凝結水回水自動切換裝置在直接空冷機組中的應用

曹 超，周紅梅，張 鵬

（華北電力科學研究院有限責任公司 西安分公司，西安710065）

直接空冷技術是目前北方缺水地區發展火電機組的首選，但由于其受外界環境影響比較明顯，機組凝汽器壓力變化比較大，所以造成機組凝結水溶氧偏高，如果長時間運行不僅影響機組的經濟性，同時還造成設備管道腐蝕，嚴重影響設備的使用壽命。目前，針對直接空冷機組凝結水溶氧偏高的問題，很多電廠都采用在空冷凝結水回水管道上加裝除氧噴頭，對空冷凝結水回水進行霧化處理，可以有效分離水中溶解的氧氣［1］，提高機組的經濟性和安全性。但是采用除氧噴頭，在機組啟動（尤其是新建機組首次啟動）過程中，如果空冷系統沖洗不徹底，安裝中產生的渣屑以及長時間停機產生的鐵銹、鐵屑等雜物會引起凝結水除氧噴頭的堵塞，不僅因空冷凝結水回水不暢造成機組負荷受限，而且冬季遇到寒冷天氣極易造成空冷島結冰現象［2］，嚴重影響機組的安全。

1 凝結水回水自動切換裝置的作用

凝結水回水自動切換裝置原理圖見圖1。

圖1 凝結水回水自動切換裝置原理圖

凝結水回水除氧噴頭出現堵塞時，通過安裝在凝結水回水管道上的壓力測控儀表自動判斷，并及時進行管路切換，將凝結水回水切換至旁路直通管道，從而避免機組升負荷受限，并可在冬季有效地防止空冷島結冰事故的發生。

2 在直接空冷機組中的應用

凝結水回水自動切換裝置包括回水壓力測控儀表、回水旁路管道及旁路閥等設備。

2．1 回水旁路管道

回水旁路管道管徑要求與回水主管道相同，在凝結水回水管道進入排汽裝置前引出，直通排汽裝置倒流板以下；進入排汽裝置后為同管徑的彎頭，管口向下，用以改變回水水流的方向，避免對排汽裝置內其他管件造成沖刷。當凝結水回水除氧噴頭工作正常時，該管道處于關斷狀態。

2．2 旁路閥

旁路閥安裝在旁路管道上，設計為全開、全關式90°轉動的電動蝶閥，以便快速地動作，從而最大限度地減小對機組負荷的擾動。當凝結水回水除氧噴頭工作正常時，該旁路閥處于關閉狀態，蒸汽進入空冷島冷卻后的凝結水經過主管道進入排汽裝置，再經過除氧噴頭霧化后除氧；當除氧噴頭堵塞、工作異常時，旁路閥迅速打開，將凝結水回水切換到旁路管道。

2．3 回水壓力測控儀表

凝結水回水壓力測控儀表包括3個壓力開關和1塊就地壓力表，分別安裝于凝結水在進入排汽裝置前最低的水平主管道上，并要求取樣管分別引出。3個壓力開關接線均為常開式接線，其壓力設定值根據空冷凝結水回水高度以及當地大氣壓來確定。如當地大氣壓力為p（kPa），凝結水正常回水高度為h0（m），那么回水壓力開關的設定值就為0．1 h0p。當除氧噴頭工作正常時，回水管道內的壓力＜0．1 h0p，則3個壓力開關觸點處于斷開狀態；當除氧噴頭工作異常時，回水管道內的水位高度會不斷上升，所產生的靜壓會逐漸增大，當凝結水回水壓力＞0．1 h0p時，則壓力開關閉合并發出報警信號；同時，當3個壓力開關中的任意2個開關閉合（三取二邏輯）發出報警時，則聯動打開旁路閥，及時地將凝結水切換到回水旁路管道，直通進入排汽裝置，從而有效防止由于凝結水回水不暢、水位過高而引起空冷島工作異常、機組非正常停機事故。就地壓力表可以在回水壓力開關故障時，人為監視凝結水的回水情況。

3 工作過程

凝結水回水自動切換裝置控制原理圖見圖2。

圖2 凝結水回水自動切換裝置控制原理圖

3．1 除氧噴頭工作正常

除氧噴頭工作正常時，壓力開關觸點處于斷開狀態，此時旁路閥處于關閉狀態，凝結水回水通過主管道進入排汽裝置，經過除氧噴頭霧化后析出溶解于水中的氧氣。這些氧氣然后被真空泵抽出，達到了除氧的目的。

3．2 除氧噴頭工作異常

當除氧噴頭出現堵塞時，進入空冷島的蒸汽被冷卻凝結成水后，不能及時地被排入排汽裝置，造成回水管道內的水位不斷上升，當回水管道內水壓大于壓力開關的動作設定值時，則壓力開關閉合，發出報警信號；同時3個壓力開關經過“三取二”的邏輯判斷后，其信號送至旁路閥，聯鎖打開旁路閥，將凝結水自動切換到旁路管道直接排入排汽裝置，及時降低凝結水回水管道內的水位，防止空冷島真空惡化，并有效地避免機組的非正常停機。

4 結語

凝結水回水自動切換裝置對凝結水除氧噴頭的工作異常能快速判斷并自動進行回水通道的切換，有效地避免機組非正常停機，保證機組的安全運行，尤其是在冬季北方寒冷地區，還能夠有效防止機組空冷島結冰事故的發生。目前這一裝置已經在國電大同2臺660MW超臨界直接空冷機組中得到應用。

［1］朱大宏，雷平和．600MW直接空冷機組降低凝結水溶氧的措施［J］．山西電力，2008（3）：36－38．

［2］孫立國，田亞釗，孫康明．600MW直接空冷機組的防凍及解凍［J］．電力設備，2007，8（5）：20－23．