火力發(fā)電廠凝結(jié)水系統(tǒng)特點及運行問題

1、火力發(fā)電廠凝結(jié)水系統(tǒng)特點及運行問題摘要:本文主要介紹了火力發(fā)電廠凝結(jié)水系統(tǒng)布置特點，討論分析了凝結(jié)水再循環(huán)管道振動原因，提出減振措施減小管道振動，以提高凝結(jié)水系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟性，確保機組安全高效運行。關(guān)鍵詞:凝結(jié)水再循環(huán)管道振動原因減振措施管道振動火力發(fā)電廠凝結(jié)水系統(tǒng)包括從熱井至除氧器之間的管道、閥門、支吊架及其零部件。具體系統(tǒng)包括：熱井至除氧器的主凝結(jié)水管道及其至熱井再循環(huán)管道；凝結(jié)水管至各用戶的雜項管道；儲水箱有關(guān)管道;由凝結(jié)水主管至凝結(jié)水儲水箱的凝結(jié)水熱井放水管道；由化學補充水至凝結(jié)水儲水箱的補水管道；儲水箱的溢放水管道等。主要設(shè)備包括：凝汽器、凝結(jié)水泵、凝結(jié)水精處理裝置、軸封冷卻器、

2、低壓加熱器、除氧器、凝結(jié)水儲水箱。火力發(fā)電廠凝結(jié)水系統(tǒng)的主要功能是將凝結(jié)水從凝汽器熱井送到除氧器,為了保證系統(tǒng)安全可靠運行和提高循環(huán)熱效率，在輸送過程中對凝結(jié)水系統(tǒng)進行控制、除鹽、加熱、除氧等一系列必要環(huán)節(jié)。凝結(jié)水系統(tǒng)的設(shè)備及系統(tǒng)布置以某國產(chǎn)300MW機組為例。該工程凝結(jié)水系統(tǒng)主要包括：凝汽器、兩臺100%容量筒袋形變頻調(diào)速凝結(jié)水泵、一臺軸圭寸加熱器、四臺低壓加熱器、一臺除氧器、一臺凝結(jié)水貯水箱和一臺凝結(jié)水輸送水泵，凝結(jié)水精處理采用中壓系統(tǒng)。在凝結(jié)水泵出口至軸封加熱器之間，稱為凝結(jié)水雜用母管，母管接有其他設(shè)備用水的管道。軸封加熱器和低壓加熱器設(shè)有旁路系統(tǒng)，防止因加熱器內(nèi)部泄露而導致凝結(jié)水系統(tǒng)的

3、中斷，從而迫使機組停運。軸封冷卻器出口凝結(jié)水管道上設(shè)有最小流量再循環(huán)系統(tǒng)至凝汽器，最小流量再循環(huán)取凝泵和軸封冷卻器要求的最小流量較大者，以冷卻機組啟動及低負荷時軸封漏汽和門桿漏汽，滿足凝結(jié)水泵低負荷運行的要求，在機組正常運行中，調(diào)整凝結(jié)水母管壓力。在5號低壓加熱器出口閥門前，引出一路管道，上裝啟動放水門，作用是在機組啟動初期，凝結(jié)水水質(zhì)不合格，不能輸送到除氧器，通過放水管道將不合格的凝結(jié)水排地溝。凝結(jié)水貯水箱配凝結(jié)水輸送泵，僅在機組啟動時給系統(tǒng)充水及鍋爐充水。當機組正常運行時，通過該泵旁路管道靠凝汽器負壓向凝汽器補水，通過軸封冷卻器出口凝結(jié)水管道上設(shè)置的水位控制閥將部分凝結(jié)水溢流至凝結(jié)水貯水箱

4、，以保持熱井水位。在凝汽器補水管道上設(shè)有水位控制閥，用以調(diào)節(jié)熱井水位。凝汽器為單背壓、雙流程、分隔水室、橫向布置。凝汽器接受主機排汽、小汽機排汽、本體疏水以外，還具有接受高、低加事故疏水及除氧器溢流水的能力。凝汽器喉部的設(shè)備及管道考慮了防止汽流沖刷措施，其喉部內(nèi)設(shè)置有7號、8號兩個低加。該工程凝結(jié)水系統(tǒng)中軸圭寸加熱器以及5號、6號低壓加熱器均采用小旁路系統(tǒng)，小旁路系統(tǒng)的優(yōu)點是加熱器如果出現(xiàn)故障，可以單獨開通各自的旁路系統(tǒng)，不影響其他加熱器的正常運行，同時保證除氧器入口凝結(jié)水溫度不至過低，從而提高熱經(jīng)濟性。由于7號、8號低加布置在凝汽器喉部，在7、8號低加設(shè)置了一個大旁路，大旁路系統(tǒng)的優(yōu)點是系統(tǒng)

5、簡單，閥門少,運行維護方便，節(jié)省投資。在電廠試運期間，汽水管道振動是常見的威脅，尤其對人身安全構(gòu)成極大的威脅。而在眾多汽水管道振動中，凝結(jié)水最小流量再循環(huán)管道出現(xiàn)管道振動的幾率最大，原因是凝汽器工作背壓低，汽蝕和閃蒸工況嚴重。另外，凝結(jié)水再循環(huán)管道的介質(zhì)流速較小，激振頻率較低，管道布置剛度不夠或支吊架設(shè)計不合理導致管道自振頻率較低時，管道產(chǎn)生的共振可能性較大1。根據(jù)管道振動的理論分析，管道與其支吊架以及與之相連接的各種設(shè)備或裝置構(gòu)成了一個復雜的機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，在有激振力作用的情況下,這個系統(tǒng)就會產(chǎn)生振動。來自系統(tǒng)自身的主要有與管道直接相連接的機械設(shè)備振動和管內(nèi)流體不穩(wěn)定流動引起的振動，是管道振動

6、的主要誘因。管道振動的主要原因有以下幾點。管道布置或支吊架設(shè)置不當。管道布置較長，彎頭多，柔性較大，管道內(nèi)的水流容易在彎頭或者閥門變徑處產(chǎn)生激振力，引起管道低頻高幅振動2。管道上設(shè)置的固定支架或者限位支架較少，使管道系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，不能有效制約管道振動。彈簧支吊架或固定導向支架的位置不合適，導致管道受力不均勻，管線穩(wěn)定性較差。調(diào)節(jié)閥為高位布置，凝汽器接口為低位布置。此類布置不合理，凝汽器接口與調(diào)節(jié)閥的高差水柱使調(diào)節(jié)閥內(nèi)壓力更低，加劇汽蝕。調(diào)節(jié)閥后的管徑及管件選型不當，消耗汽水沖擊的能力不強。流體發(fā)生汽化，汽水流動失去穩(wěn)定性而造成的。凝結(jié)水管道振動會使管道產(chǎn)生較大的應(yīng)力，引起管道和支吊架材料的疲

7、勞損傷，積累到一定程度會形成裂紋，特別是在彎頭、焊縫等性能較差并承受較高應(yīng)力的部位。這將直接影響整個機組的經(jīng)濟性和安全性，必須盡早解決管道的振動問題。減振方法大概有以下幾點。合理設(shè)計管道系統(tǒng)，應(yīng)盡量避免管道彎頭過多和異徑管道；合理設(shè)置支吊架，增加管道系統(tǒng)剛性。合理布置閥門站位置，減少汽蝕。機組低負荷小流量運行時，打開凝結(jié)水泵再循環(huán)門，進行分流調(diào)節(jié)。在管道的某些部位增加支撐，以約束管道由于振動而引起的有害變位。但采取這種措施需對管道系統(tǒng)進行受力分析，并充分考慮管道在各種狀態(tài)(如冷態(tài)、熱態(tài))下的變位情況,避免不當?shù)南拚翊胧艿喇a(chǎn)生附加危害3。凝結(jié)水最小流量再循環(huán)閥后加節(jié)流孔板。節(jié)流孔板應(yīng)靠凝汽器端布置，減小最小流量再循環(huán)閥前后壓差，破壞介質(zhì)汽化的條件，減小閥后介質(zhì)發(fā)生汽化的幾率。此外，凝結(jié)水泵啟動前，開啟低旁減溫水、疏水擴容器減溫水等凝結(jié)水各雜項用戶，盡可能降低再循環(huán)流量和凝結(jié)水系統(tǒng)壓力；在滿足凝結(jié)水系統(tǒng)工作壓力要求和凝結(jié)水泵保護的前提下，及時關(guān)閉再循環(huán)門；盡可能避免再循環(huán)調(diào)節(jié)閥和旁路閥同時開啟的情況，避免閥門組垂直方向流向的高頻振動。導致管道振動的因素有很多，解決方案也不盡相同。本文針對凝結(jié)水再循環(huán)管路振動的原因進行深入分析，提出了合理布置管道、閥門及支吊架、正確使用再循環(huán)門、設(shè)置節(jié)流孔板等措施，確保機組安全、經(jīng)濟運行。參考文獻陸江云，楊春凝結(jié)水再循環(huán)管道振動問題分