主給水除氧系統(tǒng)及其運(yùn)行原理

閆方興

【摘 要】本文論述了除氧器的物理除氧和熱力除氧的原理，其中包括熱力除氧的熱平衡和除氧器的自生沸騰現(xiàn)象。解析了定壓運(yùn)行和滑壓運(yùn)行的熱工原理，特別是討論了滑壓運(yùn)行下防止給水泵氣蝕的問題。詳細(xì)介紹了秦山二廠的除氧器系統(tǒng)及其水位和壓力控制。

【關(guān)鍵詞】給水除氧；運(yùn)行

1 給水除氧的必要性

在核電站運(yùn)行過程中，由于二回路水質(zhì)控制不善而引起的耗蝕、點(diǎn)蝕、凹陷和晶間腐蝕是導(dǎo)致蒸汽發(fā)生器傳熱管失效的主要原因。為了保證核電廠的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，必須除去給水中溶解的氣體，主要包括氧氣、二氧化碳等不凝結(jié)氣體，習(xí)慣上將給水除氣稱為給水除氧。

在機(jī)組正常運(yùn)行過程中，二回路給水會(huì)不斷地溶解入氣體，主要是由凝汽器補(bǔ)水及從系統(tǒng)中處于真空狀態(tài)下工作的設(shè)備（如凝汽器、低壓加熱器）和管道附件不嚴(yán)處漏入空氣。而溶于給水中的氧氣會(huì)對(duì)給水回路的設(shè)備和管道產(chǎn)生強(qiáng)烈的腐蝕作用，二氧化碳將加劇氧的腐蝕，而不凝結(jié)的氣體在高低壓加熱器和蒸汽發(fā)生器中會(huì)使熱阻增加、傳熱效果惡化，從而導(dǎo)致機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性下降。

2 給水除氧的方法及原理

給水除氧有化學(xué)除氧和物理除氧兩種方法。

2.1 給水除氧器系統(tǒng)的化學(xué)除氧

本系統(tǒng)與化學(xué)加藥系統(tǒng)（SIR）相配合通過向除氧器的三根下降管和除氧循環(huán)泵出口加聯(lián)胺N2H4，使之與水中的溶氧化合而達(dá)到除氧的目的。聯(lián)胺的作用原理為N2H4+O2→N2+2H2O

2.2 給水除氧器系統(tǒng)的物理除氧

給水除氧器系統(tǒng)的物理除氧是通過熱力除氧來實(shí)現(xiàn)的。我廠的除氧器采用了噴霧除氧段和淋水盤式深度除氧兩段除氧結(jié)構(gòu)。當(dāng)凝結(jié)水進(jìn)入除氧器后，進(jìn)水分兩路均勻地進(jìn)入除氧器上部的兩個(gè)獨(dú)立水室，在兩進(jìn)水室的長(zhǎng)度方向各均勻布置了125只16T/h的恒速噴嘴。因凝結(jié)水的壓力高于除氧器的汽側(cè)壓力，水汽兩側(cè)的壓差△P作用在噴嘴上，使凝結(jié)水在噴嘴中噴出，呈現(xiàn)一個(gè)圓錐形水膜進(jìn)入噴霧除氧段空間，在這個(gè)空間中逆向流動(dòng)的過熱蒸汽與圓錐形水膜充分接觸，迅速把凝結(jié)水加熱到除氧器壓力下的飽和溫度，絕大部分的非冷凝氣體均在噴霧除氧段中被除去。穿過噴霧除氧空間的凝結(jié)水噴灑在淋水盤箱上的布水槽鋼中，布水槽鋼均勻地將水分配給淋水盤箱。淋水盤箱由多層一排排的小槽鋼上下交錯(cuò)布置而成，凝結(jié)水從上層的槽鋼兩側(cè)分別流入下層的槽鋼中一層層地交錯(cuò)流下去，使凝結(jié)水在淋水盤中有足夠停留時(shí)間且與蒸汽接觸使熱交換面積達(dá)到最大值。流經(jīng)淋水盤箱的凝結(jié)水不斷再沸騰，凝結(jié)水中剩余的非冷凝氣體在淋水盤箱中被進(jìn)一步去除，使凝結(jié)水中含氧量達(dá)到要求，故該段稱為深度除氧段。在噴霧除氧段和深度除氧段中被除去的非冷凝氣體均通過除氧器上部設(shè)置的8根排氣管排向凝汽器或大氣。

2.3 給水除氧器系統(tǒng)熱力除氧原理

熱力除氧原理建立亨利定律和道爾頓定律基礎(chǔ)上。

2.3.1 亨利（Herry）定律

亨利定律反映了氣體的溶解和離析規(guī)律。氣體溶于水和自水中離析出來是個(gè)動(dòng)態(tài)過程，當(dāng)處于動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，單位體積中溶解的氣體量維持恒定，其值與水面上該氣體的分壓力成正比。

顯然在非平衡狀態(tài)下，若水面上某氣體的實(shí)際分壓力低于水中溶解氣體所對(duì)應(yīng)的平衡狀態(tài)壓力，則該氣體就會(huì)在不平衡壓差△P作用下自水中離析出來，直至達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)為止。反之，將會(huì)發(fā)生該氣體繼續(xù)溶于水中的過程。如果能使水面上某氣體的實(shí)際分壓力為零，在不平衡壓差作用下就可把該氣體從水中完全除掉，這就是物理除氧方法的基本原理。因此，除氧的關(guān)鍵是降低水面上氧的分壓力。

2.3.2 道爾頓（Dalton）分壓定律

道爾頓分壓定律指出混合氣體全壓力等于各組成氣體分壓力之和。對(duì)除氧器而言，有Pd=Ps+Pa。

其中：Pd，Ps，Pa分別為除氧器中混和氣體總壓力，蒸汽分壓力，空氣分壓力。

給水定壓加熱時(shí)，隨著水的蒸發(fā)過程不斷加強(qiáng)，水面上的水蒸汽的分壓力逐步加大，相應(yīng)其它氣體的分壓將不斷減小。當(dāng)把水加熱至飽和溫度時(shí)，水蒸汽的分壓力實(shí)際上就等于水面上的全壓力，其它氣體的分壓力就會(huì)趨近于零，從而創(chuàng)造了將水中溶解的氣體全部除去的條件。

2.3.3 運(yùn)行中的傳熱和傳質(zhì)要求

在正常運(yùn)行的過程中，熱力除氧過程必須同時(shí)滿足傳熱和傳質(zhì)兩方面的要求。

1）傳熱要求

傳熱要求，即在不同負(fù)荷下，都應(yīng)將水加熱至相應(yīng)壓力下的飽和溫度，因?yàn)榧词故俏⒘康募訜岵蛔?，水中的含氧量都?huì)達(dá)不到除氧的指標(biāo)。由傳熱方程Q=KAΔt可知，傳熱量Q與傳熱系數(shù)K、傳熱面積A、傳熱溫差Δt有關(guān)，為此，要?jiǎng)?chuàng)造盡可能大的汽水接觸面積和足夠的溫差，才能保證加熱任務(wù)的迅速完成。圖1給出了水中殘余含氧量與加熱溫度不足的關(guān)系曲線。

設(shè)計(jì)除氧溫度t

圖1

2）傳質(zhì)要求

傳質(zhì)要求即創(chuàng)造氣體離析出水面的足夠動(dòng)力和面積。根據(jù)傳質(zhì)理論，由式G=KAΔP可知，氣體從水中離析出來的量G與傳質(zhì)系數(shù)K、傳質(zhì)面積A和傳質(zhì)不平衡壓差ΔP有關(guān)，ΔP<0是氣體逸出水面的動(dòng)力。水加熱到飽和溫度雖創(chuàng)造了負(fù)的不平衡壓差，但實(shí)際傳質(zhì)的徹底完成還應(yīng)該注意及時(shí)排除自水中逸出的氣體，否則水面上氣體分壓會(huì)增高，導(dǎo)致ΔP減小，出現(xiàn)返氧現(xiàn)象。除氧器頂部的排氣管，就是用來及時(shí)排出從給水中離析出的氣體，以此來保證除氧效果。

3 熱力除氧器的熱平衡和自生沸騰

3.1 除氧器熱力平衡計(jì)算

圖2 3#高壓加熱器與除氧器的局部熱力系統(tǒng)

圖2所示為三號(hào)高壓加熱器H3與一臺(tái)除氧器（H4）的局部熱力系統(tǒng)。圖上標(biāo)明有關(guān)汽參數(shù)的符號(hào)。采用相對(duì)量計(jì)算。

其物質(zhì)平衡式為：

？琢fw=？琢4+？琢d3+？琢1v+？琢sg+？琢f+？琢c4（1）

式中，左邊衛(wèi)給水流量；等號(hào)右邊自左至右各項(xiàng)分別代表除氧器加熱抽汽、3號(hào)高壓加熱器疏水、閥桿泄漏、軸封泄漏、排污擴(kuò)容器蒸汽及進(jìn)入除氧器的主凝結(jié)水的相對(duì)流量。

3.2 除氧器的自生沸騰現(xiàn)象及其預(yù)防措施

除氧器自身沸騰時(shí)，除氧器的加熱蒸汽管上的抽汽逆止閥關(guān)閉，使除氧器進(jìn)汽室停滯，破壞了汽水逆向流動(dòng)，除氧惡化，余氣的工質(zhì)損失及熱量損失加大，故不允許自生沸騰現(xiàn)象發(fā)生。

為防止發(fā)生自生沸騰·可將一些輔助汽水流量如軸封漏汽，閥桿漏氣、或某些疏水改為引至其它較合適的加熱器：也可設(shè)置高加疏水冷卻器，降低其燴值后再引入除氧器；還可通過提高除氧器的工作壓力來減少高壓加熱器的數(shù)目，使其疏水量、疏水比焓降低。正是因?yàn)檫@個(gè)原因，高參數(shù)以上的汽輪機(jī)組，必須配用高壓除氧器，既避免了除氧器的自生沸騰又減少了高壓加熱器的數(shù)目，節(jié)約鋼材耗量和初投資。采用高壓除氧器，其飽和水溫度提高，當(dāng)高壓加熱器事故停用，進(jìn)入蒸汽發(fā)生器的給水溫度不會(huì)過低；而且飽和水溫度提高，能促進(jìn)氣體自水中離析，有利于改善除氧效果。

當(dāng)然，采用高壓除氧器，給水泵承受的水溫提高了。增加給水泵投資；為防止給水泵汽蝕還需較高的靜正水頭，為此除氧器要布置在較高的位置，使主廠房土建費(fèi)用等增加。至于除氧器壓力的具體選擇，需配合汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)和除氧器運(yùn)行方式，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。

4 除氧器定壓運(yùn)行和滑壓運(yùn)行原理及問題剖析

（a）定壓運(yùn)行 （b）滑壓運(yùn)行

圖3 除氧器的蒸汽連接系統(tǒng)

4.1 除氧器定壓運(yùn)行

這種運(yùn)行方式下，除氧器內(nèi)壓力維持不變，供給除氧器的抽汽壓力高于除氧器的額定工作壓力，經(jīng)壓力調(diào)節(jié)閥節(jié)流調(diào)整到所需壓力當(dāng)汽輪機(jī)負(fù)荷下降到原拍汽壓力不足以滿足要求時(shí)，由高一級(jí)抽汽供汽。這種運(yùn)行方式存在節(jié)流損失，低負(fù)荷時(shí)要切換到高一級(jí)抽汽，經(jīng)濟(jì)性差，故日趨淘汰。

4.2 除氧器的滑壓運(yùn)行

除氧器滑壓運(yùn)行指除氧器工作壓力隨汽輪機(jī)負(fù)荷變化而變動(dòng)的運(yùn)行方式。由于不需維持恒定的抽汽壓力，抽汽管道上不需調(diào)節(jié)閥，但為防止超壓需添置卸壓設(shè)備。由于克服了定壓運(yùn)行時(shí)的節(jié)流損失，滑壓運(yùn)行下的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于定壓運(yùn)行。

圖4 除氧器定壓運(yùn)行和滑壓運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性比較

圖4表示了除氧器在兩種運(yùn)行方式下的熱經(jīng)濟(jì)性比較曲線·圖中 ？駐？濁為滑壓運(yùn)行時(shí)效率？濁v與定壓運(yùn)行時(shí)效率？濁c的相對(duì)差，即？駐？濁=■。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷從100%開始下降時(shí)，抽汽壓力隨著降低，定壓除氧器的節(jié)流損失相應(yīng)減小，？駐？濁變小，使曲線隨機(jī)組負(fù)荷的降低而下降。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷繼續(xù)下降時(shí)，該級(jí)抽汽壓力已不能滿足定壓運(yùn)行要求而切換至高一級(jí)抽汽。由于原級(jí)抽汽的停用，回?zé)嵯到y(tǒng)的經(jīng)濟(jì)勝顯著下降，圖上表示出此時(shí)？駐？濁突然增大。以后的曲線下降則是這種影響的比重逐漸減小所致?？梢钥闯?，除氧器滑壓運(yùn)行的熱經(jīng)濟(jì)性效益更突出地表現(xiàn)存一低負(fù)荷時(shí)。我國(guó)600Mw機(jī)組的設(shè)計(jì)計(jì)算也表明，在額定負(fù)荷下，滑壓運(yùn)行較定壓運(yùn)行可提高熱效率0.12%：在70%額定負(fù)荷以下情況下可提高熱效率0.3%-0.5%?？梢姴捎没瑝撼踹\(yùn)行可以在系統(tǒng)不復(fù)雜的情況下取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

除氧器滑壓運(yùn)行的問題是，在變工況下除氧器內(nèi)水溫度化滯后于壓力變化，在負(fù)荷驟升時(shí)，壓力升高較水溫升高快，致使原來的飽和狀態(tài)遭到破壞，形成水過冷，已經(jīng)從水中離析出來的氣體又會(huì)重新溶于水中，出現(xiàn)“返氧”，現(xiàn)象，造成除氧效果下降，此時(shí)給水泵的運(yùn)行，卻因水溫升高滯后于壓力升高而變得更為安全；負(fù)荷驟降時(shí)，除氧器內(nèi)壓力下降，容易使下游的給水泵發(fā)生汽蝕。因而，只有解決保證變工況下除氧器除氧效果和給水泵不發(fā)生汽蝕兩個(gè)問題，才能實(shí)現(xiàn)除氧器的滑壓運(yùn)行。

對(duì)于負(fù)荷驟升時(shí)除氧效果惡化問題1采用給水箱內(nèi)設(shè)置再沸騰裝置解決，即在除氧水箱水面以下通蒸汽鼓泡，如前面介紹的我國(guó)大亞灣核電廠除氧水箱中的耙管設(shè)計(jì)，正是起到保證水處于沸騰狀態(tài)，并進(jìn)一步減低出水的含氧量的作用。運(yùn)行實(shí)踐表明，這種設(shè)計(jì)除氧效果甚佳。

下面討論在汽輪機(jī)負(fù)荷驟降的過程中防止給水泵發(fā)生汽蝕的問題。

4.2.1 不發(fā)生汽蝕的條件

給水泵最危險(xiǎn)工況是汽輪機(jī)從滿負(fù)荷下全甩負(fù)荷。這時(shí)除氧器的壓力下降最快，短時(shí)間內(nèi)從額定值降到大氣壓，除氧器的抽汽流量也驟降至零。為安全起見，對(duì)于滑壓運(yùn)行除氧器的分析，都以甩全負(fù)荷工況來考慮。

（a）系統(tǒng)圖；（b）瞬態(tài)過程

進(jìn)入瞬態(tài)過程后，由于除氧器內(nèi)水溫的變化滯后于壓力的變化，而泵入口水溫的變化（上圖中的bdf）又滯后于除氧器內(nèi)水溫的變化（上圖中的bdf），于是出現(xiàn)Pv>Pde，△H>0，由于假定中△h不變，因此△h-△H值下降使給水泵運(yùn)行的安全性降低，但只要△h-△H>0泵仍不會(huì)發(fā)生汽蝕；若出現(xiàn)△h<△H（即上圖中cdec區(qū)域），泵就發(fā)生汽蝕。

由上圖可見，瞬態(tài)過程中△H的變化經(jīng)歷了由小到大，達(dá)到最大值后又從大到小的過程。前一段表現(xiàn)由于給水泵吸入管中水容積造成泵入口水溫尚未下降的滯后時(shí)間T內(nèi)，這階段pv保持不變（即上圖中平行于時(shí)間軸的線段bcd），而Pde在下降，所以△H增大，到T時(shí)刻，除氧器內(nèi)閃蒸效應(yīng)形成的冷水到達(dá)泵入口時(shí)，△H到最大；此后，閃蒸造成的效應(yīng)使進(jìn)入泵的水溫下降，所以Pv下降，直至瞬變結(jié)束。當(dāng)進(jìn)入到△h-△H>0時(shí)回到安全區(qū)，因此，只要滿足在瞬變中△H最大值<或=△h，就能確保瞬態(tài)過程中給水泵不發(fā)生汽蝕?！鱄最大值發(fā)生的時(shí)間由給水泵吸入管容積和給水泵流量確定。

4.2.2 除氧器滑壓運(yùn)行下防止給水泵汽蝕的措施

從上述分析可知，除氧器滑壓運(yùn)行時(shí)防止給水泵汽蝕的原則是：建立比定壓運(yùn)行除氧器更大的△h，以克服瞬態(tài)過程中出現(xiàn)的△H正值：同時(shí)設(shè)法減小△Hmax，以確?！鱤>△Hmax，具體措施如下：

（1）提高除氧器安裝高度.增大凈下汲入壓頭；還要加大給水泵汲水管的直徑，減小阻力損失.

（2）設(shè)置低轉(zhuǎn)速的前置給水泵，提高△h。除增大安裝高度H和采用大管徑的吸入管以減小hw外，就是選擇必需汽蝕余量小的泵。大型機(jī)組一般采用高轉(zhuǎn)速的給水泵，其必需汽蝕余量比低轉(zhuǎn)速泵的高很多，因此除氧器需要很大的安裝高度，若設(shè)置低速的前置給水泵，比單純?cè)黾親更合理，我國(guó)秦山核電廠給水泵配有前置升壓泵，除氧器布置在14.5m高度即可防止給水泵在瞬態(tài)工況下的汽蝕；若不采用前置升壓泵，使用國(guó)產(chǎn)5000r/min的給水泵，因必需汽蝕余量大，除氧器安裝高度要20m。

（3）適當(dāng)增大除氧水箱容積。在負(fù)荷驟降的瞬態(tài)過程中，除氧水箱中水的閃蒸對(duì)于壓力下降起著一定緩解作用，可減小△Hmax。

（4）采用向除氧水箱的排放蒸汽.在發(fā)生負(fù)荷驟降的瞬態(tài)過程中，多余的部分主蒸汽排放到除氧水箱，這樣既可以抑制除氧水箱壓力的陡降，又減少了凝汽器接受蒸汽排放的負(fù)荷。排放蒸汽受除氧水箱壓力控制系統(tǒng)控制。我國(guó)大亞灣核電廠向除氧水箱蒸汽排放能力可達(dá)額定主蒸汽流量的12.4%。（目前秦山二廠的一二號(hào)機(jī)組未采取這種措施。）

5 秦山二廠除氧器系統(tǒng)描述

秦山600MW機(jī)組采用4200t/h臥式噴霧淋水盤式除氧器，由除氧器和給水箱兩部分組成。除氧器和給水箱之間通過四根管道相通，中間兩根φ900×25的管道為除氧器的出水管，用來把除過氧的凝結(jié)水送進(jìn)給水箱。另外兩根φ800×25的管道為蒸汽聯(lián)通管，用以平衡除氧器和給水箱之間的工作壓力。

5.1 與凝結(jié)水和給水的連接

除氧器系統(tǒng)接受來自3#低壓加熱器的凝結(jié)水，通過一個(gè)逆止閥ADG006VL后分為兩路由除氧器頂部進(jìn)入除氧器進(jìn)行熱力除氧，經(jīng)過除氧的水流入給水箱，再通過給水箱底部的三根下降管分別送至三臺(tái)給水泵的增壓泵入口。給水通過給水泵后，一部分給水流量可通過給水泵的引漏管線返回除氧器的給水箱。

5.2 與加熱蒸汽的連接

除氧器總共有三路加熱蒸汽，在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，除氧器所需的加熱蒸汽，由汽輪機(jī)低壓缸的抽汽供給。在汽機(jī)起動(dòng)前，由輔助鍋爐提供的輔助蒸汽對(duì)除氧器給水箱及其存水進(jìn)行預(yù)熱和除氧。當(dāng)主蒸汽管道暖管結(jié)束，開啟主蒸汽隔離閥后，改用主蒸汽對(duì)除氧器給水箱及其存水進(jìn)行加熱和除氧，直至除氧器抽汽逆止閥開啟定壓運(yùn)行方式結(jié)束后。

5.3 除氧器的排氣

除氧器的排氣是通過除氧器頂部的八根φ60×3放氣管，這樣可使除氧器各部放氣量均勻。這八根放氣管匯集后分為三路，一路在凝汽器真空已建立的情況下通過一個(gè)電動(dòng)閥ADG041VV和一個(gè)常開的手動(dòng)隔離閥ADG037VV排往凝汽器。第二路在凝汽器真空低低時(shí)，通過一個(gè)電動(dòng)閥ADG042VV和一個(gè)常開的手動(dòng)隔離閥ADG043VV排往大氣。第三路通過一個(gè)常閉的手動(dòng)隔離閥ADG038VV通向大氣，此路基本已不用。

5.4 除氧器循環(huán)泵系統(tǒng)

我廠除氧器設(shè)有一套除氧循環(huán)泵系統(tǒng)。本系統(tǒng)的功能包括：

（1）在對(duì)除氧器中存水進(jìn)行初始升溫時(shí)，將除氧器內(nèi)的水用泵抽出，再送入除氧器內(nèi)反復(fù)加熱除氧；

（2）在對(duì)除氧器中存水進(jìn)行初始升溫時(shí)，均勻除氧器水箱中各處的水溫；

（3）通過向除氧器循環(huán)泵出口加聯(lián)胺或氨，調(diào)整除氧器水箱中水的含氧量和pH值；

（4）為高壓加熱器水側(cè)進(jìn)行充水和升溫。

在除氧器系統(tǒng)初始升溫之前，就應(yīng)該啟動(dòng)除氧器循環(huán)泵，并保持運(yùn)行，在反應(yīng)堆功率到2%負(fù)荷以上，蒸汽發(fā)生器由輔助給水切換至主給水供水后，凝結(jié)水開始向除氧器水箱進(jìn)水，就可以停止該泵。

5.5 除氧器的放水系統(tǒng)

除氧器給水箱上共有四根放水管線。其中兩根φ325×8的管線為溢流管，各有一個(gè)溢流閥ADG019VL、ADG020VL，這兩個(gè)閥門在除氧器水位高高時(shí)自動(dòng)開啟，將水排放至凝汽器，在除氧器水位高信號(hào)消失時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。

一根φ273×7的管道上接有一個(gè)電動(dòng)隔離閥ADG021VL，在除氧器水位高信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，允許操縱員在主控室手動(dòng)開啟該閥門進(jìn)行放水至凝汽器，在除氧器水位高信號(hào)消失時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。

還有一根φ219×6的管道上接有一個(gè)手動(dòng)隔離閥ADG032VL，用以將水排放至地溝。

5.6 除氧器和其水箱上的安全閥

除氧器上有兩只安全閥ADG077VV、ADG078VV，其開啟整定值為0.45Mpa.a。除氧器水箱共有六只安全閥，其中ADG073VV、ADG074VV的開啟整定值為0.40Mpa.a，另外四只ADG071VV、ADG072VV、ADG075VV、ADG076VV的開啟整定值為0.45Mpa.a。這些安全閥的作用是保證除氧器在設(shè)計(jì)壓力下運(yùn)行。

5.7 與其它系統(tǒng)的接口

1）與高壓加熱器系統(tǒng)（AHP）的接口

除了上面提到的為高加水側(cè)充水和升溫的接口外，5A高壓加熱器和5B高壓加熱器的正常疏水管線分別從除氧器的兩端進(jìn)入除氧器。其上主要各有一個(gè)正常疏水調(diào)節(jié)閥ADG012VL、ADG013VL，在正常運(yùn)行時(shí)，根據(jù)5#高壓加熱器的水位來調(diào)節(jié)這兩個(gè)閥門，當(dāng)出現(xiàn)除氧器水位高高高、除氧器水位高高、對(duì)應(yīng)列的高加解列和對(duì)應(yīng)列高加的出入口閥門未全開信號(hào)時(shí)，ADG012VL、ADG013VL關(guān)閉。對(duì)應(yīng)的5#高加疏水切至緊急疏水管線去。

正常運(yùn)行時(shí)高加殼側(cè)不凝結(jié)氣體的正常排氣管線也接至除氧器，然后再將這些不凝結(jié)氣體排至凝汽器。在凝汽器真空被破壞后，應(yīng)注意隔離這些管線。

2）與蒸汽轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（STR）的接口。

蒸汽轉(zhuǎn)換系統(tǒng)來的疏水通過氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥ADG035VL進(jìn)入除氧器。該閥正常處于自動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)除氧器水位高高高時(shí)，該閥門關(guān)閉，蒸汽轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的疏水切換至凝汽器。

3）與蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)（APG）的接口。

蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)的再生式熱交換器的冷卻水是取自凝結(jié)水泵出口母管，最后回到除氧器的。當(dāng)除氧器水位高高時(shí)，關(guān)閉其回水管線上的電動(dòng)閥ADG033VL，將會(huì)導(dǎo)致蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)的再生式熱交換器不可用。

4）與化學(xué)加藥系統(tǒng)（SIR）和化學(xué)取樣系統(tǒng)（SIT）的接口。

本系統(tǒng)在三根下降管上各有兩根加藥管和一根取樣管，在除氧器循環(huán)泵的出口也分別有兩根加藥管和一根取樣管，兩根加藥管分別向除氧器的存水中加入聯(lián)胺和氨水，用來調(diào)節(jié)給水中的含氧量和PH值。取樣管將給水引至化學(xué)取樣系統(tǒng)后，對(duì)給水中溶解氧和PH值進(jìn)行檢測(cè)。

5）與氮?dú)夤?yīng)系統(tǒng)（RAZ）的接口。

從氮?dú)夤?yīng)系統(tǒng)來的管線可通過ADG02VZ進(jìn)入除氧器，對(duì)除氧器進(jìn)行保養(yǎng)。在除氧器給水箱上也有兩根可以充氮的管線，分別有一個(gè)隔離閥ADG230VZ和ADG231VZ，但沒有接到氮?dú)夤?yīng)系統(tǒng)的管網(wǎng)，在需要時(shí)，可加臨時(shí)接管。

6 除氧器系統(tǒng)的控制

6.1 除氧器系統(tǒng)的水位控制

除氧器水箱要求保持定水位運(yùn)行，即水位整定值與負(fù)荷大小無關(guān)，在汽機(jī)負(fù)荷在0～100%Pn范圍內(nèi)，除氧器水位始終維持在約水箱中心線以上550mm，主控顯示2150mm。水位控制的目的就是通過調(diào)節(jié)進(jìn)入除氧器的凝結(jié)水流量來維持除氧器水位。

除氧器水箱的水位控制是通過除氧器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。該系統(tǒng)設(shè)有兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器，分別是水位調(diào)節(jié)器和流量調(diào)節(jié)器，可實(shí)現(xiàn)單沖量和三沖量調(diào)節(jié)。當(dāng)給水流量低于額定流量的40%時(shí)，水位由單沖量調(diào)節(jié)回路控制，當(dāng)給水流量達(dá)到額定流量的40%時(shí)，調(diào)節(jié)回路自動(dòng)切換到三沖量調(diào)節(jié)，選為40%作為切換點(diǎn)綜合考慮了盡量擴(kuò)大三沖量調(diào)節(jié)的負(fù)荷范圍和克服儀表測(cè)量不準(zhǔn)確以及疏水的影響。

單沖量調(diào)節(jié)通過ADG001MN和ADG002MN取除氧器水位信號(hào)，在DCS中對(duì)這兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行校驗(yàn)，取平均值作為水位實(shí)測(cè)信號(hào)，然后與設(shè)定值相比較得出偏差，再送至水位調(diào)節(jié)器進(jìn)行比例積分， 得到驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作信號(hào)去控制調(diào)節(jié)閥CEX026VL與CEX042VL。凝結(jié)水流量較小時(shí)，由小閥CEX042VL來調(diào)節(jié)，當(dāng)凝結(jié)水流量較大時(shí)，由CEX026VL調(diào)節(jié)，此時(shí)CEX042VL保持全開狀態(tài)。

三沖量調(diào)節(jié)除了除氧器水位信號(hào)外，增加了給水流量信號(hào)和凝結(jié)水流量信號(hào)。增加這兩個(gè)信號(hào)的目的是因?yàn)槌跗魉涞乃莘e很大，在瞬態(tài)工況下，除氧器水位的變化也是極其緩慢的，液位具有很強(qiáng)的滯后性的特點(diǎn)，這時(shí)如果仍然采用單沖量調(diào)節(jié)不能滿足水位控制快速響應(yīng)的要求，同時(shí)由于液位調(diào)節(jié)滯后會(huì)導(dǎo)致凝結(jié)水流量的快速增加引起除氧器壓力下降，從而影響到除氧效果。

給水流量信號(hào)取自蒸汽發(fā)生器兩根供水管線上的流量，在DCS中對(duì)這兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行校驗(yàn)，取兩值之和作為除氧器送出的流量。凝結(jié)水流量信號(hào)取自3#低加出口到除氧器的總凝結(jié)水流量ABP002MD，考慮到進(jìn)除氧器的水量除了這部分流量外，還包括從5#高加來的疏水，APG系統(tǒng)再生熱交換器的冷卻水和STR系統(tǒng)蒸汽轉(zhuǎn)換器的疏水，根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的汽機(jī)熱力特性，在DCS中將測(cè)得的凝結(jié)水流量乘以1.5873即反映了包括疏水量在內(nèi)的進(jìn)入除氧器的總水量。這樣可得到除氧器的進(jìn)出水量之間的偏差，與液位偏差求和后送至流量調(diào)節(jié)器，經(jīng)過比例積分， 得到三沖量下的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作信號(hào)，去控制調(diào)節(jié)閥CEX026VL與CEX042VL的開度。

6.2 除氧器系統(tǒng)的壓力控制

除氧器系統(tǒng)的壓力控制目的是維持除氧器中的壓力，使除氧器中的水在機(jī)組的不同狀態(tài)下始終保持在飽和態(tài)，以實(shí)現(xiàn)充分除氧，同時(shí)保證主給水泵入口有一定的吸入壓頭，以防主給水泵汽蝕。

除氧器系統(tǒng)有定壓運(yùn)行和滑壓運(yùn)行兩種方式。在汽機(jī)未啟動(dòng)或汽輪機(jī)抽汽壓力未達(dá)到除氧器供汽壓力要求時(shí)，除氧器通過輔助汽源（輔助蒸汽或主蒸汽）來維持壓力。壓力測(cè)量值由ADG006MP與ADG009MP測(cè)出，在DCS中取平均值后，與整定值0.147Mpa.abs比較，二者的偏送PI調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器輸出控制除氧器輔助汽源入口調(diào)節(jié)閥ADG031VV開度使輔助汽源進(jìn)入除氧器，保持除氧器壓力為0.147Mpa.abs。當(dāng)汽輪機(jī)抽汽壓力足夠頂開抽汽逆止閥而維持除氧器壓力時(shí)，除氧器運(yùn)行方式自動(dòng)轉(zhuǎn)入滑壓運(yùn)行，除氧器壓力隨負(fù)荷變化而變化。此時(shí)由除氧器壓力高高信號(hào)或汽機(jī)負(fù)荷高于整定值信號(hào)關(guān)閉除氧器輔助汽源入口調(diào)節(jié)閥ADG031VV。在運(yùn)行過程中，汽機(jī)甩負(fù)荷致使抽汽壓力不足或OPC動(dòng)作使抽汽逆止閥快速關(guān)閉，都有可能使除氧器壓力低于0.147Mpa.abs，若發(fā)生這種情況，輔助汽源入口調(diào)節(jié)閥ADG031VV就會(huì)開啟，維持除氧器內(nèi)壓力在0.147Mpa.abs。下表所列為除氧器系統(tǒng)從定壓運(yùn)行向滑壓運(yùn)行切換時(shí)的參數(shù)。

表1 除氧器系統(tǒng)定壓運(yùn)行切至滑壓運(yùn)行時(shí)參數(shù)表

除氧器通過這兩種運(yùn)行方式，保證了汽輪機(jī)在負(fù)荷驟變時(shí)穩(wěn)定的除氧效果和給水泵的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)保證了除氧器在高負(fù)荷時(shí)的回?zé)峤?jīng)濟(jì)性。

7 我廠除氧器定壓運(yùn)行和滑壓運(yùn)行的歷史問題（舉例）

206大修期間對(duì)2ADG101VV進(jìn)行改造，由原先的背壓式調(diào)節(jié)閥改為PLC控制調(diào)節(jié)，但據(jù)閥門再鑒定及管線投運(yùn)后經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該閥存在自動(dòng)調(diào)節(jié)性能不好，易導(dǎo)致閥后超壓以及當(dāng)閥門前后壓差過大時(shí)，閥門容易卡住不能動(dòng)的問題。10年12月19日2#機(jī)組小修期間對(duì)2ADG101VV進(jìn)行了解體檢查，解體后發(fā)現(xiàn)閥門卡澀的原因?yàn)殚y芯和閥籠的間隙太小所致，重新對(duì)閥芯和閥籠的間隙進(jìn)行調(diào)整后，機(jī)械在線對(duì)閥門進(jìn)行了調(diào)試：在除氧器恒壓運(yùn)行模式，2ADG101VV置于自動(dòng)，2ADG127VV已全開的情況下，閥后壓力能夠穩(wěn)定在0.8Mpa。但當(dāng)除氧器進(jìn)行滑壓運(yùn)行模式后，2ADG101VV全關(guān)以后，閥后壓力依然存在超壓，儀控重新調(diào)整定位器后閥門仍然無法關(guān)嚴(yán)。為防止正常運(yùn)行期間管線超壓導(dǎo)致安全閥動(dòng)作，在正常備用狀態(tài)時(shí)2ADG127VV處于全關(guān)狀態(tài)，2ADG101VV處于手動(dòng)40%開度狀態(tài)。據(jù)此制定了相應(yīng)的FOI，確保在發(fā)生機(jī)組瞬態(tài)（如停機(jī)不停堆工況等）時(shí)除氧器的壓力控制完好。

8 結(jié)束語

主給水除氧器系統(tǒng)直接影響到整個(gè)機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，其汽水接口較多，在除氧器運(yùn)行時(shí)必須防止排氣帶水和除氧器振動(dòng)等問題。對(duì)于運(yùn)行人員不僅要熟悉其不同工況下的系統(tǒng)狀態(tài)和參數(shù)，而且要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)護(hù)和反饋，以保證除氧器系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

【參考文獻(xiàn)】

[1]主給水除氧器系統(tǒng)手冊(cè)[S].華東電力設(shè)計(jì)院，2001，2.

[2]4200t/h臥式除氧器.上海動(dòng)力設(shè)備有限公司，1998，9.

[3]藏希年.核電廠蒸汽動(dòng)力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)[M].核工業(yè)研究生部，2009，7.