直流爐啟動疏水與低壓旁路合用消能裝置的系統的製作方法
2023-09-18 16:47:10
直流爐啟動疏水與低壓旁路合用消能裝置的系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種以安全可靠，節省投資的方式實現超臨界直流爐在啟動過程中產生的啟動疏水直排凝汽器的方案，避免了啟動疏水通過大氣式擴容器時受到的嚴重鐵汙染。啟動疏水與低旁排汽源自同一個壓力容器，低旁排汽量的最大值總是大於啟動疏水量的最大值，低旁排汽量與啟動疏水量具有互補關係，任何一臺能夠接受30％BMCR的低旁排汽量的凝汽器必定能夠安全接受與其配套的直流爐的啟動疏水。直流爐啟動疏水與低壓旁路合用消能裝置可以從對端進疏水，也可以從同端進疏水。有無啟動爐水循環泵的直流爐啟動系統均適用；採用高低壓串級旁路或一級大旁路的超臨界汽輪機組均適用；適用於新機組也適用於原來採用大氣式擴容器的在役機組改造。
【專利說明】直流爐啟動疏水與低壓旁路合用消能裝置的系統
[0001](一 )【技術領域】:本發明涉及一種直流爐啟動疏水與低壓旁路合用消能裝置的系統。直流爐啟動疏水指發電站用的超臨界直流爐在啟動過程中產生的啟動疏水；低壓旁路指從發電站用的超臨界汽輪機的中壓聯合汽門前到凝汽器的旁路；消能裝置指內置於凝汽器有減壓減溫效果的，能夠避免帶壓蒸汽、帶壓疏水對凝汽器的冷凝管產生有害衝擊的設施。
[0002]( 二)【背景技術】:現有技術發電站用的超臨界直流爐在啟動過程中產生的啟動疏水先進入大氣式擴容器，擴容閃蒸出來的飽和蒸汽經大氣式擴容器的排汽管排入大氣，飽和水經疏水箱、疏水泵打入凝汽器以回收工質。啟動疏水通過大氣式擴容器時會受到嚴重的鐵汙染，疏水含鐵量會成百倍超標，如果勉強回收，將導致凝結水精處理裝置短期失效，離子交換樹脂早期報廢。同時，因擴容閃蒸出來的蒸汽經大氣式擴容器的排汽管排入大氣，大約要損失30%的啟動疏水；在冬季，北方地區，經大氣式擴容器的排汽管排入大氣的攜帶有微水滴的蒸汽，在大氣式擴容器附近會形成凍雨，使地坪、平臺、扶梯覆冰，帶來人身安全隱患。
[0003]現有技術也有將超臨界直流爐在啟動過程中產生的啟動疏水經過一個背包式減壓減溫器直排凝汽器回收工質。這種系統已經有若干成功案例，避免了啟動疏水通過大氣式擴容器時受到的嚴重鐵汙染，但該背包式減壓減溫器的減壓減溫能力(疏水量、疏水進口壓力、疏水進口焓值)需要按照整個啟動過程中最大工況來設計的，凝汽器供應商往往感覺設計和布置有難度，困惑，甚至拒絕啟動疏水直排凝汽器方案；背包式減壓減溫器與凝汽器結合的焊縫在運行中有較大的熱應力，多年運行後會產生熱疲勞裂紋。
[0004]現有技術低壓旁路的消能裝置通常設置在凝汽器喉部，為臥式類長柱形兩級或更多級擴容降壓消能裝置，噴水或不噴水，其軸線與凝汽器的冷凝管平行，單端進汽。
(三)
【發明內容】
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[0005]所要解決的技術問題:
[0006]啟動疏水通過大氣式擴容器時會受到嚴重的鐵汙染，疏水含鐵量會成百倍超標，如果勉強回收，將導致凝結水精處理裝置短期失效，離子交換樹脂早期報廢。同時，因擴容閃蒸出來的蒸汽經大氣式擴容器的排汽管排入大氣，大約要損失30%的啟動疏水；在冬季，北方地區，經大氣式擴容器的排汽管排入大氣的攜帶有微水滴的蒸汽，在大氣式擴容器附近會形成凍雨，使地坪、平臺、扶梯覆冰，帶來人身安全隱患。
[0007]背包式減壓減溫器的減壓減溫能力(疏水量、疏水進口壓力、疏水進口焓值)需要按照整個啟動過程中最大工況來設計的，凝汽器供應商往往感覺設計和布置有難度，困惑，甚至拒絕啟動疏水直排凝汽器方案；背包式減壓減溫器與凝汽器結合的焊縫在運行中有較大的熱應力，多年運行後會產生熱疲勞裂紋。
[0008]解決其技術問題採用的技術方案:
[0009]本發明直流爐啟動疏水與低壓旁路合用消能裝置的系統提供了一種新的技術方案，以安全可靠，節省投資的方式實現超臨界直流爐在啟動過程中產生的啟動疏水直排凝汽器回收工質的方案。
[0010]本發明直流爐啟動疏水與低壓旁路合用消能裝置的系統包括汽水分離器（6)、汽水分離器貯水箱（7)、啟動疏水截止閥（15)、啟動疏水調節閥（16)、消能裝置（19)、低溫過熱器（3)、屏式過熱器（2)、高溫過熱器（I)、高壓旁路（10)、低溫再熱器（9)、高溫再熱器
(8)、低壓旁路（17)、水冷壁（4);超臨界直流爐的啟動工況都是亞臨界工況，通常為9MPa，水冷壁（4)入口是溫度低於啟動壓力下的飽和溫度的水，水冷壁出口是達到啟動壓力下的飽和溫度的汽、水混合物，該汽、水混合物切向進入啟動分離器（6)分離，向上排出的飽和汽經低溫過熱器（3)、屏式過熱器（2)、高溫過熱器（I)加熱，高壓旁路（10)減壓減溫後進入低溫再熱器（9)、高溫再熱器（8)再熱，而後經低壓旁路（17)減壓減溫，到低壓旁路（17)出口的蒸汽稱為低壓旁路排汽進入消能裝置（19)的低壓旁路進口 ；汽水分離器(6)中，向下排出的飽和水經汽水分離器貯水箱（7)、啟動疏水截止閥（15)、啟動疏水調節閥（16)閥減壓減溫後含部分汽的飽和水稱為直流爐啟動疏水進入消能裝置（19)的啟動疏水進口 ；分離器貯水箱（7)到啟動疏水截止閥（15)之間的管道應按超臨界壓力設計；啟動疏水截止閥（15)到消能裝置（19)之間的管道按I. 4倍的啟動壓力設計；啟動疏水調節閥（16)的安裝位置應近凝汽器。
[0011]直流爐啟動疏水與低壓旁路排汽同源，源自同一個壓力容器一啟動分離器。
[0012]低壓旁路排汽的設計容量一般為30%到40% BMCR(鍋爐最高連續負荷）或者更大流量，再加上高壓旁路和低壓旁路的噴水量必然大於30% BMCR0直流爐啟動疏水的最大值小於或者等於啟動電動給水泵的容量，一般為25% BMCR到30% BMCR0設置在凝汽器喉部的低壓旁路的消能裝置的通流能力是按照低壓旁路排汽量的最大值設計的，該設計值總是大於直流爐啟動疏水量的最大值，尚沒有一個凝汽器供應商表示設計和布置上述設計容量的低壓旁路的消能裝置有任何困難。
[0013]低壓旁路排汽參數通常壓力為O. 7MPa的飽和汽。直流爐啟動疏水的參數通常壓力為O. 7MPa的帶有部分汽的飽和水。低壓旁路排汽的焓值總是顯著高於直流爐啟動疏水的焓值，前者的焓值大約是後者的一倍。
[0014]啟動電動給水泵的容量為30%BMCR,大於或者等於超臨界直流爐的最低直流負荷（25% BMCR到30% BMCR)，只要有30% BMCR的水或者汽水混合物流過水冷壁，就能夠保證直流爐啟動過程中水冷壁的安全。如前所述，在使用啟動電動給水泵上水的啟動期間，進入啟動分離器的汽、水混合物的總量為30% BMCR,不會更多，汽多水就少,水多汽就少,兩者呈互補關係。換一種表達方式，在使用啟動電動給水泵上水的啟動期間，如汽輪機尚未衝轉，則低壓旁路排汽量與直流爐啟動疏水量之和恆等於30% BMCR ;如汽輪機已衝轉進汽，則汽輪機中、低壓缸的通流量加低壓旁路排汽量再加直流爐啟動疏水量之和恆等於30%BMCR，此時，低壓旁路排汽量與直流爐啟動疏水量之和必定小於30% BMCR0當啟動電動給水泵30% BMCR的容量不能滿足直流爐啟動需要時，需起動流量和壓頭更高的汽動給水泵，此時啟動分離器已處於幹態，直流爐啟動疏水量已為O。
[0015]低壓旁路排汽量與直流爐啟動疏水量在任何工況下都不可能同時達到最大值，無須各自配置按照各自最高參數（流量壓力焓值）設計的消能裝置，最有效，最經濟的技術方案是直流爐啟動疏水與低壓旁路合用同一個消能裝置。
[0016]以上所述就是直流爐啟動疏水與低壓旁路可以合用一個消能裝置的物理基礎，一臺按低壓旁路最大排汽量、最高壓力、最高焓值設計的消能裝置，在引入直流爐啟動疏水後，對該消能裝置而言是輕載工況，啟動疏水佔的份額越大就越是輕載。
[0017]發明的有益效果:
[0018]?啟動疏水直排凝汽器避免了啟動疏水通過大氣式擴容器時受到的嚴重鐵汙染，
安全可靠；
[0019]?節省鋼材，無需配置碩大容積的大氣式擴容器及其大直徑排汽管；
[0020]?低壓旁路排汽量與直流爐啟動疏水量在任何工況下都不可能同時達到最大值，無須各自配置按照各自最高參數(流量壓力焓值)設計的消能裝置；
[0021]?任何一臺能夠接受30% BMCR或者更多流量的低壓旁路排汽的凝汽器必定能夠接受與其配套的任何一臺直流爐的啟動疏水；
[0022]?最有效，最經濟的技術方案是直流爐啟動疏水與低壓旁路合用同一個消能裝置，實現超臨界直流爐在啟動過程中產生的啟動疏水直排凝汽器的方案；
[0023]?直流爐啟動疏水與低壓旁路合用消能裝置可以從對端進疏水，也可以從同端進疏水；
[0024]?與背包式減壓減溫器相比，設計和布置更容易，安全裕量更大，投資更省；
[0025]?既適用無啟動爐水循環泵的直流爐啟動系統，也適用於有啟動爐水循環泵的直流爐啟動系統；
[0026]?還可以接受其他壓力不超過0.7MPa的疏水、蒸汽或者水汽混合物；
[0027]?既適用採用高、低壓串級旁路的超臨界汽輪機組，也同樣適用採用一級大旁路的超臨界汽輪機組；
[0028].既適用於新機組在設計階段採用，可以降低造價，簡化系統，提高系統安全性也適用於原來採用大氣式擴容器、疏水箱、疏水泵的在役機組，可以避免啟動疏水通過大氣式擴容器時受到的嚴重鐵汙染。
(四)【專利附圖】
【附圖說明】:
[0029]圖1為直流爐啟動疏水與低壓旁路合用消能裝置的系統。
[0030]在圖1中:
[0031]I高溫過熱器、2屏式過熱器、
[0032]3低溫過熱器、4水冷壁、
[0033]5省煤器、6汽水分離器、
[0034]7汽水分離器貯水箱、8高溫再熱器、
[0035]9低溫再熱器、10高壓旁路、
[0036]11中壓聯合汽門、12高壓主汽門、
[0037]13高壓缸、14中壓缸、
[0038]15啟動疏水截止閥、16啟動疏水調節閥、
[0039]17低壓旁路、18低壓缸、
[0040]19消能裝置、20凝結水泵、
[0041]21凝汽器。(五）【具體實施方式】：
[0042]本發明直流爐啟動疏水與低壓旁路合用消能裝置的系統包括汽水分離器（6)、汽水分離器貯水箱（7)、啟動疏水截止閥（15)、啟動疏水調節閥（16)、消能裝置（19)、低溫過熱器（3)、屏式過熱器（2)、高溫過熱器（I)、高壓旁路（10)、低溫再熱器（9)、高溫再熱器
(8)、低壓旁路（17)、水冷壁（4);超臨界直流爐的啟動工況都是亞臨界工況，通常為9MPa，水冷壁（4)入口是溫度低於啟動壓力下的飽和溫度的水，水冷壁出口是達到啟動壓力下的飽和溫度的汽、水混合物，該汽、水混合物切向進入啟動分離器（6)分離，向上排出的飽和汽經低溫過熱器（3)、屏式過熱器（2)、高溫過熱器（I)加熱，高壓旁路（10)減壓減溫後進入低溫再熱器（9)、高溫再熱器（8)再熱，而後經低壓旁路（17)減壓減溫，到低壓旁路（17)出口的蒸汽稱為低壓旁路排汽進入消能裝置（19)的低壓旁路進口 ；汽水分離器(6)中，向下排出的飽和水經汽水分離器貯水箱（7)、啟動疏水截止閥（15)、啟動疏水調節閥（16)閥減壓減溫後含部分汽的飽和水稱為直流爐啟動疏水進入消能裝置（19)的啟動疏水進口 ；分離器貯水箱（7)到啟動疏水截止閥（15)之間的管道應按超臨界壓力設計；啟動疏水截止閥（15)到消能裝置（19)之間的管道按I. 4倍的啟動壓力設計；啟動疏水調節閥（16)的安裝位置應近凝汽器。
[0043]啟動疏水截止閥（15)具有可靠隔離超臨界壓力的能力。
[0044]啟動疏水調節閥（16)為一籠式平衡閥芯調節閥，其Cv值能夠滿足極熱態啟動渡膨脹期的排水需要。
[0045]消能裝置（19) 一端進低壓旁路汽，另一端進直流爐啟動疏水；設計進口壓力
O.7MPa，容量40% BMCR ;設置有防止內筒下部積水的疏水孔。
【權利要求】
1.一種直流爐啟動疏水與低壓旁路合用消能裝置的系統，其特徵在於：包括汽水分離器(6)、汽水分離器貯水箱（7)、啟動疏水截止閥（15)、啟動疏水調節閥（16)、消能裝置(19)、低溫過熱器（3)、屏式過熱器（2)、高溫過熱器（I)、高壓旁路（10)、低溫再熱器（9)、高溫再熱器（8)、低壓旁路（17)、水冷壁（4);超臨界直流爐的啟動工況都是亞臨界工況，通常為9MPa，水冷壁（4)入口是溫度低於啟動壓力下的飽和溫度的水，水冷壁出口是達到啟動壓力下的飽和溫度的汽、水混合物，該汽、水混合物切向進入啟動分離器（6)分離，向上排出的飽和汽經低溫過熱器（3)、屏式過熱器（2)、高溫過熱器⑴加熱，高壓旁路（10)減壓減溫後進入低溫再熱器（9)、高溫再熱器（8)再熱，而後經低壓旁路（17)減壓減溫，到低壓旁路（17)出口的蒸汽稱為低壓旁路排汽進入消能裝置（19)的低壓旁路進口 ；汽水分離器（6)中，向下排出的飽和水經汽水分離器貯水箱（7)、啟動疏水截止閥（15)、啟動疏水調節閥（16)閥減壓減溫後含部分汽的飽和水稱為直流爐啟動疏水進入消能裝置（19)的啟動疏水進口 ；分離器貯水箱（7)到啟動疏水截止閥（15)之間的管道應按超臨界壓力設計；啟動疏水截止閥（15)到消能裝置（19)之間的管道按I. 4倍的啟動壓力設計；啟動疏水調節閥（16)的安裝位置應近凝汽器。
2.根據權利要求1所述的直流爐啟動疏水與低壓旁路合用消能裝置的系統，其特徵是所述的啟動疏水截止閥 （15)具有可靠隔離超臨界壓力的能力。
3.根據權利要求1所述的直流爐啟動疏水與低壓旁路合用消能裝置的系統，其特徵是所述的啟動疏水調節閥（16)為一籠式平衡閥芯調節閥，其Cv值能夠滿足極熱態啟動渡膨脹期的排水需要。
4.根據權利要求1所述的直流爐啟動疏水與低壓旁路合用消能裝置的系統，其特徵是所述的消能裝置（19) 一端進低壓旁路汽，另一端進直流爐啟動疏水；設計進口壓力O.7MPa，容量40% BMCR ;設置有防止內筒下部積水的疏水孔。
【文檔編號】F16T1/38GK103775819SQ201410065764
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月26日 優先權日:2014年2月26日
【發明者】章禮道 申請人:章禮道