一种电厂凝结水溶解氧超标治理系统的制作方法

本发明属于电力领域，具体地说，涉及一种电厂凝结水溶解氧超标治理系统。

背景技术：

在电厂超临界机组中通常采用三缸四排汽凝汽式直接空冷汽轮机，配套双低压缸双排汽装置和空冷岛散热单元，空冷凝结水在进入排汽装置之前，首先进入汽机房中的凝结水联箱，然后从凝结水联箱顶部分别引出两根管道进入两侧排汽装置，经真空除氧装置除氧后汇集到排汽装置底部热井，由于电厂内部空间规划与设备布局通常需要多方考量，在实际应用中两根排汽管道出现高低不同，总长度存在差异的现象，造成凝结水中溶解氧超标，危害机组安全性和经济性。

如图1在超临界电厂机组中通常设有三缸四排汽凝汽式直接空冷汽轮机，配套双低压缸双(a、b)排汽装置和空冷岛散热器，空冷凝结水在进入排汽装置之前，首先通过凝结水下降管3进入汽机房平台内凝结水联箱1中，然后从凝结水联箱1的顶部分别引出两根排汽管4进入a、b两侧排汽装置，经真空除氧装置除氧后汇集到排汽装置底部热井，之后进入凝结水泵。

凝结水溶解氧超标主要由三方面引起：一是热井水位以下凝结水系统负压漏空气；二是空冷岛散热器真空严密性差(空气分压增大)造成凝结水中溶解氧气量(溶解氧)增大；三是真空除氧装置工作异常。

对于问题一需要提高双排汽装置真空严密性，热井水位以下凝结水系统负压漏点，导致空气直接进入凝结水中，氧气直接溶解于水中，导致凝结水溶解氧异常增大。其表现特征是溶解氧随机组符合升高而下降，随机组负荷下降而升高，可通过停机对排汽装置热井灌水找漏，就可较容易的发现漏点并进行补焊处理。

对于问题二需提高排汽装置热井凝结水水位以上以及空冷岛散热单元的真空严密性，负压系统漏点多，漏空气严重，导致整个机组真空严密性差，空冷岛散热单元及排汽装置水面以上空气分压(整个排汽装置背压是由汽轮机低压缸排汽和漏泄空气压力之和组成)增大造成凝结水中溶解氧气量(溶解氧)增大，水中溶解氧含量是和真空严密性成正比，可通过运行中(或机组停运抽真空)采用氦素检漏仪对整个机组排汽装置及空冷岛负压系统进行全面查漏，并消除漏点，机组真空严密性处于≤100pa/min以下合格范围。

申请号为201310224955.0的中国专利公开了一种超临界发电机组凝结水容氧超标的治理方法，包括：在汽轮机排汽联合装置内加设加热蒸汽流通通道，引入部分低压缸排汽对凝结水进行加热；在汽轮机排汽联合装置内设置抽真空管道，将析出的氧气及不凝结气体抽出；提高汽轮机排气联合装置真空严密性，上述方法，使凝结水泵出口凝结水溶氧已基本控制在30-40μg/l范围以内，但将此改进方法应用在现有电厂机组中时，需要改动的管线较多，操作难度较大，受到现有设备具体环境的种种限制，不利于其在电厂机组中的推广应用，寻找一种改动小、推广难度小的解决方案是本领域技术人员需要解决的问题。

对于问题三需要排除是除氧设备本身的故障问题还是其它原因，若设备本身无故障则考虑管路的流通问题，通常管路积气阻塞是主要诱因，如何排除管路积气是需要探讨的方面。

有鉴于此特提出本发明。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种电厂凝结水溶解氧超标治理系统。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

一种电厂凝结水溶解氧超标治理系统，包括：

凝结水联箱，用于储存凝结水；

和排汽装置，用于除去凝结水中的氧气；

排汽管，用于连接凝结水联箱和排汽装置；

其特征在于，还包括：

排气结构，用于排出排汽管中的不凝性气体和空气。

所述排汽管具有由高向低再由低向高走向的第一管段，所述排气结构设置在排汽管上且位于第一管段的上游管路上。

包括第二管段，第二管段的一端连通凝结水联箱，另一端连通第一管段的上游端口，所述的所述排气结构设置在第二管段上。

所述第二管段包括第一分管段，为弯折管，包括一体连接的水平管和竖直管，竖直管的一端连通凝结水联箱的顶部；

第二分管段，为竖直管，一端连通第一分管段中的水平管；

第三分管段，包括一体连接的水平管和倾斜管，倾斜管的一端连通第二分管段的另一端；

所述排气结构设置在第一分管段的水平管上。

包括第三管段，一端与第一管段的下游端口连通，所述第一管段呈u型；另一端与排汽装置连通。

包括空冷岛散热器，用于冷凝蒸汽形成凝结水；

凝结水下降管，用于连接空冷岛散热器和凝结水联箱；

所述排气结构连通排汽管与凝结水下降管。

所述排气结构包括开设在排汽管上的排气口、开设在凝结水下降管上的连通口以及连接排气口与连通口的排气管。

所述排汽管包括多根，多根排汽管分别通过排气结构与凝结水下降管连通。

包括第一排汽管和第二排汽管，第一排汽管上设置第一排气口，第二排汽管上设置第二排气口，所述的排气结构包括连通第一排气口的第一排气支管和连通第二排气口的第二排气支管，所述第一排气支管与第二排气支管均连通至同一排气总管，排气总管的另一端连通连通口。

所述的排气总管具有竖直管段和连接总管竖直管段与连通口的总管倾斜管段；

优选地，所述的第一排气支管与第二排气支管分别具有支管竖直管段和连接支管竖直管段与总管竖直管段的支管倾斜管段；

进一步优选地，所述总管倾斜管段和支管倾斜管段的倾斜角度为2％～3％。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

1)本发明在排汽管和凝结水下降管之间设置排气结构，对原有管线的改动小，施工方便，易于推广；

2)本发明在排汽管和凝结水下降管之间设置排气结构，消除了双排汽管路设计时的长度、高度受限等问题，对机组设备布局的限制降低。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1是本发明一种电厂凝结水溶解氧超标治理系统示意图。

图中：1、凝结水联箱；2、排气结构；3、凝结水下降管；4、排汽管；5、空冷岛散热器。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，一种电厂凝结水溶解氧超标治理系统，包括：凝结水联箱1，用于储存凝结水；和排汽装置(与图中a7/b7连接，图中未示出)，用于除去凝结水中的氧气；排汽管4，用于连接凝结水联箱和排汽装置；当机组启动投轴封、抽真空完成，空冷岛散热器5进汽产生凝结水，通过凝结水下降管3注满凝结水联箱1，水位产生的压力超过排汽装置中的压力，压差作用下，凝结水联箱1中的水通过排汽管4进入排汽装置，其特征在于，还包括：排气结构2，用于排出排汽管4中的不凝性气体和空气，防止由于排汽管4中形成积气，影响凝结水的流通。

所述排汽管4具有由高向低再由低向高走向的第一管段a3-a6，凝结水溢流首先注满第一管段中的a4-a5管段，这个阶段因管道下游与排汽装置联通，空气可排入排汽装置，下游管路不存在空气聚积问题，而上游管路与凝结水联箱1连通，溢流时，排汽管4在凝结水联箱1中的管口被凝结水淹没，上游管路中存在空气聚集问题，所述排气结构2设置在排汽管4上且位于第一管段的上游管路上。

以图1中a侧排汽管为例，排汽管4还包括位于第一管段上游的第二管段(从凝结水联箱1的顶部到a3管段)，第二管段的一端连通凝结水联箱1，另一端连通第一管段的上游端口a3，所述排气结构4设置在第二管段上。

所述第二管段包括第一分管段，从凝结水联箱1的顶部到a1管段，为弯折管，包括一体连接的水平管和竖直管，竖直管的一端连通凝结水联箱1的顶部；

第二分管段a1-a2，为竖直管，一端与第一分管段中的水平管连通，连通点为a1；

第三分管段a2-a3，包括一体连接的水平管和倾斜管，倾斜管的一端与第二分管段的另一端连通，连通点为a2；

第二管段中的最高位置位于第一分管段上，所述排气结构2设置在第一分管段的水平管上，方便管路中聚集的空气从最高点排出。

如图1所示，包括第三管段，一端与第一管段的下游端口a6连通，所述第一管段呈u型；另一端与排汽装置连通。

系统中还包括空冷岛散热器5，用于冷凝蒸汽形成凝结水；凝结水下降管3用于连接空冷岛散热器5和凝结水联箱1；排气结构2连通排汽管4与凝结水下降管3，将排汽管4中聚集的空气通过排气结构2和凝结水下降管3排入空冷岛散热器5中，使排汽管4中的压力同系统背压保持一致。

所述排汽装置为两个，包括a侧排汽装置和b侧排汽装置，分别与a侧排汽管中的a6和b侧排汽管中的b6连接，排汽管与排汽装置一一对应连接，所述排气结构2分别与两根排汽管的第一分管段连接。

所述排气结构2包括开设在排汽管上的排气口、开设在凝结水下降管上的连通口以及连接排气口与连通口的排气管。

当排汽管4包括多根，多根排汽管分别通过排气结构2与凝结水下降管3连通。

如图1包括第一排汽管(a侧排汽管)和第二排汽管(b侧排汽管)，第一排汽管上设置第一排气口，第二排汽管上设置第二排气口，所述的排气结构包括连通第一排气口的第一排气支管和连通第二排气口的第二排气支管，所述第一排气支管与第二排气支管均连通至同一排气总管，排气总管的另一端连通凝结水下降管3上的连通口。

所述的排气总管具有竖直管段和连接总管竖直管段与连通口的总管倾斜管段；

优选地，所述的第一排气支管与第二排气支管分别具有支管竖直管段和连接支管竖直管段与总管竖直管段的支管倾斜管段；

进一步优选地，所述总管倾斜管段和支管倾斜管段的倾斜角度为2％～3％，(倾斜方向如箭头所示)，倾斜管的设置确保排气结构2中的管道不积水，抽空气畅通。

受到场地以及设备布局等诸多客观因素的影响，a、b两侧的排汽管4在长度和高度上存在差异，造成空气阻塞，两侧单管断流，进而造成单侧排汽装置内凝结水除氧装置不能工作，造成溶解氧随着负荷(凝结水量)增大。

下面结合图1中的冷凝结水管道系统布置的具体实施例，分析凝结水联箱a、b侧排汽管中形成气塞、单管断流形成机理、过程如下：

1)机组启动投轴封、抽真空完成，空冷岛散热器5进汽产生凝结水，通过凝结水下降管3注满凝结水联箱1，水位产生的压力超过a、b排汽装置中的压力，压差作用下，凝结水联箱1中的水通过a侧排汽管和b侧排汽管分别进入a侧排汽装置和b侧排汽装置，凝结水溢流并注满第三管段a4-a5/b4-b5，这个阶段因管道与排汽装置联通，空气可排入排汽装置，不存在空气聚积问题。

2)水位注满管道第四分管段a3-a4/b3-b4，由于两侧立管高度一致，管路两端均有水封，空气无法排出，遂产生空气聚积，气压同步升高，下降管水位也相应升高。

但是由于a侧排汽管中的第一管段a1-a4段长达34米，b侧排汽管中的第一管段b1-b4段长达24米，二者的第一管段相差10米，尤其是a侧排汽管中的第三分管段a2-a3中的水平管段(长度22.65米)，较b侧排汽管中的第三分管段b2-b3水平管段(长度13.6米)长度相差9米。

两根排汽管4中水位升高的同时，空气压缩比例不一致，气压上升不一致，当两根排汽管4中的水位上升一致时，b段(0.26倍)气压上升较a段气压上升(0.18倍)快1.4倍。

3)当向第三分管段a2-a3/b2-b3中的水平管段注水时，空气聚积加剧，气压快速上升，凝结水下降管3中水位也相应升高较快，因为a2-a3水平管段较b2-b3水平管段长9米，导致a侧排汽管管道空气聚积较和b侧排汽管管道空气聚积快，气压升高快；若a2-a3/b2-b3水平管段注满水，则a管气压(压缩3.7倍)较b管(压缩3.2倍)，差别达到1.15倍。

4)当a侧排汽管/b侧排汽管管道的第二分管段a1-a2/b1-b2立管段注水时，随着水位升高，聚集空气分压升高。

5)水流导通分析：

由于起始空冷岛散热器5及排汽装置抽真空不同(起始背压在3kpa～16kpa之间)，管道布置方式不对称，机组运行背压有变化，导致a侧排汽管和b侧排汽管水流不均衡，甚至出现单管断流现象。

a)若原始抽背压偏高，机组运行背压偏低，则水位在a3-a4/b3-b4之间立管时，抽气分压和水柱分压之和超过排汽装置内凝结水除氧喷嘴高程和排汽装置背压之和。

a侧排汽管出口管道二者压力之和率先超过排气结构内凝结水除氧喷嘴高程，产生连续水流，气塞破坏(空气区依然存在，无法消除)，管道内水流逐渐正常。

而b侧排汽管出口管道在气塞的作用下，凝结水联箱中a侧出口水位降至管口以下，无法形成有效的连续流动。

b)若原始抽背压很低，机组运行背压偏高，则水位在a1-a2/b1-b2之间立管时，抽气分压和水柱分压之和超过排气结构内凝结水除氧喷嘴高程和排汽装置背压之和。

b侧排汽管出口管道二者压力之和率先超过排气结构内凝结水除氧喷嘴高程，产生连续水流，气塞破坏(空气区依然存在，无法消除)，管道内水流逐渐正常。

而a侧排汽管出口管道在气塞的作用下，凝结水联箱中a侧出口水位降至管口以下，无法形成有效的连续流动，甚至断流。

经综合研究分析认为正是由于凝结水联箱1出口至a、b排汽装置管道不对称，加上起始空冷抽空气背压不一致，机组运行背压变化大，且无排气管道，容易发生空气聚积，形成气塞，且a、b两侧管道聚气压力不均，极易造成单侧管道导通过流，另一侧管道断流。

单侧断流后，单侧过流，导致单侧凝结水真空除氧装置失去作用，一侧凝结水除氧装置过负荷运行，造成整个机组凝结水真空除氧效果差，尤其是在负荷上升到500mw以上后，甚至出现单侧过流出现溢流现象，溢流水根本无法进行有效的真空除氧，更加剧了溶解氧急剧上升现象。

为了解决以上的问题，可以采用平衡空冷凝结水联箱出口a、b侧凝结水管道布置以平衡两侧管道聚积空气压力，使两侧管道同步导通，最终达到平衡两侧管道凝结水流量的目的，使两侧排汽装置内凝结水真空除氧装置正常工作，但是，通常改变凝结水管道布置，需要重新设计、安装管道，现场布置、更换施工工作难度大。

故本发明在凝结水下降管3和排汽管4之间加装了排气结构2，使排汽管4中的集聚的空气能够沿排气结构2和凝结水下降管3进入空冷岛散热器5中，排汽管4中的压力始终与机组背压保持一致，有效消除气塞，同时确保a、b两侧排汽管4中水流均衡，使两侧排汽装置内凝结水真空除氧装置正常工作，且加装抽空气管方案实施难度小，能有效解决气塞问题。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

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