什么是膠球清洗凝結水過冷度?

   凝汽器是凝汽式汽輪機的主要輔助設備,是汽輪機組系統的重要組成部分,它工作性能的好壞直接影響著整個機組的熱經濟性和安全性。而凝汽器運行狀態的優劣集中表現在以下三個方面:是否保持在佳真空、凝結水的過冷度是否小以及凝結水的品質是否合格。
   其中凝結水的過冷度越大,說明被冷卻水帶走損失的熱量越多,而這部分熱損失要靠鍋爐多燃燒燃料來彌補,從而導致整個熱力系統熱經濟性降低。而且過冷度越大,凝結水中的含氧量也越多,從而加速了相關管道、設備的腐蝕速度。因此需從各個方面對凝汽水過冷度加以重視并采取措施使其減到小,以此來提高機組運行的經濟性和安全性。

1、膠球清洗凝結水過冷度的定義和表示方法

1）定義：膠球清洗凝結水過冷度表征了凝汽器熱水井中凝結水的過度冷卻程度,凝汽器熱水井出口凝結水溫度與凝汽器在排汽壓力下對應的飽和溫度之差即稱為過冷度。

2)表示方法

溫度形式: Δtn=ts-t

式中:Δtn—膠球清洗凝結水過冷

ts—凝汽器絕對壓力下的飽和溫度

tc—凝汽器熱井中凝結水溫度。

2、膠球清洗過冷度產生的原因

凝汽器運行中產生凝結水過冷卻現象可能是凝汽器設計中的問題,也可能是運行不當而產生的,一般主要原因有以下幾個。

1)膠球清洗凝汽器內管束排列不好

在舊式結構的凝汽器上,膠球清洗凝結水過冷度可能很大。這些凝汽器通常均為非回熱式的,凝汽器內由于冷卻水管束布置過密和排列不當,使汽氣混合物在通往凝汽器的管束中心和下部時存在很大的汽阻,引起凝汽器內部絕對壓力從凝汽器入口到抽氣口逐漸降低,使得凝汽器大部分區域的蒸汽實際凝結溫度要低于凝汽器入口處的飽和溫度,形成了過冷度。這同時造成了蒸汽負荷大部分集中在上部冷卻管束處,蒸汽所凝結的水通過密集的管束,又在冷卻水管外側形成一層水膜,又起到再冷卻凝結水的作用,加之排汽不能回熱熱水井中凝結水,進一步加劇了凝結水的過冷卻。

2)空氣漏入凝汽器或射水抽氣器工作不正常

機組運行過程中,處于真空狀態下的汽輪機的排汽缸、凝汽器以及低壓給水加熱系統等部分,若有不嚴密處,則會造成空氣漏入;另一方面,抽氣器工作不正常,不能及時地把凝汽器內漏入的空氣抽走。這兩方面使得凝汽器內積存的空氣等不凝結氣體增加,這不僅會在冷卻水管的表面形成傳熱不良的空氣膜,降低傳熱效果,增加傳熱端差;同時還使得凝汽器內的汽氣混合物中空氣成分的增高,造成空氣分壓提高、蒸汽分壓降低,而凝結水是在對應蒸汽分壓的飽和溫度下冷凝,所以此時凝結水溫度必然低于凝汽器壓力下的飽和溫度,因而產生了凝結水的過冷卻。

3)膠球清洗凝結水水位過高

運行過程中,由于凝結水泵真空部分漏入空氣或其它故障,使凝汽器熱井中凝結水水位過高,淹沒了下部的冷卻水管,這樣冷卻水又帶走一部分凝結水的熱量,使凝結水再次被冷卻,過冷度必然增大。

4)膠球清洗冷卻水漏入凝結水內

凝汽器內冷卻水管破裂,造成冷卻水漏入凝結水內,使凝結水溫度降低,過冷度增加,此時還伴有凝結水硬度增大的現象發生。

5)膠球清洗凝汽器冷卻水入口溫度和流量的影響

現代電站凝汽器通常為回熱式的,具有合理設計的管束結構,汽阻極小,在額定的設計工況下運行時,膠球清洗凝結水過冷度實際可為零。在這種情況下,膠球清洗凝結水過冷度主要受凝汽設備運行工況因素的影響,其中重要的因素是凝汽器冷卻水的入口溫度和流量。

試驗與運行經驗表明,在一定的蒸汽負荷下,當冷卻水入口溫度降低或流量增加時,凝汽器壓力降低,真空增加,進入熱井的凝結水的過冷度將增大。

6）蒸汽負荷的影響

凝汽器蒸汽負荷的大小對膠球清洗凝結水過冷度也有一定的影響。根據前蘇聯ВТИ的試驗結果,對于汽流向心式凝汽器,隨著蒸汽負荷的提高,過冷度增大;而對于汽流向側式凝汽器,蒸汽負荷升高時,過冷度減小。對于舊式非回熱式凝汽器,蒸汽負荷減小時,不可避免地會引起過冷度增加。

7）將溫度較低的補充水直接補入凝汽器的熱水井

機組在運行過程中,由于鍋爐排污等原因,導致工質在循環過程中產生了汽水損失,因此為了滿足汽輪機進汽量的需要,必須及時補入到汽水工質循環系統中。補充水補入的位置有除氧器和凝汽器兩種方案,如果采用補入凝汽器方案,冬天時補充水溫度一般低于設計工況時凝汽器中凝結水溫度可達十幾攝氏度。這樣將溫度較低的補充水直接補入凝汽器的熱水井,并且在補充水流量較大時,勢必會造成凝結水溫度的降低,致使過冷度增加。