凝结水系统讲解课件

凝结水系统2014-4主凝结水系统主凝结水系统指由凝汽器至除氧器之间与主凝结水相关的管路与设备。凝结水系统的主要功能：是将凝结水从凝汽器热井送到除氧器，作为超临界机组，对锅炉给水的品质要求很高，为了保证系统安全可靠运行和提高循环热效率，在输送过程中，对凝结水系统进行流量控制及除盐、加热、除氧等一系列必要的环节。此外，主凝结水系统还对凝汽器热井水位和除氧器水箱水位进行必要的控制调节，以保证整个系统安全可靠运行。右图为凝汽设备的原则性系统。凝汽设备主要由凝汽器、循环水泵、真空泵和凝结水泵等组成。1.凝汽器的作用：利用低温的冷却水，将汽轮机的排汽凝结成水，为汽轮机排汽口建立与维持一定的真空度、对凝结水除氧、蓄水。2.凝结水泵的作用：把凝结水送回除氧器继续使用。3.真空泵的作用：在凝汽器开始运行时，抽出凝汽器壳体内的空气以建立真空；在凝汽器运行过程中，将汽轮机排汽中夹带的空气和从真空系统不严密处漏入的空气不断抽出，以维持凝汽器的真空。4.低压加热器的作用：利用在汽轮机内做过部分功的蒸汽，抽至加热器内加热给水，提高水的温度。主设备介绍凝结水泵低压加热器凝汽器凝结水系统真空泵1.原理介绍2.表面式凝汽器的结构与系统3.凝汽器设备参数4.凝汽器的试验凝汽器1、原理介绍1.凝汽式汽轮机是现代火力发电厂和核电站中广泛采用的典型汽轮机，凝汽设备则是凝汽式机组的一个重要组成部分。凝汽设备工作性能的好坏直接影响着整个机组的热经济性和安全性。2.工作原理:凝汽设备在汽轮机热力循环中起着冷源的作用，用来降低汽轮机排汽压力以提高循环的热效率。降低汽轮机排汽压力的最有效方法是将汽轮机的排汽凝结成水。因为若蒸汽在密闭的容器(凝汽器)中放热，将使容积很大的蒸汽被凝结成体积很小的凝结水而集结于凝汽器底部(如在4.9kPa的压力下，干蒸汽的比容为饱和水比容的28000多倍),从而在原来被蒸汽充满的凝汽器空间中形成高度真空。这就是凝汽设备的简单工作原理。3.凝汽设备的任务是：在汽轮机排汽口建立并维持高度真空，以提高循环热效率；将汽轮机的排汽凝结成洁净的凝结水作为锅炉的给水，以回收工质。低压汽轮机排出的蒸汽已释放了绝大部分能量，但它来自高纯度的除盐水，不能排放浪费，在凝汽器把这些蒸汽冷却成凝结水，通过凝结水泵送往锅炉再利用。凝汽器就在蒸汽轮机下方，外壳与低压汽轮机汽缸连为一体。在凝汽器中排列着冷却水管，从一端到另一端，密集的冷却水管称为管束。管束的左端连通进口水室，右端连通出口水室。冷却水从进水管到进口水室，再进入管束，从管束中出来后通过出口水室的出水管流出。按一定规律排列的管束构成凝结区，低压汽轮机排出的蒸汽碰到管束凝结成水，流到下方热井，由凝结水泵送往锅炉。2、表面式凝汽器的结构与系统按照冷却介质的不同，现在热力发电厂使用的凝汽器可以分为以空气为冷却介质空气凝汽器和以水为冷却介质的表面式凝汽器两类。然而，由于空气凝汽器结构庞大、金属耗量多，而且建立的真空也相对较低，故在一般的固定式电站中并不采用，只有在严重缺水地区的电站或有些移动式发电机组上才采用。而水的放热系数高，且表面式凝汽器又能回收洁净的凝结水，因此水冷却表面式凝汽器能很好地完成凝汽设备的两个任务，故而成为现代发电厂汽轮机装置中采用的主要形式。我们只讨论水冷却表面式凝汽器。本凝汽器是系双壳体、单流程、双背压表面式凝汽器。由两个斜喉部、两个壳体（包括热井、水室，回热管系），循环水连通管及底部的滑动、固定支座等组成的全焊结构（见图1及图2）。本凝汽器采用了模块设计，在制造厂内组装成几个大块（见图3）及喉部内抽汽管组等零部件，这样可以大大地减少电厂装焊量。图1图2图33、凝汽器设备参数凝汽器型号 N34000 凝汽器平均背压 5.88KPa(a)凝汽器的型式：双背压、单壳体、双流程、表面式、横向布置 离开热井的凝结水的含氧量：少于20ppb 高压侧背压 6.575kPa(a)低压侧背压：5.25 kPa(a)冷却面积：34，000m2 管的有效长度：20,862mm 凝汽器A冷却面积 17000m2 设计冷却水量 19.1m3/s 凝汽器B冷却面积 17000m2 冷却水管内设计流速 2.17m/s 冷却介质 海水 管的数量：39,636pcs 循环进口温度：24C 管板材料：钛管 凝汽器水阻：65KPa 壳体材料：碳素钢 通道的数量：2 水室材料：碳钢 管材：钛管 汽侧设计压力：全真空至0.098MPa 管外径及管厚：25 0.5mm 水侧设计压力：0.3Mpa 过冷度 0.5 端差：5.4/5.16 凝汽器热井运行水位：正常-1.09m，最小-1.653m（相对主厂房零米）4、凝汽器的试验水侧的水压试验水侧的水压试验：本凝汽器水压试验压力为0.375MPa（g），用于水压试验的水温应不低于15，在试验过程中必须注意水室法兰、人孔及各连接焊缝等处有无漏水、渗水及整个水室有无变形等情况发生。发现问题应立即停止试验，并采取补救措施。若在规定时间内不能做完全部检查工作，则应延长持压时间。汽侧的灌水试验：汽侧的灌水试验：为了检验壳体及冷却管的安装情况，灌水试验在凝汽器运行前是不可少的，但不能与水侧水压试验同时进行。汽轮机检修后再次启动前也要做灌水试验。在试验过程中如发现冷却管及与端管板连接处、壳体各连接焊缝等处有漏水、渗水及整个壳体外壁变形等情况应立即停止试验，放尽清洁水进行检查，发现问题的原因并采取处理措施。真真空系统的气密性试验空系统的气密性试验：为了检测机组的安装水平，保证整个真空系统的严密性，应进行真空系统严密性试验。检测方法是停主抽气器或关闭抽气设备入口电动门（要求该电动门不得有泄漏）。测量真空度下降的速度，试验时必须遵照本机组汽轮机启动、运行说明有关气密性试验的规定、要求。为了确保机组的运行性能，凝汽器在正式投入运行前，其水侧必须进行水压试验、汽侧进行灌水试验及真空系统进行严密性试验。凝汽器半侧清洗凝结水泵1.凝泵结构2.设备参数3.#4机凝结水泵变频器4.凝结水泵逻辑5.凝结水的用户1、凝泵结构1.凝结水泵是将凝汽器底部热井中的凝结水吸出，升压后流经低压加热器等设备输送到除氧器的水箱。2.凝结水泵抽吸的是处于高度真空状态下的饱和凝结水，吸入侧是在真空状态下工作，很容易吸入空气和产生汽蚀。凝结水泵的运行条件要求泵的抗汽蚀性能和轴密封装置的性能良好。大机组的凝结水泵通常采用固定水位运行，设置自动调节凝汽器热井水位装置。3.根据其结构特点可以有以下几种分类：按叶轮数目分，有单级泵和多级泵。单级泵轴上只装有1个叶轮；多级泵轴上装有2个或2个以上的叶轮；按泵轴位置分，有卧式泵和立式泵。卧式泵的泵轴位于水平位置；立式泵的泵轴位于垂直位置。金湾电厂的凝结水泵金湾电厂的凝结水泵每台机组配2台100容量凝结水泵，1台运行，1台备用。凝结水泵能满足机组各种运行工况。当运行泵事故跳闸时，备用泵自动投入运行。泵的最小流量不超过额定流量的25。凝结水泵#3机位工频控制，#4为变频控制，用一台变频器控制两台凝结水泵。当运行泵事故跳闸时，备用泵自动投入运行。凝结水泵型式采用立式筒袋型泵，泵筒体按全真空设计。2、设备参数序号序号参数名称参数名称单位单位设计工况设计工况(110%VWO工况)1形式 上海凯士比泵上海凯士比泵筒袋型立式多级离心泵 2型号NLT5005704S 3数量台2台/机组4压头M3295转速r/min14906流量t/h16387效率%84.58最小流量M3/h4099泵体设计压力MPa5.0凝结水泵的设备参数凝结水泵电机的设备参数序号序号项目项目6kV电动机电动机1制造商 上海电机厂3型号 YLKS630-4 4转向 从电机方向看逆时针 5数量 2台/机组 6转速 1493rpm 7功率 2000KW 8电压 6KV 9电流 218.5A 10功率因数 0.915 11效率 95%12防护等级 IP54 13结构 防潮全封闭配有加热器 14绝缘等级 F 15冷却方式 空水冷 16凝泵机械密封型号 021-M43K/125-00 3、#4机凝结水泵变频器变频器的接线方式变频器采用“一拖二”接线方式，变频器仅考虑带其中的一台凝结水泵调速运行。6kV电源经输入开关接到高压变频装置，变频装置输出经出线隔离开关送至电动机。正常运行方式正常运行时，一台变频模式凝结水泵运行可带满负荷，第二台凝泵工频模式投入连锁备用当A泵需要定期切换至备用B泵运行时，需进行下列顺序的操作：合“B凝泵工频开关”，工频开启B泵。跳“A凝泵变频开关”，停变频A泵，合“A凝泵工频开关”开启工频A泵。跳“B凝泵工频开关”，停工频B泵，合“B凝泵变频开关”将B泵接入变频器，开启变频B泵。待B泵运行正常后，跳“A凝泵工频开关”，停工频A泵，切换完成。B泵切换到A泵，顺序相同；切换过程中的同步问题由变频系统飞车启动功能自动实现。4、凝结水泵逻辑1、启动允许条件：（以下条件为“与”的关系）a，凝汽器 A/B 水位均150mm。b，凝泵入口阀开。c，凝泵轴承冷却水压力0.3MPa。d，电机线圈和各轴承温度正常（电机推力轴承温度70，电机下轴承温度85，凝泵推力轴承75，电机线圈温度130）。e，出水阀关或另一台凝泵运行。f，再循环阀开或另一台凝泵运行。2、联锁启动条件：（以下条件为“或”的关系）a，备用凝泵联锁投入运行凝泵跳闸。b，备用凝泵联锁投入凝结水母管出压力1.7MPa；3、保护跳闸条件：（以下条件为“或”的关系）a，凝泵进口电动阀关（延时 3 秒）；b，凝泵马达电气保护；c，凝泵出口电动阀关延时 2 分钟；d，凝泵电机推力轴承温度80（4 取 1，判断*）；e，凝泵电机下轴承温度90（判断*）；f，凝泵推力轴承温度80（2 取 1，判断*）；g，凝泵电机 A/B/C 相线圈温度140（任一相的 2 个点，判断*）；h，凝汽器 A、B 水位均565mm；“判断*”为温度和温升率200/min 的与；5、凝结水的用户凝结水系统的杂用水总管及若干支管还向各有关用户提供水源:1.定冷水补水2.低旁减温水3.给水泵密封水4.闭冷水缓冲水箱补水5.化学加药用水6.真空泵补水7.真空破坏门补水8.凝汽器疏扩喷水9.水幕喷水10.给水泵排汽喷水11.辅汽减温水12.轴封主汽减温水13.低缸喷水14.凝汽器二级减温水真空泵1.真空泵设备参数2.原理介绍3.真空系统图1、真空泵设备参数凝汽器真空泵凝汽器真空泵 真空泵所配马达真空泵所配马达 制造商 佛山水泵厂 制造商 长沙电机厂 型号 改进型2BW4353-OEK4 水环真空泵 数量 4台/机组 抽吸能力 36.589 电压 380V 供水量 413m3/h 电流 321A 转速 590r/min 型号 Y355L2-10 数量 4台/机组 绝缘等级 F 换热器面积 29.5m3 功率 160KW 如图：在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中指示的方向顺时针旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的上部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的下部内表面刚好与叶片顶端接触（实际上叶片在水环内有一定的插入深度）。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的上部0为起点，那么叶轮在旋转前180时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体 被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。综上所述，水环式 真空泵是靠泵腔容积的变化来实现 吸气、压缩和排气的，因此它属于 变容式真空泵。2、原理介绍3真空系统图异动原因：四台真空泵投产后均出现了叶轮损坏的事故，分析原因主要是由于真空泵内真空达到极限真空，水在一定温度下汽蚀，导致叶轮损坏；同时由于汽蚀现象严重，真空泵运行中噪声达100分贝以上，对环境造成污染。根据大修项目立项，决定在对真空泵进行改造，计划是在真空泵入口加装一个大气喷射器，用以改善真空泵的运行工况，减少真空泵叶轮汽蚀现象，同时降低运行时的噪声。异动方案：1、在真空泵入口加装一大气喷射器；2、在大气喷射器前后加装进口气动调节阀，保证真空泵停泵时及时切除大气喷射器，避免停泵后空气从大气喷射器漏入凝汽器，以保证机组的安全；3、对大气喷射器设置旁路阀，当大气喷射器不好用时可让真空泵抽气走旁路运行，以保证设备的可靠性。真空泵加装大气喷射器改造低压加热器NO.8A/8B低压加热器NO.7A/7B低压加热器NO.6A/6B低压加热器NO.5A/5B低压加热器制造商 上海动力设备有限公司 上海动力设备有限公司上海动力设备有限公司上海动力设备有限公司结构形式 卧式 卧式 卧式 卧式 壳侧设计压力(mpa)0.345 0.345 0.167 0.5 壳侧设计温度()150 150 170 270 壳侧最大工作压力(mpa)0.345 0.345 0.167 0.5 壳侧工作压力(mpa)0.0719 0.0226 0.1334 0.3167 壳侧工作温度()90.7/62.8 90.7/62.8 137.5/107.9 222.8 2/135.4 管侧设计压力(mpa)3.92 3.92 3.92 3.92 管侧设计温度()150 150 120 170 管侧最大工作压力(Mpa)3.92 3.92 3.92 3.92 管侧工作压力(Mpa)1.724 1.724 2 2.5 管侧工作温度()87.9 60 105.1 132.6 加热面积(m 2)872 735 985 1112 管材料 SA688TP304 S SA688TP304 S SA688TP304 S SA688TP304 管板材料 20MnMo 2 20MnMo 2 20MnMo 20MnMo 壳/端盖材料 SA516 Gr70 SSA516 Gr70 S SA516 G r70 SA516 Gr70 加热器投运操作原则：高、低加热器原则上随机组滑启滑停，当因某种原因不随机组滑启滑停时，应按“由抽汽压力低到高”的顺序投运各加热器，应按“由抽汽压力高到低”的顺序依次停止各加热器。严禁将泄漏的加热器投入运行。加热器必须在水位计完好，报警信号及保护动作正常的情况下才允许投运。加热器投运时，应先投水侧，再投汽侧；停运时，先停汽侧，再停水侧（在水侧有必要停时）投运 制加热器出水温度变化率为 2/min，不应超过 3/min。投运过程中，高加抽汽电动阀全开后会触发一个180 秒的高加投运信号，同时 10分钟内触发锅炉压力模块和汽机功率模块的跟踪信号，给水控制回路和燃料控制回路自动进行相应的设定值修正。因此每个高加抽汽电动阀全开后至少要保持 10 分钟，再投入下一个 高加。谢谢！