凝结水系统和给水系统的运行.docx

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凝结水系统和给水系统的运行

凝结水系统和给水系统的运行

●教学目标

—、知识目标

1.凝结水系统、给水系统的作用、流程及主要设备。

2.凝结水系统、给水系统主要设备启停操作及其注意事项。

3.凝结水系统、给水系统的运行维护。

二、能力目标

（1）正确进行凝结水系统、给水系统的启动停运操作。

（2）对凝结水系统、给水系统进行运行维护及主要监控参数的调整。

●任务描述

机组厂用电系统全面恢复后，在相关的公用冷却系统汽轮机循环冷却水系统（含开式水、闭式水）、仪用压缩空气系统及辅助蒸汽系统启动后，启动凝结水系统和给水系统向锅炉供水。

●任务准备

一、任务导入

（1）大型火电机组工质如何循环流动?

（2）各段加热器和除氧器如何运行?

二、任务分析及要求

（1）掌握凝结水系统、给水系统的组成，阐述系统流程及主要设备的作用。

（2）掌握实训仿真机组的凝结水系统、给水系统的主要参数。

（3）能在实训仿真机组上独立完成凝结水系统、给水系统的启动，并正确控制主要参数。

●相关知识

一、凝结水系统流程及设备

凝结水系统的主要功能是将凝汽器热井中的凝结水由凝结水泵送出，经除盐装置、轴封冷凝器、低压加热器输送至除氧器，其间还对凝结水进行加热、除氧、化学处理和除杂质。

此外，凝结水系统还向各有关用户提供水源，如有关设备的密封水、减温器的减温水、各有关系统的补给水，以及汽轮机低压缸喷水等。

凝结水系统主要包括凝汽器、凝结水泵、凝结水储存水箱、凝结水输送泵、凝结水收集箱、凝结水精除盐装置、轴封冷凝器、低压加热器、除氧器及水箱，以及连接上述各设备所需要的管道、阀门等。

某厂600MW机组凝结水系统如图2-13所示。

经凝结水化学处理装置后的凝结水进人轴封加热器，利用轴封蒸汽余热加热凝结水。

轴时加热器为表面式热交换器，用于凝结轴封漏汽和门杆漏汽。

在机组启动或低负荷时，主凝结水的流量远小于额定值，但如果凝结水泵的流量小于允许的最小流量，水泵有发生汽蚀的可能。

同时，轴封加热器的蒸汽来自汽轮机轴封漏汽，无论是启动还是负荷变化，这些蒸汽都要有足够的凝结水来使其凝结。

因此，为满足各种工况下凝结水泵及轴封加热器对流量的需求，轴封加热器后设有再循环管，必要时使部分凝结水经再循环门返回凝汽器，维持通过凝结水泵和轴封加热器的最小凝结水流量。

再循环流量取凝结水泵和轴封冷却器最小流量的较大值，使其分别满足两者的要求。

低压加热器均采用全容量表面式加热器（抽汽压力由高到低为5号、6号、7号和8号）。

5号和6号低压加热器为卧式，每个加热器水侧有单独的旁路。

当加热器水位过高或因其他故障需要隔离检修时，关闭该加热器进、出口电动门，电动旁路门自动开启。

7号和8号低压加热器为卧式组合结构，位于凝汽器喉部，采用大旁路系统（两个加热器共用一个旁路），当其中任何一个故障时，进、出口电动门自动关闭，电动旁路门自动开启。

5号低压加热器出口的主凝结水经过一个止回阀进人除氧头，止回阀可以防止机组降负荷或甩负荷时，除氧器内蒸汽倒入凝结水系统，造成管系振动。

5号低压加热器出口管道上引出一路排水管接至循环水排水管道，排水管道上设有一个电动门和一个止回阀，该管道只在机组启动期间使用，以排放水质不合格的凝结水，并对主凝结水系统进行冲洗。

当凝结水的水质符合要求时，关闭排水门，开启5号低压加热器出口门，凝结水进人除氧器。

600MW机组采用双背压凝汽器，7号和8号低压加热器各分为两个部分。

7A和8A共用一个分隔的壳体，安装在低背压凝汽器喉部；7B和8B共用一个分隔的壳体，安装在高背压凝汽器喉部。

凝结水系统的最初注水及运行时的补给水来自汽轮机的凝结水储存水箱。

凝汽器水位控制系统一般设计为单冲量调节系统，用凝汽器补水控制阀和放水阀来控制凝汽器水位为定值,—般设计成气动基地式调节器。

机组在正常运行时，利用凝汽器内的真空将凝结水储存水箱内的除盐水通过水位调节阀自动地向凝汽器热井补水。

当正常补水不足或凝汽器真空较低时，则可通过凝结水输送泵向凝汽器热井补水；当正常补水不足或凝汽器处于低水位时，事故电动补水阀打开；当凝汽器处于高水位时，气动放水阀打开，将系统内多余的凝结水排至凝结水储存水箱。

凝结水系统中还设有最小流量再循环回路以防止凝结水泵汽蚀。

二、给水系统流程及设备

给水系统的主要功能是将除氧器水箱中的主凝结水通过给水泵提高压力，经过高压加热器进一步加热之后，输送到锅炉的省煤器人口，作为锅炉的给水。

此外，给水系统还向锅炉再热器的减温器，过热器的一、二级减温器，以及汽轮机高压旁路装置的减温器提供减温水，用以调节上述设备出口蒸汽的温度。

给水系统的最初注水来自凝结水系统。

给水系统采用单元制。

单元制给水系统具有管道最短、阀门最少、阻力小、可靠性高、非常便于集中控制等优点。

某厂600WM机组给水系统如图2-14所示。

给水系统配置两台50%容量的汽动给水泵作为正常运行，一台25%〜40%容量的电动给水泵作为机组启动和汽动给水泵故障时的备用泵。

电动给水泵在机组正常运行期间处于热备用状态，当汽轮机甩负荷或汽动给水泵突然出现故障时，电动给水泵能立即投入运行。

为防止给水泵汽蚀，每台给水泵前都安装一台低速前置泵。

因为前置泵的转速较低，所需的汽蚀余量大大减少，加上除氧器安装在一定高度，所以给水不易在前置泵内汽化。

当给水经前置泵后压力提高，增加了进入给水泵的给水压力，提高了泵的有效汽蚀余量，能有效地防止给水泵汽蚀，并可降低除氧器的布置高度。

此外，给水泵出口均设置独立的再循环装置，其作用是保证给水泵有一定的工作流量，以免在机组启停和低负荷时因给水流量过低而发生汽蚀。

最小流量再循环管道由给水泵出口管路上的止回阀前引出，并接至除氧器给水箱。

当给水泵流量小于允许值时自动开启。

再循环管道进入除氧器给水箱前，经过一个止回阀，防止水箱内水倒入备用给水泵。

给水泵最小流量控制系统通常为单回路调节系统，流量测量一般采用二取一。

给水泵最小流量控制系统仅工作在给水泵启动和低负荷阶段，锅炉给水流量只要大于最小流量定值，给水再循环调节阀门就关闭。

最小流量给水再循环调节阀通常设计为反方向动作，即控制系统输出为0%时阀门全开；输出为100%时，阀门全关。

这样在失电或失去汽源时阀门全开，可保证设备的安全。

给水泵中间抽头水供再热器减温用。

给水泵至高压加热器的给水总管上引出一根支管，为汽轮机高压旁路提供减温水。

给水系统设置3台全容量、卧式、双流程的高压加热器。

高压加热器进一步将给水加热以提高循环经济性。

高压加热器的水管承受给水泵出口压力，如果管子破裂，给水必然流向汽侧，使加热器水位迅速上升，甚至倒流入汽轮机，发生严重事故。

因此，必须为高压加热器系统设置自动旁路保护装置。

其作用是一旦加热器故障，就及时切断高压加热器进水，给水经过旁路流向锅炉，保证不间断地向锅炉供水。

高加旁路系统一般为给水大旁路系统，当任何一台高压加热器发生故障时，关闭高压加热器组的进、出水门，给水经旁路门向锅炉省煤器直接供水。

每台高压加热器的出口管道上均装有一个安全门，为了防止高压加热器停运后，由于汽轮机抽汽管道上的隔离门关闭不严，漏人加热器的蒸汽使加热器管束内的给水受热膨胀，引起水侧超压。

三、除氧器系统

溶解于水中的气体，一方面对设备起腐蚀作用，另一方面也妨碍加热器（和锅炉）的换热性能，因此必须将水中的气体去除。

除氧器就是完成该项任务的设备。

除氧有化学除氧和热力除氧两种方法。

化学除氧可以彻底除氧，但只能去除一种气体，且需要昂贵的加药费用，还会生成盐类，电厂中较少单独采用这种方法。

热力除氧采用加热方法，能够去除水中的大部分气体。

对于亚临界压力机组，热力除氧已能够基本满足要求；对于超临界压力机组，则在热力除氧的基础上，再做补充化学除氧，这样加药量少，生成的盐类也少，影响不大。

热力除氧的原理是，气体在水中的溶解度正比于该气体在水面的分压力，水中各种气体分压力的总和与水面的混合气体的总压力相平衡。

当水加热至沸腾时，水面处蒸汽的分压力接近其混合气体的总压力，其他气体的分压力接近于零，水中溶解的其他气体几乎全部被排除。

除氧器汽水系统如图2-15所示。

1.除氧器水位控制

除氧器正常运行时允许水位偏离值约为±50mm。

当水位达高I值时，发出报警信号；当水位达高II值时，溢水阀自动打开，多余的水通过溢水管流入凝汽器；当水位达高Ⅲ值时，发出报警信号并关闭抽汽阀门。

在低水位时，发出报警信号；在极低水位时，发出报警信号并关闭给水泵。

除氧器只有在正确的运行方式时，才能保证安全及良好的除氧效果。

除氧器启动之前，必须先由凝结水泵向除氧器的进水联箱充水，并由联箱向除氧器内供水。

当除氧器水箱的水位上升到正常水位之后，才能开启水箱内的加热装置，随后再按规程操作。

除氧器水位控制通常设计为全程控制系统，通过控制进入除氧器的主凝结水流量来维持除氧器水位为定值。

在机组启动和低负荷运行时，给水流量小，由单冲量调节系统控制除氧器水位；当给水流量超过一定数值后，则由三冲量调节系统控制。

三冲量分别为除氧器水位、给水流量和凝结水流量。

600MW机组除氧器水位采用全程控制系统，当给水流量小于210t/h时采用单冲量水位调节系统，当给水流量大于或等于210t/h时切换到三冲量水位调节系统。

为了提高正常运行时除氧器水位主控制的调节品质，在一些600MW机组上除氧器水位控制采用了前馈-反馈复合控制系统，启动和低负荷时仍采用单冲量控制系统。

单冲量控制和前馈-反馈控制之间为相互跟踪、无扰切换。

某600MW机组在主凝结水管路上设计了两只并联的调节阀门，通流量分别为30%和70%最大凝结水量。

在小流量时，用小阀控制，控制器输出达30%时，小阀开足；控制器输出超过30%时小阀保持全开，大阀开始开启，采用大、小两只阀分段控制，降低了调节速度，调节过程较为平稳，从而提高了系统的可靠性。

2.除氧器压力控制

除氧器有定压运行和滑压运行两种运行方式。

（1）定压运行。

定压运行是指除氧器在运行过程中，其工作压力始终保持定值。

定压运行方式要求供除氧器用汽的压力经调节器自动调节压力，保证机组负荷变化使除氧器工作压力恒定不变。

定压运行方式会造成蒸汽的节流损失。

（2）滑压运行。

滑压运行是指除氧器的运行压力不是恒定的，而是随着机组负荷与抽汽压力的变化而变化。

因此，在除氧器正常汽源（一般是汽轮机抽汽）蒸汽管道上不设压力调节器，从而避免了运行中蒸汽的节流损失。

同时，滑压运行的除氧器能很好地作为一级回热加热器使用，使机组的热经济性进一步提高。

除氧器的滑压运行也带来一定的问题。

滑压运行中，除氧器的工作压力随着机组负荷的变化而变化，而除氧器内给水温度的变化总是滞后于其压力的变化。

当机组负荷增大时，除氧水温度的升高跟不上压力的升高，除氧水不能及时达到饱和状态，致使除氧效果恶化。

当机组负荷降低时，除氧水温度的下降滞后于压力的降低，使除氧水的温度高于除氧器压力对应的饱和温度，虽然使除氧效果变好，但安装于除氧器下面的给水泵容易发生汽蚀。

实际中，可在除氧水箱内装设再沸腾管来解决机组负荷增大时除氧效果恶化问题。

采取提高除氧器的安装高度，给水泵前装设前置泵，加速给水泵入口处的换水速度等措施，保证给水在负荷减少时安全运行。

除氧器压力控制系统，根据除氧器的运行方式是定压还是滑压有不同的设计。

当除氧器定压运行时，除氧器压力控制系统是以除氧器压力为被调量的定值控制的单回路调节系统，压力的调节是通过辅助蒸汽管道上的压力调节装置来实现的；当除氧器处于滑压运行方式时，除氧器内压力随抽汽压力变化而变化。

●任务实施

机组厂用电系统全面恢复，汽轮机循环冷却水系统（含循环水、开式水、闭式水）及压缩空气系统和辅助蒸汽系统均投入运行后，填写“凝结水和给水系统启动”任务操作票，并在火电仿真机上完成凝结水系统、给水系统启动任务，为锅炉汽包上水。

汽包进水应缓慢、均匀，进至汽包正常水位所需时间夏季不少于2h，进水流量为80〜90t/h;其他季节不少于4h，进水