准电#3、＃4机组采暖回收系统对凝汽器真空风险的分析及改造

(内蒙古国华准格尔发电有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 014300)
摘 要： 对内蒙古国华准格尔发电有限责任公司＃3、＃4机组投产后，采暖回收系统对凝 汽器真空产生的风险进行了分析，并通过建立数学模型，计算出机组正常 运行时，保证凝汽器真空可靠运行前提下所需的最低水封高度，将计算结果应用于实际生 产中，经过实际运行，在保证机组安全性的前提下，有效地提高了机组的经济性。
关键词：采暖系统;凝汽器;真空;回收
中图分类号：TK228  文献标识码：B  文章编 号：1007—6921(2009)10—0103—02

内蒙古国华准格尔发电有限责任公司＃3、＃4机组采暖系统,使用经过减压后的蒸汽作为热 工质，对汽机房进行供暖。采暖回水回收设备采用江苏阳光动力环保设备有限公司生产的凝 结水回收器，作用是将＃3、＃4机组采暖回水回收至凝汽器进行再利用。工作原理为：采暖 回水进入汽水分离器后，进行汽、水分离。当水位达到一定高度时，汽水分离器内的浮球阀 打开，凝结水进入水箱。当水箱水位达到一定高度时，清水泵启动，将凝结水打入凝汽器。 当水箱水位降至一定高度时，清水泵自动停止工作。整个系统的工作流程见图1所示。凝结 水回收器具体参数为：型号：SH-11-12T/H;回水量:12m³/h；水泵扬程：47m/H₂O。

由于采暖回收装置存在凝汽器真空泄漏的风险，如果投运，对机组的安全稳定运行带来了一 定的安全隐患。自＃3、＃4机组投产后，凝结水采暖回收装置一直未使用。采暖期到来后， 采暖系统回水一直未进行回收，大量的凝结水直接排至地沟，经济上造成了很大的损失而且 不利于节能减排。
1 采暖回收系统对凝汽器真空风险的分析

针对采暖回收系统由于设计的不合理，对凝汽器真空造成的多方面风险，逐一进行原因分析 。

厂家对该回收装置的设计理念是将采暖回水回收至压力容器或与大气连通的容器，而不是回 收至真空容器，而在实际运行中则回收至凝汽器。那么就会有如下几方面原因造成凝汽器真 空降低：
1.1 汽水分离器出问题

回收器顶部汽水分离器的汽空间直接与泵出口相连，一旦暖气回收中断，该管道上布置的 逆止门就无法起到真空保护的作用，造成凝汽器真空降低。
1.2 汽水分离器上的安全阀质量及设计存在风险

安全阀设计安装位置由分离器的水空间引出 ，如果采暖回水中断，安全阀内漏就会导致凝汽器真空降低。
1.3 排污门出现内漏

通过现场观察，如果管道上的各排污门出现内漏情况，或汽水分离 器内部浮球阀卡涩等原因，很容易造成凝汽器真空降低。
1.4 清水泵出口母管的电动关断阀质量及设计存在风险

因该阀门为蝶阀，如果 频繁开关操作，很难实现零内漏的目标。如果阀门产生内漏，就会引起凝汽器真空降低。
1.5 从升压泵启停方式进行分析

该设计为泵启停条件靠水箱的液位进行控制，如果液位开关 出现故障，将会造成水箱内的凝结水打空。虽然已经将其改为差压变送器控制泵的启停，提 高了一定的可靠性，但是差压变送器一旦发生故障，也难以控制泵的运行状态。同样会使水 箱内的凝结水打空，此时空气将通过出口母管直接进入凝汽器，使凝汽器真空降低。
1.6 从采暖回收装置控制逻辑分析

在连锁投入的前提下，当清水泵停运时，联关清水泵出口 母管的电动关断阀，实现可靠隔离。一旦阀门与泵之间的连锁逻辑出现问题，势必引起凝汽 器真空降低。
2 解决方案的确定
2.1 方案比选

通过分析以上原因，采取的解决方案有以下两种：

方案一：①将回收器顶部的汽水分离器排空气管改为单独排至无压放水母管或直排地沟并取 掉逆止门。②取掉射水器，并将电动蝶阀改为密封严密的电动闸阀。③将汽水分离器的安全 阀位置由水侧空间改为汽侧空间。④选用质量可靠的阀门。
优点：改造工作量小。

缺点：投入成本高，系统长期运行，阀门质量很难满足实际工况的需要。

方案二：对采暖回收装置不做任何改动，只在采暖回收器出口母管至凝汽器一次门前加装一 个多级水封筒，并在清水泵出口母管至水封筒前加装一次门，原出口母管至凝汽器一次门改 为二次门。具体设计见如图2。
优点：投入成本小，可保证在任何工况下都不会使凝汽器真空泄漏。
缺点：改造工作量较大。

结论：从设备运行的经济性、可靠性等多方面综合分析，认为方案二为可行。

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2.2 多级水封筒的具体设计过程
2.2.1 水封筒工作原理

水封筒工作原理是利用凝汽器内的压力与水封筒内筒中的水柱高度产生的压力之和来平衡水 封筒外筒中的大气压，建立一个稳定的平衡，使凝汽器与大气隔绝。
2.2.2 水封不被破坏的临界条件计算

计算凝汽器设计真空值时水封不被破坏的临界条件，液体静力学计算方程如下。

P₁=P₂+ρ_g△h

式中:P₁——作用在水封外筒液面的大气压力；

P₂——作用在水封筒内筒液面的凝汽器内压力；

ρ——采暖回水密度；

g——重力加速度，一般取9.8m/s²；

△h——水封内筒所能建立的水封不被破坏的液柱高度临界值。

采暖回水温度对应虹吸水封水柱高度安全核算结果如表1。

根据表1结果可知，按照99℃回水温度考虑，对应标准大气压下的水柱高度为10.43m。本地 大气压力为89KPa,折算到凝汽器运行最大真空所能的虹吸水柱高度为：10.43×0.89＝9.28m ；因采暖回收装置采用清水泵（注：水泵扬程为47m/H2O）将采暖回水压入凝汽器，故只 要保证水封高度＞9.28m，即可满足要求。
2.3 改造措施及效果

根据分析，对采暖回收系统进行改造，具体措施如图3所示：

根据现场实际的状态参数，并计算水封的高度。设计采用3级水封，每级水封高度为3m，上 筒体至凝汽器高度为2m，底座高100mm。多级水封具体设计如图4。

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3 结束语

2008年2月，对＃3、＃4机组采暖回收系统改造完成，并进行了现场实际验证。经过连续运 行，不仅凝汽器的真空未受到任何影响，并且将采暖回水全部回收。充分说明改造方案成功 ，因此真正做到了在保证机组安全性的前提下，提高了机组的经济性。
［参考文献］
［1］ 曹润，马云.DGT480—180给水泵多级水封在现场的实际应用［J］.青海电力， 2001，（4）：30～32.
［2］ 孔珑.工程流体力学［M］. 北京:中国电力出版社，2007，(2).
［3］ 李青，高山，薛彦延.火力发电厂节能技术及其应用［M］. 北京:中国电力出 版社，2007，(8).
［4］ 张卓澄.大型电站凝汽器［M］．北京：机械工业出版社，1993.