火电机组凝汽器化学补水雾化分析

轻一工一设－计Ｉ　２０１１年第０３期　新技术新工艺　火电机组凝汽器化学补水雾化分析　付超。　刘海昌。　（１、哈电集团哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨１５００４６　２、浙江大唐鸟沙山发电有限责任公司，浙江宁波３１５７２２）　摘要：对于大型火电机组而言，化学补水已经补入凝汽器，其除盐水通过补水管上的很多小孔以水柱的形状喷出，由于没有实　现雾化，造成凝结水溶氧波动大超标及热经济性降低。凝汽器化学补水雾化可以有效利用排汽余热加热化学补水，改善凝汽器真　空，降低凝结水的过冷度和含氧量，具有显著的节能效果。　关键词：凝汽器；补水雾化；经济性　引言：凝汽器的运行好坏对汽轮机组运行的安全性和经济眭是十　分重要的。凝汽器的压力升高１Ｋｐａ，会使汽轮机的汽耗量增加１．５９　２５％。凝结水的含氧量也和过冷度有关，当过冷度增大，则含氧量升高，　将影响蒸汽的品质；同时，凝结水的过冷度增加１℃，机组煤耗量将增加　０．１３％。循环水泵的耗电量是比较大的，一般占机组总发电量的１＿２９　２％，因此，凝汽器的经济性运行是很有意义的。对凝汽器运行的要求主　要是保证达到最有利的真空、减少凝结水的过冷度和保证凝结水的品　质芒｝格田。凝汽器化学补水雾化可以显著提高凝汽器运行的经济性。　１装置的工作原理及改造方案　Ｉ．Ｉ雾化原理　对于纯凝机组，冷源损失一般达到６０－７０％，如果能有效利用凝汽　器的冷源损失，就能够提高热力发电厂的循环热效率。采用喷嘴雾化的　方式将化学水补入凝汽器，可以有效吸收排汽余热提高补水温度。雾化　装置如图Ｉ。其工作原理是：化学水经过喷嘴雾化形成一定粒径的雾滴，　雾滴在运动过程中与排汽充分混合并使蒸汽在液滴表面凝练减少凝汽　器主凝结区的负荷提高机组的运行真空；同时燕汽凝结放出汽化潜热，　使水滴的温度能够升高到接近排汽压力下对应的饱和温度从而降低主　凝结水的过冷度和含氧量提高回热系统的热经济性日。　１－２改造方案　机组原化学补水管道系统不变，在凝汽器外面的补水管上（根据现　场情况选择一合适、方便的位置），加装一阀门，考虑到凝汽器喉部有　＃７、＃８低加的实际情况，根据补水在喉部雾化后应与汽机主排汽流换热　效果好的原则，在目前化学补水已经进人一侧的凝汽器喉部共布置４　根装有喷咀的补水管（如图２所示），补水管末端有堵板封闭，平均每根　管布喷咀的有效长度约为８０００ｍｍ，每根管布１５只喷咀，４根管共布置　６０只喷咀。　图１　后　［　芒莓　异　昔蕊单墨　——　ｈ．　锺捌　前　图２　一３　一　图３　保证补水量与改前补水量相同。机组正常运行时，化学补水经喷嘴　以雾状喷出，喷出的水雾呈９０度锥体形状并以螺旋形旋转，使凝汽器　喉部形成—个雾化区。这样，就可以使补水被加热到排气压力下的饱和　水温而减小凝结水过冷度，最大限度的凝结排汽量，对提高真空有利。　另外，补水雾化后，可以使补水中含的空气离析溢出而被真空泵抽走，　也就是降低凝结水含氧量，对提高低加传热效果、减缓低加氧化腐蚀速　度有利ｍ。机组检修后起机前查漏时，开启２阀门，这时大量补水仍由原　管路进人凝汽器，保证正常灌水。　１＿３安装说明　ａ在补水管打孔焊喷嘴的同时，要同时考虑各段如何联接。也就是　说，由于３管道很长，进入凝汽器时，可能要断开，各管段联接处要在车　间同时打好破口，以便进入凝汽器安装方便　＿喷嘴喷雾方向：在凝汽器　内联接型管路时，注意使喷嘴喷雾方向都朝内侧，并以水平方向向上仰　４５。（如图３所示）ｃ．管路在凝汽器内部就近方便支撑固定。ｄ．在补水至　凝汽器管路上，可加装流量孔板，将流量指示装于运行层，给运行人员　调整补水量提供依据。为使运行人员及时方便地了解凝汽器水位，及时　调整补入水流量，可加装“电挠　水位计”于操作盘上，并设立解列补水　的自动装置。运行人员可根据机组经济参数及负荷，调整补入水流量。　ｅ．补入凝汽器的水量过大时，凝结水泵不能及时将凝汽器中的水抽走，　将会导致满水，影响机组安全运行。因此，补入凝汽器中的水量不能超　过凝结水泵出力与凝结水量的差值。解决上述问题，也可另设～台小型　凝结水泵。　２经济效益分析　雾化后装置强化了补充水与排汽问的换热，使补充水易达到饱和，　为气体从水滴中溢出扩散出来，创造了条件，同时，雾化喷嘴排列使得　补水形成—个雾化带，增大了补水与排气的接触面积和接触时问。又防　止出现补水沿着凝汽器内壁流动的现象日。补水在凝汽器内能良好吸收　排汽热量以改善汽轮机的真空．减小凝结水过冷度及含氧量，提高机组　经济性。　２１装置对凝结水过冷度的影响　凝结水过冷时，凝结水本身的热量额外地被冷却水带走一部分，这　使凝结水回热加热时，额外地多消耗一些汽轮机抽汽，使得机组煤耗增　加，降低了电厂的热经济性。理论上讲，汽轮机排汽是在饱和状态下凝　结的，其凝结水的温度应等于排汽压力下的饱和温度。但是实际上由于　凝汽器构造和运行中的汽阻等因素，而使凝结水的温度总是低于排汽　温度。通过雾化装置凝结同量的排气减少循环水带走的热量，减少了传　热端差，增加了排汽传给补水的热量，因雾化装置的存在使得凝结水中　不凝结气体大量析出被真空泵抽走，凝结水可以再蒸气分压下凝结，有　效降低凝结水过冷度，使得机组热经济ｌ生显著提高。　２．２装置对凝结水溶氧量的影响　凝结水过冷度过大，会使凝结水中的含氧量增加，加快设备腐蚀，　利安全运行。过冷度的存在是造成热井中凝结水溶氧存在的必要条件　之一，这个因素与负荷密切相关。相关资料表明，１℃的过冷度会造成凝　结水溶氧量增加１００　，补水雾化后，凝结水过冷度明显降低可以使　补水中含的空气离析溢出而被真空泵抽走，也就是降低凝结水含氧量，　对提高低加传热效果、减缓低加氧化腐蚀速度有利目。雾化装置的补水以　新技术新工艺　２０１１年第０３期ｆ轻一工＿设Ｉ计　变电站的自动化系统初探　王波　吕宏亮　（哈尔滨第二电业局，黑龙江哈尔滨１５００００）　摘要：变电站自动化技术随着科学技术的发展，受到了深远的影响，变电站自动化技术即将进入数字化新阶段，本文介绍了变　电所自动化系统的结构、数字化变电站自动化系统的特点及变电站自动化系统的发展动向。　关键词：变电站自动化；智能化；网络化　引言　（５）接受调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行；　经过十多年历史的变电站自动化技术已经达到一定的水平。城　（６）具有对间隔层、过程层诸设备的在线维护、在线组态，在线修改　市电网和农村电网建设改造项目已全面铺开，在现代电力系统的各　参数的功能；（７）具有变电所故障自动分析和操作培训功能。　种技术发展十分迅速的情况下，建设高度可靠、有效可控的现代化　２数字化变电站自动化系统的特点　无人职守变电站已势在必行。无人职守变电站的测量、控制及电量　２．１智能化的一次设备。一次设备被检测的信号回路和被控制　采集均应由自动化系统来完成，应能方便地在远方完成对变电站的　的操作驱动回路采用微处理器和光电技术设计，简化了常规机电式　自动监控。变电站综合自动化系统具有功能综合化、系统结构微机　继电器及控制回路的结构，使之数字程控器及数字公共信号网咯取　化、测量显示数字化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。　代传统的导线连接。　１变电所自动化系统的结构　２．１．１网络化的二次设备。变电站内常规的二次设备，已改变了　在高压或超高压变电所中，将保护装置，测控装置，故障录波及　传统二次设备的模式，为简化系统，信息共享，减少电缆，减少占地　其它自动装置的Ｉ／０单元割裂出来，把它作为作为智能化一次设备　面积，降低造价等方面已改变了变电站运行的面貌。使得设备之间　的一部分。反之，智能化一次设备的数字化传感器，数字化控制回路　的连接全部采用高速的网路通信，二次设备不再出现常规功能装置　代替了；而在中低压变电所则将保护、监控装置小型化、紧凑化，完　重复的Ｉ，０现场接口，通过网路真正实现数据共享，资源共享，常规　整的安装在开关柜上，实现了变电所机电一体化设计。从逻辑上可　的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。　分为“过程层”、“间隔层”、“所控层”三个层次。从物理上来说数字　２．１．２自动化的运行管理系统。变电站运行管理自动化系统应　化变电所自动化系统的结构可分为智能化的一次设备和网络化的　包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流　二次设备两类，其中在逻辑层的三个层次来看：　交换自动化；变电站运行发生故障时能即时提供故障原因，提出故　１．１过程层：该层是一个一次设备和二次设备的结合面，换言之　障处理意见；系统能自动发出变电站设备检修报告，即常规的变电　过程层是指智能化电气设备的智能化部分。过程层的主要功能可以　站设备“定期检修”改变为“状态检修”。　３变电站自动化发展的新动向　分为三类：　１．１．１电力运行的实时电气量检测。它是与传统的功能一样，主　变电站的自动化发展，使供电可靠性有了很大的提高，但是要　要是电流、电压、相位以及谐波分量的检测，其他电气量人有功、无　进一步缩短故障停电时间，很大一部分取决于馈线自动化的发展。　功、电能量可通过问隔层的设备运算得出。采集传统模拟量被直接　必须在馈电线路上装设电动开关，配置馈线终端设备ＦｒＵ，对一些　采集了数字量所取代。这样做的优点式抗干扰性能强，绝缘和抗饱　分支线路，还应装设故障指示器，并利用通信系统，向系统提供馈线　和特性好。开关装置实现了小型化、紧凑化。　运行数据和状态，执行系统下达的馈线开关遥控操作命令非线性负　１．１．２运行设备的状态参数在线检测与统计。变电所需要进行　载，电动机直接起动，不平衡负载，焊接设备以及家用电器设备增　状态参数检测的设备主要有变压器、断路器、刀闸、母线、电容器、电　多，降低了电压质量。电压质量对现代电子设备及计算机系统影响　抗器以及直流电源系统。在线检测的内容主要有温度、压力、密度、　极大。为此，提出系统应对电压进行连续测量和质量分析，噪声越限　绝缘、机械特性和工作状态等数据。　告警，同时要根据实际需要选择不同的无功补偿方式。集成化、智能　１．１．３操作控制的执行与驱动。操作控制的执行与驱动包括变　化和综合化是一发展趋势。另外，变电站自动化系统作为一个庞大、　压器分接头调节控制，电容、电抗器投切控制，断路器、刀闸合分控　复杂的、综合性很高的系统性工程，包含众多的设备和子系统　，个功　制。直流电源充放电控制。过程层的控制执行与驱动大部分是被动　能、子系统之间存在着不同程度的关联，其本身及其所用技术又处　的，即按上层控制指令而动作，在执行控制命令时具有智能性，能判　于不断发展之中，对任一家制造商而言，根本不可能包揽一切。在馈　运行和维护的综合成本，为提高供　别命令的真伪及其合理性，还能对即将进行的动作精度进行控制，　线自动化方面显着降低了建设、能使断路器定相合闸，选相分闸，在选定的相角下实现断路器的开　电可靠性，创造了有力的条件。故障定位和自动恢复送电可以明显　合和开断，要求操作时间限制在规定的参数内。　地缩短停电时间。有效的解决这一问题，必须壹数字式继电保护、馈　１．２间隔层：其主要功能是：（１）汇总本间隔过程层实时数据信　线自动化和ＤＭＳ系统为基础。对于故障定位，国外有人提出使用三　息；（２）实施对一次设备保护控制功能；（３）实施操作同期及其他控　种技术综合处理：故障距离计算法、线路故障指示器法以及不同线　制功能；（４）实施本间隔操作闭锁功能；（５）承上启下的通信功能，即　路区间故障概率统计法，这些信息结合在一起进行模糊逻辑处理。　同时高速完成与过程层及所控层的网络通信功能；（６）对数据采集、　变电站自动化系统采用全面解决方案，走系统集成之路，使得　统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制。　各种应用之间可共享投资和运行费用，最大限度保护用户原有的投　１．３所控层：其主要功能是：（１）通过两级高速网络汇总全所的　资。　实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库；（２）具　参考文献　有在线可编程的全所操作闭锁控制功能；（３）具有所内当地监控，人　【１１蒋乐，方玉，许康，蒋志为，陈岭．变电站自动化控制系统仿真综述『Ｊ１．　机联系功能；（４）按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心；　四川电力技术，２００７—１２—２０．　雾化形式喷出，增加了凝结水表面积，溶于水中的气体气体就易于逸　出，凝结水溶氧量减少。　２－３装置的其他效能　补充水雾化后吸收了更多的热量，使给水温度提高，即增加低压系　统抽汽量，减少高压抽汽量，提高了热功转换效率。水在凝汽器中吸收　更多的排汽热量，减少了一定份额的余额损失，强化了热交换，降低了　排汽温度，改善了机组真空，使用雾化喷咀强化了￣ｂＹＯ．ｋ与排汽间的换　热，使补充水易达到饱和，为气体从水滴中溢出扩散出来被真空泵抽　走，有利于真空。而且在补水温度比排汽温度低时，效果越明显，既经济　又利于机组接带负荷。　３结论　化学补水实现雾化后，水的颗粒度减小，加大了与汽机排汽的换热　面积，使化学补水达到汽机排汽压力下对应的饱和温度，在喉部具备了　除氧的作用并有利于提高凝汽器真空及降低凝结水过冷度。　参考文献　Ⅲ靳智平．电厂汽轮机原理及系ｅ－ｉ［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００６．　［２］周兰欣，尹建兴，仲博学，文建平．火电机组凝汽器化学补水雾化的　数值模拟『Ｊ１．电力建设，２００９，１２（３０）：６—１１．　［３］王文君，韩双学等．热电厂补水方式改变对经济性的影响分析ｆＭ１．　北京：热电技术。２００６．０３：１６—１７．　作者简介：付超（１９８２一），男，黑龙江省哈尔滨市人，工程师，大　学毕业，从事火力发电厂设备制造服务工作。　一４一