百万千瓦超超临界机组凝结水系统优化探讨.docx

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1、维普资讯 http:/第 4期2007年 12月热机技术37 百万千瓦超超临界机组凝结水系统优化探讨江苏省电力设计院 宋坤林内容提要 百万千瓦超超临界机组凝结水系统的设计充分借鉴了国内外的先进设计理念，系统配置力求简单实用，在保证机组运行安全、可靠的前提下，对凝结水系统进行了优化，合理减少了备用设备和备用容量，以较低的投资达到较高的系统可靠性。关键词 凝泵 精处理 汽封蒸汽冷却器 疏水泵 系统 选型司。1 概 述由于 1000MW 等级超超临界机组 100 容量凝结水泵，国内厂家均表示现阶段没有制造运目前，我国 1000MW 超超临界机组的建设正行业绩，一般考虑采用进口产品，而 50容 量的处

2、于上升阶段，有许多项目值得研究，其中凝结 凝结水泵国内厂家己具备生产及供货能力 。国水系统优化设计就有多项选择。本文主要从以 内大容量电站凝结水泵制造厂主要有：上海 KSB下几个方面对凝结水系统进行优化探讨：泵有限公司和沈阳水泵股份有限公司、长沙水泵 凝结水系统设备选型 凝结水管道规格选取 低压加热器设备旁路优化 凝结水补水及热井高水位溢流系统优化2 凝结水系统设备21 凝结水泵211 凝结水泵的配置凝结水泵作为凝结水系统的关键设备和电厂的重要辅机，在凝结水系统设计中，对它的合理配置是优化凝结水系统计的关键。根据本工程主厂房布置，采用全容量或半容量凝结水泵均厂等，它们已经拥有许多超临界、超超临

3、界机组凝结水泵的制造运行业绩，如近期的广东台山电厂、河南沁北电厂和常熟发电厂的 600Mw 机组，山东邹县电厂 21000MW 机组的 50 容量的凝结水泵就是由沈阳水泵股份有限公司供货的。从目前我国实际情况看，凝结水泵的运行可靠性已达到很高水平，制造厂家有着良好的服务与快速修复能力。根据我们 向东京电力公司咨询的情况，两台 50容量 的凝泵配置形式在日本1000MW 容量的超超临界机组上已得到广泛应用。他们认为 同给水泵、循泵一样，凝泵的可靠性是能充分保证的。表 211250 容量凝泵使用情况工程名称机组出力(MW)锅炉容量(th，BMCR)每台机组配置的凝泵台数 容量舞鹤190021160

4、th三隅1000290021160th碧南41000305021110th尼德豪森10282620250 +350 (凝升泵)常陆那柯 110002950250 +250 (凝升泵 )维普资讯 http:/第 4期38 热机技术2007年 12月根据对电厂的调研情况来看，许多电厂运行 过程或在机组检修期间可以预防，完全不需要增人员反映尚未碰到凝泵故障问题。制造厂反映 设一台凝结水泵作为备用泵。通过对部分电厂凝结水泵可能发生的故障几乎都不是凝结水泵 及制造商的调研，我们对凝泵可能出现的故障原本身的质量造成，而且这些故障在机组调试安装 因及故障排除方法进行了汇总，如表 21-2。表 212 凝泵故

5、障及分析故障原因排除1、进口压力低于要求值。1、开足进口蝶阀。2、转速太低。2、核对电源电压 。3、转向不对 。3、重新接线。4、液体中空气或蒸汽量过大。4、检查进水系统是否漏气并予以纠正。(一)出口压力不足5、吸人部分、工作部分被堵塞或有异物。5、拆泵，清理清除异物。或出水量不足6、密封环损坏严重。6、更换密封环。7、键损坏 。7、更换键。(二 )电机电流增大或超过额定值总结：原因 15是由外因引起，可以通过加强管理进行避免。原因 6和 7，密封环及键的使用寿命制造厂可以进行承诺，电厂可以在机组检修期间完成更换1、转速太高。1、核对电源频率 。2、泵轴承卡住或回转键粘住。2、拆泵更换零件。3

6、3、偏小工况运行(但有损泵寿命)。、水中含有大量颗粒物质。总结：原因 1，3通过加强运行管理进行避免。原因2，安装不善引起，调试期就可发现解决。1、水源不足。1、确认进水阀全开，检查液位。2、液体中含有过量空气或蒸汽。2、检查进水系统是否漏汽，并予以纠正。3、联轴器损坏或键破损。3、更换零件。(三)泵出口断流4、叶轮卡住。4、解体检修。5、进口管道堵塞 。5、清除异物。总结：原因 1、2、4、5可以通过运行管理进行避免。原因3，KSB现在联轴器为挠性连接，不传递轴向力，目前尚未出现损坏现象。1、联轴器松动。1、拧紧螺母。2、液体为汽水混合物。2、放空气，检查有否泄漏处，紧法兰螺栓。3、中心不正

7、。3、重新找正 。4、叶轮中有异物，造成不平衡。4、拆泵，清除异物。5、轴弯了。5、拆泵检修。(四)水泵振动6、导轴承磨损严重。6、换件。总结：原因 14，可以通过加强运行安装管理进行避免。原因5，一般由于运输或安装时敲打引起，现在制造厂都有专用运输托架，另外安装时避免敲打，则可防止轴弯。原因 6，采用高分子材料使用寿命长，可以在计划检修期更换。维普资讯 http:/第 4期2007年 l2月热机技术39 故障原因排除1、填料未放好。1、重新调整填料。(五)密封函泄漏量2、填料已磨损。2、换填料。过大3、机械密封损坏3、更换机械密封总结：现在订货采用机械密封的较多，而机械密封制造厂都能保证可连

8、续运行 8000h。(六 )水泵有异常噪1、汽蚀。2、零部件有松动。1、检查灌注头。检查水温。检查进口管系统是否有异物。2调整或更换受损零部件。音总结：原因 1，在设计期间确定凝泵安装高度时，已经考虑到凝泵的汽蚀余量，在管道及设备安装调试期间需要将异物清楚干净，这样可以避免异物堵住管系造成泵的汽蚀。原因 2，加强安装管理进行避 免。泵结构设计的基点是满足电站用泵可靠性是 时间内即可完成修复。根据国内外电厂长期运行第一位的需求，制造厂保证在泵的结构强度和刚度 的经验结合国内制造厂的调研，凝泵采用 2台方面的细节设计及选材设计上能 100 满足运行 50 容量配置应该是可行的、可靠的、合理的。要求

9、。从上表也可以看出，造成凝泵故障的原因大根据汽轮机在最大进汽工况时的凝汽量及部分都可在安装、调试以及运行期间通过加强管理 补水量得到最大凝结水量为 20585th，进行凝进行避免，即使出现偶然工况，由于泵的基础以下 泵的选型 。凝泵选型比较见下表 213，运行费部份采用抽芯式结构，其拆装及检修十分方便，短 用比较见下表 214。表 213 两方案凝泵选型比较(每台机组)机 组 运 行 工 况项 目 名称单位方案一：2100方案二：350方案三：25O最大凝结水量th205852058520585凝结水泵容量th226441132211322凝结水泵效率825824824凝结水泵组轴功率kW24

10、4512301230电 机kW290015001500管道系统差价(含滤网及阀门)力)15基准+15956凝结水泵及电机差价力)15基准570680凝结水系统总投资差价力)15基准一55416806表 214 凝泵运行费用比较表(每台机组)方案一 2100方案二 3x50方案三 2x50机组运行模式运行小时凝泵轴功率耗电量凝泵轴功率耗电量效率kW万 kWh效率kW万 kWh100 负荷35500825244586797508242460873375负荷1800076212438232073221339834维普资讯 http:/第 4期 40 热机技术2007年 12月方案一 2100方案二

11、350 方案三 250运行机组运行模式小时凝泵轴功率耗电量凝泵轴功率耗电量效率kW万 kWh效率kW万 kWh5O负荷1000O618411841082412301234O负荷250O521723430750751148287年用厂用电(万 kWh)147747142334年节省电量(万 kWh)5413年增加收入(万元)1267由上表可知，采用 350 容量的凝结水泵，每台机组比采用 2100 容量的凝泵可以节省初投资 5541万元，运行费用每年也比 2100容量的凝结水泵节省 1267万元。而采用 250 容量的凝泵又比采用 2100 容量的凝泵可以节省初投资 6806万元。212 凝结水

12、泵选型要点选择凝结水泵时，建议选用扬程曲线较为平坦的凝泵。这 样，凝结水泵的关闭扬程小，可降低凝结水泵与除氧器水位调节站之间凝结水管系的设计压力；当凝结水系统流量超过设计时，除氧器水位调节阀因其承受压降的降幅较小而有较好的可调性，可提高凝结水系统的适应性。22 凝结水精处理装置在 1000MW 超超临界机组中，凝结水精处理装置对凝结水系统产生影响的主要设备是过滤器和混床。一般 规定：过滤器压降为 0102MPa，混床压降为 0175035MPa。这样，两者的上限之和高达 055MPa，大约是凝结水系统介质流动阻力 (未含调 节阀压降和精处理装置压降)的 7095，对凝结水泵和除氧器水位调节阀的

13、选型将产生较大的影响。为了降低凝结水精处理装置压降对凝结水泵和除氧器水位调节阀选型的影响，应尽力选用低阻型凝结水精处理装置。据了解，有的公司生产的过滤器正常运行压降为 002MPa、最大运行压降为 012MPa，混床 正常运行压降为 012MPa、最大运行压降为 035MPa。同时，要求运行人员根据过滤器正常运行周期(不低于 10天)与混床运行周期(不低于 8天)不同的特点，把过滤器的反洗时间和混床的再生时间错开，以降低过滤器和混床的叠加压降。尤其是夏季，机组负荷大，凝汽器运行压力高，凝结水流量大，应适当降低混床的再生压降(如：将混床再生压降降至 03MPa)。综合考虑，凝结水泵和除氧器水位调

14、节阀选型时，凝结水精处理装置的最大设计压降建议按不超过 035MPa考虑。23 汽封蒸汽冷却器系统设置一台半容量的汽封冷却器。机组低负荷运行时，凝结水全部流经汽封蒸汽冷却器以凝结汽封漏汽；机组高负荷运行时，开启旁路阀，部分凝结水流经汽封蒸汽冷却器，以降低汽封蒸汽冷却器的水侧阻力。24 低压加热器与外置式疏水冷却器上汽生产的 1000MV超超临界汽轮机 的 7、8号低压加热器无疏水冷却段，系统中增设一个外置式疏水冷却器，7、8号低压加热器正常疏水直接自流入外置式疏水冷却器，与凝结水换热后通过 U形水封管疏入凝汽器热井 ，以提高回热系统的热经济性。与低压加热器带疏水冷却段相比，外置式疏水冷却器能有

15、效解决 7、8号低加低负荷时疏水不畅的问题，使系统更加安全可靠，同时节省两个低加的正常疏水调节阀，简化系统。25 低压加热器疏水泵为了提高机组热经济性，建议在 6号 低压加热器上设低加疏水泵将 6号低压加热器 的疏水打入该加热器凝结水出口管内。与疏水逐级自流相比，每台机组在 THA工况 下每年 (按 5500维普资讯 http:/第 4期2007年 12月热机技术41 小时考虑)多发电约为 20310。kW h，与疏水水泵的设计扬程考虑，优先选用内置式除氧器。逐级自流相比，凝结水泵的设计容量因凝结水流量变小而变小，这样每台机组每年还可节约用电约3 凝结水管道规格605l0kW h；扣除疏水泵的

16、电耗后，每年可节约电为 12610。kW h，按发电成本 0234元下面将凝结水管道分成凝结水泵入口侧管kW h计算，每年产生的经济效益为 58968万道和凝结水泵出口侧管道两个部分优选管道规兀 。格。另外，6号低压加热器设疏水泵与疏水逐级31 凝结水泵入口侧主管规格自流相比，部分管系 (在凝汽器至疏水 打入凝结对于 1000MW 超超临界汽轮机组，凝结水管水管点之间)凝结水流量小，阻力约低 006MPa，道(自凝汽器出口至凝泵人口三通之间 )可选凝结水泵的设计扬程可降低 6mHzO，每台机组qo920x 10mm、qo1020 1lmm 和 qo122012mm每年可节约用电约为 231x

17、10。kW h(未考虑的钢管。在 VwO工况下 ，管内凝结水的流速分调节阀的选型压降随着流动阻力降低而降低的别为 0903ms、0734ms和 0511ms，均在规影响)，经济效益为 1081万元。定推荐流速 0510ms的范围内，不考虑滤网26 除氧器阻力，此管道上凝结水的流动阻力分别为 103现在常用的除氧器分外置式和内置式两种kPa、0755kPa和 0594kPa。qo920X 10mm钢管形式。由于内置式除氧器在储水 段下部布置较阻力较大，不宜选用；qo1220x 12mm 钢管管径较多的蒸汽排管加热储水，使之沸腾进行深度除大，耗用钢材较多，管道布置困难，也不宜选用。氧，完全能够满足

18、除氧器启动要求。因此 ，采用因此，1000MW 超超临界汽轮机的凝结水泵入口内置式除氧器可取消除氧器循环泵，简化系统，侧主管宜优先选用 qo1020X 1lmm 的钢管。节省初投资和运行维修费用。内置 式除氧器占32 凝结水泵出口侧主管规格用空间小，可以节约基建费用。外置式除氧器 因对于 1000MW 超超临界汽轮机组，凝结水泵其布置在给水箱上，凝结水接口标高较高，需要较出口侧主管可选 qo530X 14mm和 qo610X 19mm的大的凝结水泵扬程，喷嘴雾化凝结水需要较大的压钢管，在 VWO工况下 ，疏水泵打入点上游的管内降，一般为 0102MPa；内置式除氧器凝结水接凝结水流速为 307

19、1ms和 230ms，下游流速为口标高则较低，需要较小的凝结水泵扬程，喷嘴膜3343ms和 2504ms。凝结水泵出口侧主管内化凝结水需要的压降一般不超过 005MPa。 凝结水流速基本上在推荐流速 2035ms的因此，从简化系统、降低工程初投资及凝结 范围内。表 321 两种不同规格的管道比较 (每台机组)机组运行工况项 目名称单位DN500DN600凝结水泵进口水温3O6306凝结水泵进口压力Mpa(a)00440044凝结水泵进口密度kgma99559955凝结水泵容量th1】32211322凝结水泵效率824824凝结水泵组轴功率kW1224l197维普资讯 http:/第 4期42

20、热机技术2007年 12月机组运行工况项目 名称单位DN500DN600电机15001400凝结水管道管径mm53O1461O19管道、支吊架及阀门价格万元基准+35凝结水泵及电机价格万元基准一2凝结水系统总投资差价万元+33年节省厂用电kWha148500年节厂用电利润万元a347从表中可以看出，选用 61019ram钢管的凝结水泵出口侧的管道流动阻力比选用 53014ram钢管低，凝结水泵的轴功率降低 27KW，每年可节约厂用电约 1485kWh，折合 347万年，但采用此规格管道，钢材耗量大，阀门及管件口径相应也大一级，工程初期投资相应增加 33万，管道布置也较为困难。综合比较得知，10

21、00MW 超超临界汽轮机的凝结水泵出口侧主管选用 53014mm 的钢管较合理。4 低压加热器设备旁路优化国内传统的设计习惯是低压加热器设备采用小旁路系统，由于目前国内低压加热器高压加热器的可靠性明显提高，电厂管理维护水平也越来越高，从简化系统、降低凝泵扬程考虑，因此建议 5、6号低压加热器采用大旁路系统，此设 计思路已在国内 1000MW 机组上得到运用，如华能玉环电厂工程、国电北仑三期扩建工程 5号及 6号低压加热器都是采用大旁路系统。与低加采用小旁路系统相比，采用大旁路系统有以下几个优点：1)当 5、6号低加中任一台发生故障时，两台低加同时从系统中退出，凝结水能快速切换通过低加大旁路供除

22、氧器，这时机组仍能带额定负荷。系统上得到了简化。2)由于 5、6号低加采用了大旁路系统，可以节省 3 个 DN500PN4 的电动 闸阀、2 个DN500PN4的等径三通，加上管道的费用，每台机组造价可降低约 16万。3)由于凝结水系统中阀门数量及管件数量减少了，管道局部阻力相应降低，凝泵的选型扬程也可减小，这样节约了厂用电的使用。5 凝结水补水及热井高水位溢流系统优化通常情况下，在 1000MW 机组设计中，考虑凝结水系统的补水方便，热机专业在汽机房 A列附近设凝结水补充水箱，这也是大火规的要求。鉴于有些工程化学专业 3000rn3的除盐水箱距汽机房较近，因此有条件将凝结水补水箱和化学专业除

23、盐水箱合并，节约投资约 80万 ，并简化了系统。正常运行时利用除盐水箱 与凝汽器热井之间的水位差和压差自流补水，节省厂用电。凝结水系统设计中，热井高水位溢流管道一般接至凝结水补充水箱，可以回收由于热井高水位从凝结水系统溢出的凝结水。但电厂实际运行时，此阀门很少动作，在以前的设计中，此管道采用普通碳钢，长时间不使用后发生了锈蚀现象，一旦溢流水水质不合格，有可能污染整个凝结水补充水箱的水质。从 安全可靠和简化系统角度考虑，取消热井凝汽器高水位时的放水溢流管道。当热井 水位过高时，可相应采取下述措施：一方面在控制室报警，同时关闭补给水调节维普资讯 http:/第 4期2007年 l2月热机技术43阀

24、，多余水通过开大凝结水至除氧器的调节阀将其送至除氧器水箱。若由此造成除氧器水箱高水位时，可开启除氧器紧急放水阀将水排至机组排水槽，经水工专业适当处理后回收利用。系统简化后既能有效控制凝汽器热井水位，又使系统更安全可靠。6 其 他61 凝结水流量测量装置在凝结水系统中，通常在主管上设两个流量测量装置。一个流量测量装置靠近除氧器设置，用于测控进人除氧器的凝结水流量。另一个流量测量装置设在凝泵出口至精处理装置之间的管道上，用来控制凝结水再循环调节阀以调节凝结水的再循环流量，以保证启动和低负荷期间凝结水泵通过最小流量运行，防止凝结水泵汽蚀，同时也保证启动和低负荷期间有足够的凝结水流过汽封冷却器，维持汽

25、封冷却器的微真空。调节凝结水再循环流量的流量测量装置设在凝结水主管上，增加了凝结水系统的阻力。为此，建议将调节凝结水再循环流量的测量装置布置在再循环管道上。这样可 以降低凝结水官系的阻力，节约了厂用电量。机组启停或低负荷运行时由两个流量测量装置测得的流量之和(忽略了低负荷运行时 6号低压加热器疏水流量的影响)来控制凝结水再循环调节阀，以供给凝结水泵和汽封蒸汽冷却器所需要的最小凝结水流量。62 凝结水泵入口滤网凝结水泵人口滤网的作用是防止杂质进入凝结水泵。当新 建或检修后的机组运行一段时间流出热井的凝结水无杂质后，应该拆除凝结水泵人口滤网的滤芯。这样 ，可以提高凝结水泵人口压力，防止汽蚀，提高凝

26、结水泵运行的可靠性。7 结束语在充分吸取国内外电厂运行经验的基础上，接合工程实际情况，通过对原已较成熟的凝结水系统作进一步优化，使其更符合电厂所需要的；通过设计优化，降低了凝结水系统阻力，降低了设备与管件的投资，提高了系统的安全性和适应性，能使主厂房布置更加紧凑。世界首台无燃油系统电站煤粉锅炉一次点火成功中国电力新闻网 200712122007年 12月 5日凌晨 3时 15分，世界上首台无燃油系统电站煤粉锅炉一内蒙古东胜电厂 #1炉(330MW 机组)点火成功，这标志着采用等离子点火及稳燃技术彻底取消电站煤粉锅炉燃油系统，实现单一燃料运行成为现实。随着石油资源的日趋紧张，价格日益上涨，以及国

27、家对发电企业环评门槛的不断提高，火电厂面临着日趋严峻的经营压力和环保压力。内蒙古东胜电厂 2330MW 机组采用烟台龙源电力技术有限公司的等离子点火及稳燃技术，基建期间就取消了油库、输油设备及炉前油系统，不仅节约了大量燃油费用，还降低了工程造价和油库占地，消除了油系统安全隐患，经济效益和社会效益十分显著。维普资讯 http:/第 4期 44 热机技术2007年】2月。0。00。0LDLD00LD0。000 。0000c】0LD00000LDLD000。0LDLD0000。00LD0。00000LD00000LD0000士0000。00000c00000000000LD0。N0。000000000LD00LD0 000000000000LD。000。LD000000000000LD0000LD00。0琳00000000嘟l帽主LD+00一LDLH10骚互0b0上一 上 上 上 上o茎o茎 复 o茎g b0g 曼茎o口呈姑0茎 主上0上一血l1器咖咖2曲 口惶体幄+丑蠖咖 口*弓暑口鹭鹭口口口寻|咖 霸士I1爱寻| 寻| 士糕釉坦赡四*匿赡口盎1I*餐删幅口*寻|霉j是 四姐幄艋知艋世 11圜