一种用于联合循环发电机组多压余热锅炉的加药和取样系统的制作方法

本实用新型属于联合循环发电机组余热锅炉和化学技术领域，具体涉及一种用于联合循环发电机组多压余热锅炉的加药和取样系统。

背景技术：
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联合循环是将两个或两个以上的热机动力循环耦合在一起的热力循环，由于其具有效率高、污染小、启停快、变负荷能力强等优点，正得到越来越多的重视和应用。常见的联合循环发电机组主要是燃气-蒸汽联合循环和整体煤气化联合循环。无论哪种联合循环型式，余热锅炉皆是其中用于回收燃气轮机排气余热、提高联合循环发电机组热效率的核心设备。为尽可能多地利用燃气排气余热(降低余热锅炉排气温度)，联合循环机组一般不采用给水回热加热器，凝结水的预热和除氧皆在余热锅炉内部完成。根据燃气轮机排气温度不同，余热锅炉的汽水系统通常选用多压或多压再热方案；根据除氧方式不同，余热锅炉的汽水系统主要有内置式除氧器和凝汽器真空除氧配旁路除氧器两种方式。

由于联合循环发电机组余热锅炉的多压系统、汽水参数特殊等原因，多压余热锅炉存在低、中压系统的流动加速腐蚀，高、中压系统的磷酸盐酸性腐蚀和蒸汽携带对蒸汽品质的不利影响，补水率高，以及联合循环机组余热锅炉在频繁启停运行工况下的水质控制及停用保养等问题。

目前，国内联合循环发电厂余热锅炉化学加药系统及汽水品质控制基本是照搬燃煤火电机组有关的加药、取样系统和汽水品质控制标准，且加药系统多为手动控制，其适应性和效果较差。有必要根据联合循环发电机组余热锅炉系统自身的特性提出适用于多压余热锅炉的加药和取样系统及汽水品质控制方法。

技术实现要素：
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本实用新型的目的在于克服现有联合循环发电机组余热锅炉汽水系统加药和汽水控制技术的缺陷，提供了一种用于联合循环发电机组多压余热锅炉的加药和取样系统，并明确关键汽水控制参数。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案来实现的：

一种用于联合循环发电机组多压余热锅炉的加药和取样系统，包括凝结水泵、除铁器或精除盐装置、余热锅炉受热面系统、内置式除氧器、低压汽包、中压给水泵、高压给水泵、中压汽包、高压汽包、蒸汽轮机高压缸、蒸汽轮机中压缸、蒸汽轮机低压缸、凝汽器以及凝结水热井；其中，

凝结水经凝结水泵加压后经除铁器或精除盐装置进入余热锅炉受热面系统；加压后的凝结水首先进入凝结水加热器或低压省煤器受热后进入内置式除氧器和低压汽包，低压汽包作为内置式除氧器的水箱；低压给水经低压蒸发器加热后达到饱和状态，在低压汽包中实现汽水分离后，低压饱和蒸汽引入低压过热器受热后，低压过热蒸汽引至蒸汽轮机低压缸；低压汽包中的饱和水一部分作为中压和高压系统给水分别经中压给水泵、高压给水泵加压后进入中压省煤器和高压省煤器；经中压省煤器加热后的中压给水进入中压汽包，中压给水经中压蒸发器加热后达到饱和状态，在中压汽包中实现汽水分离后，中压饱和蒸汽引入中压过热器受热后形成中压过热蒸汽，并引至再热器入口与蒸汽轮机高压缸的排汽混合，经再热器加热后形成高温再热蒸汽引至蒸汽轮机中压缸；经高压省煤器加热后的高压给水进入高压汽包，高压给水经高压蒸发器加热后达到饱和状态，在高压汽包中实现汽水分离后，高压饱和蒸汽引入高压过热器受热后形成高压过热蒸汽，并引至蒸汽轮机高压缸；高压过热蒸汽、再热蒸汽、低压过热蒸汽在蒸汽轮机中做功后的乏汽进入凝汽器冷凝，凝结水落入凝汽器热井最后进入凝结水泵，形成汽水系统循环。

本实用新型进一步的改进在于，还包括除盐水补水阀，热力系统补水经由除盐水补水阀进入凝汽器热井。

本实用新型进一步的改进在于，还包括燃气轮机，燃气轮机的排气经各级余热锅炉受热面系统的受热面冷却后排向烟囱。

本实用新型进一步的改进在于，该系统中的加药点设置有凝结水泵出口母管或精除盐装置出口母管加氨点、中压给水泵入口母管加氨点、高压给水泵入口母管加氨点、中压汽包炉水加药点、高压汽包炉水加药点、除盐补水阀前加氨点、中压给水泵入口母管加氧点和高压给水泵入口母管加氧点。

本实用新型进一步的改进在于，该系统中的取样点设置有除铁器或精除盐装置出口母管取样点、低压省煤器或凝结水加热器入口取样点、低压汽包炉水取样点、中压省煤器入口取样点、中压汽包炉水取样点、高压省煤器入口取样点、高压汽包炉水取样点、低压汽包出口饱和蒸汽取样点、中压汽包出口饱和蒸汽取样点、高压汽包出口饱和蒸汽取样点、低压过热器出口蒸汽取样点、中压过热器出口蒸汽取样点、高压过热器出口蒸汽取样点、再热器出口蒸汽取样点、低压省煤器或凝结水加热器出口取样点、中压省煤器出口取样点以及高压省煤器出口取样点。

本实用新型进一步的改进在于，还包括第一至第三凝结水加氨计量泵和第一至第三给水加氨计量泵；其中，凝结水加氨系统配置3台凝结水加氨计量泵，分别为第一凝结水加氨计量泵、和第二凝结水加氨计量泵、第三凝结水加氨计量泵，其中第一凝结水加氨计量泵和第二凝结水加氨计量泵均为小容量泵，一运一备，用于余热锅炉正常运行阶段的加药；第三凝结水加氨计量泵为大容量泵，用于机组启动和停用保护阶段的加药；给水加氨系统配置3台加氨计量泵，分别为第一给水加氨计量泵、第二给水加氨计量泵和第三给水加氨计量泵。

本实用新型进一步的改进在于，汽包炉水加药系统还配置有不同压力和容量的加药泵，其中，配置2台中压汽包炉水加药计量泵，即第一中压炉水加磷酸盐或氢氧化钠计量泵和第二中压炉水加磷酸盐或氢氧化钠计量泵；配置2台高压汽包炉水加药计量泵，即第一高压炉水加磷酸盐或氢氧化钠计量泵和第二高压炉水加磷酸盐或氢氧化钠计量泵，均为一运一备。

本实用新型进一步的改进在于，还包括控制柜，其中，所有输入信号经控制柜中的PLC应用控制算法后输出控制信号，控制信号分别发送至不同加药泵出口控制阀，以调节不同位置的加药量，实现自动控制加氨和加氧的目的。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

对现有联合循环发电机组多压余热锅炉汽水系统加药、取样系统进行了改进。

(1)自动加药系统：取消加联氨系统，可彻底解决凝结水和给水系统因联氨而造成的流动加速腐蚀问题；设置凝结水(精除盐出水)一点自动加氨系统，提出可控制的pH值参数，提高了凝结水和给水系统的pH值，进一步提高了系统防腐性能；设置给水自动加氧系统，提出可控制的溶氧量参数，显著降低了给水系统的铁含量，提高了系统防腐性能；这些加药系统的改进，可有效达到降低凝结水和给水系统的腐蚀、降低系统铁含量、降低锅炉结垢量的有益效果，有效提高机组安全可靠性和经济性能。

(2)取样系统：取样系统的改进有效的达到了对系统腐蚀情况的精准监测。这些改进有效解决了联合循环发电机组多压余热锅炉存在的凝结水和给水流动加速腐蚀问题，降低了凝结水和给水系统铁含量，降低了锅炉结垢量，同时实现了对系统腐蚀情况的精准监测。

本实用新型是一种简单易操作、控制精确的加药、取样系统，特别适用于频繁启停的联合循环发电机组多压余热锅炉。

附图说明：

图1为联合循环发电机组多压余热锅炉汽水系统加药和取样点示意图。

设备：1-凝结水泵；2-除铁器或精除盐装置；3-余热锅炉受热面系统；4-内置式除氧器；5-低压汽包；6-中压给水泵；7-高压给水泵；8-中压汽包；9-高压汽包；10-蒸汽轮机高压缸；11-蒸汽轮机中压缸；12-蒸汽轮机低压缸；13-凝汽器；14-凝结水热井；15-除盐补水阀。

加药点：16-凝结水泵出口母管或精除盐装置出口母管加氨点(容量增大)；17-中压给水泵入口母管加氨点；18-高压给水泵入口母管加氨点；19-中压给水泵入口母管加联氨点(取消)；20-高压给水泵入口母管加联氨点(取消)；21-低压汽包炉水加药点(取消)；22-中压汽包炉水加药点；23-高压汽包炉水加药点；24-除盐补水阀前加氨点(新增)；25-中压给水泵入口母管加氧点(新增)；26-高压给水泵入口母管加氧点(新增)。

取样点：27-除铁器或精除盐装置出口母管取样点；28-低压省煤器或凝结水加热器入口取样点；29-低压汽包炉水取样点；30-中压省煤器入口取样点；31-中压汽包炉水取样点；32-高压省煤器入口取样点；33-高压汽包炉水取样点，34-低压汽包出口饱和蒸汽取样点；35-中压汽包出口饱和蒸汽取样点；36-高压汽包出口饱和蒸汽取样点；37-低压过热器出口蒸汽取样点；38-中压过热器出口蒸汽取样点；39-高压过热器出口蒸汽取样点；40-再热器出口蒸汽取样点；41-低压省煤器或凝结水加热器出口取样点(新增)；42-中压省煤器出口取样点(新增)；43-高压省煤器出口取样点(新增)。

图2为联合循环发电机组多压余热锅炉凝结水、给水和汽包炉水加药系统示意图。

其中，44-第一凝结水加氨计量泵；45-第二凝结水加氨计量泵；46-第三凝结水加氨计量泵；47-第一给水加氨计量泵；48-第二给水加氨计量泵；49-第三给水加氨计量泵；50-第一中压炉水加磷酸盐或氢氧化钠计量泵；51-第二中压炉水加磷酸盐或氢氧化钠计量泵；52-第一高压炉水加磷酸盐或氢氧化钠计量泵；53-第二高压炉水加磷酸盐或氢氧化钠计量泵。

图3为联合循环发电机组多压余热锅炉给水加氧系统示意图。

具体实施方式：

下面以内置式除氧器三压再热汽包余热锅炉汽水系统加药和取样系统为例进行说明，但本实用新型内容并不仅限于此类型锅炉，其对其他类型的汽包炉及直流炉也同样适用。

图1为联合循环发电机组典型内置式除氧器三压再热汽包余热锅炉汽水系统加药和取样点示意图。凝结水经凝结水泵1加压后经除铁器或精除盐装置2进入余热锅炉受热面系统3；加压后的凝结水首先进入凝结水加热器或低压省煤器受热后进入内置式除氧器4和低压汽包5，低压汽包5作为内置式除氧器4的水箱；低压给水经低压蒸发器加热后达到饱和状态，在低压汽包5中实现汽水分离后，低压饱和蒸汽引入低压过热器受热后，低压过热蒸汽引至蒸汽轮机低压缸12；低压汽包5中的饱和水一部分作为中压和高压系统给水分别经中压给水泵6、高压给水泵7加压后进入中压省煤器和高压省煤器；经中压省煤器加热后的中压给水进入中压汽包8，中压给水经中压蒸发器加热后达到饱和状态，在中压汽包8中实现汽水分离后，中压饱和蒸汽引入中压过热器受热后形成中压过热蒸汽，并引至再热器入口与蒸汽轮机高压缸10的排汽混合，经再热器加热后形成高温再热蒸汽引至蒸汽轮机中压缸11；经高压省煤器加热后的高压给水进入高压汽包9，高压给水经高压蒸发器加热后达到饱和状态，在高压汽包9中实现汽水分离后，高压饱和蒸汽引入高压过热器受热后形成高压过热蒸汽，并引至蒸汽轮机高压缸10；高压过热蒸汽、再热蒸汽、低压过热蒸汽在蒸汽轮机中做功后的乏汽进入凝汽器13冷凝，凝结水落入凝汽器热井14最后进入凝结水泵1，形成汽水系统循环。热力系统补水经由除盐水补水阀15进入凝汽器热井14。燃气轮机的排气经各级余热锅炉受热面系统3的受热面冷却后排向烟囱。

现有联合循环发电机组余热锅炉加药方式为：凝结水和给水采用加氨和加联氨处理，氨加入点为凝结水泵出口母管或精除盐装置出口母管加氨点16(有的为低压汽包)、中压给水泵入口母管加氨点17、高压给水泵入口母管加氨点18，联氨加药点为中压给水泵入口母管加联氨点19和高压给水泵入口母管加联氨点20；汽包炉水为加磷酸盐处理，磷酸盐加药点为低压汽包炉水加药点21、中压汽包炉水加药点22和高压汽包炉水加药点23，闭式冷却水采用加联氨处理方式，加药点为闭式冷却水泵出口。

现有汽水系统取样点一般包括除铁器或精除盐装置出口母管取样点27、低压省煤器或凝结水加热器入口取样点28、低压汽包炉水取样点29、中压省煤器入口取样点30、中压汽包炉水取样点31、高压省煤器入口取样点32、高压汽包炉水取样点33、低压汽包出口饱和蒸汽取样点34、中压汽包出口饱和蒸汽取样点35、高压汽包出口饱和蒸汽取样点36、低压过热器出口蒸汽取样点37、中压过热器出口蒸汽取样点38、高压过热器出口蒸汽取样点39、再热器出口蒸汽取样点40。

改进后的加药系统为：取消所有加联氨系统，即取消中压给水泵入口母管加联氨点19(取消)、高压给水泵入口母管加联氨点20(取消)和闭式冷却水泵出口母管加药点。凝结水和给水采用加氨处理方式，加氨点为凝结水泵出口母管或精除盐装置出口母管加氨点16(容量增大)，保留中压给水泵入口母管加氨点17和高压给水泵入口母管加氨点18，但仅作为备用。增加除盐补水阀前加氨点24(新增)，同时将凝结水泵出口母管或精除盐装置出口母管加氨点16(容量增大)加氨点扩容，可同时满足余热锅炉正常运行加药和启动、停用保护加药的需求。

汽包炉水采用加磷酸盐或氢氧化钠处理方式，取消低压汽包炉水加药点(取消)21，炉水加药点仅设置在中压汽包炉水加药点22和高压汽包炉水加药点23。

若机组配备有凝结水精除盐装置，则对余热锅炉给水采用加氧处理，鉴于低压系统氧含量较大，加氧点设置在中压给水泵入口母管加氧点25(新增)、高压给水泵入口母管加氧点26(新增)。

改进后的取样系统为：在保留原取样点的基础上，增加除铁器或精除盐装置出口母管取样点27、中压省煤器入口取样点30、高压省煤器入口取样点32取样点，以监测低温受热面的流动加速腐蚀情况。

图2为联合循环发电机组加药系统示意图。加药系统包括三个部分：凝结水、给水加氨系统和汽包炉水加药系统。

凝结水、给水加氨系统由氨溶液箱、除盐水引入管、溶液箱出口阀组、氨气吸收器、流量校验柱、加药计量泵组、计量泵出口阀组、其他阀门、管道及附件组成。凝结水加氨系统配置3台凝结水加氨计量泵，即第一凝结水加氨计量泵44、第二凝结水加氨计量泵45、第三凝结水加氨计量泵46，其中第一凝结水加氨计量泵44和第二凝结水加氨计量泵45均为小容量泵，一运一备，用于余热锅炉正常运行阶段的加药；第三凝结水加氨计量泵46为大容量泵，用于机组启动和停用保护阶段的加药。给水加氨系统配置3台加氨计量泵，即第一给水加氨计量泵47、第二给水加氨计量泵48、第三给水加氨计量泵49。考虑到给水泵入口母管加氨仅作为备用，正常一台运行，两路共用一台备用泵(第二给水加氨计量泵48)。凝结水、给水加氨系统为自动控制，凝结水泵出口或精除盐装置出口母管加氨量由凝结水流量、低压汽包炉水电导率作为控制柜输入信号控制加氨泵出口调阀开度；除盐水补水阀前加氨量由除盐水补水流量、凝结水电导率作为控制柜输入信号控制加氨泵出口调阀开度；中压给水泵入口加氨量、高压给水泵入口加氨量分别由中压给水流量和中压省煤器入口给水电导率、高压给水流量和高压省煤器入口给水电导率作为控制柜输入信号控制加氨泵出口调阀开度。控制加氨后凝结水pH值在9.5～9.8之间；加氧处理时，控制精除盐出口凝结水pH值在9.0～9.6之间。加氧处理时控制中、高压省煤器入口给水溶解氧含量为30～150μg/L。所述取样系统中低压汽包炉水取样在线化学仪表由原来的电导率Sc、pH值、氧含量O₂，改进为电导率Sc、氢电导率Cc、pH值、氧含量O₂。

汽包炉水采用加磷酸盐或氢氧化钠处理方式，汽包炉水加药系统由磷酸盐或氢氧化钠溶液箱、除盐水引入管、溶液箱出口阀组、流量校验柱、加药泵组、计量泵出口阀组、其他阀门、管道及附件组成。汽包炉水加药系统配置不同压力和容量的加药泵，配置2台中压汽包炉水加药计量泵，即第一中压炉水加磷酸盐或氢氧化钠计量泵50和第二中压炉水加磷酸盐或氢氧化钠计量泵51；配置2台高压汽包炉水加药计量泵，即第一高压炉水加磷酸盐或氢氧化钠计量泵52和第二高压炉水加磷酸盐或氢氧化钠计量泵53，均为一运一备，以保证炉水连续加药。

图3为三压余热锅炉给水加氧系统示意图。若联合循环发电机组设置有凝结水精除盐装置，则给水可采用加氧处理，以减轻汽水系统的积垢和腐蚀。余热锅炉给水加氧点为中压给水泵入口母管和高压给水泵入口母管。给水加氧系统由氧气瓶站、缓冲罐、加氧调节阀组、流量计、温度测量元件、压力测量元件、控制阀、其他阀门、管道及附件组成。给水加氧系统为自动控制，中压给水泵入口母管加氧量由中压给水流量、中压省煤器入口氧含量作为控制柜输入信号控制加氧调阀开度，高压给水泵入口母管加氧量由高压给水流量、高压省煤器入口氧含量作为控制柜输入信号控制加氧调阀开度。控制指标为：中压省煤器、高压省煤器入口给水溶解氧含量为30～150μg/L。