C50MW凝汽器补水系统方案分析.doc

C50MW凝汽器补水系统方案分析设有工业或采暖抽汽的汽轮发电机组在抽汽工况下运行时,需向热力系统中补入一定量的补水,以满足机组正常运行的要求.对应于50MW机组,最大补水量可达到100t/h左右.一般情况下,补水均为含氧量较高的冷水,若将如此大量的冷水补入凝汽器,将对凝汽器的除氧能力提出更高要求. 同时除氧问题也成为整个补水系统设计中的重点.根据凝汽器附加流体排放导则的规定,大量冷水不允许从凝汽器的热井直接补入,只能以适当的方式从凝汽器的喉部补入.一般情况下,补水进入凝汽器以后,将被汽轮机的排汽加热,并随排汽一起流经换热管,最终到达凝汽器热井,与凝结水混合.因此,问题的关键在于如何对凝结水的除氧,以下即是对凝汽器除氧方案的分析.1 凝汽器的除氧原理除去溶解于水中的气体,理论上有热力方法,化学方法等.电站凝结水除氧通常采用热力除氧.溶解于水中的气体量与气体种类 、气体在水面上的分压力以及水的温度有关.在一定的压力下,水的温度越高,气体溶解度越小.采用蒸汽加热的方法,把水加热到沸点,气体便将全部从水中析出,这时水面上的蒸汽分压力接近于水面上的全压力,同时创造条件使水面上的气体及时地排走,从而实现完全从水中清除气体,这就是热力除氧的基本原理.由上述可知,实现热力除氧,需要满足两个基本条件.第一,将凝结水加热到等于或非常接近于凝结水压力相应的饱和温度.第二,要免除解吸现象,即防止已经从凝结水中析出的气体再次溶解到凝结水中去.气体从水中析出,有两种基本形态,一种是气体以小气泡形式从水中逸出,也称为机械离析;另一种是气体分子从水中扩散出来,试验表明,在对温度比饱和温度低得多的凝结水加热时,大部分气体能以气泡形式很快地析出,当凝结水加热到接近或达到饱和温度时,残余少部分气体只能缓慢地以扩散形式逐渐析出.为了加速气体的机械离析,特别是加强气体的扩散析出,以保证凝结水深度除氧的要求,需做到以下几点:第一,增加凝结水与加热蒸汽的接触面积与接触时间,为此可将凝结水喷成雾状,破碎成滴状或使凝结水流变成水膜状.第二,使整个除氧装置截面上的凝结水水流均匀分布.第三,保证凝结水水流成紊流状态.二,凝汽器热力除氧的特点由于排入凝汽器的蒸汽中总是夹带有少量不可凝结的气体混合物,并且从真空系统的不严密处也总会漏入一定量的空气,蒸汽在凝汽器冷却管壁上凝结成的水膜,其内侧温度等于冷却管壁外表面温度,而外侧温度等于该处蒸汽分压力相应的饱和温度.这样, 混合物中的气体将以扩散形式渗入水滴或水膜,也可能以气泡形式被水滴或水膜俘获.在凝汽器内,从冷却管壁落下来的水滴或水膜将承受汽流施加的机械和热力的作用.当水滴或水膜与蒸汽直接接触时,蒸汽在水滴或水膜上凝结而释放出来的热量,把水滴或水膜加热至该点处蒸汽分压力相应的饱和温度.伴随着这种传热过程,发生了水滴或水膜的水层之间以及通过气相与液相界面上的传质过程.在传热与传质过程中,将发生气体的析出作用.在水滴或水膜沿着凝汽器冷却管束空间的通路向热井方向的运动过程中,根据它所处的位置,一次一次地溶解气体(在冷却管壁上),一次一次地析出气体(在蒸汽空间),其最终状态取决于热井水面汽气混合物的参数.三 凝汽器的除氧能力 现代汽轮机组均采用回热式凝汽器,它能保证凝汽器本身在正常工况下具有很大的除氧能力.在设计蒸汽侧流式或下流式凝汽器管束时,都留出足够宽的中央蒸汽通道,它除了保证汽流均匀进入管束区域外,还能保证一部分蒸汽直接流向热井水面.凝汽器采用回热式管束结构,利用部分排汽直通热井水面,把热井凝结水加热到凝汽器压力相应的饱和温度,消除凝结水的过冷度,是凝汽器除氧的主要内容和除氧能力的主要标志,也是达到凝汽器除氧指标的基本措施. 试验研究表明,凝汽器的除氧能力与蒸汽负荷 、冷却水温度及流量、空气漏入量等一系列热力工况因素有关.四 推荐方案根据以上的分析,现推荐以下补水方案1 在凝汽器喉部设补水管,管上设雾化喷嘴,补水经喷嘴呈雾状喷出,以增大与汽轮机排汽的接触面积,使其充分换热.并在喉部设置适当的导流板,使被加热了的补水直接经管束与壳体之间的通道流向热井水面,以避免出现上面所提到的解吸现象.2 考虑到补水量较大,必要时可以采用除氧式热井,即在凝汽器热井中采用鼓泡除氧装置.实践证明,鼓泡除氧装置对于凝汽器热井的除氧是最有效的,装置尺寸也较小.其基本工作原理是:压力远高于凝汽器压力的蒸汽,通过小孔喷