电站汽机房内蒸汽管道疏水方案优化

李山林

摘 要：电厂蒸汽管道疏水系统设置的合理性对机组运行的安全性和经济性尤为重要。本文针对某电厂原设计的辅助蒸汽系统疏水管道进行优化，提出根据疏水参数、疏水类型、运行工况、系统功能等方面综合考虑以确定各疏水流向，来说明电厂中普遍存在疏水设置的问题。

关键词：汽机房;辅汽系统;疏水流向;方案优化

引言

疏水系统是整个电站热力系统的一个重要组成部分，直接关系着机组运行的安全性和经济性。如果疏水系统不能正常操作与合理使用，将会使汽轮机本体及管道不能正常疏水，造成汽轮机汽缸进水而引起转子弯曲及动静部分摩擦，蒸汽管道在投入时也会因水冲击产生较大震动，造成设备损坏等恶性事故。疏水回收经过处理可以继续使用，参数较高的疏水可以先回收热能，再处理作为除盐水使用。所以疏水系统不但要设计合理，保证系统疏水畅通，而且在运行中又要正确地操作，这是机组安全运行的基本保障。对于疏水的研究，此前多偏重于疏水的设置合理性以及根据疏水参数来确定其排入情况，而忽视了疏水排向的研究，对机组的安全稳定运行存有隐患。

1 蒸汽管道疏水类型及设置要求

疏水是蒸汽在管道内因为压力、温度下降而产生的凝结水。疏水应及时排放，否则不仅吸收管内蒸汽热量、影响蒸汽流动，严重的将会产生水击现象，造成严重后果。

疏水种类繁多，按不同标准有不同的划分方式。运行中的首要原则是“按时疏水”，即：各种疏水随着机组的启停、负荷的增减按时开启及关闭。按疏水时间和工况不同，疏水可分为自由疏水（也称停机放水）、启动疏水（暂时）和经常疏水（运行中）。这里以此划分介绍疏水系统的合理设置。自由疏水一般是锅炉点火后机组启动暖管前开启，其主要是上次机组启停后存留管中的凝结水，多排至地沟或无压放水管;启动疏水一般在机组启动前开启，排除暖管及机组低负荷时的疏水，此时管道内有一定的蒸汽压力，而且疏水量也比较大，所有可能积水而又需要及时疏出的低位点均需设置启动疏水，同时，在装设经常疏水装置处也应装设启动疏水;经常疏水一般在机组正常运行时开启，蒸汽管道正常工作压力下，在蒸汽过热度偏低处将含有水分的蒸汽排掉，防止疏水聚集后引发事故，多设置于经常处于热备用状态的设备进汽管段的低位点和蒸汽不经常流通的管道死端。电站汽机房内的蒸汽管道主要集中在主汽及再热系统、抽汽系统、辅汽系统、轴封系统和汽机本体系统中。

2 电站管道优化设计研究

电站管道优化是在已知参数的条件下，如何去更好的做好管道的设计，为管道设计获得更好的优化方法和理论。最优化设计方法可以根据管道设计实际问题，依据影响到电站管道设计的各个参数，建立相应的数学模型，再对建立好数学模型进行分析，得到适合的求解方法，通过将方法输入到计算机中，利用计算机计算的方法得到优化的解。现阶段在电站管道的设计方面，电站管道输送的流体力学和热力学模型已经有很多，而且基本上可以满足现有物质输送的设计要求，但是如果只注重水力和热力两个方面的影响，还是不够的，还要考虑电站管道输送经济性问题。在输送总量一定的条件下，管道设计可以存在多个输送和设计方案，如何在这些方案中，寻求最为经济有效的方案，就需要开展考虑到经济性条件下管道的优化设计研究。将实际的电站管道问题化为抽象的数学模型，数学模型建立的准确与否，直接关系到求解结果的有效性和准确性。为了最为经济有效的完成既定的输送任务，需要对电站管道输送的成本费用分析，将电站管道在建设中用到成本，和电站管道在输送过程中用到的成本相加，以它们两者之和作为电站管道数学模型的目标函数，建立考虑经济性条件下的电站管道输送的数学模型。

3 对某电厂辅汽系统疏水管道的优化

3.1 辅汽联箱安全阀排汽管道（N1口接管）阀后疏水接至无压放水母管，经优化，取消疏水管道上的关断阀。安全阀只在特殊工况起跳时，排汽末端及疏水末端均为大气压，即两路压差相同，而由于疏水管道同排汽管道的管径相差较大，疏水管道较排汽管道阻力大很多，排汽不会从疏水侧漏斗排出，即疏水管道只会在安全阀回座时排放母管的疏水。故可取消疏水管路上的关断阀。另，此处疏水不可接入扩容器，因为疏水扩容器为负压，接入后将影响凝汽器真空。

3.2 辅汽联箱本体疏放水管道（N5口接管）分自由疏水、启动疏水和经常疏水三路，优化前将启动疏水和经常疏水合并后引至扩容器，自由疏水单独引至无压放水。机组正常运行时的经常疏水排至疏水扩容器没有问题，而考虑启动疏水去向时得综合考虑机组的启停过程，机组启动时辅汽系统需首先启动，此时轴封系统尚未投运，即凝汽器尚未建立真空，不能向凝汽器疏水，故此时的启动疏水只能排放至有压放水母管。《电厂动力管道设计规范》（GB50761-2012）出于简化系统的考虑，建议将自由疏水和启动疏水合并（其余管路的自由疏水均取消），故优化后的疏水只保留启动疏水和经常疏水，分别排至无压放水母管和扩容器。

3.3 辅汽至除氧器管道（N3口接管）疏水为常规设置，经常疏水和启动疏水合并后排至疏水扩容器。由于辅汽供除氧器前，轴封系统已经投运，故可将经常疏水和启动疏水均排至凝汽器扩容器。

3.4 冷段供辅汽（N2口接管）管道优化前在气动关断阀与止回阀间设置疏水点。由于冷段供联箱管道只在机组低负荷时动作，机组正常运行时气动关断阀为关闭状态，且由于止回阀的结构特性，在气动关断阀与止回阀间形成了低位点，需要设置疏水。从整个系统考虑，冷段供辅汽接出点为冷段止回阀后，且气动关断阀为关断状态，已充分保证了汽机的安全，故优化后取消该管道上的止回阀，即取消低位点的同时可取消疏水点。

3.5 辅汽联络管（N4口接管）优化前将经常疏水和启动疏水合并后排至疏水扩容器，即只考虑了单台机组的运行情況，未从两台机组的启停工况充分考虑。由于辅汽联箱互为热备用，以1#投运，2#停运为例，此时阀A开，阀B关。由于2#停运，2#的凝汽器为停运状态，故靠近阀B的疏水接至2#的凝汽器扩容器后会对扩容器造成损坏。优化后，将启动疏水和经常疏水均改为排至各自机组的有压放水母管。

4 结束语

蒸汽管道的自由疏水可以同启动疏水合并，无需再单独设置。安全阀后疏水管由于管径较母管相差很多，从阻力比的角度可无需在疏水管道上再设置关断阀。在满足规程的前提下疏水点应尽可能少设置，可通过优化系统减少疏水点，既简化系统又节约投资。

参考文献

[1]田丰.大型机组汽轮机疏水系统若干问题探讨.热力透平，2010，33（02）：124-126.

[2]魏玉军.发电厂疏水对于凝汽器性能影响的研究.山东大学硕士学位论文，2010.