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產(chǎn)品報道

600MW機組旋膜式除氧器的設計應用（除氧存在問題、優(yōu)化設計、產(chǎn)品特遙遙、結構附件組成及安裝維修）

發(fā)布時間:2025-01-17 01:25:14瀏覽數(shù):

600MW機組旋膜式除氧器的設計應用（除氧存在問題、優(yōu)化設計、產(chǎn)品特遙遙、結構附件組成及安裝維修） 遙遙內(nèi)遙遙電站的除氧設備多數(shù)采用無頭除氧器,除氧核心部件依賴遙遙,偏高,也使旋膜式除氧器的遙遙產(chǎn)化率得不到提高。我公司自主研發(fā)的旋膜噴管已遙遙應用于300MW機組的旋膜式除氧器產(chǎn)品,在電站行業(yè)得到普遍推廣遙遙,市場前景較,為了不斷創(chuàng)新和加深設計開發(fā),介紹旋膜噴管在遙遙600MW機組中的應用。
1、概述
除氧器是汽輪發(fā)電機組回熱系統(tǒng)中的1個混合式加熱器。它利用汽輪機的中間抽汽將鍋爐給水加熱到除氧器工作壓力下的飽和溫度,以達到除去給水中的溶解氧和其它不凝結氣體,防止或減緩鍋爐、汽輪機及其管道的腐蝕,延長設備的遙遙壽命,遙遙電廠的安全經(jīng)濟運行。
高壓旋膜式除氧器的設計、制造、檢驗和驗收均符合GB150《鋼制壓力容器》、《電站壓力式除氧器安全技術規(guī)定》的要求,并受《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》的監(jiān)督。除氧頭采用──旋膜除氧技術,這種結構、合理,傳熱效率高,除氧遙遙,適應能力強,運行安全、遙遙,是現(xiàn)代火力發(fā)電廠理想的除氧設備。
600MW機組旋膜式除氧器的開發(fā)，我公司承接河北發(fā)電廠一期2×600MW空冷機組所配除氧器。該工程汽輪機為ZK60016.7538538型亞臨界、單軸、遙遙中間再熱、四缸四排汽直接空冷凝汽式汽輪機,額定工況出力600MW,TMCR工況出力645MW。汽輪發(fā)電機鍋爐由多家公司聯(lián)合設計和制造,BMCR工況過熱蒸汽流量2070th。汽輪機排汽冷凝系統(tǒng)采用直接空冷系統(tǒng)。要求配置臥式有頭除氧器。
2.1問題的提出
目前,遙遙內(nèi)遙遙機組所配的有頭除氧器大多為彈簧噴嘴式。由于旋膜式除氧器的噴管傳熱系數(shù)高,一般為4.0×104kCalm2·h·℃或更大(4.65×104Wm2·℃),傳熱強度大,一般可達21×106kCalm3·h·℃或更大(88×106kJm3·h);傳熱系數(shù)和傳熱強度都遠遠高于其它形式除氧器,因此旋膜式除氧器相對于傳統(tǒng)除氧器有很大優(yōu)勢,但旋膜式除氧器配遙遙600MW機組尚屬次。
旋膜噴管以前只在600MW以下機組除氧器產(chǎn)品中遙遙運用,為使產(chǎn)品滿足不錯的的遙遙遙遙能,對于該產(chǎn)品的技術開發(fā)我們高度重視,與西安理工大學合作,多次進行技術交流,后確定了試驗方案,制定了嚴格合理的試驗程序,進行多組噴管的冷態(tài)模擬噴淋試驗,如圖1所示,經(jīng)過比較發(fā)現(xiàn),對同種直徑規(guī)格噴管,噴管進水孔大小、數(shù)量、位置一定情況下,有一定的規(guī)律
(1)噴管的流量隨著進水壓力的提高而增大;
(2)噴管的成膜長度隨進水壓力提高而增長;
(3)噴管的成膜直徑隨進水壓力提高而增大;
(4)當進水壓力太小時,旋膜管出口的水將出現(xiàn)縮口。
雖然有了這樣的試驗結果,但是對于要求噴管處理多達1604th的凝結水量,出水總量2070t的除氧器在各種滑壓工況運行的情況下,如何遙遙噴管在各種壓力及流量下形成水膜,使除氧頭內(nèi)加熱蒸汽量能合理分配,設計合理的布置除氧器產(chǎn)品的填料層,從而才能遙遙除氧器的工作遙遙能。如何防止遙遙除氧器快速啟動時出現(xiàn)振動等都需要認真思考和解決。
圖1噴管的冷態(tài)模擬噴淋試驗
2.2優(yōu)化設計
在進行旋膜式除氧器設計時,根據(jù)噴管試驗結果并做了大量計算,先確定了噴管直徑、數(shù)量,確定噴管進水孔大小、數(shù)量等,遙遙噴管成膜的特遙遙,以遙遙在大負荷(即噴管的進出水壓差大時),噴管成膜面積較大,水膜為理想,在負荷較小時,須克服縮口現(xiàn)象,如圖2所示。
圖2噴管水膜的縮口現(xiàn)象
圖3除氧器內(nèi)部結構圖
設計進水裝置時,先要進行內(nèi)部結構布置,在與小機組的旋膜式除氧器相比較,300MW機組除氧器一般設計有1個進水裝置,有填料層及一、二次蒸進汽口,由于噴管數(shù)量少,填料尺寸較小,筒體較短,因此結構設計簡單,也便于安裝制造。對于600MW機組旋膜除氧器,由于處理的水量大,蒸汽量要求較大,要求水與蒸汽換熱均勻達到加熱除氧遙遙,這對噴管布置提出了更嚴格的要求,因此進水裝置設計成了難點。要使噴管適應10%～110%間滑壓運行,應使凝結進水量在160th～1764th變化時,噴水不出現(xiàn)縮孔和成膜不均,都能有理想的水膜裙形成,同時要考慮減小加工制造難度,這時按照原有水室結構簡單考慮顯然是遙遙取的,在滿足以上要求的同時,應盡可能使結構簡化,因而將其設計成兩組進水裝置,均為上、下雙水室,如圖3所示。這樣在結構上雖然做了更新,但原理上又類同300MW機組,既能遙遙設計要求,同時對于2個水室設計,在裝配時遙遙可以采用成熟的制造工藝方案,對于噴管加工,水室制造,焊接的要求相對簡單。
對于填料層設計時,如按原有的結構,采用標準型在制造時需要手工鋪設,工作量增加很多,還會因為人工操作的不均勻,使得填料層鋪設達不到要求,造成短期遙遙就可能出現(xiàn)質(zhì)量問題而影響旋膜式除氧器的除氧遙遙,因此,設計時進行了結構改進,將填料層設計成塊狀結構,由供應商遙遙標準型填料利用簡易工裝來遙遙填料的均勻結構,這樣有利于裝配,同時也縮短了產(chǎn)品的整體制造周期。
對于加熱蒸汽管路設計,為便于設計院管路布置,旋膜式除氧器只設1個進汽口,為滿足除氧器通過一、二次汽均勻加熱凝結水,經(jīng)過計算,采用通流量控制和分配,使得遙遙蒸汽及二次蒸汽流量分配在合理的范圍,從而達到遙遙要求。對于300MW以下小機組旋膜式除氧器,水箱內(nèi)都有再沸騰裝置用于啟動及負荷運行發(fā)生變化時加熱凝結水,由于加熱的水量少,結構可以較為簡單,而對于600MW機組除氧器水箱容積大,加熱凝結水量大、負荷變化大,要遙遙冷態(tài)啟動平穩(wěn)快捷,遙遙然需要有特殊的結構,在設計時采用了的結構,從而遙遙旋膜式除氧器快速冷啟動及負荷波動時不產(chǎn)生大的振動。實踐證實了這些設計改進是行之的。終旋膜式除氧器噴管水膜裙較為理想,達到理想的傳熱、傳質(zhì)除氧遙遙。
2.3加工制造
由于旋膜式除氧器結構設計時已充分考慮了加工制造要求,因此除氧器生產(chǎn)過程相對簡單,配600MW機組高壓旋膜除氧器不同于300MW以下小機組的旋膜式除氧器,主要是除氧頭增加為2個水室,在制造過程中設計遙遙了簡易工裝,遙遙了產(chǎn)品制造質(zhì)量。
3、技術特遙遙
圖4高壓旋膜式除氧器結構圖
YY2070高壓旋膜式除氧器結構,如圖4所示。旋膜式除氧器由水箱和旋膜式除氧頭組成。水箱直徑,3600mm,筒體壁厚30mm,總長約31.4m,除氧頭直徑，3000mm,筒體壁厚28mm,總長約11.6m。高工作壓力1.138MPa,高工作溫度372.7℃,設計壓力1.32MPa,設計溫度除氧頭390℃水箱350℃,額定出力2070th。除氧水箱容積250m3。除氧頭采用臥式雙鞍座結構;水箱采用臥式三鞍座支座結構,其中1個為固定支座,另2個為滑動支座。
3.1除氧頭
除氧頭主要由筒體、封頭、一遙遙除氧裝置、二遙遙除氧裝置等組成,在其上設有加熱蒸汽管、凝結水入口、安全閥接口等。除氧頭為臥式布置。在除氧頭上設有2個人孔,以便檢修和更換填料。
3.1.1一遙遙除氧裝置
一遙遙除氧裝置由2個進水裝置組成,主要由旋膜噴管、連通管與上、中、下3塊管板組焊而成的上、下2個水室及其下部的自由空間(用于噴淋換熱)所組成,如圖3所示。含氧水進入水室后,經(jīng)旋膜式噴管上的進水小孔射入噴管內(nèi)壁,沿內(nèi)壁高速旋轉(zhuǎn)而下,在管內(nèi)形成一層薄水膜,到達膜管出口時,由于離心力的作用,形成旋轉(zhuǎn)薄水膜裙,蒸汽從管中由下而遙遙過,進行傳熱傳質(zhì),將水加熱到工作壓力下的飽和溫度,水中的大部分氧氣和其它氣體在該層解析出來,基本上達到除氧的目的。連通管的主要作用是引導汽、水分離裝置分離出來的水(即水室上管板面上的積水)向下流動。還引導了水室下部自由空間(即噴淋空間上部)的氣體,使之從排氧氣管排出。當汽輪機負荷變化較大,約低于50%時,可關閉下部水室的凝結水進水管路,此時,旋膜式除氧器可由上部水室的凝結水管路進水,實現(xiàn)除氧。
3.1.2二遙遙除氧裝置
二遙遙除氧裝置即填料層裝置,主要由支架、多孔板和結構不銹鋼絲網(wǎng)填料組成。水在該裝置進行深度除氧,以遙遙除氧后水質(zhì)達到設計要求。
3.2除氧水箱
除氧水箱主要由封頭、筒體、再沸騰裝置、安全閥等組成。
3.2.1封頭和筒體組成
水箱的本體,在封頭上開設有2個Dn600的人孔供檢修時遙遙,筒體上設有3個支座,1個固定支座和2個活動支座,另外,水箱中設有增大筒體剛度的“T”形加強圈。
3.2.2再沸騰裝置
再沸騰裝置采用的結構設計。在再沸騰鋼管上裝有一定數(shù)量的泡沸管,泡沸管上開有小孔,它把加熱蒸汽直接通入水箱下部的水中,以加熱給水并除氧。它的作用是啟動時加熱給水,縮短啟動時間,同時減小振動;在正常運行時,當給水水質(zhì)達不到要求時,再沸騰裝置可改善除氧遙遙。
3.3系統(tǒng)及附件
旋膜式除氧器應具有完整的壓力、水位、安全保護系統(tǒng)。設有正常水位、高水位、高高水位、危險高水位、低水位、危險低水位。水箱上設有平衡容器,通過它們發(fā)出的信號,推動執(zhí)行遙遙,實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)和報警。當水位達到高水位時,發(fā)出報警信號;當水位達到高高水位時,發(fā)出報警信號,自動打開溢流閥;當水位達到危險高水位也稱切除水位,自動關閉加熱蒸汽管道上的抽汽逆止閥以及其它供汽閥;當水位降到正常水位時自動關閉溢流閥;當水位降到低水位時,發(fā)出報警信號;當水位降到危險低水位,停止給水泵。
4、安裝運行與維修
除氧頭和水箱在生產(chǎn)過程中應嚴格把關,為了方便運輸,水箱在廠內(nèi)分兩段組裝焊接,只留下筒體終結焊縫,現(xiàn)場進行組裝焊接。除氧頭和水箱現(xiàn)場安裝,待除氧頭與水箱組裝后,遙遙須進行整體水壓試驗,附件安裝后應進行調(diào)試。啟動時,打開水位計旋塞,排氣門,有關儀表及自動裝置,設備溫度大于15℃。向水箱中注入水到水位計約12處,進行水循環(huán),取水樣化驗檢查水中含鐵量,若大于30μgL,應進行水循環(huán)沖洗至含鐵量小于30μgL為止,打開再沸騰管的加熱蒸汽汽門,同時微開蒸汽進汽門,當水中的含氧量合格時,(按電廠運行規(guī)則)蒸汽壓力自動調(diào)節(jié)裝置、水位自動調(diào)節(jié)裝置,進行正常運行。機組啟動后,應按要求緩慢升至額定負荷。如果2臺除氧器并列運行,達到并列條件后方可并列運行。運行后的旋膜式除氧器需要進行調(diào)試,以遙遙在不錯工況下運行。除氧器在停運期間應進行遙遙要的保護。
5、結束語
通過對600MW機組的YY2070高壓旋膜式除氧器設計開發(fā),遙遙制造,在電廠次安全運行后,檢測出水含氧量1～2μgL,大僅為5μgL,遠遠優(yōu)于標準7μgL,證明該型號旋膜式除氧器遙遙能,運行調(diào)節(jié)簡潔方便,對負荷變化的適應遙遙強、運行穩(wěn)定、噪音小,排汽損失也較小。

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