直流炉启动疏水与低压旁路合用消能装置的系统的制作方法

文档序号:5688177阅读:196来源:国知局
直流炉启动疏水与低压旁路合用消能装置的系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种以安全可靠,节省投资的方式实现超临界直流炉在启动过程中产生的启动疏水直排凝汽器的方案,避免了启动疏水通过大气式扩容器时受到的严重铁污染。启动疏水与低旁排汽源自同一个压力容器,低旁排汽量的最大值总是大于启动疏水量的最大值,低旁排汽量与启动疏水量具有互补关系,任何一台能够接受30%BMCR的低旁排汽量的凝汽器必定能够安全接受与其配套的直流炉的启动疏水。直流炉启动疏水与低压旁路合用消能装置可以从对端进疏水,也可以从同端进疏水。有无启动炉水循环泵的直流炉启动系统均适用;采用高低压串级旁路或一级大旁路的超临界汽轮机组均适用;适用于新机组也适用于原来采用大气式扩容器的在役机组改造。
【专利说明】直流炉启动疏水与低压旁路合用消能装置的系统
[0001](一 )【技术领域】:本发明涉及一种直流炉启动疏水与低压旁路合用消能装置的系统。直流炉启动疏水指发电站用的超临界直流炉在启动过程中产生的启动疏水;低压旁路指从发电站用的超临界汽轮机的中压联合汽门前到凝汽器的旁路;消能装置指内置于凝汽器有减压减温效果的,能够避免带压蒸汽、带压疏水对凝汽器的冷凝管产生有害冲击的设施。
[0002]( 二)【背景技术】:现有技术发电站用的超临界直流炉在启动过程中产生的启动疏水先进入大气式扩容器,扩容闪蒸出来的饱和蒸汽经大气式扩容器的排汽管排入大气,饱和水经疏水箱、疏水泵打入凝汽器以回收工质。启动疏水通过大气式扩容器时会受到严重的铁污染,疏水含铁量会成百倍超标,如果勉强回收,将导致凝结水精处理装置短期失效,离子交换树脂早期报废。同时,因扩容闪蒸出来的蒸汽经大气式扩容器的排汽管排入大气,大约要损失30%的启动疏水;在冬季,北方地区,经大气式扩容器的排汽管排入大气的携带有微水滴的蒸汽,在大气式扩容器附近会形成冻雨,使地坪、平台、扶梯覆冰,带来人身安全隐患。
[0003]现有技术也有将超临界直流炉在启动过程中产生的启动疏水经过一个背包式减压减温器直排凝汽器回收工质。这种系统已经有若干成功案例,避免了启动疏水通过大气式扩容器时受到的严重铁污染,但该背包式减压减温器的减压减温能力(疏水量、疏水进口压力、疏水进口焓值)需要按照整个启动过程中最大工况来设计的,凝汽器供应商往往感觉设计和布置有难度,困惑,甚至拒绝启动疏水直排凝汽器方案;背包式减压减温器与凝汽器结合的焊缝在运行中有较大的热应力,多年运行后会产生热疲劳裂纹。
[0004]现有技术低压旁路的消能装置通常设置在凝汽器喉部,为卧式类长柱形两级或更多级扩容降压消能装置,喷水或不喷水,其轴线与凝汽器的冷凝管平行,单端进汽。
(三)
【发明内容】
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[0005]所要解决的技术问题:
[0006]启动疏水通过大气式扩容器时会受到严重的铁污染,疏水含铁量会成百倍超标,如果勉强回收,将导致凝结水精处理装置短期失效,离子交换树脂早期报废。同时,因扩容闪蒸出来的蒸汽经大气式扩容器的排汽管排入大气,大约要损失30%的启动疏水;在冬季,北方地区,经大气式扩容器的排汽管排入大气的携带有微水滴的蒸汽,在大气式扩容器附近会形成冻雨,使地坪、平台、扶梯覆冰,带来人身安全隐患。
[0007]背包式减压减温器的减压减温能力(疏水量、疏水进口压力、疏水进口焓值)需要按照整个启动过程中最大工况来设计的,凝汽器供应商往往感觉设计和布置有难度,困惑,甚至拒绝启动疏水直排凝汽器方案;背包式减压减温器与凝汽器结合的焊缝在运行中有较大的热应力,多年运行后会产生热疲劳裂纹。
[0008]解决其技术问题采用的技术方案:
[0009]本发明直流炉启动疏水与低压旁路合用消能装置的系统提供了一种新的技术方案,以安全可靠,节省投资的方式实现超临界直流炉在启动过程中产生的启动疏水直排凝汽器回收工质的方案。
[0010]本发明直流炉启动疏水与低压旁路合用消能装置的系统包括汽水分离器(6)、汽水分离器贮水箱(7)、启动疏水截止阀(15)、启动疏水调节阀(16)、消能装置(19)、低温过热器(3)、屏式过热器(2)、高温过热器(I)、高压旁路(10)、低温再热器(9)、高温再热器
(8)、低压旁路(17)、水冷壁(4);超临界直流炉的启动工况都是亚临界工况,通常为9MPa,水冷壁(4)入口是温度低于启动压力下的饱和温度的水,水冷壁出口是达到启动压力下的饱和温度的汽、水混合物,该汽、水混合物切向进入启动分离器(6)分离,向上排出的饱和汽经低温过热器(3)、屏式过热器(2)、高温过热器(I)加热,高压旁路(10)减压减温后进入低温再热器(9)、高温再热器(8)再热,而后经低压旁路(17)减压减温,到低压旁路(17)出口的蒸汽称为低压旁路排汽进入消能装置(19)的低压旁路进口 ;汽水分离器(6)中,向下排出的饱和水经汽水分离器贮水箱(7)、启动疏水截止阀(15)、启动疏水调节阀(16)阀减压减温后含部分汽的饱和水称为直流炉启动疏水进入消能装置(19)的启动疏水进口 ;分离器贮水箱(7)到启动疏水截止阀(15)之间的管道应按超临界压力设计;启动疏水截止阀(15)到消能装置(19)之间的管道按I. 4倍的启动压力设计;启动疏水调节阀(16)的安装位置应近凝汽器。
[0011]直流炉启动疏水与低压旁路排汽同源,源自同一个压力容器一启动分离器。
[0012]低压旁路排汽的设计容量一般为30%到40% BMCR(锅炉最高连续负荷)或者更大流量,再加上高压旁路和低压旁路的喷水量必然大于30% BMCR0直流炉启动疏水的最大值小于或者等于启动电动给水泵的容量,一般为25% BMCR到30% BMCR0设置在凝汽器喉部的低压旁路的消能装置的通流能力是按照低压旁路排汽量的最大值设计的,该设计值总是大于直流炉启动疏水量的最大值,尚没有一个凝汽器供应商表示设计和布置上述设计容量的低压旁路的消能装置有任何困难。
[0013]低压旁路排汽参数通常压力为O. 7MPa的饱和汽。直流炉启动疏水的参数通常压力为O. 7MPa的带有部分汽的饱和水。低压旁路排汽的焓值总是显著高于直流炉启动疏水的焓值,前者的焓值大约是后者的一倍。
[0014]启动电动给水泵的容量为30%BMCR,大于或者等于超临界直流炉的最低直流负荷(25% BMCR到30% BMCR),只要有30% BMCR的水或者汽水混合物流过水冷壁,就能够保证直流炉启动过程中水冷壁的安全。如前所述,在使用启动电动给水泵上水的启动期间,进入启动分离器的汽、水混合物的总量为30% BMCR,不会更多,汽多水就少,水多汽就少,两者呈互补关系。换一种表达方式,在使用启动电动给水泵上水的启动期间,如汽轮机尚未冲转,则低压旁路排汽量与直流炉启动疏水量之和恒等于30% BMCR ;如汽轮机已冲转进汽,则汽轮机中、低压缸的通流量加低压旁路排汽量再加直流炉启动疏水量之和恒等于30%BMCR,此时,低压旁路排汽量与直流炉启动疏水量之和必定小于30% BMCR0当启动电动给水泵30% BMCR的容量不能满足直流炉启动需要时,需起动流量和压头更高的汽动给水泵,此时启动分离器已处于干态,直流炉启动疏水量已为O。
[0015]低压旁路排汽量与直流炉启动疏水量在任何工况下都不可能同时达到最大值,无须各自配置按照各自最高参数(流量压力焓值)设计的消能装置,最有效,最经济的技术方案是直流炉启动疏水与低压旁路合用同一个消能装置。
[0016]以上所述就是直流炉启动疏水与低压旁路可以合用一个消能装置的物理基础,一台按低压旁路最大排汽量、最高压力、最高焓值设计的消能装置,在引入直流炉启动疏水后,对该消能装置而言是轻载工况,启动疏水占的份额越大就越是轻载。
[0017]发明的有益效果:
[0018]?启动疏水直排凝汽器避免了启动疏水通过大气式扩容器时受到的严重铁污染,
安全可靠;
[0019]?节省钢材,无需配置硕大容积的大气式扩容器及其大直径排汽管;
[0020]?低压旁路排汽量与直流炉启动疏水量在任何工况下都不可能同时达到最大值,无须各自配置按照各自最高参数(流量压力焓值)设计的消能装置;
[0021]?任何一台能够接受30% BMCR或者更多流量的低压旁路排汽的凝汽器必定能够接受与其配套的任何一台直流炉的启动疏水;
[0022]?最有效,最经济的技术方案是直流炉启动疏水与低压旁路合用同一个消能装置,实现超临界直流炉在启动过程中产生的启动疏水直排凝汽器的方案;
[0023]?直流炉启动疏水与低压旁路合用消能装置可以从对端进疏水,也可以从同端进疏水;
[0024]?与背包式减压减温器相比,设计和布置更容易,安全裕量更大,投资更省;
[0025]?既适用无启动炉水循环泵的直流炉启动系统,也适用于有启动炉水循环泵的直流炉启动系统;
[0026]?还可以接受其他压力不超过0.7MPa的疏水、蒸汽或者水汽混合物;
[0027]?既适用采用高、低压串级旁路的超临界汽轮机组,也同样适用采用一级大旁路的超临界汽轮机组;
[0028].既适用于新机组在设计阶段采用,可以降低造价,简化系统,提高系统安全性也适用于原来采用大气式扩容器、疏水箱、疏水泵的在役机组,可以避免启动疏水通过大气式扩容器时受到的严重铁污染。
(四)【专利附图】

【附图说明】:
[0029]图1为直流炉启动疏水与低压旁路合用消能装置的系统。
[0030]在图1中:
[0031]I高温过热器、2屏式过热器、
[0032]3低温过热器、4水冷壁、
[0033]5省煤器、6汽水分离器、
[0034]7汽水分离器贮水箱、8高温再热器、
[0035]9低温再热器、10高压旁路、
[0036]11中压联合汽门、12高压主汽门、
[0037]13高压缸、14中压缸、
[0038]15启动疏水截止阀、16启动疏水调节阀、
[0039]17低压旁路、18低压缸、
[0040]19消能装置、20凝结水泵、
[0041]21凝汽器。(五)【具体实施方式】:
[0042]本发明直流炉启动疏水与低压旁路合用消能装置的系统包括汽水分离器(6)、汽水分离器贮水箱(7)、启动疏水截止阀(15)、启动疏水调节阀(16)、消能装置(19)、低温过热器(3)、屏式过热器(2)、高温过热器(I)、高压旁路(10)、低温再热器(9)、高温再热器
(8)、低压旁路(17)、水冷壁(4);超临界直流炉的启动工况都是亚临界工况,通常为9MPa,水冷壁(4)入口是温度低于启动压力下的饱和温度的水,水冷壁出口是达到启动压力下的饱和温度的汽、水混合物,该汽、水混合物切向进入启动分离器(6)分离,向上排出的饱和汽经低温过热器(3)、屏式过热器(2)、高温过热器(I)加热,高压旁路(10)减压减温后进入低温再热器(9)、高温再热器(8)再热,而后经低压旁路(17)减压减温,到低压旁路(17)出口的蒸汽称为低压旁路排汽进入消能装置(19)的低压旁路进口 ;汽水分离器(6)中,向下排出的饱和水经汽水分离器贮水箱(7)、启动疏水截止阀(15)、启动疏水调节阀(16)阀减压减温后含部分汽的饱和水称为直流炉启动疏水进入消能装置(19)的启动疏水进口 ;分离器贮水箱(7)到启动疏水截止阀(15)之间的管道应按超临界压力设计;启动疏水截止阀(15)到消能装置(19)之间的管道按I. 4倍的启动压力设计;启动疏水调节阀(16)的安装位置应近凝汽器。
[0043]启动疏水截止阀(15)具有可靠隔离超临界压力的能力。
[0044]启动疏水调节阀(16)为一笼式平衡阀芯调节阀,其Cv值能够满足极热态启动渡膨胀期的排水需要。
[0045]消能装置(19) 一端进低压旁路汽,另一端进直流炉启动疏水;设计进口压力
O.7MPa,容量40% BMCR ;设置有防止内筒下部积水的疏水孔。
【权利要求】
1.一种直流炉启动疏水与低压旁路合用消能装置的系统,其特征在于:包括汽水分离器(6)、汽水分离器贮水箱(7)、启动疏水截止阀(15)、启动疏水调节阀(16)、消能装置(19)、低温过热器(3)、屏式过热器(2)、高温过热器(I)、高压旁路(10)、低温再热器(9)、高温再热器(8)、低压旁路(17)、水冷壁(4);超临界直流炉的启动工况都是亚临界工况,通常为9MPa,水冷壁(4)入口是温度低于启动压力下的饱和温度的水,水冷壁出口是达到启动压力下的饱和温度的汽、水混合物,该汽、水混合物切向进入启动分离器(6)分离,向上排出的饱和汽经低温过热器(3)、屏式过热器(2)、高温过热器⑴加热,高压旁路(10)减压减温后进入低温再热器(9)、高温再热器(8)再热,而后经低压旁路(17)减压减温,到低压旁路(17)出口的蒸汽称为低压旁路排汽进入消能装置(19)的低压旁路进口 ;汽水分离器(6)中,向下排出的饱和水经汽水分离器贮水箱(7)、启动疏水截止阀(15)、启动疏水调节阀(16)阀减压减温后含部分汽的饱和水称为直流炉启动疏水进入消能装置(19)的启动疏水进口 ;分离器贮水箱(7)到启动疏水截止阀(15)之间的管道应按超临界压力设计;启动疏水截止阀(15)到消能装置(19)之间的管道按I. 4倍的启动压力设计;启动疏水调节阀(16)的安装位置应近凝汽器。
2.根据权利要求1所述的直流炉启动疏水与低压旁路合用消能装置的系统,其特征是所述的启动疏水截止阀 (15)具有可靠隔离超临界压力的能力。
3.根据权利要求1所述的直流炉启动疏水与低压旁路合用消能装置的系统,其特征是所述的启动疏水调节阀(16)为一笼式平衡阀芯调节阀,其Cv值能够满足极热态启动渡膨胀期的排水需要。
4.根据权利要求1所述的直流炉启动疏水与低压旁路合用消能装置的系统,其特征是所述的消能装置(19) 一端进低压旁路汽,另一端进直流炉启动疏水;设计进口压力O.7MPa,容量40% BMCR ;设置有防止内筒下部积水的疏水孔。
【文档编号】F16T1/38GK103775819SQ201410065764
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月26日 优先权日:2014年2月26日
【发明者】章礼道 申请人:章礼道
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