凝结水系统设计
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凝结水精处理系统设计导则一首先要确定电厂的的发电系统,以确定是否要对凝结水进行处理以及采取什么处理系统。
1.直流锅炉汽轮机组全部凝结水均要求进行精处理(精处理除盐设施要设备用),而且必须设置除铁设施(可不设备用);2.汽包锅炉汽轮机组:●空冷机组:一般采用粉末树脂过滤器;超临界空冷机组除了选择单独的粉末树脂过滤器系统外,还可以在其后增加三室床或混床;●水冷机组:一般采用深层树脂混床或分床系统;超临界水冷机组采用“前置过滤器 + 混床系统”前置过滤器选用10u或5u的折叠式滤元。
建议前置过滤器设铺膜系统。
●超高压汽包锅炉机组供汽的汽轮机组一包不设凝结水精处理系统。
●精处理用树脂建议选用大孔均粒树脂。
二系统的分项叙述(一)粉末树脂过滤器粉末树脂过滤技术就是将粉末树脂作为覆盖介质预涂在精密过滤器滤芯上。
用来置换溶解性的离子态物质、除去悬浮固体颗粒、有机物及胶体硅及其它胶体物质。
粉末树脂过滤其实质就是覆盖过滤器,覆盖过滤器是在滤元外表面铺覆不同材质的助滤剂,借助滤料架桥原理使之形成致密覆盖层,当过滤阻力达到一定值或水质变坏时,用水和空气进行爆破膜及冲洗,然后重新铺覆助滤剂,恢复其功能。
助滤剂有粉末树脂、纤维粉、活性碳粉等。
带有粉末树脂的覆盖过滤器是将过滤器和离子交换器结合在一起的精处理装置。
覆盖过滤器在正常运行时,可不铺树脂粉,只铺纤维粉当除铁过滤器用,铺活性碳粉用于除油。
在发生事故、启动期间或水质不好时,铺树脂粉或树脂粉与纤维粉的混合粉,以除掉水汽系统中的杂质、污染物、盐类。
1.粉末树脂过滤器技术(以西塞山发电有限公司的粉末树脂过滤器为例)1.1顶管板系统由U SF liter, 或意大利IDRECO 制造, 是用一层厚不锈钢和可拆的管板夹在工作槽两半之间作成的压力管体。
管板钻有洞孔用来固定滤元。
1.2底管板系统由Graver Techno lgies 制造, 其结构是底部管板为固定式, 滤元接头突出进至出水压力通风系统。
2.2 系统工作特性与设备型号不协调导致凝结水回收效率低的主要原因在于凝结水设备选型与凝结水回收系统不协调,传统的凝结水设备采用开式回收系统,没有充分考虑设备运行过程中所产生的温度问题,致使蒸汽很快的发散的大气中,造成环境污染的同时,也造成了热能浪费,使得凝结水无法再次利用[2]。
凝结水回收系统设计过程中也会采用动力机械泵对凝结水进行加压,但该设备作为动力介质对蒸汽压缩能力较差,无法满足凝结水回收系统运行要求,进而导致无法输送凝结水等相关问题的出现,影响运行效率的同时,也使得厂区内部到处冒着热气,造成热污染。
闭式回收设备的出现解决了以上问题,并不是所有凝结水回收系统都可以与闭式回收设备相匹配。
相关人员虽然采取了应对措施控制闭式凝结水回收罐内部压力,在一定程度上可能会导致疏水阀出现问题,致使上游用汽设备疏水不连贯,最终影响设备正常运行。
2.3 凝结水输送压力不平衡部分石化与化工企业为了降低运行费用,通常会采用集中式凝结水回收系统,该系统虽然在节约成本与提高管理水平方面具有一定优势,但在实际应用的过程中也存在一定弊端,工艺装置会影响用汽设备压力,在外送凝结水压力方面也有很大差异性,外送凝结水压力影响凝结水进入回收主管。
因此,该系统实际运行的过程中经常会出现凝结水输送压力不平衡问题,进而影响凝结水回收系统运行效率与质量,加上该系统设计人员为了降低成本,强硬规定凝结水回收点出界区压力必须保持一致,并没有考虑外送凝结水实际压力值,使得凝结水回收系统中经常采用扬程较高的凝水泵,致使该系统设计初期成本增加,同时也会降低系统整体运行效率。
2.4 凝结水回收管道设计存在缺陷凝结水回收管道管径过小与弯头过多都会严重影响凝结水输送,凝结水回收管道设计存在缺陷,在某种程度上会影响高温凝结水在输送的过程中汽液两相流的形成,严重时造成水击,进而造成凝结水回收管道、法兰受到损害,导致凝结水泄漏,损失严重。
此外,许多工业产业普遍存在凝结水回收利用不合理等问题,实际应用的过程中通常只回收利用水资源,没有考虑过对热能的利用;凝结水回收利用方式不合理,一旦凝结水进入污水系统,会降低污水系统处理效果,加剧污水中细菌的滋生,影响污水再利用;进入冷却水系统,会影响冷热负荷平0 引言系统割裂、设备型号选择等问题是目前凝结水回收系统设计过程中主要存在的问题,这些问题严重地影响了凝结水回收系统的效用,同时也造成了能源浪费。
某电厂660MW机组热力系统与凝结水系统设计对于电厂660MW机组的热力系统和凝结水系统的设计,可以从以下几个方面进行详细描述:1.热力系统设计:热力系统包括锅炉、汽轮机、减温器和冷凝器等设备。
首先,锅炉的选择是关键,通常采用超临界机组,具有较高的热效率和较低的排放。
锅炉设计要求符合国家标准和电厂运行要求,考虑到安全和可靠性。
其次,汽轮机是发电的核心设备,需要选择适当的型号和参数,以满足电厂负荷需求和运行要求。
最后,减温器和冷凝器的设计要使热量尽量转化为电能,减少能量损失。
2.凝结水系统设计:凝结水系统用于冷却冷凝器排出的热水,一般分为自然循环和强制循环两种方式。
自然循环采用自然对流,不需要额外的能源消耗,但凝结水流动受限。
强制循环则通过泵引水,使水流动更加迅速,但需要消耗较多的能源。
凝结水系统设计要满足电厂的冷却需求,同时考虑供水水源的可靠性和净化系统的设计。
3.热力系统与凝结水系统的配套:热力系统和凝结水系统之间相互配套,旨在提高发电效率和节约能源。
例如,锅炉和汽轮机之间需要合理的热量匹配,以充分利用热能。
同时,凝结水系统也要根据热力系统的要求进行设计,以确保冷却效果和水的循环系统。
4.安全措施与运行调整:在设计过程中,需要考虑热力系统和凝结水系统的安全性。
例如,在锅炉设计中,要考虑防爆、防腐等安全措施;在凝结水系统设计中,要考虑防冻、防渗漏等问题。
运行调整方面,要根据实际情况进行模拟和试运行,以保证系统的稳定运行和最佳效益。
综上所述,电厂660MW机组的热力系统和凝结水系统的设计需要综合考虑设备的选择、参数的匹配、系统的配套以及安全措施的设计等多个方面,以满足电厂的负荷需求和运行要求,并提高发电效率和能源利用率。
凝结水回收系统的设计汪红中国石化集团洛阳石化工程公司前言1、凝结水回收的意义凝结水回收是供热系统的最后一个环节,这个环节的好坏将直接影响整个供热系统的经济性与合理性。
蒸汽作为一种热载体,从锅炉里产生出来,经管网送至用热设备(蒸汽间接加热设备),把大部分热量释放出来,汽态的水蒸汽变成液态的凝结水。
由于凝结水水质较好,而且还含有近20%的热量,因此要设法回收,凝结水的回收是供热系统节能的重要环节。
2、凝结水回收的原则在供热系统中,凡是蒸汽间接加热产生的凝结水应尽可能回收。
对于复杂的凝结水回收系统必须合理的进行设计;对于加热有毒及有强烈腐蚀性溶液的凝结水回收系统要十分慎重,应避免此部分溶液腐蚀凝结水管道而造成有毒或强烈腐蚀性溶液漏入凝结水管道内,要相应的采取一些措施;对含油的凝结水需经除油处理后,其水质符合锅炉给水水质要求方可返回锅炉房。
凝结水回收系统可分为重力凝结水回收系统、背压凝结水回收系统、闭式满管凝结水回收系统和加压凝结水回收系统。
本篇分别就以上各系统的流程和特点进行阐述,并对各系统的设计和选择提出意见。
一、凝结水回收系统的基本概念1、疏水阀工作压力P0疏水阀工作压力是指疏水阀进口端管道内凝结水或蒸汽的实测压力。
2、疏水阀最高工作背压P MOB疏水阀最高工作背压是指疏水阀正常工作时,其出口端的最高工作压力。
也就是疏水阀前凝结水的压力减去凝结水通过该疏水阀时的阻力。
疏水阀最高工作背压对背压回水有着重要的意义,为了保证疏水阀的正常工作,必须保证疏水后系统的实际压力小于选取流量下疏水阀最高工作背压。
3、疏水阀工作备压 P OB疏水阀工作背压是指在工作条件下,疏水阀出口所测得的压力,此背压是克服疏水阀后凝结水管道压力损失及凝结水水箱内的压力。
4、疏水阀工作背压 P OB与疏水阀最高工作背压P MOB的关系背压回水系统正常运行的条件应满足:P MOB≥P OB在背压回水系统中,设计方法有两种:其一是确定疏水阀可能提供的最高工作背压,以该背压为设计依据进行管网系统设计。
其二是以管网系统的实际压力决定疏水阀提供的最高工作背压。
5、疏水阀最高允许压力疏水阀最高允许压力是指在给定温度下,疏水阀壳体能够永久承受的最高压力。
6、疏水阀最高工作压力疏水阀最高工作压力是制造厂给疏水阀规定的压力,这个压力通常是与疏水阀内部装置有关的各种局限性的函数。
7、疏水阀的背压度疏水阀的背压度是指疏水阀在工作压力下能正常工作,连续排出凝结水时,工作背压或最高工作背压与阀的工作压力比值的百分数。
二、重力凝结水回收系统重力凝结水回收系统(即自流凝结水回收系统)是用户处于高位,凝结水回水箱处于低位,凝结水完全靠用户和凝结水箱之间的位差来克服凝结水在管道中的流动阻力。
在这种系统中,凝结水在管内的流动有的是满管,有的是非满管流动。
管内一部分是凝结水,一部分是空气,通常选用的管径较大,管道的腐蚀也较严重。
该系统中的凝结水一般是100℃以下,且不含二次蒸汽。
因此可以按热水的流动状态考虑有关问题,不存在发生水击的因素。
这种系统简单,运行可靠。
重力凝结水回收系统根据凝结水流动的状态分为低压重力凝结水回收系统和分离出二次蒸汽的重力凝结水回收系统。
1、低压重力凝结水回收系统低压重力凝结水回收系统是低压蒸汽(P<70kPa)设备排出的凝结水经疏水阀后,沿着一定的坡度依靠重力流向凝结水箱的回水系统。
水箱上有排向大气的放空管,见图-1所示。
2、分离出二次蒸汽的重力凝结水回收系统用汽设备排出的凝结水,经疏水阀后产生二次蒸气,为了把二次蒸汽从凝结水中分离出来,首先把凝结水集中到二次蒸发箱排出二次蒸汽后,直接流入室外热力管网,利用二次蒸发箱与锅炉房凝结水箱的位差,返回至凝结水箱,见图-2所示。
该系统的设备使用蒸汽可高可低,不受任何限制。
此种系统简单可靠,但管道腐蚀较大,适用于地形较平坦且坡向锅炉房的供热系统。
三、背压凝结水回收系统背压凝结水回收系统是指用汽设备的凝结水,经疏水阀后直接排入凝结水管网或经疏水阀排入二次蒸发箱分离二次蒸汽后再经疏水阀排入管网,靠疏水阀的背压返回锅炉房凝结水箱,前者称背压凝结水回收系统,后者称分离出二次蒸汽的背压凝结水回收系统。
1、背压凝结水回收系统背压凝结水回收系统是蒸汽在设备中放热变成凝结水经疏水阀直接排入凝结水管网,依靠疏水阀的背压将凝结水送至锅炉房凝结水箱。
该系统分背压开式凝结水回收系统(见图-3)和背压闭式凝结水回收系统(见图-4)。
该系统适用于蒸汽压力为0.1-0.3MPa的用汽设备,若用汽压力过低,疏水阀工作背压太低,不能克服凝结水回收系统的阻力;若蒸汽压力过高,经过疏水阀较高压力的凝结水产生的二次蒸汽较多,在疏水阀后的凝结水管道中二次蒸汽占据了大量空间,为了防止水击,流速又不能太高,所以选用的凝结水管道直径必须很大,故该系统不宜用于过高压力的用汽设备。
背压凝结水回收系统采用地下敷设和架空敷设均可,按照敷设的地形可向上向下倾斜,该系统简单,便于管理,运行可靠。
背压开式凝结水回收系统适用于二次蒸发量较少或无法利用二次蒸汽的场合。
缺点是二次蒸汽排入大气,热损失较大,且影响环境卫生。
背压闭式凝结水回收系统,二次蒸汽可用于低压采暖或其他用汽设备,凝结水箱内压力由安全水封保持,该系统回收了二次蒸汽。
在背压凝结水回收系统中,为了减少凝结水管中的二次蒸汽和水击现象,可将凝结水在接入管网前加以冷却,充分利用其热量。
原则上是把从用汽设备出来的高温凝结水冷却到100℃以下,使二次蒸汽不再产生。
冷却凝结水的做法具有凝结水损失少的优点,但在凝结水量变化较大,且不同步时,冷却水用户的用热量也受到影响,很难配合好,在配合不好的情况下凝结水管内仍有蒸汽。
2、分离出二次蒸汽的背压凝结水回收系统这种凝结水回收系统是蒸汽在设备中放热形成凝结水,经疏水阀排入二次蒸发箱分离出二次蒸汽后,再经疏水阀排入凝结水管网,依靠疏水阀的背压,将凝结水送至凝结水箱,见图-5。
该系统多用于蒸汽压力为0.3MPa以上的用汽设备,经疏水阀排出的凝结水所产生的二次蒸汽较多,由于二次蒸汽量较多,把二次蒸汽加以分离利用,节省了热能,并且输送凝结水管道的管径也减小了,节约了管材。
由于输送中没有二次蒸汽,基本上不产生水击,运行安全。
该系统适用于架空和地沟敷设。
但是,要使用该系统必须具备两个条件:①用户用汽设备的蒸汽消耗量较大,压力较高,所产生的二次蒸汽量较多;②产生的二次蒸汽有可利用的设备。
上述两者缺一不可。
利用二次蒸汽设备的耗汽量,必须大于系统的二次蒸发箱设计产生的二次蒸汽量,其不足部分,用新蒸汽减压后补充,这样,即使高压用汽设备蒸汽压力波动,引起二次蒸汽量波动,也不致于在利用二次蒸汽的设备中,因消耗不完放空。
利用二次蒸汽的设备必须和使用高压蒸汽的设备在工作时间上相一致,否则也会产生不协调的现象。
四、闭式满管凝结水回收系统闭式满管凝结水回收系统是背压、重力混合系统。
这种系统是将用户的各种压力的高温凝结水依靠背压先引入专门的二次蒸发箱,在箱内分离出二次蒸汽并被利用,剩余的凝结水变成低温、低压的凝结水经过水封或疏水阀排入凝结水管网,然后靠背压和重力作用送至锅炉房凝结水箱。
在回水系统的末端,凝结水箱前增设与全厂区的回水管道最高处相同高度的水封,以防止空气进入系统。
从二次蒸发箱流出的凝结水,若箱内压力高时,凝结水仍可能产生二次蒸汽,为了减少二次蒸发箱中蒸汽流入管网中,在凝结水出口管上可安装阻汽装置。
压力较低时采用多级水封,压力较高时采用疏水阀。
闭式满管系统适用于厂区地形平坦的条件,凝结水干管宜采用地下敷设,锅炉房应设于地势低洼的地方。
闭式满管系统可以充分地利用二次蒸汽,满管回水又无二次蒸汽,所以凝结水管径小,也无水击,并防止了空气的侵入,减少了腐蚀。
但是,因闭式满管回水的用户入口设备多,占地面积大,二次蒸汽汽压难以稳定,需要自动补新蒸汽,使管理复杂,往往难以实现设计要求,间歇工作时,启动困难,故目前采用的很少。
五、加压凝结水回收系统当靠背压不足以克服系统的阻力,不能把凝结水送回锅炉房时,可在用户处或几个用户联合起来设置回水箱,收集从各用热设备中流出的各种压力的凝结水,在排出或利用二次蒸汽后,把剩余的凝结水用凝结水泵或凝结水回收装置送至锅炉房凝结水箱,这就是加压凝结水回收系统。
它实际是背压和加压回水系统的组合。
六、凝结水回收系统的选择以上介绍了各种凝结水回收系统的流程和特点,在凝结水回收系统的设计中,应根据工厂的实际情况选择合理的系统。
1、汽水两相共存的凝结水回收系统汽水两相流体在管中的流动,由于比容大,所以比单纯送水时所需的管径大,管径的大小是根据含汽量的多少而定,含汽量由产生的蒸汽量并扣除热损失冷凝的汽量而定。
一般用汽压力0.3MPa的设备排出的凝结水,采用汽水两相输送,这是经济的,但必须保证疏水阀正常工作,避免漏汽。
对于用汽压力较高的设备,排出的凝结水也可以采用汽水两相输送,但不同的是用汽压力越高,凝结水的饱和温度也越高。
如果高压凝结水排入低压凝结水系统中,由于压力的降低就会产生一定量的二次蒸汽。
因而管径必须加大,才能保证正常运行。
为了节省管材,可以采用一定压力下输送汽水两相流,即高、低压凝结水各自分流,见图-6。
采用分流还是合流由技术经济比较确定。
例如,高压用户距凝结水回收水箱较近,蒸汽量大、用户又少,这样可能分别设高低压两根回收管较为经济;低压用户少,距凝结水箱较近,也可采用分流系统。
采用图-6系统,在一定压力下输送汽水两相流体,其压力是靠凝结水系统末端的二次蒸发箱控制的,从二次蒸发箱排出的蒸汽控制在一定压力范围内,且集中排出二次蒸汽,所以二次蒸汽也比较易于利用。
从二次蒸发箱经疏水阀排出的凝结水应排入凝结水回收系统中。
如果某些较高汽压用户的凝结水,采用独立系统回收,当仅着眼于它有很大的背压时,则可尽量减小管径,此时压力损失虽然大,也能输送回去。
但流速大又是汽水两相流体,很容易发生水击,应予注意。
当个别用户使用的蒸汽压力很低,流量很小,距回水箱又远或地形很不利时,经过技术经济比较后,若回收不经济,可以排放掉。
为了保护环境及附近的建筑物,凝结水不应任意排放,特别在寒冷地区,任意排放凝结水会使建筑物冷损。
所以排放的凝结水,宜降温到排水所规定温度后,再排入下水道。
如果凝结水系统从用户开始,逐渐抬高,且抬高的标高差及沿程的压力损失大于大多数用户的疏水阀最高工作背压时,则只能把凝结水集中到可以回收的地点,设置凝结水加压站或用凝结水回收装置经加压返回锅炉房凝结水箱中。
当凝结水回收系统中个别用户的疏水阀所提供的最高工作背压,不能满足系统的要求,也可以用更换疏水阀的形式或加大疏水阀的阀孔,以提高疏水阀所提供的最高工作背压,满足系统的要求。
如热动力式疏水阀的最高工作背压只为0.5 P0,而倒吊桶式疏水阀加大阀孔,则可大大提高其疏水阀所提供的最高工作背压。