淺談常規(guī)島疏水方式及應(yīng)用

冷玨科

摘 要

壓水堆核電汽輪機(jī)組新蒸汽是飽和蒸汽，使得熱力系統(tǒng)運(yùn)行中會(huì)連續(xù)產(chǎn)生大量疏水，保證設(shè)備和管道運(yùn)行中能正常地疏水，防止積水造成嚴(yán)重的水沖擊損壞事故，同時(shí)減少汽水介質(zhì)和能量的損失，有效的保證機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本文主要針對(duì)蒸汽管道和加熱器的疏水進(jìn)行介紹和分析，主要包括疏水方式、疏水控制器的運(yùn)行方式和控制以及現(xiàn)存問題和看法。

關(guān)鍵詞

疏水;疏水方式;疏水閥;疏水器;U型管疏水

中圖分類號(hào)： TH134 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.15.056

0 前言

疏水是將蒸汽管道、加熱器等中的冷凝水及時(shí)有效的排出，控制加熱器中的水位在正常范圍內(nèi)，保證加熱器的高效效率;蒸汽管道的積水不及時(shí)排除，將會(huì)引起管道出現(xiàn)振動(dòng)大，管道水擊、汽蝕等加速管道設(shè)備的腐蝕等故障，嚴(yán)重時(shí)冷凝水將進(jìn)入汽輪機(jī)本體，損壞汽輪機(jī)葉片、轉(zhuǎn)子等機(jī)械部件。疏水點(diǎn)一般設(shè)置在管道的低位點(diǎn)、暖氣管道的末端以及蒸汽不流通的死管段，并將疏水點(diǎn)與疏水母管、凝汽器或疏水?dāng)U容器相連，有效地將疏水及時(shí)排出。

我廠的疏水方式可分為能動(dòng)方式和非能動(dòng)方式，能動(dòng)方式疏水為利用疏水閥或者利用疏水器控制冷凝水水位;非能動(dòng)型疏水依靠重力或者壓差進(jìn)行的疏水。

疏水方式在常規(guī)島系統(tǒng)中的應(yīng)用有：

如疏水控制閥應(yīng)用于高低壓加熱器、GSS汽水分離再熱器等。

倒置型疏水器應(yīng)用在GCT-C排汽管道上。

U型水封疏水應(yīng)用在蒸汽發(fā)生器排污、軸封加熱器水位控制中。

下面將對(duì)我廠常規(guī)島系統(tǒng)中的幾種疏水方式進(jìn)行介紹。

1 疏水閥控制疏水

1.1 高低壓加熱器的疏水

1.1.1 疏水方式和作用

我廠為了提高熱力系統(tǒng)循環(huán)效率，設(shè)置了6級(jí)加熱器，其中高壓加熱器3級(jí)，低壓加熱器3級(jí)。所謂加熱器中水位控制實(shí)質(zhì)是加熱器疏水的水位控制，目的一方面是保證傳熱效果，另一方面是防止疏水經(jīng)抽汽管進(jìn)入汽機(jī)。

高壓加熱器的疏水采用逐級(jí)自流方式，加熱器接受有關(guān)的汽輪機(jī)抽氣及GSS系統(tǒng)來的掃汽、殼側(cè)疏水、汽水分離再熱器一級(jí)、二級(jí)再熱器來的疏水，最后經(jīng)5號(hào)高加的疏水通過正常疏水管線排入除氧器。出現(xiàn)緊急水位情況時(shí)，正常疏水閥門自動(dòng)關(guān)閉，而高壓加熱器的疏水則通過自動(dòng)開啟的緊急疏水閥送往高壓疏水?dāng)U容器。

高壓加熱器抽汽管道的疏水通過疏水管道上設(shè)置的疏水袋或者水位控制電動(dòng)閥控制排入凝汽器。

低加疏水分為正常疏水和緊急疏水，正常疏水采用逐級(jí)回流方式返回凝汽器，當(dāng)水位出現(xiàn)3高或者2高時(shí)，緊急疏水閥超馳打開，直接返回凝汽器。

機(jī)組功率運(yùn)行期間，低壓最后一級(jí)加熱器的疏水相對(duì)高加5號(hào)而言，較困難。原因在于高加的疏水全部匯總到5號(hào)加熱器后，疏水至除氧器中，疏水由下至上流動(dòng)，一部分水閃蒸汽化后夾帶在水中向上流動(dòng)，不會(huì)出現(xiàn)汽塞現(xiàn)象;而低加疏水正好相反，由上向下疏水，最終至凝汽器。為有效的消除汽塞現(xiàn)象，在低加疏水管道中引入溫度較低的冷卻水，將產(chǎn)生的氣泡及時(shí)冷卻。

1.1.2 疏水器——疏水控制閥結(jié)構(gòu)

高低壓加熱器的疏水執(zhí)行機(jī)構(gòu)為正常疏水閥和緊急疏水閥。閥門為氣動(dòng)閥，結(jié)構(gòu)如圖1。

1.1.3 控制閥的控制

加熱器的正常疏水采用“逐級(jí)自流”方式，正常疏水閥為氣開閥;緊急疏水均直接進(jìn)入凝汽器，緊急疏水閥為氣關(guān)閥。正常疏水閥和緊急疏水閥水位控制采取重疊控制，緊急疏水閥的水位整定值比正常疏水閥的整定值高，保證疏水器水位正常時(shí)通過正常疏水閥進(jìn)入下一級(jí)加熱器。

正常疏水閥和緊急疏水閥接受邏輯信號(hào)，通過閥門氣源上的電磁閥將閥門放氣來實(shí)現(xiàn)快開或快關(guān)。緊急水位出現(xiàn)時(shí)，邏輯量信號(hào)使正常疏水閥失去控制用壓縮空氣關(guān)閉，避免大量疏水進(jìn)入下一級(jí)加熱器造成下一級(jí)加熱器出現(xiàn)緊急水位，邏輯量信號(hào)同時(shí)使緊急疏水閥失氣開啟，將疏水直接排入凝汽器。加熱器水位出現(xiàn)高高高水位時(shí)，加熱器就會(huì)自動(dòng)隔離并退出運(yùn)行，退出動(dòng)作一般包含：水側(cè)隔離關(guān)閉;抽汽隔離關(guān)閉;正常疏水閥關(guān)閉;緊急疏水閥開啟;上一級(jí)加熱器正常疏水閥關(guān)閉?？刂七壿媹D如圖2。

2 疏水器在GCT-C應(yīng)用

GCT-C系統(tǒng)疏水器以前采用的是熱靜力式疏水器，該種疏水器依靠溫差自動(dòng)控制閥門啟閉，開關(guān)閥門較慢，造成閥門經(jīng)常在兩相流工況下運(yùn)行，造成疏水不暢，使閥門閥體與密封面沖刷嚴(yán)重，平均一臺(tái)疏水器壽命只有1～1.5年，疏水器更換頻繁。為了解決現(xiàn)存疏水器的工作缺點(diǎn)，經(jīng)過技術(shù)改造換型為倒置桶式疏水器。

倒置桶式蒸汽疏水閥是利用冷凝水和蒸汽的密度差的工作原理，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，由杠桿系統(tǒng)控制連接倒吊桶，克服蒸汽壓力來實(shí)現(xiàn)開關(guān)倒吊桶式疏水閥。疏水器的材質(zhì)為不銹鋼，耐腐蝕、耐磨損;工作過程中無蒸汽損失，高效節(jié)能;壽命長等優(yōu)點(diǎn)。

3 U型水封疏水應(yīng)用

3.1 CET軸封冷卻器的疏水

軸封加熱器內(nèi)的水位采用了U型水封來控制，加熱器的疏水通過U型水封管將加熱器和凝汽器相連接，U型水封的工作原理簡單可靠，主要依靠介質(zhì)在U型水封管兩端的壓力差來實(shí)現(xiàn)非能動(dòng)疏水，一般可按照U型水封設(shè)置的數(shù)量分為單級(jí)和多級(jí)，我廠應(yīng)用為單級(jí)U型水封疏水。

U型水封使用范圍很廣，廣泛應(yīng)用于可靠性要求很高、疏水兩端壓差不大的系統(tǒng)中;U形管水封疏水方式優(yōu)點(diǎn)是簡單、可靠、免操作、免維護(hù)任何其他疏水方式，如電動(dòng)、氣動(dòng)水位調(diào)節(jié)裝置或倒吊桶式等都無法與其媲美。除了在軸封加熱器系統(tǒng)中，U型水封還被用于我廠的蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)中的疏水，足見其可靠性高。

4 有關(guān)疏水技術(shù)改造

常規(guī)島蒸汽管線增加旁路疏水器

改造原因

常規(guī)島主蒸汽管道及高加至加熱器抽汽管道疏水裝置大多采用疏水控制閥和旁路手動(dòng)閥或電動(dòng)閥形式，因核電機(jī)組采用的是飽和蒸汽，與火電機(jī)組相比，核電機(jī)組蒸汽管道疏水量較大，導(dǎo)致疏水控制閥甚至疏水控制閥的旁路電動(dòng)閥頻繁動(dòng)作，由此帶來一系列問題，如蒸汽管道上的控制疏水控制閥的液位開關(guān)卡塞、閥桿盤根泄漏、機(jī)組效率下降、管道彎頭沖刷減薄嚴(yán)重等。

具體改造的內(nèi)容

在常規(guī)島蒸汽管道現(xiàn)疏水裝置上增加一路疏水器疏水，正常時(shí)蒸汽管道中的凝結(jié)水通過疏水器疏水，疏水器疏水能力不足時(shí)再通過疏水控制閥或旁路電動(dòng)閥進(jìn)行疏水。

5 常規(guī)島疏水現(xiàn)在存在問題及其看法

1）疏水控制閥由于屬于能動(dòng)性控制，控制煩瑣、復(fù)雜，各種控制卡件由于老化、過熱等因素，造成控制閥故障頻率增加。

2）疏水控制閥由于長期處于工作調(diào)節(jié)狀態(tài)，可能造成閥門部件磨損，影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)的快速反應(yīng)能力;由于蒸汽和疏水的長期沖刷，閥瓣受到磨損出現(xiàn)密封不嚴(yán)等問題。

3）低壓加熱器由于管道和控制閥的布置問題，造成加熱器排水不均勻，如圖5。

3A正常疏水控制閥為046VL＼048VL＼050VL，疏水定值三個(gè)閥設(shè)定值為一樣的，若水位定制到達(dá)，閥門動(dòng)作的同時(shí)，閥門安裝靠近的2C來水量大，而其余2A＼2B疏水小，水位下降后，疏水閥同時(shí)關(guān)閉。這就造成了疏水不夠均勻，以至于影響熱效率。

4）建議對(duì)具有高溫疏水和汽化可能的疏水管線進(jìn)行改造，增加冷卻水管線，降低疏水溫度，減少汽化的可能，減少汽水兩相流出現(xiàn)的概率，防止管道形成汽錘。

5）常規(guī)島有的系統(tǒng)的疏水依靠重力疏水至疏水母管，再由母管疏水至地溝或者疏水箱，可能存在疏水母管通過別的疏水管道返水至別的系統(tǒng)，危機(jī)別系統(tǒng)的設(shè)備安全。比如事件：1DVM014＼15ZV風(fēng)機(jī)小室被淹事件，正是因?yàn)镾TR疏水，由于系統(tǒng)疏水時(shí)溫度較高，至疏水母管和地溝的落差較大，系統(tǒng)未充分冷卻，在疏水的過程中，導(dǎo)致疏水汽化，管道內(nèi)聚集大量的蒸汽，形成汽堵，無法疏水，造成母管內(nèi)疏水大量積聚，母管通過支流造成返水至DVM014＼15ZV風(fēng)機(jī)小室。

建議：（a）增加DVM014＼15ZV風(fēng)機(jī)小室疏水管線至母管的隔離閥。

（b）建議對(duì)具有高溫疏水和汽化可能的疏水管線進(jìn)行改造，增加冷卻水管線，降低疏水溫度，減少汽化的可能，減少汽水兩相流出現(xiàn)的概率，防止管道形成汽錘。

6 結(jié)束語

本文主要對(duì)我廠常規(guī)島的疏水方式和控制以及現(xiàn)存的問題進(jìn)行介紹，疏水對(duì)系統(tǒng)的重要性不可忽視，疏水的好壞直接影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和機(jī)組的效率。

參考文獻(xiàn)

[1]核電廠中級(jí)運(yùn)行[S].

[2]核電廠高級(jí)運(yùn)行[S].

[3]系統(tǒng)手冊(cè)[S].

[4]歷年技改[S].

[5]李強(qiáng).淺談疏水器原理及使用[J].廣東化工，2014.9（18）.

[6]高亮.簡述疏水器應(yīng)用中的注意事項(xiàng)[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2013.