火力发电厂给水再循环系统设计优化探讨

王晓鑫

中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司

火力发电厂给水再循环系统设计优化探讨

王晓鑫

中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司

火力发电厂的正常运转离不开水资源，但是近年来，大部分地区火力发电厂的水资源严重短缺，所以，在某种程度上已经严重制约了我国火力发电厂的生产运转。对此，火力发电厂为了在市场竞争中不被淘汰，率先引进了先进的节水技术，由此缓解了我国火力发电厂水资源不足的局面。基于此，本文将着重分析探讨火力发电厂给水再循环系统设计优化，以期能为以后的实际工作起到一定的借鉴作用。

火力发电厂；给水再循环；设计；优化

1 给水再循环系统设置逆止阀的缘由及功能

国内的传统设计是与除氧器相连接的管道均设置逆止阀，认为可以防止蒸汽倒灌﹑防止管道中汽液两相流引起较大振动﹑防止突然失电导致泵倒转﹑防止蒸汽逸入再循环管道。

给水再循环系统只在启动﹑停机或低负荷时投运。最小流量阀后的管道，由于最小流量阀对压力的调节作用，使阀后压力急剧降低，可能导致阀后压力低于临界压力造成管道中水流汽化造成管道振动。

逆止阀的设置能够防止除氧器内水倒流造成的振动，但对于最小流量阀后管道很短的管系意义不大。再循环管道振动主要在于调节阀压降太大造成的汽蚀。如图1某1000MW工程最小流量阀后管道3m，占整个管系的比例不到5%，没必要设置逆止阀。

泵具有惰转功能，突然失电能够惰转几十秒至上百秒，在开启最小流量阀的机组启动阶段突然失电，再循环管里的水压将与除氧器压力平衡，不会引起泵的倒转。

如果除氧器中的再循环管上部的小孔露出液面，除氧器空间下部的蒸汽将逸入再循环管，由于这部分蒸汽是饱和蒸汽，温度与除氧器出水温度接近，不会对管道造成危害。

如果最小流量阀后管道较长可考虑设置逆止阀，并设节流孔板，以减轻管道振动。

图1

图2

2 再循环管道振动分析与控制

管系振动的产生与水流激振频率及管系固有频率有关。当水流的脉动频率与管系的某一阶固有频率(考虑流固耦合作用情况下)相同或相近时，管系易产生较大的振动，即通常所说的“共振”。改变水流激振频率的两个手段是改变水泵转速或是改变水泵叶片数，在现场特定工况下不易实现。改变管系固有频率的方法通常是通过调整及增设对应的支吊架来实现，这需要结合管系的振型分析找出振型最大点所在位置，在这些位置根据需要进行支吊架的调整和增设。管系固有频率的改变一般是朝增大管系支撑刚度﹑提高管系固有频率的方向进行。

根据管系的振型最大点的分布规律，本文采用在这些振型最大点位置集中的区域增设支吊架和改变支吊架装配方式两种方法来提高其支撑刚度，实现对振动的减小和控制。

2.1 吊架2﹑3之间弯头附近区域增设X方向约束的支吊架；

2.2 吊架6所在竖直管段中部及其上半截靠近吊架6区域增设Y方向约束的支吊架；

2.3 吊架8所在竖直管段中上部靠近吊架8区域同时增设X方向约束和Y方向约束的支吊架；

2.4 吊架8与吊架9之间的弯头附近增设X方向约束的支吊架。另外，由于结构配合关系，弹簧吊架的环形耳子与三孔短夹管之间不固定，使得环形耳子及三孔短夹管之间可绕短夹管上的螺栓有一定的相对旋转余量，即有一方向的自由度不完全固定，因此在吊架安装时尽量考虑让根部吊板螺栓孔的轴线与三孔短夹管螺栓孔的轴线相垂直，这样可以在一定程度上对未完全固定的自由度进行补充约束。

3 火力发电厂给水节水措施

3.1 空气循环冷却系统，就是利用空气压缩制冷循环的基本原理，使空气温度降低的循环冷却系统。但是在长期的使用中，耗电量巨大，无法彻底清洗空冷系统中的水垢，而且酸液对设备造成腐蚀形成漏洞，需要大量资金进行处理。

3.2 循环冷却水系统，就是应用最为普遍的冷却系统，是火力发电厂中消耗水资源最大的部分。面对不同的环境所需要的应变情况也更多，举例来说，如果火电厂的选址位于沿海地区就需要选择以海水为依托运行循环冷却水系统，但是如果选址在水资源匮乏或者距离水脉较远的地址，就需要选择更为适宜的空冷式汽轮机组。

3.3 同循环冷却水系统一样，除灰系统也要考虑火电站的选址，以及周边的自然环境和人文环境，将多方面综合选择更为适宜的除灰系统。举例来说，就是尽可能采取干式除灰系统，并及时将运行中产生的污染性气体进行相应的脱硫技术处理。同时，选择湿式除灰系统也应当采取闭路循环方式运行，严格控制冲灰水灰浆浓度，争取在保证节水效果的同时，便利于灰渣的利用。

3.4 为了进一步实现除灰系统的节水，火电厂所选的机械设备﹑施工材料应当是出自于规模较大的﹑信誉较高的更为可靠的企业。唯有这样的机械设备﹑施工材料才能为接下来除灰系统实现更好地运行做铺垫。另外传统的干式除灰系统和新兴的气力输灰系统也各有侧重，选择是应当谨慎细致。

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