摘要：电厂蒸汽管道疏水系统繁多，对提高电厂的热经济性，及机组整体运行的安全性和可靠性都有着很大的影响。故对主汽、再热系统的疏水系统进行技术优化，选择合理、经济的疏水系统以增加机组整体运行的安全性和可靠性，是非常有必要的
关键词：疏水；优化分析；经济指标；温差信号；信号控制
前言：本文针对发电厂蒸汽管道疏水系统设置进行了优化分析。通过对蒸汽管道疏水系统的接入方式、控制方式的优化论证，提出三大蒸汽管道疏水用温差信号来代替负荷信号控制三大蒸汽管道疏水阀的启闭更具安全可靠性，实现节能减排，提高了机组的热经济指标。
1 目前电厂汽轮机疏水系统存在的问题
根据有关资料和某些机组实际运行情况，蒸汽管道疏水系统设计主要存在以下问题：
1）疏水点数量过多，造成机组在启动、停机、正常运行及甩负荷等工况下疏水管道排汽量较大，增加了机组的汽水损失和热耗，降低了电厂的热经济性。
2）疏水系统设计只考虑机组正常运行或冷态启动工况，而未充分考虑机组温态启动、热态启动、正常停机、甩负荷以及甩负荷后启动等工况。在这些工况下疏水系统设计不合理将影响机组快速启动，同时导致机组高、中压缸上下壁温温差增大，危机机组安全运行。
2 蒸汽管道疏水系统设计的优化
由于火力发电厂蒸汽管道涉及的热力系统较复杂，本文仅对常见的蒸汽管道疏水系统设计进行论述和分析。
2.1 蒸汽管道疏水点数量优化
2.1.1蒸汽管道布置设计的优化
管道布置应考虑疏水点的设计要求，优化管道布置方案，尽量减少管道低位点，以达到减少疏水点数量的目的。
2.1.2 采用疏水转注和合并方式
结合管道布置及运行方式，采用合理的疏水转注和合并方式，以简化疏水系统。
对可能造成汽轮机进水的管道疏水，如主蒸汽管道、再热蒸汽管道、汽轮机抽汽管道不得采用疏水转注或合并。
2.2 主蒸汽管道、再热蒸汽管道疏水控制方式优化
2.2.1 三大蒸汽管道系统疏水阀的常规控制方法及问题
目前大型中间再热机组疏水系统典型的控制方式是：停机过程在30%、20%和10%负荷下分别由DEH（DCS）程序控制开启低、中和高压缸疏水及相应的管道疏水，升负荷时按相反次序关闭。在实际过程中发现，仅仅根据机组负荷来控制疏水阀的开启关闭，存在如下问题：
（1）从汽机冲转到机组负荷升至10％的额定负荷期间，主蒸汽管道疏水阀开启所排放的蒸汽是高温高压蒸汽，既增加热量损失，又增加高压疏水扩容器负担。
（2）在停机过程中，机组低于10％的额定负荷时，开启两大蒸汽管道疏水阀，锅炉与两大蒸汽管道内储存的大量高温蒸汽排入高压疏水扩容器，不仅增加机组的热量损失和高压疏水扩容器的负担，而且降低高压疏水扩容器的寿命，并可能危及机组的安全。当机组突然解列时，蒸汽参数很高，问题将更为突出。
综合来看，产生上述问题的主要原因是以某一负荷作为疏水阀启闭条件的简单粗放控制方式。因此，建议采用温差信号控制三大蒸汽管道疏水阀的启闭，可提高机组整体运行的安全可靠性。
2.2.2 主蒸汽、再热蒸汽疏水系统优化情况说明
技术优化措施：用温差信号控制三大蒸汽管道疏水阀的启闭
鉴于主蒸汽管道疏水阀的启闭由机组负荷来控制时，从汽机冲转到机组负荷升至10%的额定负荷期间，主蒸汽管道疏水阀开启所排放的是高温蒸汽，已失去疏水的功能，显然主蒸汽管道疏水阀的启闭按机组负荷来控制是不合理的。因此考虑采用汽机侧主蒸汽管道内的蒸汽温度与直流锅炉汽水分离器出口蒸汽温度（接近饱和温度）之差来控制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆即在机组启动过程中，当两处的蒸汽温度之差大于50～60℃时，主蒸汽管道疏水阀自动关闭。若蒸汽参数不能满足汽机冲转要求，应加大汽机旁路流量，提高主蒸汽参数，使之满足机组启动要求；在机组正常停机过程中，当两处的蒸汽温度之差小于60～50℃时，自动开启主蒸汽管道疏水阀；汽机跳闸时，除急需检修主蒸汽管道零部件开启疏水阀之外，其他情况没有必要开启疏水阀，以储存管内蒸汽及其热量，减缓管道的冷却速度，缩短机组再启动时主蒸汽管道的暖管时间及机组启动时间。
同样，再热热段蒸汽管道管径大、管壁较厚，金属储存的热量也较多。汽机跳闸后在再热热段蒸汽管道中储存的过热度大、压力低的高温再热蒸汽在相当长的时间里不会凝结成水。因此，再热热段蒸汽管道疏水阀可考虑用汽机侧再热热段蒸汽管道内的蒸汽温度与再热冷段蒸汽管道内蒸汽压力对应的饱和温度之差来控制。
对于再热冷段蒸汽管道仍然由疏水罐的水位控制疏水阀的启闭，同时，汽机负荷小于规定值时该阀应自动开启。其实，汽机进水事故主要由再热器事故喷水倒流和用再热冷段蒸汽管道加热的高压加热器管子发生爆破后高压给水倒流引起的。因此，也可由炉侧再热冷段蒸汽管道事故喷水减温器上游的蒸汽温度信号和高压加热器汽侧的水位信号超前控制高压缸排汽逆止阀下游的疏水阀，以降低汽机进水的可能性。
总之，不用机组负荷的粗放方式来控制两大蒸汽管道疏水阀的启闭，而采用蒸汽的过热度来控制，可以更加安全有效地控制疏水时间，有效防范疏水时蒸汽返回汽缸对汽机产生伤害；同时，也可利用管内储存蒸汽之热量减缓管道的冷却速度以减少机组再次启动的暖管时间。
2.3 疏水接入扩容器的方式优化
一般机组设有高、低压疏水扩容器，作为疏水进入凝汽器的缓冲。普遍的设计是按正常运行时疏水点压力的高低，来区分高压和低压部分，分别经疏水集管接入高、低压疏水扩容器。实践表明，区分疏水集管应根据实际运行情况做出最优处理，既要考虑机组正常运行或冷态启动时的疏水压力高低，又要考虑温、热态开机及甩负荷后再启动的情况。
下面对疏水接入扩容器的位置进行以下优化：
1）正常停机或高负荷跳机后，特别是主汽门前、后疏水阀开启后，大量高温、高压疏水和蒸汽进入高压扩容器，使原本处于真空状态的扩容器处于正压，若汽缸内部疏水与管道疏水接在同一根集管进入高压扩容器，部分低温蒸汽经疏水集管再经导汽管疏水管倒流回汽缸内部。因此，主汽门前、高排止回阀后的主、再热蒸汽管道的疏水宜接入高压扩容器，其余所有疏水（汽缸本体包括高压缸的全部疏水）均接入低压扩容器。
2）接入高压扩容器的主蒸汽管、再热蒸汽热段、冷段管的疏水分设三根集管接入。
3）各级抽汽止回阀前、后疏水虽然属于同一压力等级，但应将前、后疏水严格区分，分不同集管接入。
4）回热抽汽管道疏水按高、中压缸分开，分接不同的疏水集管。
2.4 蒸汽管道疏水系统疏放水管道布置优化
1）蒸汽管道的疏放水管道要集中布置，并布置在易于操作的地方，方便操作检修。管道之间保留足够的净空，同时可将阀门错列布置，这样可节省布置空间。
2）疏水管道的疏水阀应靠近疏水集管布置。
3）疏水管道布置应简捷顺畅，避免出现袋型布置。
3 结论
根据以上分析对疏水系统进行优化后，能够提高机组的整体运行的安全性和可靠性，节省工程的投资费用，减少疏水阀组的维修工作量，降低机组的运行费用，主要体现在以下几个方面：
1）明显减少了各个系统的蒸汽泄漏量，提高了机组的热经济性。
2）避免了在汽轮机的各种工况下，可能会出现的蒸汽倒流的情况，保证了机组的安全性。
3）避免了大量高温高压蒸汽对本体疏水扩容器及凝汽器的冲击，保证了凝汽器的安全运行。
4）优化了低压加热器系统的布置，避免了出现疏水不畅的问题。
参考文献：
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[2]蒋耀忠，关进.石槽村煤矿首采工作面疏放水问题及研究[J].神华科技，2011，（5）.
论文作者:杜银娟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/17
标签：疏水论文; 蒸汽论文; 管道论文; 机组论文; 汽机论文; 负荷论文; 高压论文; 《基层建设》2018年第1期论文;