凝结水回水自动切换装置在直接空冷机组中的应用

2013-01-06周红梅

发电设备 2013年1期

曹超，周红梅，张鹏

（华北电力科学研究院有限责任公司西安分公司，西安710065）

直接空冷技术是目前北方缺水地区发展火电机组的首选，但由于其受外界环境影响比较明显，机组凝汽器压力变化比较大，所以造成机组凝结水溶氧偏高，如果长时间运行不仅影响机组的经济性，同时还造成设备管道腐蚀，严重影响设备的使用寿命。目前，针对直接空冷机组凝结水溶氧偏高的问题，很多电厂都采用在空冷凝结水回水管道上加装除氧喷头，对空冷凝结水回水进行雾化处理，可以有效分离水中溶解的氧气［1］，提高机组的经济性和安全性。但是采用除氧喷头，在机组启动（尤其是新建机组首次启动）过程中，如果空冷系统冲洗不彻底，安装中产生的渣屑以及长时间停机产生的铁锈、铁屑等杂物会引起凝结水除氧喷头的堵塞，不仅因空冷凝结水回水不畅造成机组负荷受限，而且冬季遇到寒冷天气极易造成空冷岛结冰现象［2］，严重影响机组的安全。

1 凝结水回水自动切换装置的作用

凝结水回水自动切换装置原理图见图1。

图1 凝结水回水自动切换装置原理图

凝结水回水除氧喷头出现堵塞时，通过安装在凝结水回水管道上的压力测控仪表自动判断，并及时进行管路切换，将凝结水回水切换至旁路直通管道，从而避免机组升负荷受限，并可在冬季有效地防止空冷岛结冰事故的发生。

2 在直接空冷机组中的应用

凝结水回水自动切换装置包括回水压力测控仪表、回水旁路管道及旁路阀等设备。

2．1 回水旁路管道

回水旁路管道管径要求与回水主管道相同，在凝结水回水管道进入排汽装置前引出，直通排汽装置倒流板以下；进入排汽装置后为同管径的弯头，管口向下，用以改变回水水流的方向，避免对排汽装置内其他管件造成冲刷。当凝结水回水除氧喷头工作正常时，该管道处于关断状态。

2．2 旁路阀

旁路阀安装在旁路管道上，设计为全开、全关式90°转动的电动蝶阀，以便快速地动作，从而最大限度地减小对机组负荷的扰动。当凝结水回水除氧喷头工作正常时，该旁路阀处于关闭状态，蒸汽进入空冷岛冷却后的凝结水经过主管道进入排汽装置，再经过除氧喷头雾化后除氧；当除氧喷头堵塞、工作异常时，旁路阀迅速打开，将凝结水回水切换到旁路管道。

2．3 回水压力测控仪表

凝结水回水压力测控仪表包括3个压力开关和1块就地压力表，分别安装于凝结水在进入排汽装置前最低的水平主管道上，并要求取样管分别引出。3个压力开关接线均为常开式接线，其压力设定值根据空冷凝结水回水高度以及当地大气压来确定。如当地大气压力为p（kPa），凝结水正常回水高度为h0（m），那么回水压力开关的设定值就为0．1 h0p。当除氧喷头工作正常时，回水管道内的压力＜0．1 h0p，则3个压力开关触点处于断开状态；当除氧喷头工作异常时，回水管道内的水位高度会不断上升，所产生的静压会逐渐增大，当凝结水回水压力＞0．1 h0p时，则压力开关闭合并发出报警信号；同时，当3个压力开关中的任意2个开关闭合（三取二逻辑）发出报警时，则联动打开旁路阀，及时地将凝结水切换到回水旁路管道，直通进入排汽装置，从而有效防止由于凝结水回水不畅、水位过高而引起空冷岛工作异常、机组非正常停机事故。就地压力表可以在回水压力开关故障时，人为监视凝结水的回水情况。

3 工作过程

凝结水回水自动切换装置控制原理图见图2。

图2 凝结水回水自动切换装置控制原理图

3．1 除氧喷头工作正常

除氧喷头工作正常时，压力开关触点处于断开状态，此时旁路阀处于关闭状态，凝结水回水通过主管道进入排汽装置，经过除氧喷头雾化后析出溶解于水中的氧气。这些氧气然后被真空泵抽出，达到了除氧的目的。

3．2 除氧喷头工作异常

当除氧喷头出现堵塞时，进入空冷岛的蒸汽被冷却凝结成水后，不能及时地被排入排汽装置，造成回水管道内的水位不断上升，当回水管道内水压大于压力开关的动作设定值时，则压力开关闭合，发出报警信号；同时3个压力开关经过“三取二”的逻辑判断后，其信号送至旁路阀，联锁打开旁路阀，将凝结水自动切换到旁路管道直接排入排汽装置，及时降低凝结水回水管道内的水位，防止空冷岛真空恶化，并有效地避免机组的非正常停机。