应用于发电厂的机械密封指南

2019年02月15日 反应釜设备 353 views

导言

电是人类不可获缺的一种商品,它驱动着我们的工业发展和家庭生活。在发电时,我们必须要在高速下使涡轮发电机旋转起来,也就是使蒸汽在涡轮形叶片间穿梭和膨胀。这些叶轮是连接在轴上的,而轴又与发电机相连接。

驱动发电机所需的蒸汽是在热交换器也就是所谓的锅炉里产生的。而将水转换成蒸汽所需的热能是通过化石燃料的燃烧或过核反应来产生的。

这两种方法都要用到大量的水。

水正是通过不同工况条件下的泵进行输送的,这些泵的密封对整个发电站的正常运行是至关重要的。

在本文中,我们将对这些系统进行研究分析,并针对如何控制这些工况环境提出可靠的、经济有效的方案

燃煤发电站

一个燃煤发电站所包含的系统基本上可以分成下面四类:

河水系统——钻孔水系统——冷凝系统——辅助系统

一、河水系统

河里的水经过泵提取上来,存放到沉淀池中,去除里面所有的外来介质如碎石、砂砾等。然后再由泵输送到冷却塔,以弥补蒸发过程中水的流失。或者也可以使用海水,循环后再返回入海。

当蒸汽通过涡轮时,经过冷凝成为锅炉用水的主要来源。因此,蒸汽需要经过主冷凝器,然后通过河水/冷凝塔循环回路进行冷却。

冷却塔系统提供的其它服务为(a)低压系统(b)GWS(综合水服务)回路。

低压系统的核心为一个储存槽,为消防系统提供大流量、低压的水,并为经过润滑油冷却器的润滑油提供冷却作用。之后水又会被送回主冷却塔。

综合水服务系统是直接由冷却塔总部出发,为轴承、压缩机和风扇的冷却提供冷却水;然后也是被送回冷却塔完成一个回路

这两个系统在其它的发电站里被结合了起来,称作辅助冷却水系统。

河水也供应给冲灰系统,在辅助回路部分会有介绍。

二、钻孔水系统

钻孔泵用于将水从钻孔中提取上来抽吸到储存槽中。然后输送到水处理工厂进行软化处理。

通过这道程序,水中所有的矿物含量都被去除干净,防止水在锅炉里随着温度的升高形成污垢和可能出现沉淀。从水处理工厂中出来的水被供应给储备供应槽和脱气器。

储备供应槽用于在刚开始时向锅炉冲注冷水,比如在断电后,或者在必要的时候为脱气器“弥补”流失的水。

脱气器使得已去除矿物质的水的温度升高,因此赶走了溶解其中的所有氧气和其它气体;这样防止了酸在锅炉给水中的形成。去除了矿物质的水然后到了喂料加热器,喂料器的温度是通过一个热交换器和来自涡轮的蒸汽得以提高的。一般来说,水的温度会从离开脱气器时的 90℃(194℉)提高到在喂料加热器里的 260℃(500℉)。

锅炉给水是通过锅给水泵从给水加热器中抽取过来的。这些泵将 260℃(500℉)温度下的液体的压力 1000p.s.i.g(69bar)加压到 2800 psig(193bar),然后供应给锅炉。

锅炉将温度提高到 600℃(1112℉)左右,然后将这高压的蒸汽直接供应给涡轮。由于系统的流失,压力可能会明显地稍有下降。

三、冷凝系统

当蒸汽开始冷却并经过涡轮压力高的一边的时候,供应给再热器,然后重新导入到涡轮的中间部分,此后直接到达低压区域。有少量的低压蒸汽供应给喂料加热器和油喂料加热器,其它的直接经过主冷凝器。水正如前面所说的那样受到冷却,通过冷凝抽气泵被输送到脱气器完成锅炉给水封闭系统。这个系统中的主要流失是由排污(非溶解性固体的处理)和吹灰(用蒸汽清洁锅炉表面)造成的。

当蒸汽完成任务后在喂料加热器的加热端冷却下来并开始冷凝的时候,它被供应于闪蒸室,闪蒸室中的压力被下降,因此冷凝物能够蒸发。然后这水再供应给喂料加热器。当冷凝物的达到无法蒸发的温度时,加热器排水泵将其由闪蒸室中抽取出来,通过冷凝物回返管道到达脱气器形成部分的锅炉给水。

四、辅助系统

(a)发电机用氢气作为冷却剂。为了维持氢气的功效,需要经过一个由冷凝物进行降温的辅助冷却器,然后氢气再返回供应给发电机。吸收了热能的冷凝物被输送到脱气器喂料管道。

(b) 迷宫式油喂料- 通过在转子的两端各装迷宫式密封的方法将氢气密封在发电机内。转子上的迷宫式油封上喂了油,油是由一个抽吸的封闭回路输送到此的,其压力比氢气稍高出一些。

(c)灰粉系统 –灰粉系统的供给是通过储存槽中的河水进行的。然后水再经由高压喂料泵供应给锅炉总部的喷射器,冲刷掉锅炉中的灰粉使其进入碎渣机。这时需要加入更多的水,随着碎渣机的转动,灰粉经过研磨成为以水为主的泥浆。然后泥浆被输送到沉淀池中,在沉淀池中泥浆的灰粉由悬浮状态变为沉淀,变干净了的水返回到储存槽。

(d) 燃料油系统 –可以通过将油(3000-3500Sec)喷洒在锅炉里面辅助点火,使锅炉“启动”。油是由桶或驳船中被抽吸到低压的储存器中。然后经过油喂料加热器,温度升高,黏度降低。此后再被抽吸到锅炉的喷嘴,进行点火。

(e) Taprogge 系统 –为了保持热交换器中的效率,应该确保水管和表面没有污垢的形成。污垢的绝缘能力非常强。Taprogge 系统正是用来去除所有污垢的一种方法,即在水里对海绵球进行抽吸,而且有些海绵球外表包有些许的研磨介质,能够有效地去除这个系统中堆积的任何污垢。

同时可能还连接了很多的系统来提供短缺水的储备。比如钻孔系统可能也为消防系列供应水。

核电站(气冷式反应釜)

在核电站里可以允许使用受控的反应,因此会有热量产生。因此需要对反应釜进行冷却,这种冷却是通过二氧化碳的循环流通来完成的。二氧化碳携带吸收的热量经过一个热交换器,在那里将热量转移给冷却介质-水。水被转换成蒸汽,蒸汽反过来再驱动涡轮。

核电站的液体系统基本可以分成三个部分:

净化水系统——原水系统——辅助系统

一、净化水

水处理系统刚开始是由周边城镇供水干线或钻孔供应的。在被输送到水软化工厂之前这些水被放在储存槽中。在这个处理工厂中,水中的矿物含量被去除干净,这样可以防止随着温度的升高水在锅炉中沉积成污垢。经过这一阶段的处理后的水既可以供应给备用给水槽可以在需要时通过脱气器支持锅炉喂料系统;又可以在断电后再启动前供应给锅炉。处理过的水首先供应给喂料加热器,在那里水的温度提高。这是通过从低压涡轮来的废蒸汽来实现的。这时水为锅炉出口温度。然后水继续前往脱气器,水的温度再次提高,因此能够赶走溶解在其中的气体,否则这些气体在进入锅炉后可能会呈酸性。然后锅炉喂料泵按要求将水传送到锅炉。由于从反应釜来的二氧化碳温度很高,使得水变成蒸汽,供应给高压涡轮。

随着蒸汽开始冷却,就绕着再加热器循环,然后重新被导入到涡轮的中间部分,随后直接到达低压区域。有少量的低压蒸汽供应给喂料加热器。其余的径直经过主冷凝器。抽气泵再将冷凝物输送到脱气器,完成锅炉喂料水封闭系统。这个系统中发生的流失主要来自排污和吹灰。

当蒸汽完成任务后在喂料加热器的加热端冷却下来开始冷凝的时,它被供应给闪蒸室,在那里蒸汽的压力下降,因此冷凝物重新蒸发,然后再供应给喂料加热器。当冷凝物到达无法再蒸发的温度时,被加热器排水泵抽离闪蒸室,流经冷凝回返管道,返回脱气器形成部分的锅炉喂料水。

处理水系统也供应给 P.V.冷却系统(压力容器),通过管道系统对反应釜结构进行冷却。水经过 R.C.W 回路中的热交换器。

二、原水系统

原水可以从海里或河里提取,先经过筛选,然后用在设备上起到基本的冷却作用,这些系统一般分为:C.W. –冷却水,消防系统, 滚筒冲洗泵等。

R.C.W

反应釜冷却水

R.A.C.W

反应釜辅助冷却水

C.W

C.W 系统的主要功能是供应给主冷凝器,在冷凝蒸汽离开低压涡轮时将热量带走,转移给废物。然后冷凝的蒸汽(冷凝物)返回锅炉喂料系统。

C.W 系统也提供消防功能及水冲洗系统,水冲洗系统对原水进水口处的滚筒过滤器进行清洁。下面介绍的这些系统的供应也是由 C.W 进水口提取的。

R.C.W

反应釜冷却水泵通过使用热交换器冷却对 P.V 水,P.V 水反过来又对反应釜进行冷却。水是从海里抽取上来的,在经过热交换器后直接返回海里。

R.A.C.W

反应釜辅助冷却水系统用于冷却主气体循环器,驱除反应釜回路周围的二氧化碳。这个系统还冷却其它的辅助设备如风扇、泵和轴承。辅助系统

(a)发电机里用的冷却剂是氢气。为了保持功效,氢气经过一个辅助冷气器,由冷凝物将其温度降下来。然后再供应给发电机。而吸收了热量的冷凝物被导入到脱气器喂料管路。

(b)迷宫式给油 –氢气是通过转子两端的迷宫式密封被密封在发电机里面。通过一个抽吸封闭回路供油给转子上的迷宫式油封时其压力比氢气稍微高一些。

三、水 处 理 系 统

所有的水都含有杂质。降雨经过空气集中了少量的氧气,二氧化碳和其它工业排放物质。接触到地面的雨水溶解了更多的杂质,最后当雨水融入河流时,便顺路携带了地面排水,街道排水,污水和工业废水。

由于这样一个过程,在所谓的‘水’中含有很多的污染物。

所有的这些杂质都会引起问题,如污水处理厂的树脂,锅炉里形成的污垢,冷却系统中的腐蚀现象等。

污染物是通过电传导性进行测量的,以下就是几种水的杂质水平:

雨水 –50 个单位

沼泽水 –150 个单位

钻孔水 –150-800 个单位

河水 –500-2000 个单位

海水 –50,000 个单位

发电厂中进行水处理的目标是对水进行中和并去除水中的杂质使得水:

(a) 无污垢形成

(b) 无腐蚀性

(c) 不含有溶解性气体

(d) 不含有硅酸

如果锅炉里形成污垢将大大降低锅炉的效率,因为污垢的导热性能极差。

水的腐蚀性取决于存在的杂质。用于建造发电站的材料都很容易受到溶解酸、氧气和盐的攻击。在存在腐蚀的情况下,金属会变薄,金属部件出现蚀孔和穿孔,从而进一步加剧水的污染。

水中的硅酸含量很重要,因为它会在涡轮中沉淀。

对水的软化和消电离作用在离子交换器中进行,使可能会造成问题的活性离子被转换成非活性离子。

首先从钻孔中抽取水,留经沉淀池,然后被抽吸到高水位的蓄水池,以自流的方式供应给两个离子交换器,先到阳离子交换池,再到阴离子交换池。典型的离子交换处理如下:

因此盐被水所取代,而钠和氯被树脂吸附在交换器中。交换树脂在一定的时期内又可以得到再生,这一点稍后会作介绍。

然后水被导入到脱气塔用于去除溶解的二氧化碳,最后经过一个混合离子树脂交换器对水质进行净化,此后被存储在蓄水迟中直到需要用为止。根据需要,可以把水输送到一个净化装置去除水在蓄水池中时可能沉积起来的污垢,经过这个处理的水可以供应给锅炉喂料/冷凝系统以弥补流失的水量。

离子交换再生

阳离子交换剂通过硫酸得以再生。市场上提供的硫酸的纯度为 96%,然后用文氏管进行稀释后就可以用了。加入到交换器所需的浓度为 2%。这补充了树脂中的氢离子,并将被交换的离子冲洗到废水中去。

阴离子交换剂通过氢氧化钠得以再生。市场上提供的氢氧化钠的浓度为 46%,然后稀释到 4%用于再生处理。被交换的离子和多余的氢氧化钠也被冲洗到废水中去。废水产品被冲洗入一个污水槽,并在那里经过中和,然后被送到废水氧化塘。

密封的选型是以所密封的产品介质的性质为基础的。因此,AESSEAL 为每一道工序各自选定了适合的密封环组合、O 型圈材质和密封型号。

以下所示的图片为上表选定的密封设计。

上述密封规格是这些特定工况最起码的要求

(本平台图文来自网络转载,转载目的在于传递更多信息。我们尊重原创,版权归原作者所有,若未能找到作者和出处望谅解,谢谢)

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