給水除氧器系統(tǒng)

§2.2.3給水除氧器系統(tǒng)(ADG)概述給水除氧器系統(tǒng)是電站二回路主要熱力循環(huán)中的一個(gè)重要組成部分。該系統(tǒng)接收ABP系統(tǒng)供給的初步升溫的給水，經(jīng)本系統(tǒng)加熱除氧后，送往APA系統(tǒng)，再經(jīng)AHP系統(tǒng)加熱達(dá)到要求溫度后，送往核島蒸汽發(fā)生器。在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，本系統(tǒng)所需的加熱蒸氣，由汽輪機(jī)LP1和LP2低壓缸第2級(jí)后抽氣供給。功能本系統(tǒng)的基本功能是加熱給水并去除給水中含的氧和其它不凝氣體，以最大限度減少蒸汽發(fā)生器、汽機(jī)及其熱力系統(tǒng)中的一切輔機(jī)、輔助設(shè)備和管道閥門等的腐蝕。具體功能如下：對(duì)給水進(jìn)行除氧，保證向給水泵連續(xù)提供合格的含氧量不大于5ppb的給水；作為混合式加熱器加熱給水，提高循環(huán)效率；除氧器水箱有足夠標(biāo)高，以保證給水泵所要求的凈正吸入壓頭，防其汽蝕。除氧器水箱有一定給水儲(chǔ)量，以應(yīng)付蒸氣發(fā)生器需求與可能獲得的凝結(jié)水供應(yīng)量之間的任何瞬時(shí)失配，起流量調(diào)節(jié)和緩沖作用；接收以下工作循環(huán)中的介質(zhì)：給水泵出口管再循環(huán)；高壓加熱器的排氣和疏水；⑶STR(蒸汽轉(zhuǎn)換系統(tǒng))疏水器的疏水；蒸發(fā)器排污凝結(jié)水；除氧器加熱汽源：包括低壓缸抽汽，輔助蒸汽；ABP系統(tǒng)送來(lái)的給水。平時(shí)將不凝氣體排入凝汽器，在用輔助蒸氣作為熱源時(shí)，則將不凝氣體排入室外大氣中。除氧原理電廠中采用的除氧器是一種物理除氧方法，其簡(jiǎn)單除氧原理如下：道爾頓(Dalton)分壓定律：混合氣體全壓力等于各組成氣體分壓力之和。對(duì)除氧器而言：Pd=Ps+Pa其中：Pd，Ps，Pa分別為除氧器中混和氣體總壓力，蒸氣分壓力，空氣分壓力。給水定壓加熱時(shí)，隨著水的蒸發(fā)過(guò)程不斷加強(qiáng)，水面上的水的分壓力逐步加大，相應(yīng)其它氣體的分壓將不斷減小。當(dāng)把水加熱至飽和溫度時(shí)，水蒸氣的分壓力實(shí)際上就等于水面上的全壓力，其它氣體的分壓力就會(huì)趨近于零，從而創(chuàng)造了將水中溶解的氣體全部除去的條件。亨利(Herry)定律：該定律指出：在一容器中，當(dāng)溶于水中的氣體與自水中逸出的氣體處于動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，單位體積水中氣體的溶解量和水面上該氣體的分壓力成正比。如果水面上某氣體的實(shí)際分壓力低于水中溶解氣體所對(duì)應(yīng)的平衡狀態(tài)壓力，則該氣體就會(huì)在不平衡壓差A(yù)P作用下自水中離析出來(lái)，直至達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)為止。反之，將會(huì)發(fā)生該氣體繼續(xù)溶于水中的過(guò)程。如果能使水面上某氣體的實(shí)際分壓力為零，在不平衡壓差作用下就可把該氣體從水中完全除掉，這就是物理除氧方法的基本原理。因此，除氧的關(guān)鍵是降低水面上氧的分壓力。熱力除氧過(guò)程必需同時(shí)滿足傳熱和傳質(zhì)兩方面的條件：將水加熱至相應(yīng)壓力下的飽和溫度；創(chuàng)造氣體自水中離析的傳質(zhì)條件。

四. 除氧器結(jié)構(gòu)及設(shè)備說(shuō)明秦山600MW機(jī)組采用臥式噴霧淋水盤式除氧器，由除氧器和給水箱兩部分組成。其斷面及原理圖參見(jiàn)圖（1）和（2）。1.除氧器型號(hào)為4200，其技術(shù)參數(shù)如下：設(shè)計(jì)壓力0.56MPa設(shè)計(jì)溫度250°C最高工作壓力0.45MPa最高工作溫度213C額定出力4200T/H介質(zhì)給水，過(guò)熱蒸氣進(jìn)水溫度111.8C出水溫度149.1C除氧器采用內(nèi)徑中3000mm，總長(zhǎng)19000mm的殼體焊接而成用雙支座支承在水箱上部，用四支大口徑連通管與水箱連通。在除氧器上方采用了兩只單獨(dú)的凝結(jié)水進(jìn)水口，進(jìn)水分兩路均勻地進(jìn)入除氧器上部的兩個(gè)獨(dú)立水室，便于操作和控制。除氧器采用了噴霧除氧段和淋水盤式深度除氧段兩段除氧結(jié)構(gòu)。在兩進(jìn)水室的長(zhǎng)度方向各均勻布置了125只16T/h的恒速噴嘴，因凝結(jié)水的壓力高于除氧器的氣側(cè)壓力，水氣兩側(cè)的壓差ZP作用在噴嘴上，將噴嘴上的彈簧壓縮打開(kāi)噴嘴，使凝結(jié)水在噴嘴中噴出，呈現(xiàn)一個(gè)圓錐形水膜進(jìn)入噴霧除氧段空間，在這個(gè)空間中逆向流動(dòng)的過(guò)熱蒸氣與圓錐形水膜充分接觸，迅速把凝結(jié)水加熱到除氧器壓力下的飽和溫度，絕大部分的非冷凝氣體均在噴霧除氧段中被除去。穿過(guò)噴霧除氧空間的凝結(jié)水噴灑在淋水盤箱上的布水槽鋼中，布水槽鋼均勻地將水分配給淋水盤箱。淋水盤箱由多層一排排的小槽鋼上下交錯(cuò)布置而成，凝結(jié)水從上層的槽鋼兩側(cè)分別流入下層的槽鋼中一層層地交錯(cuò)流下去，使凝結(jié)水在淋水盤中有足夠停留時(shí)間且與過(guò)熱蒸氣接觸使熱交換面積達(dá)到最大值。流經(jīng)淋水盤箱的凝結(jié)水不斷再沸騰，凝結(jié)水中剩余的非冷凝氣體在淋水盤箱中被進(jìn)一步去除，使凝結(jié)水中含氧量達(dá)到要求（含氧量＜5ppb），故該段稱為深度除氧段。在噴霧除氧段中和深度除氧段中被除去的非冷凝氣體均通過(guò)除氧器上部設(shè)置的8根排氣管排向大氣（或凝汽器）。溶解氧達(dá)到要求的除氧水從兩根出水管流入除氧水箱。2. 除氧器給水箱該水箱型號(hào)為GS—500，技術(shù)參數(shù)如下設(shè)計(jì)壓力0.56MPa設(shè)計(jì)溫度250C最高工作壓力0.45MPa最高工作溫度213C有效容積500m3總?cè)莘e605m3介質(zhì)給水，過(guò)熱蒸氣水箱內(nèi)徑為中4200mm，總長(zhǎng)45000mm，采用四支座支承，其中一只支座為固定支座，其余為活動(dòng)支座，并能解決熱膨脹問(wèn)題。在除氧器及水箱上共設(shè)置8只安全閥（水箱6個(gè)，除氧器2個(gè)），保證了設(shè)備的安全運(yùn)行。除氧水出口除氧水出口圖9T0除氧器斷面簡(jiǎn)圖1.除氧器本體41.除氧器本體4.凝結(jié)水進(jìn)水管7,布水槽鋼10.棚架側(cè)包板凝結(jié)水進(jìn)水管淋水盤箱11.工字鋼托架恒速噴嘴噴霧除氧段空間深度野段空間12靠氧面口管圖(1)除氧器原理加熱蒸汽進(jìn)入系統(tǒng)除氧器兩端各有進(jìn)汽管一個(gè)，過(guò)熱蒸汽從進(jìn)汽管進(jìn)入除氧器時(shí)，由勻汽孔板把蒸汽沿除氧器的下部斷面上均勻布開(kāi)，使蒸汽均勻地從柵架低部進(jìn)入深度除氧器，再由深度除氧器進(jìn)入噴霧除氧段空間，這樣形成一個(gè)汽水逆向流動(dòng)，提高除氧器除氧性能。除氧器共有二個(gè)相互獨(dú)立的加熱蒸汽汽源：輔助蒸汽供汽機(jī)起動(dòng)時(shí)對(duì)除氧器給水箱及其存水進(jìn)行預(yù)熱和除氧之用。輔助蒸汽由蒸氣轉(zhuǎn)換器或輔助鍋爐提供。汽機(jī)一，二號(hào)低壓缸2級(jí)后抽汽。再循環(huán)泵系統(tǒng)每臺(tái)除氧器均設(shè)有一套再循環(huán)泵系統(tǒng)。本系統(tǒng)的功能是在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，將除氧器內(nèi)的儲(chǔ)水用再循環(huán)泵抽出，再送入除氧器內(nèi)反復(fù)加熱除氧。其加熱蒸汽為輔助蒸汽。除氧器放氣系統(tǒng)除氧器共有八根960X3的放氣管，使除氧器各部放氣量均勻。放氣管自主給水進(jìn)入管的前后接出后，排往凝汽器。在凝汽器停運(yùn)，除氧器再循環(huán)泵投入時(shí)，此放氣管則排向大氣(室外)。除氧器運(yùn)行方式除氧器定壓運(yùn)行除氧器蒸汽壓力不隨機(jī)組負(fù)荷變化而變化的運(yùn)行方式，稱為除氧器定壓運(yùn)行。以這種方式運(yùn)行時(shí)，因除氧器的主要加熱蒸氣是汽輪機(jī)的非調(diào)節(jié)抽氣，當(dāng)氣輪機(jī)負(fù)荷降低到該級(jí)抽汽壓力已不能滿足除氧器定壓運(yùn)行要求時(shí)，需要切換至高一級(jí)抽氣，同時(shí)停用原級(jí)抽氣，除氧器的這種連接系統(tǒng)，由于存在節(jié)流損失和低負(fù)荷時(shí)停用一級(jí)回?zé)岢槠?，無(wú)論高低負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)都是不經(jīng)濟(jì)的。除氧器滑壓運(yùn)行除氧器蒸汽壓力隨機(jī)組負(fù)荷變化而變動(dòng)的運(yùn)行方式，稱為除氧器滑壓運(yùn)行?；瑝哼\(yùn)行范圍為0.147—0.45MPa。除氧器滑壓運(yùn)行帶來(lái)的主要問(wèn)題是，在變動(dòng)工況下由于除氧器內(nèi)壓力和水溫的變化速度不可能完全一致(壓力變化快，水溫因水的熱容量而變化較慢)，水溫變化總是滯后于壓力的變化，于是在負(fù)荷急劇變動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生下述問(wèn)題：在負(fù)荷驟升時(shí)，壓力升高較水溫升高為快，導(dǎo)致除氧效果惡化；在負(fù)荷驟降時(shí)，壓力降低較水溫降低為快，給水泵容易出現(xiàn)汽蝕。而若按定壓運(yùn)行，雖然可使除氧效果及給水泵安全運(yùn)行得到保證，但機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性要作出犧牲。為提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，除氧器常采用滑壓運(yùn)行方式。為防止負(fù)荷驟升時(shí)除氧效果的惡化，可以通過(guò)在給水箱內(nèi)增設(shè)再沸騰裝置等措施來(lái)解決。對(duì)更為重要的機(jī)組負(fù)荷驟降的過(guò)程中防給水泵氣蝕問(wèn)題，為此采取的措施有：提高除氧器安裝高度；設(shè)置低轉(zhuǎn)速的前置給水泵；適當(dāng)增加除氧水箱容積；裝設(shè)能快速投運(yùn)的備用汽源，阻止除氧器壓力繼續(xù)下降。系統(tǒng)運(yùn)行正常運(yùn)行正常運(yùn)行工況是指汽輪發(fā)電機(jī)組在最大連續(xù)出力689.097MW及全部回?zé)峒訜崞飨到y(tǒng)投入的工作狀態(tài)。圖(2)除氧器截面示意圖特殊穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特殊穩(wěn)態(tài)運(yùn)行包括；一列，兩列或三列1，2級(jí)低加解列，一列3級(jí)低加解列及一列5,6,7級(jí)高加解列等情況。解列時(shí)部分給水將通過(guò)旁路管道。進(jìn)入除氧器的給水溫度將有所下降，運(yùn)行壓力也有所降低。起動(dòng)與正常停運(yùn)（1） 冷態(tài)起動(dòng)為避免除氧器充水過(guò)多，首先由凝結(jié)水抽取泵向除氧器注水至低水位（約2.05m）,然后利用除氧器再循環(huán)泵和輔助蒸氣將水加熱除氧，使其壓力，溫度和含氧量達(dá)到正常值。這項(xiàng)運(yùn)行大約需要三小時(shí)。在此期間，除氧器的放氣應(yīng)送至室外大氣中。為加速起動(dòng)，向除氧器注水亦可只達(dá)低低水位，然后在具有蒸氣的條件下，同時(shí)利用除氧器和低壓給水加熱器系統(tǒng)進(jìn)行除氧和加熱。（2） 熱態(tài)起動(dòng)當(dāng)反應(yīng)堆在GCT系統(tǒng)動(dòng)作下運(yùn)行，汽機(jī)在短期停機(jī)后空載運(yùn)行時(shí)，除氧器的壓力和溫度可由中央控制室切換至輔助蒸氣供氣情況下起動(dòng)。此時(shí)除氧器應(yīng)開(kāi)啟閥門放氣至室外。（3） 正常停運(yùn)在正常停運(yùn)時(shí)，機(jī)組無(wú)負(fù)荷，除氧器維持在0.147MPa壓力下。此后由于熱損失使壓力降低。如預(yù)期停運(yùn)時(shí)間不長(zhǎng)，則可利用輔助蒸汽使除氧器內(nèi)給水維持在110°C。除氧器若長(zhǎng)期停運(yùn)，則必需充氮保養(yǎng)。除氧器的水位控制凝結(jié)水泵的凝結(jié)水輸送流量是按除氧器的水位要求控制的，在汽機(jī)負(fù)荷在0?100%Pn范圍內(nèi)，除氧器水位要求維持在約水箱中心線以上1.14m。其控制原理如圖（3）所示。除氧器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)有單沖量和三沖量調(diào)節(jié)器，單，三沖量的切換由給水流量的大小來(lái)完成自動(dòng)切換。除氧器液位除氧器液位除氧器液位除氧器液位圖(3)除氧器水位控制原理圖當(dāng)給水流量低于某一定值時(shí)，單沖量調(diào)節(jié)器通過(guò)兩只水位計(jì)值的平均值與設(shè)定值的偏差，經(jīng)PI環(huán)節(jié)后去控制調(diào)節(jié)閥CEX026VL與CEX042VL。凝結(jié)水流量較小時(shí)，由小閥CEX042VL來(lái)調(diào)節(jié)，當(dāng)凝結(jié)水流量較大時(shí)，由CEX026VL調(diào)節(jié)，此時(shí)CEX042VL保持全開(kāi)狀態(tài)。當(dāng)給水流量高于定值時(shí)，三沖量調(diào)節(jié)回路投入運(yùn)行，三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)除接受水位偏差信號(hào)外，還接受三臺(tái)主給水泵總流量和凝結(jié)水流量信號(hào)。該方式可克服單沖量調(diào)節(jié)的響應(yīng)的遲后。在運(yùn)行過(guò)程中，造成除氧器水位低的原因主要有：除氧器水位控制閥042VL和026VL或相關(guān)控制回路故障；汽機(jī)大幅度甩負(fù)荷；凝結(jié)水抽取泵運(yùn)行不正常。除氧器水位低將引起一系列保護(hù)動(dòng)作(具體參見(jiàn)邏輯圖)。除氧器壓力控制控制除氧器內(nèi)的壓力，一方面是保證除氧器正常工作，另一方面是保證主給水泵入口有一定的吸入壓頭，以防止主給水泵汽蝕。其原理圖見(jiàn)(4)圖。除氧器壓力控制原理在系統(tǒng)啟動(dòng)或低負(fù)荷工況時(shí)，低壓缸抽汽壓力達(dá)不到除氧器供汽壓力要求，除氧器通過(guò)輔助汽源(SVA)來(lái)維持壓力。通過(guò)如4)圖示調(diào)節(jié)輔助蒸汽入口調(diào)節(jié)閥ADG031VV的開(kāi)度使輔助蒸汽進(jìn)入除氧器，保持除氧