CN110925098A - 一种带高效澄清混凝装置的tca给水回收系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种带高效澄清混凝装置的TCA给水回收系统及控制方法，包括TCA冷却器，TCA冷却器的顶部与燃机压气机室出口的高温高压空气输出端相连通，TCA冷却器中经过换热的冷却空气通过滤网与燃机燃烧室的燃机透平转子中心孔相连；TCA冷却器进水端与高压给水泵相连，TCA冷却器回水出口共设三个支路，第一支路连接至锅炉高压省煤器，第二支路通过减温减压装置P与压力容器M相连，第三支路接至凝汽器。本发明能有效实现变工况平稳切换、便捷加药、多级澄清分离、水质在线监测、自动排污及合格水质的自动回收等的特点。

Description

一种带高效澄清混凝装置的TCA给水回收系统及控制方法
技术领域
本发明涉及燃气-蒸汽联合循环电站机组技术领域，特别涉及一种带高效澄清混凝装置的TCA给水回收系统及控制方法。
背景技术
以典型东方电气/三菱MF701F5型燃机为例，TCA(燃机透平冷却空气冷却器)是燃机必需配置的辅助设备，相当于一个水-气换热器。其作用是用低温的高压给水来冷却燃机压气机室抽取的部分高温高压空气，经过冷却、过滤后的高温高压空气进入燃机透平转子中心孔，对透平转子和动叶进行冷却。
TCA冷端的低温高压给水来自锅炉高压给水泵，该部分水在TCA中被加热后正常回到锅炉高压省煤器后，最终进入汽包。在燃机启动和停机阶段，从TCA出来的给水不具备进入炉侧省煤器的条件，常规设计只能进入凝汽器。
在燃机调试初期，经TCA出口的高压给水水质较脏，不具备直接进入锅炉省煤器的条件，因此该阶段这部分水只能进入凝汽器，这就造成两个后果，一是污染整个凝结水系统，恶化水质；二是过多的杂质积沉，最终进入凝泵入口滤网，影响凝结泵正常运行。
在燃机故障或停机阶段，常规设计TCA出口的给水经过一个流量控制调阀输送至凝汽器，因凝汽器中为负压(p1表示)，而给水是高温高压给水(p2表示)，p2远远大于p1，流量控制调阀前后差压高，因此该切换过程经常造成管路振荡，支吊架松动、甚至脱落，同时伴随着流量控制调阀反馈出现大幅波动。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种带高效澄清混凝装置的TCA给水回收系统及控制方法，能有效实现变工况平稳切换、便捷加药、多级澄清分离、水质在线监测、自动排污及合格水质的自动回收等的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种带高效澄清混凝装置的TCA给水回收系统，包括TCA冷却器1，所述的TCA冷却器1的顶部与燃机压气机室出口的高温高压空气输出端相连通，所述的TCA冷却器1中经过换热的冷却空气通过滤网2与燃机燃烧室的燃机透平转子中心孔相连；
所述的TCA冷却器1进水端与高压给水泵3相连，所述的TCA冷却器1回水出口共设三个支路，第一支路连接至锅炉高压省煤器4，第二支路通过减温减压装置P5与压力容器M6相连，第三支路接至凝汽器10。
所述的TCA冷却器1空气侧出口处设置有用于控制温度的旁路调节阀A7。
所述的压力容器M6输出端连接在线水质监测装置N8，符合要求的水质通过控制阀G9进入凝汽器10，不符合要求的水质通过回流阀H11流回压力容器M6中，压力容器M6底部设置有排泥排污阀I12。
所述的TCA冷却器1进水端与高压给水泵3之间并联设置有控制阀B13与控制阀C14。
所述的TCA冷却器1与减温减压装置P5之间设置有流量控制阀D15。
所述的减温减压装置P5内部设置上下共5层环管，每层环管上开设一定数量得节流孔，每层环管之间有连接管路，串联运行。高压给水从上层进入，压力逐级沿着每层递减。减温减压装置P5中间设置有筒状格栅，格栅外部包裹有一层滤网，格栅起到固定与支撑作用。位于减温减压装置P5顶部设置有喷嘴，喷嘴位置下方为格栅得顶部，通过喷嘴直接将来自给水泵中间抽头的低温给水喷入格栅内部，用来降低减压后的给水。
所述的减温减压装置P5与压力容器M6之间设置有加药预留接口，加药预留接口用于添加混凝剂与助凝剂。
所述的压力容器M6内部依次设置混凝区、推流区、斜板沉降区与高分子粒度精滤区，所述的斜板沉降区内部设置有斜板，高分子粒度精滤区内部填充高分子粒度小球。
所述的压力容器M6给水侧输出端分为并联的三路，一路通过流量控制阀F17进入锅炉高压省煤器4，另一路通过流量控制阀E18直接进入凝汽器10、最后一路通过流量控制阀D15与减温减压装置P5相连，在减温减压装置P5中输出后进入压力容器M6，给水在压力容器M6中实现净化分离，最终合格的给水通过控制阀G9进入凝汽器10，不合格的给水通过回流阀H11回流至压力容器M6。
所述的压力容器M6的减温水来自给水泵中间抽头的低温给水，管道上设有减温水调阀J16。
所述的TCA装置1回水至凝汽器10之间设置有流量控制阀E18。
一种带高效澄清混凝装置的TCA给水回收系统的控制方法，包括以下步骤；
TCA装置1空气侧的控制：
空气侧的控制主要在燃机单机启动后进行，根据系统需要的冷却空气流量配置相应的管径，主要控制手段是调整进入TCA装置1的旁路调节阀A7开度，通过旁路调节阀A7的开度来控制TCA装置1空气侧出口混合温度Tf，调节阀A7自动跟踪TCA装置1出口混合后的温度Tf，当Tf>T0(T0为TCA空气侧出口温度设计值)，旁路调节阀A7开度关小，反之则开大，整个过程实现闭环控制；
TCA装置1进水侧控制：
高压给水通过2个并联的冷却水控制阀B13和控制阀C14进入TCA装置1，TCA装置1冷却水控制阀B13和控制阀C14的开度根据燃机控制系统的设定值进行控制操作，正常情况下控制阀B13和控制阀C14只保持一路开启，另一路关闭，实现冗余配置；
TCA装置1出水侧控制
1)出水侧至压力容器M6回路：在燃机启动初期，给水水质不符合要求或者给水温度不符合进入锅炉汽包的要求时，通过冷却水流量控制阀D15优先进入压力容器M6，在压力容器M6中完成水质处理、净化、排污及在线监测；
具体控制方法如下所示：
a)在线水质监测合格，则自动开启压力容器M6至凝汽器10的控制阀G9，控制阀G9开到位后连锁关闭压力容器M6的回流阀H11；
b)在线水质监测不合格，则自动开启压力容器M6的回流阀H11，回流阀H11开到位后连锁关闭压力容器M6至凝汽器的控制阀G9；
c)自动排污阀I12：压力容器M6底部每8小时开排泥门5min排泥排污，最终排放至厂区相关水处理设备；
d)减温减压装置P5根据给水泵出口压力p1和压力容器M6的设计压力p2值来设计节流孔板的尺寸和数量，最终将给水压力节流至设定值p2；压力容器M6的减温水来自给水泵中间抽头的低温给水，管道上设有减温水调阀J16，减温水调阀J16自动跟踪压力容器M6内的出水温度T2，当T2温度高于压力容器M6的设计出水温度Tm，则减温水调阀J16开大，反之则关小，整个回路实现闭环调节；
2)出水侧至凝汽器10回路：当燃机正常停机或者故障检修时，此时高压给水水质已经符合要求，此时只需要将给水回路直接切换至凝汽器10，即自动开启TCA装置1回水至凝汽器10的流量控制阀E18，同时连锁关闭TCA装置1回水至高压省煤器4后的流量控制阀F17；
3)出水侧至高压省煤器出口流量控制阀F17：当燃机启动后负荷达到40％以上，该负荷下TCA装置1空气侧温度达到加热高压给水的要求，此时逐渐关闭TCA装置1至凝汽器10的流量控制阀E18，连锁开启TCA装置1至高压省煤器4后流量控制阀F17,流量控制阀F17根据燃机控制系统的设定值进行控制操作。
本发明的有益效果：
1)便捷可行的加药预留接口：在容器入口区域设计有加入混凝剂和助凝剂的预留接口；
2)多级高效的药品反应区：可实现污水中颗粒物、胶体及悬浮物与药品的加速反应、沉降；
3)清水、污泥的分离：反应后产生的污泥能与清水实现分离；
4)出口水质在线监测：出水侧装设有水质在线检测浊度表、钠表和硅表以及pH值，并能实时更新。
5)自动排污：容器底部每8小时开排泥门5min排泥，污水排放至厂区相关水处理设备。
6)合格水质回收：经检测符合标准的水通过泵输送至凝汽器。不符合标准的水通过回流阀重新进入反应区。
7)TCA回水侧回路上设置有一个减温减压装置M，可将高压给水的温度和压力调整至压力容器M需要的参数p2和Tm。
8)TCA回水侧回路上的流量控制调阀F和回凝汽器的回水调阀E之间能实现自动切换。
9)系统中涉及的流量控制阀D/E/F可实现切换过程中流量的在线监测。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示：TCA空气侧：从燃机压气机室出口抽取一定量的高温高压空气(p,t)进入TCA冷却器1中，在TCA冷却器1中与低温的高压给水换热，换热后的空气先经过滤网2，最后进入燃机燃烧室的燃机透平转子中心孔，对透平转子和动叶进行冷却。
TCA水侧：来自高压给水泵3的出口给水通过并联的给水控制阀B13与控制阀C14进入TCA冷却器1，在TCA冷却器1中冷却高温高压的空气。经过换热后的高压给水是三路，一路是进入锅炉高压省煤器4的出口，最终进入锅炉高压汽包；另一路通过流量控制阀E18进入抽成真空的凝汽器10。第三路去往凝汽器10的并联回路，该并联回路通过流量控制阀D15先进入一个减温减压装置P5，减温减压装置P5中设计了多级孔板及滤网，可以有效实现高压给水压力的递减，同时减温减压装置P5中设计一个喷嘴，喷嘴水源来自高压给水泵的中间抽头，可以实现减温效果。经过减温减压后的给水进入压力容器M6中，在压力容器M6中可实现污水的高效澄清/混凝/排污及最终的清水回收。
压力容器M6：减温减压后的给水进入压力容器M6之前，通过加药预留接口加入混凝剂与助凝剂，进入压力容器M6中。压力容器M6内部设置混凝区、推流区、斜板沉降区与高分子粒度精滤区。混凝区可以实现污水中颗粒物/胶体及悬浮物与所加药品的反应；推流区进一步加速和促进药品与以上杂质的反应；斜板沉降区实现清水和污泥的分离；高分子粒度精滤区进一步对反应后的清水过滤，改善水质。经过多级净化后的给水在压力容器M6出口处接受在线水质监测装置N8的检测，符合要求的水质通过控制阀G9进入凝汽器10，不符合要求的水质通过回流阀H11流回压力容器M6中。经过处理后污水、杂质最终排送至厂区内相应水处理装置处理。
所述的TCA冷却器1空气侧出口处设置有用于控制温度的旁路调节阀A7。
所述的压力容器M6输出端连接在线水质监测装置N8，符合要求的水质通过控制阀G9进入凝汽器10，不符合要求的水质通过回流阀H11流回压力容器M6中，压力容器M6底部设置有排泥排污阀I12。
所述的TCA冷却器1进水端与高压给水泵3之间并联设置有控制阀B13与控制阀C14。
所述的TCA冷却器1与减温减压装置P5之间设置有流量控制阀D15。
所述的减温减压装置P5内部设置上下共5层环管，每层环管上开设一定数量得节流孔，每层环管之间有连接管路，串联运行。高压给水从上层进入，压力逐级沿着每层递减。减温减压装置P5中间设置有筒状格栅，格栅外部包裹有一层滤网，格栅起到固定与支撑作用。位于减温减压装置P5顶部设置有喷嘴，喷嘴位置下方为格栅得顶部，通过喷嘴直接将来自给水泵中间抽头的低温给水喷入格栅内部，用来降低减压后的给水，最终达到减温减压的效果。该装置可实现高压高温给水的多级递减、喷淋降温，高效过滤，最终达到设置的参数后进入压力容器M6中。
所述的减温减压装置P5与压力容器M6之间设置有加药预留接口，加药预留接口用于添加混凝剂与助凝剂。
所述的压力容器M6内部依次设置混凝区、推流区、斜板沉降区与高分子粒度精滤区，所述的斜板沉降区内部设置有斜板，高分子粒度精滤区内部填充高分子粒度小球。
压力容器M6内部混凝区通过加入一定量的混凝剂，使污水与混凝剂在此区域内混合；给水经过混凝区后，设置推流区使此区域内的混合水缓慢上升，使污染物与清水逐渐分离；给水经过推流区后，设置斜板沉降区通过内置斜板，进一步使污染物与清水分离；推流区与斜板沉降区的污染物经过沉淀后从排泥门送出后进一步处理，经过斜板沉降区的清水进入高分子粒度精滤区，内部填充高分子粒度小球，进一步将清水中残留的污染物去除，最终使出水达到要求。
所述的压力容器M6给水侧输出端分为并联的三路，一路通过流量控制阀F17进入锅炉高压省煤器4，另一路通过流量控制阀E18直接进入凝汽器10、最后一路通过流量控制阀D15与减温减压装置P5相连，在减温减压装置P5中输出后进入压力容器M6，给水在压力容器M6中实现净化分离，最终合格的给水通过控制阀G9进入凝汽器10，不合格的给水通过回流阀H11回流至压力容器M6。
控制方法
TCA装置1空气侧的控制：
空气侧的控制主要在燃机单机启动后进行，根据系统需要的冷却空气流量配置相应的管径，主要控制手段是调整进入TCA装置1的旁路调节阀A7开度，通过旁路调节阀A7的开度来控制TCA装置1空气侧出口混合温度Tf，调节阀A7自动跟踪TCA装置1出口混合后的温度Tf，当Tf>T0(T0为TCA空气侧出口温度设计值)，旁路调节阀A7开度关小，反之则开大，整个过程实现闭环控制；
TCA装置1进水侧控制：
高压给水通过2个并联的冷却水控制阀B13和控制阀C14进入TCA装置1，TCA装置1冷却水控制阀B13和控制阀C14的开度根据燃机控制系统的设定值进行控制操作，正常情况下控制阀B13和控制阀C14只保持一路开启，另一路关闭，实现冗余配置；
TCA装置1出水侧控制
1)出水侧至压力容器M6回路：在燃机启动初期，给水水质不符合要求或者给水温度不符合进入锅炉汽包的要求时，通过冷却水流量控制阀D15优先进入压力容器M6，在压力容器M6中完成水质处理、净化、排污及在线监测；
具体控制方法如下所示：
a)在线水质监测合格，则自动开启压力容器M6至凝汽器10的控制阀G9，控制阀G9开到位后连锁关闭压力容器M6的回流阀H11；
b)在线水质监测不合格，则自动开启压力容器M6的回流阀H11，回流阀H11开到位后连锁关闭压力容器M6至凝汽器的控制阀G9；
c)自动排污阀I12：压力容器M6底部每8小时开排泥门5min排泥排污，最终排放至厂区相关水处理设备；
d)减温减压装置P5根据给水泵出口压力p1和压力容器M6的设计压力p2值来设计节流孔板的尺寸和数量，最终将给水压力节流至设定值p2；压力容器M6的减温水来自给水泵中间抽头的低温给水，管道上设有减温水调阀J16，减温水调阀J16自动跟踪压力容器M6内的出水温度T2，当T2温度高于压力容器M6的设计出水温度Tm，则减温水调阀J16开大，反之则关小，整个回路实现闭环调节；
2)出水侧至凝汽器10回路：当燃机正常停机或者故障检修时，此时高压给水水质已经符合要求，此时只需要将给水回路直接切换至凝汽器10，即自动开启TCA装置1回水至凝汽器10的流量控制阀E18，同时连锁关闭TCA装置1回水至高压省煤器4后的流量控制阀F17；
3)出水侧至高压省煤器出口流量控制阀F17：当燃机启动后负荷达到40％以上，该负荷下TCA装置1空气侧温度达到加热高压给水的要求，此时逐渐关闭TCA装置1至凝汽器10的流量控制阀E18，连锁开启TCA装置1至高压省煤器4后流量控制阀F17,流量控制阀F17根据燃机控制系统的设定值进行控制操作。

Claims (10)

1.一种带高效澄清混凝装置的TCA给水回收系统，其特征在于，包括TCA冷却器(1)，所述的TCA冷却器(1)的顶部与燃机压气机室出口的高温高压空气输出端相连通，所述的TCA冷却器(1)中经过换热的冷却空气通过滤网(2)与燃机燃烧室的燃机透平转子中心孔相连；
所述的TCA冷却器(1)进水端与高压给水泵(3)相连，所述的TCA冷却器(1)回水出口共设三个支路，第一支路连接至锅炉高压省煤器(4)，第二支路通过减温减压装置P(5)与压力容器M(6)相连，第三支路接至凝汽器(10)。
2.根据权利要求1所述的一种带高效澄清混凝装置的TCA给水回收系统，其特征在于，所述的TCA冷却器(1)空气侧出口处设置有用于控制温度的旁路调节阀A(7)。
3.根据权利要求1所述的一种带高效澄清混凝装置的TCA给水回收系统，其特征在于，所述的压力容器M(6)输出端连接在线水质监测装置N(8)，符合要求的水质通过控制阀G(9)进入凝汽器(10)，不符合要求的水质通过回流阀H(11)流回压力容器M(6)中，压力容器M(6)底部设置有排泥排污阀I(12)。
4.根据权利要求1所述的一种带高效澄清混凝装置的TCA给水回收系统，其特征在于，所述的TCA冷却器(1)进水端与高压给水泵(3)之间并联设置有控制阀B(13)与控制阀C(14)。
5.根据权利要求1所述的一种带高效澄清混凝装置的TCA给水回收系统，其特征在于，所述的减温减压装置P(5)内部设置上下共5层环管，每层环管上开设一定数量得节流孔，每层环管之间有连接管路，串联运行，高压给水从上层进入，压力逐级沿着每层递减，减温减压装置P(5)中间设置有筒状格栅，格栅外部包裹有一层滤网，位于减温减压装置P(5)顶部设置有喷嘴，喷嘴位置下方为格栅得顶部，通过喷嘴直接将来自给水泵中间抽头的低温给水喷入格栅内部，用来降低减压后的给水。
6.根据权利要求1所述的一种带高效澄清混凝装置的TCA给水回收系统，其特征在于，所述的减温减压装置P(5)与压力容器M(6)之间设置有加药预留接口，加药预留接口用于添加混凝剂与助凝剂。
7.根据权利要求1所述的一种带高效澄清混凝装置的TCA给水回收系统，其特征在于，所述的压力容器M(6)内部依次设置混凝区、推流区、斜板沉降区与高分子粒度精滤区，所述的斜板沉降区内部设置有斜板，高分子粒度精滤区内部填充高分子粒度小球。
8.根据权利要求1所述的一种带高效澄清混凝装置的TCA给水回收系统，其特征在于，所述的压力容器M(6)给水侧输出端分为并联的三路，一路通过流量控制阀F(17)进入锅炉高压省煤器(4)，另一路通过流量控制阀E(18)直接进入凝汽器(10)、最后一路通过流量控制阀D(15)与减温减压装置P(5)相连，在减温减压装置P(5)中输出后进入压力容器M(6)，给水在压力容器M(6)中实现净化分离，最终合格的给水通过控制阀G(9)进入凝汽器(10)，不合格的给水通过回流阀H(11)回流至压力容器M(6)。
9.根据权利要求1所述的一种带高效澄清混凝装置的TCA给水回收系统，其特征在于，所述的压力容器M(6)的减温水来自给水泵中间抽头的低温给水，管道上设有减温水调阀J(16)；
所述的TCA装置(1)回水至凝汽器(10)之间设置有流量控制阀E(18)；
所述的TCA冷却器(1)与减温减压装置P(5)之间设置有流量控制阀D(15)。
10.一种带高效澄清混凝装置的TCA给水回收系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤；
TCA装置1空气侧的控制：
空气侧的控制主要在燃机单机启动后进行，根据系统需要的冷却空气流量配置相应的管径，主要控制手段是调整进入TCA装置(1)的旁路调节阀A(7)开度，通过旁路调节阀A(7)的开度来控制TCA装置(1)空气侧出口混合温度Tf，调节阀A(7)自动跟踪TCA装置(1)出口混合后的温度Tf，当Tf>T0(T0为TCA空气侧出口温度设计值)，旁路调节阀A(7)开度关小，反之则开大，整个过程实现闭环控制；
TCA装置(1)进水侧控制：
高压给水通过2个并联的冷却水控制阀B(13)和控制阀C(14)进入TCA装置(1)，TCA装置(1)冷却水控制阀B(13)和控制阀C(14)的开度根据燃机控制系统的设定值进行控制操作，正常情况下控制阀B(13)和控制阀C(14)只保持一路开启，另一路关闭，实现冗余配置；
TCA装置(1)出水侧控制
1)出水侧至压力容器M(6)回路：在燃机启动初期，给水水质不符合要求或者给水温度不符合进入锅炉汽包的要求时，通过冷却水流量控制阀D(15)优先进入压力容器M(6)，在压力容器M(6)中完成水质处理、净化、排污及在线监测；
具体控制方法如下所示：
a)在线水质监测合格，则自动开启压力容器M(6)至凝汽器(10)的控制阀G(9)，控制阀G(9)开到位后连锁关闭压力容器M(6)的回流阀H(11)；
b)在线水质监测不合格，则自动开启压力容器M(6)的回流阀H(11)，回流阀H(11)开到位后连锁关闭压力容器M(6)至凝汽器的控制阀G(9)；
c)自动排污阀I(12)：压力容器M(6)底部每8小时开排泥门5min排泥排污，最终排放至厂区相关水处理设备；
d)减温减压装置P(5)根据给水泵出口压力p1和压力容器M(6)的设计压力p2值来设计节流孔板的尺寸和数量，最终将给水压力节流至设定值p2；压力容器M(6)的减温水来自给水泵中间抽头的低温给水，管道上设有减温水调阀J(16)，减温水调阀J(16)自动跟踪压力容器M(6)内的出水温度T2，当T2温度高于压力容器M(6)的设计出水温度Tm，则减温水调阀J(16)开大，反之则关小，整个回路实现闭环调节；
2)出水侧至凝汽器(10)回路：当燃机正常停机或者故障检修时，此时高压给水水质已经符合要求，此时只需要将给水回路直接切换至凝汽器(10)，即自动开启TCA装置(1)回水至凝汽器(10)的流量控制阀E(18)，同时连锁关闭TCA装置(1)回水至高压省煤器(4)后的流量控制阀F(17)；
3)出水侧至高压省煤器出口流量控制阀F(17)：当燃机启动后负荷达到40％以上，该负荷下TCA装置(1)空气侧温度达到加热高压给水的要求，此时逐渐关闭TCA装置(1)至凝汽器(10)的流量控制阀E(18)，连锁开启TCA装置(1)至高压省煤器(4)后流量控制阀F(17)，流量控制阀F(17)根据燃机控制系统的设定值进行控制操作。
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