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直接空冷机组凝结水精处理系统适用技术

1概述
火电厂是工业行业中对天然水消耗最大的行业，根据国家目前现
行的限制使用地下水和地表水的用水政策，尤其对于北方地区的新建
电厂，空冷机组以其优越的节水性能受到广泛的应用。内蒙古兴安热
电2×340MW亚临界发电机组，首选空冷机组作为凝汽方案。现将亚
临界参数以上汽包炉及直流炉的给水水质标准列于表1与表2。在机
组的长期运行中，要想稳定的达到这些要求，不对汽轮机凝结水做进
一步处理是很难实现的。
1.1空冷系统简介。直接空冷系统主要由换热管束和风机组成，
风机向管束供风，管束提供换热表面积，换热管束分为顺流冷凝器和
逆流冷凝器。经主蒸汽排管道后从汽轮机低压缸发出的蒸汽直接进入
空冷系统，在蒸汽分配管箱的作用下，流入顺流冷凝器管束，蒸汽在
这里被部分冷凝。凝结水的流动方向在顺流冷凝器管内与蒸汽相同。
通过冷凝器下部的凝结水连箱，没有经过冷凝处理的蒸汽进入逆流冷
凝器管束，同时在这里被凝结。在逆流冷凝器管内，凝结水的流动方
向与蒸汽相反。在启动抽真空系统后，在逆流冷凝器管束的上部抽出
未凝结的气体，经抽真空系统中的压缩处理后直接放入大气。产生出
的凝结水由于重力作用通过凝结水疏水管道流入热井。收集下来的凝
结水再由泵通过排液管道排入凝结水箱。冷凝所需的冷空气由轴流风
机从周围环境中抽取，并吹到翅片管束的冷却表面。冷却空气流量由
电机的频率改变来调节。
1.2空冷机组的特点。为满足与环境空气对流换热的需要，散热
器具有相当大的表面积。而且，散热器相对远离汽机尾部，因而需要
一个较大的排汽通道，尽管采用机力通风的空冷散热器尽量靠近汽机
房布置，但排汽通道的截面仍然相当大，无疑会大大增加热力系统的
腐蚀产物，危害热力设备。
1.3空冷系统水质特点
1.3.1含盐量低：直接空冷系统的汽机尾汽直接进入
空冷换热器冷凝成水，属一次性表面换热，在启动机组或者机组
出现故障时，影响蒸汽的质量，进而升高了凝结水的含盐量，但是却
达不到泄漏凝汽器的程度。
1.3.2SiO2比例高：与天然水相比，在蒸汽携带和混床出水中，
由于SiO2所占比例比较大，且水泄漏或渗漏没有经空冷系统的冷却，
所以，在水质指标中，SiO2在凝结水中所占比例也较大。
1.3.3凝结水中CO2、金属的腐蚀产物含量较高：在接触面积
方面，由于空冷系统水汽接触的换热表面积比较大，蒸汽经汽轮
机做功后，经大型管道及散热片的处理被强制冷却为凝结水，在一定
程度上有更多的机会与漏入的空气接触，导致水中CO2的含量比较
高。在水汽循环过程中，在运行过程中由于负荷发生变动，金属氧化
物的含量因汽水管道中腐蚀产物脱落而增大。
上述情况也是影响凝结水水质的主要原因。
1.4水工况
1.4.1受外界气象的影响，空冷机组汽轮机的尾部参数发生很大
的变化，凝结水温度受年平均背压高的影响变得较高。与大气环境温
度相比，直接空冷机组凝结水温度要高出36℃。
1.4.2在启动时，维持排气管真空所需时间受到系统容积大的影
响，因而变得较长。
2处理凝结水的必要性
2.1处理凝结水的目的。处理凝结水的任务就是对金属的腐蚀产
物、胶硅、悬浮杂质以及可溶盐类进行清除。
但主要目的有两个：去除凝结水中的金属腐蚀产物及微量的溶解
盐类。
2.2凝结水精处理的适用范围。凝结水处理适用于汽轮机凝结水、
生产返回水及各种疏水处理，但目前主要是针对汽轮机凝结水。由于
凝结水本身比原水纯净，因此又称为凝结水精处理。它是大容量、高
参数发电机组中一种特有的水处理方式。
适用范围：
①直流炉机组；
②亚临界参数以上的汽包锅炉机组；
③用海水或苦咸水做冷却水的高压机组及超高压机组；
④带有间接空冷凝汽器的超高压机组。
3凝结水精处理系统
3.1低压凝结水处理与中压凝结水处理系统。凝结水处理系统在
热力系统中位置一般都处于凝结水泵和低压加热器之间，这里水温不
超过60℃，能满足精处理设备及材料正常工作的基本要求。
这种系统由于凝结水泵运行压力较低（1～1.3MPa），水经凝结水
处理装置，再经低压加热器送入高压除氧器时，就显得压力不够，为
解决这个问题，就设置了凝结水箱及凝结水升压泵，将水升压。这种
运行压力小于1～1.3Mpa的凝结水处理系统称为低压凝结水处理系
统。
低压凝结水系统的最大问题就是凝结水箱的密封性。由于凝结水
含氧量很低，要防止空气中氧进入凝结水，必须对凝结水箱进行严格
密封，其次的问题是凝结水箱容积较大（比如30万机组需500立方
米的水箱），在汽机房中占地面积较大。
为了解决上述问题，有设计将凝结水泵和凝结水升压泵同轴运行，
从而省去了凝结水箱，但需设置密封式补给水箱，以便于凝汽器热井
以至除氧器的水位调节。为了解决凝结水压力较低而出现的问题，可
以将凝结水压力升至4M