3 附加流体向凝汽器的排放
为了满足电厂热力循环系统的需要和节约工质,凝汽器除了接收汽轮机正常排汽外,还要接收各种附加流体(疏水、补水、再循环水和汽水混合物)。在过去相当长的一段时间内,人们由于对附加流体排入凝汽器的严重问题缺乏认识和设计、运行上的疏忽大意,严重地导致了凝汽器冷却管和某些零部件被冲击浸蚀,造成过量的热变形,甚至冷却管的高速蒸汽流和水滴致使振动损坏和浸蚀泄漏等一系列事故的发生。
在大型凝汽器的设计、运行中,由于附加流体的排入所造成的一系列典型事故,其主要原因如下所述。凝汽器局限在一个有限的空间内,而喉部还得布置众多不同尺寸、大小的设备。于是,喉部所剩余的空间一般就难于满足布置附加流体排入装置和附加流体安全扩散的合理要求。
没有使用正确的计算方法或者没有遵照合理的设计原则,又没能确切地掌握或者低估了附加流体的排入参数。
当水和蒸汽混合排入时没有给予充分的重视。挟带众多水滴的高速两相流对冷却管和相关部件的冲击浸蚀危害极大。
没有依据附加流体能级的高低正确地选择排入位置,主要表现为:
排入流体的扩散方向正对着冷却管,而又没有或无法装设有效的挡板。
排入流体的扩散距离不够,使其冲在凝汽器内的构件上时的能量仍过大;
附加流体排入系统控制部分失调。
处理附加流体排入凝汽器的主要原则应是尽可能减轻乃至避免附加流体(冷水、饱和水或过热水、闪蒸混合物、饱和蒸汽或过热蒸汽)特别是高能级附加流体排入凝汽器时对其构件(含冷却管)发生的冲击浸蚀的破坏作用。在某些特定的情况下,还必须专门设置独立于凝汽器之外或附设在凝汽器壳体壁上的闪蒸箱。
此外,在处理附加流体排入问题时,一定要使排入附加流体的热负荷尽可能比较均匀地分布于冷却管束上。
尤其是核电站汽轮机要求100%旁路的减温减压器全部蒸汽排入到凝汽器喉部,并且汽轮机启动、运行和停机过程中全部疏水也要排入凝汽器(或经疏水扩容器)。
为了确保附加流体排入凝汽器的安全可靠性,需要对排入流体的动能加以限制。还应当考虑流体排入的运行方式,其中最为重要的是要区分附加流体是连续地还是间断地或是短暂地排入凝汽器。
4 凝汽器蒸汽侧腐蚀的预防措施
为防止低压缸高速排汽流挟带高速水滴冲击浸蚀管束顶排(通常取为三排),冷却管可采用管壁加厚的厚壁管,这也对顶排冷却管避免引发的激振带来相应的好处。众所周知,凝汽器冷却管的壁厚是由于冷却管材质的腐蚀寿命确定的,并不是由强度条件决定的。
就蒸汽侧的壳体部份的腐蚀来看,通常可在凝汽器的喉部设置导流板,以重新安排高速汽流的形状,尤其不可忽视冬季冷却水温度较低而引起的蒸汽速度较高的问题。
对于附加流体向凝汽器排入引起的冲击浸蚀主要是通过布置的挡板或分流集管。挡板的位置和尺寸大小的正确设计可以避免附加流体冲出后对冷却管的损坏。应对进入挡板区域的最大汽流速度做到正确计算,以校核该挡板设计的准确性。
正确计算冷却管避免振动的公式可以求得凝汽器中间管板的最小间距。但是在凝汽器设计中,应高度注重冷却管束的排列。蒸汽流中水滴的分布情况对冷却管的腐蚀甚是重要,但对冷却管的受迫振动来说,蒸汽流的汽流分布情况却是更重要的。
5 结 论
综上所述,防止、减小冷却管蒸汽侧的腐蚀应在喉部结构、空间允许的情况下,使低压缸排汽,尤其是顶排迎风面的冷却管处的流速及中间、侧面蒸汽通道最窄处的流速限制在允许的范围内,特别注意要避免局部高速的出现。同时对喉部附加流体的排入引起高度的重视,正确计算和合理采用挡板结构,使高速汽流和水滴不直接射向冷却管尤为重要。消除过大的冷却管应力、合理组织凝结水的流动和准确的冷却管振动计算皆不可少。