王曉鑫

中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司

火力發(fā)電廠給水再循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化探討

王曉鑫

中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司

火力發(fā)電廠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)離不開水資源，但是近年來(lái)，大部分地區(qū)火力發(fā)電廠的水資源嚴(yán)重短缺，所以，在某種程度上已經(jīng)嚴(yán)重制約了我國(guó)火力發(fā)電廠的生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)此，火力發(fā)電廠為了在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中不被淘汰，率先引進(jìn)了先進(jìn)的節(jié)水技術(shù)，由此緩解了我國(guó)火力發(fā)電廠水資源不足的局面。基于此，本文將著重分析探討火力發(fā)電廠給水再循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化，以期能為以后的實(shí)際工作起到一定的借鑒作用。

火力發(fā)電廠；給水再循環(huán)；設(shè)計(jì)；優(yōu)化

1 給水再循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置逆止閥的緣由及功能

國(guó)內(nèi)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是與除氧器相連接的管道均設(shè)置逆止閥，認(rèn)為可以防止蒸汽倒灌﹑防止管道中汽液兩相流引起較大振動(dòng)﹑防止突然失電導(dǎo)致泵倒轉(zhuǎn)﹑防止蒸汽逸入再循環(huán)管道。

給水再循環(huán)系統(tǒng)只在啟動(dòng)﹑停機(jī)或低負(fù)荷時(shí)投運(yùn)。最小流量閥后的管道，由于最小流量閥對(duì)壓力的調(diào)節(jié)作用，使閥后壓力急劇降低，可能導(dǎo)致閥后壓力低于臨界壓力造成管道中水流汽化造成管道振動(dòng)。

逆止閥的設(shè)置能夠防止除氧器內(nèi)水倒流造成的振動(dòng)，但對(duì)于最小流量閥后管道很短的管系意義不大。再循環(huán)管道振動(dòng)主要在于調(diào)節(jié)閥壓降太大造成的汽蝕。如圖1某1000MW工程最小流量閥后管道3m，占整個(gè)管系的比例不到5%，沒(méi)必要設(shè)置逆止閥。

泵具有惰轉(zhuǎn)功能，突然失電能夠惰轉(zhuǎn)幾十秒至上百秒，在開啟最小流量閥的機(jī)組啟動(dòng)階段突然失電，再循環(huán)管里的水壓將與除氧器壓力平衡，不會(huì)引起泵的倒轉(zhuǎn)。

如果除氧器中的再循環(huán)管上部的小孔露出液面，除氧器空間下部的蒸汽將逸入再循環(huán)管，由于這部分蒸汽是飽和蒸汽，溫度與除氧器出水溫度接近，不會(huì)對(duì)管道造成危害。

如果最小流量閥后管道較長(zhǎng)可考慮設(shè)置逆止閥，并設(shè)節(jié)流孔板，以減輕管道振動(dòng)。

圖1

圖2

2 再循環(huán)管道振動(dòng)分析與控制

管系振動(dòng)的產(chǎn)生與水流激振頻率及管系固有頻率有關(guān)。當(dāng)水流的脈動(dòng)頻率與管系的某一階固有頻率(考慮流固耦合作用情況下)相同或相近時(shí)，管系易產(chǎn)生較大的振動(dòng)，即通常所說(shuō)的“共振”。改變水流激振頻率的兩個(gè)手段是改變水泵轉(zhuǎn)速或是改變水泵葉片數(shù)，在現(xiàn)場(chǎng)特定工況下不易實(shí)現(xiàn)。改變管系固有頻率的方法通常是通過(guò)調(diào)整及增設(shè)對(duì)應(yīng)的支吊架來(lái)實(shí)現(xiàn)，這需要結(jié)合管系的振型分析找出振型最大點(diǎn)所在位置，在這些位置根據(jù)需要進(jìn)行支吊架的調(diào)整和增設(shè)。管系固有頻率的改變一般是朝增大管系支撐剛度﹑提高管系固有頻率的方向進(jìn)行。

根據(jù)管系的振型最大點(diǎn)的分布規(guī)律，本文采用在這些振型最大點(diǎn)位置集中的區(qū)域增設(shè)支吊架和改變支吊架裝配方式兩種方法來(lái)提高其支撐剛度，實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)的減小和控制。

2.1 吊架2﹑3之間彎頭附近區(qū)域增設(shè)X方向約束的支吊架；

2.2 吊架6所在豎直管段中部及其上半截靠近吊架6區(qū)域增設(shè)Y方向約束的支吊架；

2.3 吊架8所在豎直管段中上部靠近吊架8區(qū)域同時(shí)增設(shè)X方向約束和Y方向約束的支吊架；

2.4 吊架8與吊架9之間的彎頭附近增設(shè)X方向約束的支吊架。另外，由于結(jié)構(gòu)配合關(guān)系，彈簧吊架的環(huán)形耳子與三孔短夾管之間不固定，使得環(huán)形耳子及三孔短夾管之間可繞短夾管上的螺栓有一定的相對(duì)旋轉(zhuǎn)余量，即有一方向的自由度不完全固定，因此在吊架安裝時(shí)盡量考慮讓根部吊板螺栓孔的軸線與三孔短夾管螺栓孔的軸線相垂直，這樣可以在一定程度上對(duì)未完全固定的自由度進(jìn)行補(bǔ)充約束。

3 火力發(fā)電廠給水節(jié)水措施

3.1 空氣循環(huán)冷卻系統(tǒng)，就是利用空氣壓縮制冷循環(huán)的基本原理，使空氣溫度降低的循環(huán)冷卻系統(tǒng)。但是在長(zhǎng)期的使用中，耗電量巨大，無(wú)法徹底清洗空冷系統(tǒng)中的水垢，而且酸液對(duì)設(shè)備造成腐蝕形成漏洞，需要大量資金進(jìn)行處理。

3.2 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，就是應(yīng)用最為普遍的冷卻系統(tǒng)，是火力發(fā)電廠中消耗水資源最大的部分。面對(duì)不同的環(huán)境所需要的應(yīng)變情況也更多，舉例來(lái)說(shuō)，如果火電廠的選址位于沿海地區(qū)就需要選擇以海水為依托運(yùn)行循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，但是如果選址在水資源匱乏或者距離水脈較遠(yuǎn)的地址，就需要選擇更為適宜的空冷式汽輪機(jī)組。

3.3 同循環(huán)冷卻水系統(tǒng)一樣，除灰系統(tǒng)也要考慮火電站的選址，以及周邊的自然環(huán)境和人文環(huán)境，將多方面綜合選擇更為適宜的除灰系統(tǒng)。舉例來(lái)說(shuō)，就是盡可能采取干式除灰系統(tǒng)，并及時(shí)將運(yùn)行中產(chǎn)生的污染性氣體進(jìn)行相應(yīng)的脫硫技術(shù)處理。同時(shí)，選擇濕式除灰系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)采取閉路循環(huán)方式運(yùn)行，嚴(yán)格控制沖灰水灰漿濃度，爭(zhēng)取在保證節(jié)水效果的同時(shí)，便利于灰渣的利用。

3.4 為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)除灰系統(tǒng)的節(jié)水，火電廠所選的機(jī)械設(shè)備﹑施工材料應(yīng)當(dāng)是出自于規(guī)模較大的﹑信譽(yù)較高的更為可靠的企業(yè)。唯有這樣的機(jī)械設(shè)備﹑施工材料才能為接下來(lái)除灰系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更好地運(yùn)行做鋪墊。另外傳統(tǒng)的干式除灰系統(tǒng)和新興的氣力輸灰系統(tǒng)也各有側(cè)重，選擇是應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎細(xì)致。

[1]岳建華，謝建民，朱延海，馬天庭，胡軼群，馬繼明.火力發(fā)電廠給水泵再循環(huán)控制系統(tǒng)優(yōu)化研究[J].中國(guó)電力，2014，09：11-17.

[2]岳建華，謝建民，朱延海，馬天庭，胡軼群，馬繼明.火力發(fā)電廠給水泵再循環(huán)控制系統(tǒng)優(yōu)化研究[A].中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)發(fā)電自動(dòng)化專業(yè)委員會(huì)、電力行業(yè)熱工自動(dòng)化技術(shù)委員會(huì)、浙江省電力學(xué)會(huì)、《中國(guó)電力》雜志社.2014年中國(guó)發(fā)電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)論壇論文集(下冊(cè))[C].中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)發(fā)電自動(dòng)化專業(yè)委員會(huì)、電力行業(yè)熱工自動(dòng)化技術(shù)委員會(huì)、浙江省電力學(xué)會(huì)、《中國(guó)電力》雜志社：，2014：8.

[3]趙冬陽(yáng)，張莉紅，楊光輝.化工廠配套小型供熱式火力發(fā)電廠給水排水系統(tǒng)節(jié)水設(shè)計(jì)探討[J].山東化工，2012，04：99-100+105.

[4]孫豪杰.火力發(fā)電廠主給水管道優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].中國(guó)科技信息，2015，01：127-128.