電站汽機房內蒸汽管道疏水方案優化

摘 要：電廠蒸汽管道疏水系統設置的合理性對機組運行的安全性和經濟性尤為重要，本文針對電廠中普遍存在的疏水設置問題，對某電廠原設計的輔助蒸汽系統疏水管道進行優化，提出應根據疏水參數、疏水類型、運行工況、系統功能等方面綜合考慮以確定各疏水流向。

關鍵詞：汽機房；輔汽系統；疏水流向；方案優化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.004

1 引言

疏水系統是整個電站熱力系統的一個重要組成部分，直接關系著機組運行的安全性和經濟性。如果疏水系統不能正常操作及合理使用，將會使汽輪機本體及管道內的疏水不能正常排放，造成汽輪機汽缸進水而引起轉子彎曲及動靜部分摩擦。蒸汽管道在投入時也會因水沖擊產生較大震動，造成設備損壞等惡性事故。所以疏水系統不但要設計合理，保證系統疏水暢通，而且在運行中又要正確地操作，這是機組安全運行的基本保障。

對于疏水的研究，此前多偏重于疏水的設置合理性以及根據疏水參數來確定其排入情況，而忽視了疏水排向的研究，對機組的安全穩定運行存有隱患。

2 蒸汽管道疏水類型及設置要求

疏水種類繁多，按不同標準有不同的劃分方式。運行中的首要原則是“按時疏水”，即：各種疏水隨著機組的啟停、負荷的增減按時開啟及關閉。按疏水時間和工況不同，疏水可分為自由疏水（也稱停機放水）、啟動疏水（暫時）和經常疏水（運行中）。這里以此劃分介紹疏水系統的合理設置。

自由疏水一般是鍋爐點火后機組啟動暖管前開啟，其主要是上次機組啟停后存留管中的凝結水，多排至地溝或無壓放水管；啟動疏水一般在機組啟動前開啟，排除暖管及機組低負荷時的疏水，此時管道內有一定的蒸汽壓力，而且疏水量也比較大，所有可能積水而又需要及時疏出的低位點均需設置啟動疏水，同時，在裝設經常疏水裝置處也應裝設啟動疏水；經常疏水一般在機組正常運行時開啟，蒸汽管道正常工作壓力下，在蒸汽過熱度偏低處將含有水分的蒸汽排掉，防止疏水聚集后引發事故，多設置于經常處于熱備用狀態的設備進汽管段的低位點和蒸汽不經常流通的管道死端。

電站汽機房內的蒸汽管道主要集中在主汽及再熱系統、抽汽系統、輔汽系統、軸封系統和汽機本體系統中。目前有相當多的電廠蒸汽管道疏水只簡單的將疏水全部排放至疏水擴容器中，會影響機組安全啟動和運行，也影響到疏水承受容器的安全，正確的做法應根據疏水參數、疏水類型、運行工況、系統功能等方面綜合考慮以確定各疏水接入點。

3 對某電廠輔汽系統疏水管道的優化

當前對疏水系統的設置多數為從疏水參數方面考慮疏水是否暢通，接入點是否合理，而忽視了電廠運行工況及各系統功能方面考慮疏水去向的合理性。

本文以某火電廠輔助蒸汽系統的優化為例，描述蒸汽管道不同疏水類型的去向。本輔汽系統設計壓力1.27MPa（g），設計溫度345℃，兩臺機組輔汽聯箱互為熱備用。圖1為優化前的輔汽系統，為現國內電站普遍采用的疏水設置，即盡可能多的將疏水管接至凝汽器擴容器，圖2為優化后的輔汽系統疏水設置。

（1）輔汽聯箱安全閥排汽管道（N1口接管）閥后疏水接至無壓放水母管，經優化，取消疏水管道上的關斷閥。安全閥只在特殊工況起跳時，排汽末端及疏水末端均為大氣壓，即兩路壓差相同，而由于疏水管道同排汽管道的管徑相差較大，疏水管道較排汽管道阻力大很多，排汽不會從疏水側漏斗排出，即疏水管道只會在安全閥回座時排放母管的疏水。故可取消疏水管路上的關斷閥。另，此處疏水不可接入擴容器，因為疏水擴容器為負壓，接入后高溫高壓的安全閥排汽會對凝汽器造成損壞。

（2）輔汽聯箱本體疏放水管道（N5口接管）分自由疏水、啟動疏水和經常疏水三路，優化前將啟動疏水和經常疏水合并后引至擴容器，自由疏水單獨引至無壓放水。機組正常運行時的經常疏水排至疏水擴容器沒有問題，而考慮啟動疏水去向時得綜合考慮機組的啟停過程，機組啟動時輔汽系統需首先啟動，此時軸封系統尚未投運，即凝汽器尚未建立真空，不能向凝汽器疏水，故此時的啟動疏水只能排放至有壓放水母管。《電廠動力管道設計規范》（GB50761-2012）出于簡化系統的考慮，建議將自由疏水和啟動疏水合并（其余管路的自由疏水均取消），故優化后的疏水只保留啟動疏水和經常疏水，分別排至無壓放水母管和擴容器。

（3）輔汽至除氧器管道（N3口接管）疏水為常規設置，經常疏水和啟動疏水合并后排至疏水擴容器。由于輔汽供除氧器前，軸封系統已經投運，故可將經常疏水和啟動疏水均排至凝汽器擴容器。

（4）冷段供輔汽（N2口接管）管道優化前在氣動關斷閥與止回閥間設置疏水點。由于冷段供聯箱管道只在機組低負荷時動作，機組正常運行時氣動關斷閥為關閉狀態，且由于止回閥的結構特性，在氣動關斷閥與止回閥間形成了低位點，需要設置疏水。從整個系統考慮，冷段供輔汽接出點為冷段止回閥后，且氣動關斷閥為關斷狀態，已充分保證了汽機的安全，故優化后取消該管道上的止回閥，即取消低位點的同時可取消疏水點。

（5）輔汽聯絡管（N4口接管）優化前將經常疏水和啟動疏水合并后排至疏水擴容器，即只考慮了單臺機組的運行情況，未從兩臺機組的啟停工況充分考慮。由于輔汽聯箱互為熱備用，以1#投運，2#停運為例，此時閥A開，閥B關。由于2#停運，2#的凝汽器為停運狀態，故靠近閥B的疏水接至2#的凝汽器擴容器后會對擴容器造成損壞。優化后，將啟動疏水和經常疏水均改為排至各自機組的有壓放水母管。

通過以上優化，不僅簡化了系統，更保證了機組安全啟動和運行，也保證了疏水承受容器的安全。

4 結語

（1）蒸汽管道的自由疏水可以同啟動疏水合并，無需再單獨設置。

（2）安全閥后疏水管由于管徑較母管相差很多，從阻力比的角度可無需在疏水管道上再設置關斷閥。

（3）在滿足規程的前提下疏水點應盡可能少設置，可通過優化系統減少疏水點，既簡化系統又節約投資。

（4）設計疏水去向時須從疏水參數、疏水類型、運行工況、系統功能等方面綜合考慮，不可單純的將疏水接至凝汽器擴容器，否則會影響機組安全啟動和運行，也影響到疏水承受容器的安全。

參考文獻：

[1]田豐.大型機組汽輪機疏水系統若干問題探討[J].熱力透平，2004，33（02）：124-126.

[2]魏玉軍.發電廠疏水對于凝汽器性能影響的研究[J].山東大學碩士學位論文，2009.

作者簡介：張健（1982-），男，江蘇連云港人，碩士，工程師，主要從事火力發電廠熱機專業設計。