加,凝结压力降低。
6.机组运行中凝结水导电度增大的主要原因有哪些?答:凝结水导电度增大的主要原因有:
(1)凝汽器铜管泄漏。
(2)软化水水质不合格。
(3)阀门误操作,使生水吸入凝汽器汽侧。
(4)汽水品质恶化。
(5)低负荷运行。
7.凝汽器运行的好坏主要体现在哪几个方面?运行过程中的主要监控指标是什么?
答:(1)凝汽器运行好坏主要体现在以下几个方面:
1)凝结水的过冷度。过冷度越大,表明汽轮机的排汽冷源损失越多,从而降低了整个机组的循环热效率。过冷度每增加1℃,发电煤耗增加0.1%~0.5%。
2)凝汽器的端差。端差越大,说明凝汽器的换热效果越差,从而导致同样负荷下凝汽器排汽温度升高,导致机组的热经济性下降。
3)凝汽器的溶氧。溶氧含量越大,对管道和设备的腐蚀越容易,从而降低了设备和机组的安全性。
4)凝汽器的真空。保持和接近最有利的真空,一般情况下机组的真空每改变1kPa,机组的功率将改变1%~2%。
(2)运行过程中主要监控以下指标:
凝汽器的真空、排汽温度、凝结水的过冷度、凝汽器的端差、凝结水的溶氧、循环水的进出口温度、冷却水的压力、凝结水的温度与流量、凝汽器水位等参数。
8.机组运行中减小凝汽器端差有哪些措施?
答:机组运行中减小凝汽器端差的主要措施有:
(1)保证循环水水质合格,并做好定期排污和加药工作,减少对凝汽器的结垢。
(2)对凝汽器铜管水侧进行清理。利用机组检修时机对凝汽器铜管汽侧进行清理。
(3)对真空系统进行查漏。
(4)按规定投运胶球清洗装置。
(5)保证凝汽器管的合理布置。
9.机组运行中备用凝结水泵解体检修的隔离措施如何执行?
答:(1)确保凝结水泵已停止运行并已停电。
(2)确保凝结水泵出口门已关闭,关闭入口门。
(3)手动关严凝结水泵出、入口门,并将出口门停电。
(4)关闭凝结水泵排空气至凝汽器手动门。
(5)关闭凝结水泵盘根及轴瓦冷却/润滑水供回水门。
(6)开启凝结水泵入口门后放水门。
(7)检查凝汽器真空无变化。
(8)确保凝结水泵入口放水管无水后将工作票发出。
(9)作业期间注意监视凝汽器真空的变化。
10.低压加热器运行时应注意监视哪些参数?为什么必须保持一定水位运行?
答:低压加热器运行时要注意监视以下参数:
(1)水位计水位。
(2)凝结水进、出口温度。
(3)抽汽压力、温度。
(4)疏水温度。
(5)疏水调节阀开度。
加热器运行时必须保持一定水位,不能过高或过低。若水位过高,会淹没部分钢管,影响传热效果,严重时汽轮机有进水危险;若水位过低,将有部分蒸汽经疏水管进入下一级加热器而排挤下一级抽汽,降低热经济性。为此,在运行中对加热器水位必须严格控制。
11.机组运行中低压加热器汽侧停运检修的隔离措施及注意事项有哪些?
答:(1)低压加热器汽侧停运检修的隔离措施如下:
1)缓慢关闭低压加热器进汽门,注意低压加热器出口水温下降速度不应超过2℃/min。
2)将低压加热器抽汽电动门关严并停电后,视情况开启抽汽管道疏水阀,关闭低压加热器连续排汽阀。
3)开启低压加热器事故疏水气动门,关闭正常疏水调整门。
4)待低压加热器汽侧水放净后,关闭两台低压加热器正常疏水阀、事故疏水调节阀后手动门及上一级低压加热器正常疏水阀。
5)关闭抽汽管道疏水阀,开启低压加热器本体汽侧放水阀、放空气门,注意机组的真空变化。
(2)注意事项如下:
1)低压加热器停运前应将机组负荷控制在300MW以下,并注意除氧器压力和温度的变化。
2)开启低压加热器汽侧放水门、排空气门时注意机组的真空变化,若发现真空下降,应立即恢复并查找原因。
12.除氧器运行中出水溶解氧含量不合格的原因有哪些?
答:除氧器出水溶解氧不合格的原因有:
(1)设备存在缺陷。如除氧头振动引起淋水盘、填料支架托盘、滤网等损坏或水中的腐蚀产物堵塞淋水孔板、喷嘴,以及雾化喷嘴脱落,都会使出水溶解氧长期不合格。
(2)运行调整不当。如除氧器进汽汽压低、水温低、水位过高或进水量过大(喷嘴式除氧器进水量过低)等,都会引起出水溶解氧短期不合格。
(3)运行方式不合理。如高温疏水量过多,加热蒸汽压力高,除氧器内蒸汽量过大而发生汽阻,都会使出水溶解氧不合格。
(4)排气门开度不够。排气门开度小,解析出来的气体排不出去,或冬季排气管(有弯管的)内的疏水冻结,引起管道堵塞,气体排不出去等,都能使出水溶解氧不合格。
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来源:电力机械工友圈一点号