循环水系统

华能日照电厂二期循环水系统循环水系统主讲内容•1.掌握循环水系统的作用、循环水的流程、凝汽器的结构、工作原理及端差、过冷度的定义•2.了解循环水泵的结构、工作原理•3.了解循环水泵出口蝶阀及控制系统的基本结构•4.了解循环水系统在不同负荷时的运行方式•5.了解胶球系统的作用及工作原理•6.了解循环水海水取水装置中各设备的作用•7.循环水系统日常巡回检查要点与维护项目循环水系统的主要设备冷却水塔或开式水源地(江、河、湖、海）凝汽器将汽轮机排汽冷凝成水的一种表面式换热器。分为水冷凝汽器和空冷凝汽器两种。凝汽器能在汽轮机排汽处建立真空和维持真空并且汽轮机的排汽冷凝成水供锅炉重新使用循环水泵是输送流体或使其增压的机械。其作用是向汽轮机凝汽器供给冷却水，用以冷却凝气轮机排汽。循环水系统的作用•循环水系统的功能是将冷却水（海水）送至凝气器去冷却汽轮机低压缸排汽使其凝结成水并且在汽轮机排汽口形成真空。另外，它还向各辅机供水（闭式水的冷却水，开式冷却水，锅炉冲洗水等）。循环水系统分类•按照供水方式不同分为两类：•（一）直流供水（开式供水）•冷却水直接由自然水源引入，经过凝汽器冷却排气后，再排入水源，原则上是发电厂附近有河流、湖泊、水库和海洋等。•（二）循环供水（闭式供水）•它适用于无条件采取直流供水或水源不充足的地域。•闭式供水按照冷却设备的不同，可分为三种;•1.冷却水池•一般以湖泊、水库或河流通道上筑坝来作为冷却水池。水的冷却是靠部分水的散发和蒸发以及水与水面空气对流换热，将热量传给空气。•2.喷水池•经过凝汽器吸热后的冷却水，沿着压力管道进入喷水池的配水管，经喷嘴溅成伞状水滴，水滴在喷射及降落过程中与周围的空气接触，利用部分水的表面蒸发而冷却。•3.冷却塔•a自然通风冷却塔•冷却水进入凝汽器吸热后，沿压力管道送至塔内配水槽中，水沿配水槽由塔中心流向四周，再由配水槽下边的滴水孔眼呈线状滴落到孔眼同心的溅水碟上，溅成细小的水滴落入淋水装置散热后，流入储水池。•水流在飞溅下落时，冷空气依靠塔身所形成的自拔力由塔下部吸入并于水流呈逆向流动。•b机力通风塔•采用强制通风的方式进行冷却。•缺水地区，补充水有困难的情况下；只能采用干式冷却塔（简称干塔或空冷塔）。干塔中空气与水（也有空气与乏汽）的热交换；是通过由金属管组成的散热器表面传热，将管内的水或乏汽的热量传输给散热器外流动的空气。干塔的热交换效率比湿塔低，冷却的极限温度为空气的干球温度。闭式循环冷却重要设备冷却水塔•冷水塔是电厂用来凉水用的构筑物，一般高度是根据电厂的机组大小而定，是电厂节约用水，循环用水的一种构筑物。•冷却塔中水和空气的热交换方式：•其一传导散热：逆流过水表面的空气与水直接接触，通过接触传热。其二蒸发散热：一部分水在对流中蒸发，带走了相应的蒸发潜热（蒸发潜热是指在恒定温度下，使某物质由液相转变为气相所需要的热量）。通过两种散热方式把循环水的热量传递给冷空气降低了水的温度。用这种冷却方式的冷却塔称为湿式冷却塔（简称湿塔）。•湿塔的热交换效率高，水被冷却的极限温度为空气的湿球温度。但是，水因蒸发而造成损耗；蒸发又使循环的冷却水含盐度增加，为了稳定水质，必须排掉一部分含盐度较高的水；风吹也会造成水的损失。这些水的亏损必须有足够的新水持续补充，因此，湿塔需要有补给水的水源。冷水塔•配水系统在平面上呈网状布置，分槽式布水、管式布水或槽管结合布水；然后通过喷溅设备，将水洒到填料上；经填料后成雨状落入蓄水池，冷却后的水抽走重新使用。塔筒底部为进风口，用人字柱或交叉柱支承。空气从进风口进入塔体，穿过填料下的雨区，和热水流动成相反方向流过填料（故称逆流式），通过收水器回收空气中的水滴后，再从塔筒出口排出。•塔外冷空气进入冷却塔后，吸收由热水蒸发和接触散失的热量，温度增加，湿度变大，密度变小。塔外空气温度低、湿度小、密度大,由于塔内、外空气密度差异，在进风口内外产生压差，致使塔外空气源源不断地流进塔内而无需通风机械提供动力．故称为自然通风。自然通风逆流湿式冷却塔在我国电力部门使用最多，如下图所示。这种塔型的通风筒常采均双曲线形，用钢筋混凝土浇制，其高度已达170多米。热水由管道通过竖管（竖井）送入热水分配系统。凝汽器•凝汽器工作原理•凝汽器：使蒸汽变成凝结水的设备。蒸汽在汽轮机内完成一个膨胀过程后，被铜管内的循环水冷却凝结成水，在凝结过程中，排汽体积急剧缩小（约减少到原来的三万分之一），原来被蒸汽充满的空间形成了高度真空。凝结水则通过凝结水泵经加热器、给水泵等输送进锅炉，从而保证整个热力循环的连续进行。为防止凝结水中含氧量增加而引起管道腐蚀，现代大容量汽轮机的凝汽器内还设有真空除氧设备。•凝汽器的主要作用：•1）在汽轮机排汽口造成真空，使蒸汽在汽轮机中膨胀到最低压力，增大蒸汽在汽轮机中的可用焓降，提高循环热效率；•2）将汽轮机的低压缸排出的蒸汽凝结成水，重新送回锅炉进行循环；•3）汇集各种疏水，减少汽水损失。•4）凝汽器也用于增加除盐水（正常补水）凝汽器型式•凝汽器型式：双背压，双壳体，单流程，表面式型号N-36000•冷却面积m22×18000•凝汽器A设计压力kPa（a）4.105•凝汽器B设计压力kPa（a）5.146•冷却水质：海水循环水进水温度18℃•循环水流量20.6295m3/s•热水井容量120m3双背压凝汽器•背压：其实叫汽轮机出口排汽压力,大家俗称背压。是指做完功以后的蒸汽还具有的一定压力•双背压凝汽器的概念：双背压是指汽轮机有两个不同的排汽压力，这样的汽轮机，被称为双背压汽轮机，相对应的，这样的凝汽器被称为双背压凝汽器。•双背压凝汽器的优点：•1.根据传热学原理，双背压凝汽器的平均背压低于同等条件下单背压凝汽器的背压，因此汽机低压缸的焓降就增大了，从而提高了汽轮机的经济性。•2.双背压凝汽器的另一个优点就是低背压凝汽器中的低温凝结水可以进入高背压凝汽器中去进行加热，既提高了凝结水温度，又减少了高背压凝汽器被冷却水带走的的冷源损失。低背压凝汽器中的低温凝结水通过管道利用高度差进入高背压凝汽器管束下部的淋水盘，在淋水盘内，低温凝结水与高温凝结水混合在一起，再经盘上的小孔流下，凝结水从淋水盘孔中下落的过程中，凝结水被高背压低压缸的排汽加热到相应的饱和温度。正因为双被压凝汽器能够提高机组的经济性，所以被广泛应用到600MW汽轮机中。双背压凝汽器工作过程•凝汽器正常工作时，冷却水由低压侧的两个进水室进入，经过凝汽器低压侧壳体内冷却水管，流入低压侧后部两个水室，经循环水连通管水平转向后进入高压侧两个水室，再通过凝汽器高压侧壳体内冷却水管流至高压侧两个出水室并排出凝汽器，蒸汽由汽轮机排汽口进入凝汽器，然后均匀地分布到冷却水管全长上，经过管束中央通道及两侧通道使蒸汽能够全面地进入主管束区，与冷却水进行热交换后被凝结；部分蒸汽由中间通道和两侧通道进入热井对凝结水进行回热。LP侧壳体凝结水经LP侧壳体部分蒸汽回热后被引入凝结水回热管系，通过淋水盘与HP侧壳体中凝结水汇合，同时被HP侧壳体中部分蒸汽回热，以减小凝结水过冷度。被回热的凝结水汇集于热井内，由凝结水泵抽出，升压后输入主凝结水系统。HP侧壳体与LP侧壳体剩余的汽气混合物经空冷区再次进行热交换后，少量未凝结的蒸汽和空气混合物经抽气口由抽真空设备抽出。•凝汽器真空•真空：真空的含义是指在给定的空间内低于一个大气压力的气体状态，是一种物理现象。真空度：是表示系统压强实际数值低于大气压强的数值，即：真空=大气压强—绝对压强•凝汽器中真空的形成主要原因在启动过程中凝汽器真空是由主、辅抽汽器或真空泵将汽轮机和凝汽器内大量空气抽出而形成的。在正常运行中，凝汽器真空的形成是由于汽轮机排汽在凝汽器内骤然凝结成水时其比容（体积）急剧缩小而形成的。如蒸汽在绝对压力4kpa时蒸汽的体积比水的体积大3万倍，当排汽凝结成水后，体积就大为缩小，使凝汽器内形成高度真空。•凝结器的真空形成和维持必须具备三个条件：1）凝汽器铜管必须通过一定的冷却水量；2）凝结水泵必须不断地把凝结水抽走，避免水位升高，影响蒸汽的凝结；3）抽汽器必须把漏入的空气和排汽中的其它气体抽走。•凝汽器真空下降的危害：•(1)使排汽压力升高,可用焓降减小,不经济,同时机组出力有所降低；•(2)排汽温度升高,可能使凝汽器铜管松弛,破坏严密性；•(3)排汽温度升高,使排汽缸及轴承座受热膨胀,引起中心变化,产生振动；•(4)汽轮机轴向位移增加,造成推力轴承过载而磨损；•(5)真空下降使排汽的容积流量减小,对末级叶片的某一部位产生较大的激振力,有可能损坏叶片,造成事故凝汽器端差•凝汽器端差：凝汽器排气压力对应的饱和温度（饱和温度是指液体和蒸气处于动态平衡状态即饱和状态时所具有的温度，饱和状态时，液体和蒸气的温度相等。）与凝汽器冷却水出口温度之差。一般不超4-6度•对一定的凝汽器，端差的大小与凝汽器冷却水入口温度、凝汽器单位面积蒸汽负荷、凝汽器铜管的表面洁净度，凝汽器内的漏入空气量以及冷却水在管内的流速有关。一个清洁的凝汽器，在一定的循环水温度和循环水量及单位蒸汽负荷下就有一定的端差值指标，一般端差值指标是当循环水量增加，冷却水出口温度愈低，端差愈大，反之亦然；单位蒸汽负荷愈大，端差愈大，反之亦然。实际运行中，若端差值比端差指标值高得太多，则表明凝汽器冷却表面铜管污脏，致使导热条件恶化。•凝汽器端差增加的原因①凝器铜管水侧或汽侧结垢；②凝汽器汽侧漏入空气；③冷却水管堵塞；④冷却水量减少等过冷度•过冷度：排汽压力下的饱和水温度与凝结水实际温度的差值。一般不超过2度•凝结水过冷度是衡量凝结器运行经济性的重要指标，过冷度大，循环水带走的热量多,使加热凝结水的热量增加，耗煤增加，机组经济性差。据资料介绍，过冷度每增加1℃，机组热耗率就上升0.02%，并且过冷度过大会使凝结水含氧量增加，增加设备的腐蚀程度。•凝汽器过冷度产生的原因：•1、凝汽器结构上的缺陷。•2、凝汽器水位高。部分铜管被凝结水淹灭产生过冷却•3、凝汽器汽侧漏空气或抽气设备运行不良，造成凝汽器内蒸汽分压力下降而引起过冷却。•4、凝汽器铜管破裂，大量循环水漏入。•5、凝汽器冷却水量过多，或水温过低。凝汽器水位过高•（1）凝汽器水位升高，会使凝结水过冷却；•（2）影响凝汽器的经济运行；•（3）如果水位太高，将铜管（底部）淹没，将使整个凝汽器冷却面积减少，严重时淹没空气管，使抽气器抽水，凝汽器真空严重下降。循环水泵的作用•无论是热力发电厂还是船用汽轮机以及其他使用汽轮机的场合，每一台汽轮机都配有相应的循环水泵。其作用是向汽轮机凝汽器供给冷却水，用以冷却凝气轮机排汽，此外，循环水泵还要向冷油器，冷风器，锅炉冲灰水等设备提供水源。每台泵对应有两台旋转滤网和一个外围水闸对泵吸入口处的水源进行垃圾清理。在这种使用情况下，循环泵通常不需要提供太大压力，主要是提供大流量的冷却介质，以满足冷凝器的冷却需要。在循环泵的运行中要定期检查水泵电机的温度、电流、冷却介质的温度、水泵入口滤网两侧液面差等。循环泵的分类1、离心泵离心泵夹离心泵的工作原理:离心泵是利用叶轮旋转而使水产生的离心力来工作的。离心泵在启动前，必须使泵壳和吸水管内充满水，然后启动电机，使泵轴带动叶轮和水做高速旋转运动，水在离心力的作用下，被甩向叶轮外缘，经蜗形泵壳的流道流入水泵的压水管路。水泵叶轮中心处，由于水在离心力的作用下被甩出后形成真空，吸水池中的水便在大气压力的作用下被压进泵壳内，叶轮通过不停地转动，使得水在叶轮的作用下不断流入与流出，达到了输送水的目的。2、轴流泵轴流泵轴流泵的工作原理：立式轴流泵是以空气动力学中，机翼的升力理论为基础。依靠旋转叶轮的翼形叶栅对绕流液体产生的升力来传递能量。3、混流泵混流泵混流泵是介于离心泵和轴流泵之间的一种泵。混流泵的比转速高于离心泵，低于轴流泵，比转数一般在300-500之间。它的扬程比轴流泵高，但流量比轴流泵小，比离心泵大。循环水泵一.循环泵扬程：单位重量液体流经泵后获得的有效能量。是泵的重要工作能参数，又称压头。可表示为流体的压力能头、动能头和位能头