火力發電廠給水再循環系統設計優化探討

王曉鑫

中國能源建設集團山西省電力勘測設計院有限公司

火力發電廠給水再循環系統設計優化探討

王曉鑫

中國能源建設集團山西省電力勘測設計院有限公司

火力發電廠的正常運轉離不開水資源，但是近年來，大部分地區火力發電廠的水資源嚴重短缺，所以，在某種程度上已經嚴重制約了我國火力發電廠的生產運轉。對此，火力發電廠為了在市場競爭中不被淘汰，率先引進了先進的節水技術，由此緩解了我國火力發電廠水資源不足的局面。基于此，本文將著重分析探討火力發電廠給水再循環系統設計優化，以期能為以后的實際工作起到一定的借鑒作用。

火力發電廠；給水再循環；設計；優化

1 給水再循環系統設置逆止閥的緣由及功能

國內的傳統設計是與除氧器相連接的管道均設置逆止閥，認為可以防止蒸汽倒灌﹑防止管道中汽液兩相流引起較大振動﹑防止突然失電導致泵倒轉﹑防止蒸汽逸入再循環管道。

給水再循環系統只在啟動﹑停機或低負荷時投運。最小流量閥后的管道，由于最小流量閥對壓力的調節作用，使閥后壓力急劇降低，可能導致閥后壓力低于臨界壓力造成管道中水流汽化造成管道振動。

逆止閥的設置能夠防止除氧器內水倒流造成的振動，但對于最小流量閥后管道很短的管系意義不大。再循環管道振動主要在于調節閥壓降太大造成的汽蝕。如圖1某1000MW工程最小流量閥后管道3m，占整個管系的比例不到5%，沒必要設置逆止閥。

泵具有惰轉功能，突然失電能夠惰轉幾十秒至上百秒，在開啟最小流量閥的機組啟動階段突然失電，再循環管里的水壓將與除氧器壓力平衡，不會引起泵的倒轉。

如果除氧器中的再循環管上部的小孔露出液面，除氧器空間下部的蒸汽將逸入再循環管，由于這部分蒸汽是飽和蒸汽，溫度與除氧器出水溫度接近，不會對管道造成危害。

如果最小流量閥后管道較長可考慮設置逆止閥，并設節流孔板，以減輕管道振動。

圖1

圖2

2 再循環管道振動分析與控制

管系振動的產生與水流激振頻率及管系固有頻率有關。當水流的脈動頻率與管系的某一階固有頻率(考慮流固耦合作用情況下)相同或相近時，管系易產生較大的振動，即通常所說的“共振”。改變水流激振頻率的兩個手段是改變水泵轉速或是改變水泵葉片數，在現場特定工況下不易實現。改變管系固有頻率的方法通常是通過調整及增設對應的支吊架來實現，這需要結合管系的振型分析找出振型最大點所在位置，在這些位置根據需要進行支吊架的調整和增設。管系固有頻率的改變一般是朝增大管系支撐剛度﹑提高管系固有頻率的方向進行。

根據管系的振型最大點的分布規律，本文采用在這些振型最大點位置集中的區域增設支吊架和改變支吊架裝配方式兩種方法來提高其支撐剛度，實現對振動的減小和控制。

2.1 吊架2﹑3之間彎頭附近區域增設X方向約束的支吊架；

2.2 吊架6所在豎直管段中部及其上半截靠近吊架6區域增設Y方向約束的支吊架；

2.3 吊架8所在豎直管段中上部靠近吊架8區域同時增設X方向約束和Y方向約束的支吊架；

2.4 吊架8與吊架9之間的彎頭附近增設X方向約束的支吊架。另外，由于結構配合關系，彈簧吊架的環形耳子與三孔短夾管之間不固定，使得環形耳子及三孔短夾管之間可繞短夾管上的螺栓有一定的相對旋轉余量，即有一方向的自由度不完全固定，因此在吊架安裝時盡量考慮讓根部吊板螺栓孔的軸線與三孔短夾管螺栓孔的軸線相垂直，這樣可以在一定程度上對未完全固定的自由度進行補充約束。

3 火力發電廠給水節水措施

3.1 空氣循環冷卻系統，就是利用空氣壓縮制冷循環的基本原理，使空氣溫度降低的循環冷卻系統。但是在長期的使用中，耗電量巨大，無法徹底清洗空冷系統中的水垢，而且酸液對設備造成腐蝕形成漏洞，需要大量資金進行處理。

3.2 循環冷卻水系統，就是應用最為普遍的冷卻系統，是火力發電廠中消耗水資源最大的部分。面對不同的環境所需要的應變情況也更多，舉例來說，如果火電廠的選址位于沿海地區就需要選擇以海水為依托運行循環冷卻水系統，但是如果選址在水資源匱乏或者距離水脈較遠的地址，就需要選擇更為適宜的空冷式汽輪機組。

3.3 同循環冷卻水系統一樣，除灰系統也要考慮火電站的選址，以及周邊的自然環境和人文環境，將多方面綜合選擇更為適宜的除灰系統。舉例來說，就是盡可能采取干式除灰系統，并及時將運行中產生的污染性氣體進行相應的脫硫技術處理。同時，選擇濕式除灰系統也應當采取閉路循環方式運行，嚴格控制沖灰水灰漿濃度，爭取在保證節水效果的同時，便利于灰渣的利用。

3.4 為了進一步實現除灰系統的節水，火電廠所選的機械設備﹑施工材料應當是出自于規模較大的﹑信譽較高的更為可靠的企業。唯有這樣的機械設備﹑施工材料才能為接下來除灰系統實現更好地運行做鋪墊。另外傳統的干式除灰系統和新興的氣力輸灰系統也各有側重，選擇是應當謹慎細致。

[1]岳建華，謝建民，朱延海，馬天庭，胡軼群，馬繼明.火力發電廠給水泵再循環控制系統優化研究[J].中國電力，2014，09：11-17.

[2]岳建華，謝建民，朱延海，馬天庭，胡軼群，馬繼明.火力發電廠給水泵再循環控制系統優化研究[A].中國自動化學會發電自動化專業委員會、電力行業熱工自動化技術委員會、浙江省電力學會、《中國電力》雜志社.2014年中國發電廠熱工自動化技術論壇論文集(下冊)[C].中國自動化學會發電自動化專業委員會、電力行業熱工自動化技術委員會、浙江省電力學會、《中國電力》雜志社：，2014：8.

[3]趙冬陽，張莉紅，楊光輝.化工廠配套小型供熱式火力發電廠給水排水系統節水設計探討[J].山東化工，2012，04：99-100+105.

[4]孫豪杰.火力發電廠主給水管道優化設計[J].中國科技信息，2015，01：127-128.