宋紹偉

(中國(guó)國(guó)電集團(tuán)公司，北京 100034)

汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)安全運(yùn)行與節(jié)能降耗

宋紹偉

(中國(guó)國(guó)電集團(tuán)公司，北京 100034)

通過(guò)對(duì)300MW汽輪機(jī)回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀調(diào)查，分析了加熱器端差異常和易發(fā)生泄漏原因，并制定了相應(yīng)的對(duì)策。探索了遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)技術(shù)在高壓加熱器檢驗(yàn)中的應(yīng)用規(guī)律，通過(guò)高低水位調(diào)整試驗(yàn)確定了其最佳運(yùn)行方式，對(duì)高壓加熱器的設(shè)計(jì)、制造及運(yùn)行具有借鑒意義。

高壓給水加熱器;安全;節(jié)能降耗

1 研究背景

高壓加熱器是回?zé)嵯到y(tǒng)的重要組成部分，主要指標(biāo)是加熱器的上下端差和溫升，加熱器自身及運(yùn)行缺陷均會(huì)反映在加熱器的端差和溫升上。國(guó)內(nèi)引進(jìn)的大型機(jī)組在運(yùn)行中暴露了很多有關(guān)高加的質(zhì)量問(wèn)題。某電廠2×300MW亞臨界機(jī)組配置3臺(tái)高加，均為臥式滾筒結(jié)構(gòu)，串聯(lián)布置，疏水逐級(jí)自流，水位采用自動(dòng)調(diào)節(jié)方式。在啟停和低負(fù)荷時(shí)，疏水倒至凝汽器;正常運(yùn)行時(shí)，高加疏水倒至除氧器。在額定負(fù)荷下，高加出口溫度可達(dá)274.7℃。該機(jī)組自投產(chǎn)以來(lái)，因?yàn)楦呒觾?nèi)部鋼管泄漏、外部大法蘭及疏水管道泄漏，經(jīng)常不得不退出運(yùn)行檢修處理，在很大程度上制約著機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。近年來(lái)，該電廠4號(hào)機(jī)組3號(hào)高加頻繁泄漏直接影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2 現(xiàn)狀調(diào)查

2.1 3號(hào)汽輪機(jī)組高加運(yùn)行情況

機(jī)組負(fù)荷300MW工況下，3號(hào)機(jī)組各臺(tái)高加的上端差、下端差均高與設(shè)計(jì)值，影響機(jī)組熱耗升高30.89 kJ/(kW·h)，煤耗升高1.16 g/(kW·h)。2011年7月3號(hào)機(jī)組高加端差試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 3號(hào)機(jī)組高加端差試驗(yàn)

2.2 4號(hào)汽輪機(jī)組高加運(yùn)行情況

機(jī)組負(fù)荷300MW工況下，4號(hào)機(jī)組各臺(tái)高加的上端差、下端差均高與設(shè)計(jì)值(見(jiàn)表2)。近幾年4號(hào)機(jī)組高加泄漏事故統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3。

表2 4號(hào)機(jī)組高加端差試驗(yàn)

表3 4號(hào)機(jī)組高加泄漏情況統(tǒng)計(jì)

3 原因分析

3.1 造成加熱器下端差高于設(shè)計(jì)值的原因分析

造成加熱器下端差高于設(shè)計(jì)值的原因主要有:加熱器進(jìn)水管束部分堵塞;疏水冷卻段受熱面結(jié)垢;疏水入口處管板變形破壞了水封，蒸汽漏入了疏水冷卻段;疏水水位低，疏水不能得到充分冷卻。加熱器下端差大主要受加熱器運(yùn)行水位的影響。

3.2 造成加熱器上端差高于設(shè)計(jì)值的原因分析

加熱器上端差大造成本級(jí)加熱器對(duì)給水的加熱不足，需要增加高壓的抽汽來(lái)彌補(bǔ)，從而降低了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。若為第一級(jí)抽汽則直接影響主給水溫度，對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響更大。正常情況下影響加熱器上端差的原因主要有以下幾點(diǎn):加熱器汽側(cè)空間聚集了空氣;加熱器堵管較多;管束泄漏(過(guò)熱蒸汽冷卻段)或管板脹口處泄漏(主要是給水出口側(cè));加熱器進(jìn)、出口水室中間的分程隔板不密封或密封不好，導(dǎo)致加熱器部分進(jìn)水直接進(jìn)入出水室，未經(jīng)加熱直接排走。其中水室隔板泄漏造成給水旁路加熱器是運(yùn)行中最易出現(xiàn)的問(wèn)題。

3.3 高加泄漏的原因分析

高加泄漏的原因:負(fù)荷變化速度快給高壓加熱器帶來(lái)的熱沖擊;運(yùn)行中高加水位，端差調(diào)整不及時(shí);檢修質(zhì)量不過(guò)關(guān);高壓加熱器在投停操作不當(dāng)。高壓加熱器投運(yùn)前暖管時(shí)間不夠，管板與管束吸熱不均勻而產(chǎn)生巨大的熱應(yīng)力;高加停運(yùn)時(shí)，上側(cè)疏水側(cè)溫降滯后，從而形成較大的溫差，產(chǎn)生熱變形。

3.4 3號(hào)高加最易泄漏的原因分析

(1)由于加熱器的疏水是逐級(jí)自流形式，3號(hào)高加是1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)高壓加熱器疏水的匯集地點(diǎn)，水量大，水位控制難度大，極易引起水位的大幅度波動(dòng)，引發(fā)交變應(yīng)力。

(2)3號(hào)高加的工作環(huán)境是最惡劣的，容易造成高加泄漏。從3臺(tái)高加的運(yùn)行條件看(見(jiàn)表4)，3號(hào)高加的運(yùn)行條件最為惡劣。

表4 3臺(tái)高加水側(cè)、汽側(cè)技術(shù)規(guī)范

(3)由于3號(hào)高加的汽側(cè)壓力低，而在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，3號(hào)高加的汽側(cè)連續(xù)排空氣管與1號(hào)、2號(hào)高加的排空氣管是接在一根母管上之后，再排入除氧器的，由于3號(hào)高加的連續(xù)排空氣壓力遠(yuǎn)低于1號(hào)、2號(hào)高加，易使3號(hào)高加的連續(xù)排空氣無(wú)法正常實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致非凝結(jié)氣體的積存而產(chǎn)生管系腐蝕。

(4)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)三號(hào)機(jī)組1、2、3號(hào)高加運(yùn)行排氣間距約350mm，而四號(hào)機(jī)組1、2、3號(hào)高加運(yùn)行排氣間距約200mm，而設(shè)計(jì)值為500mm，間距太小可能會(huì)造成3號(hào)高加排氣不暢，非凝結(jié)氣體的積存而產(chǎn)生管系腐蝕，高加泄漏。

4 解決措施

4.1 高壓加熱器進(jìn)、出口水室中間分程隔板改造

一般情況下，高壓加熱器的端差增大、同時(shí)溫升降低，則最大的可能是高加水室分程隔板變形或損壞，應(yīng)立即進(jìn)行修復(fù)或更換。水室分程隔板變形或損壞后，高壓加熱器的端差和溫升隨著運(yùn)行時(shí)間的變化表現(xiàn)規(guī)律十分明顯，即隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，端差逐步增大、溫升逐步減小。3、4號(hào)機(jī)組高壓加熱器上端差偏大，檢修中發(fā)現(xiàn)高壓加熱器進(jìn)、出口水室中間分程隔板沖刷嚴(yán)重、密封不好，導(dǎo)致加熱器部分進(jìn)水未經(jīng)加熱直接排走，造成機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)效率低。檢修期間對(duì)其進(jìn)行了更換處理，厚度加厚，門蓋改為不銹鋼材質(zhì)。消除了高壓加熱器進(jìn)、出口水室中間分程隔板泄漏、短路的問(wèn)題，提高了機(jī)組回?zé)嵝?。通過(guò)高壓加熱器進(jìn)、出口水室中間分程隔板改造，降低了高加上下端差，提高了回?zé)嵯到y(tǒng)效率。改造后汽輪機(jī)熱耗率同比降低23.62 kJ/(kW·h)，煤耗同比下降0.89 g/(kW·h)。

表5 3號(hào)機(jī)組高壓加熱器分程隔板改造前后端差對(duì)比

4.2 利用遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)技術(shù)及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

4號(hào)機(jī)組小修停機(jī)期間，對(duì)3號(hào)高加內(nèi)部鋼管進(jìn)行一次全面的遠(yuǎn)場(chǎng)渦流內(nèi)探。經(jīng)過(guò)逐根檢測(cè)發(fā)現(xiàn):高加上水室直管段無(wú)一減薄;下水室共有19根管在距管口4.26m處的疏水冷卻段端板前端的孔內(nèi)管子外表面發(fā)生嚴(yán)重的震動(dòng)磨損減薄;下水室第－23列最上第1根減薄量最大，已超過(guò)壁厚的70%。隨著間隙的增大，后期磨損將會(huì)明顯加快，爆管泄漏隨時(shí)都有可能發(fā)生，7根減薄量超過(guò)了壁厚的40%，也必須堵掉;其余11根減薄量小于40%，一年之內(nèi)不會(huì)有危險(xiǎn)。該高加的主要問(wèn)題在震動(dòng)磨損。而啟動(dòng)和滑停期間震動(dòng)最為劇烈，應(yīng)特別注意。

4.3 汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化

由于受負(fù)荷影響和抽汽壓力、溫度影響，在不同負(fù)荷下，高加虛假水位不同，造成高加加熱效果不同，高加端差在不同負(fù)荷下發(fā)生變化，造成高加加熱效果降低，把端差信號(hào)引入到高加水位調(diào)節(jié)邏輯中，作為高加水位測(cè)量信號(hào)和調(diào)節(jié)的修正，可根據(jù)負(fù)荷的不同，自動(dòng)改變高加實(shí)際水位值，達(dá)到最佳水位，將高加加熱效果發(fā)揮最大功效，降低高加下端差。調(diào)整在合適范圍內(nèi)，高加下端差由7～9℃降低到5℃左右。

4.4 加裝高加快冷系統(tǒng)

(1)高加入口加裝隔離門。目前高加進(jìn)口僅為一只三通電動(dòng)門，在運(yùn)行期間高加泄漏需隔絕時(shí)可靠性差，增加檢修時(shí)間，降低機(jī)組經(jīng)濟(jì)性;同時(shí)對(duì)檢修人員的安全構(gòu)成極大威脅。在高加進(jìn)口電動(dòng)門后串接一閘閥，確保在高加泄漏時(shí)，能可靠隔離，保證高加運(yùn)行期間檢修時(shí)檢修人員的安全，并縮短檢修時(shí)間，提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

(2)利用二期汽輪機(jī)快冷系統(tǒng)進(jìn)行高加泄漏后的快速冷卻。二期高加沒(méi)有冷卻裝置，運(yùn)行中高加發(fā)生泄漏，只能依靠自然冷卻，大約需要2天時(shí)間，為了縮短檢修時(shí)間，利用檢修機(jī)會(huì)對(duì)高加汽側(cè)增加快冷管道。根據(jù)高加設(shè)備廠家說(shuō)明書(shū)要求高加溫度冷卻速度不能超過(guò)56℃/h，最大冷卻速度不能超過(guò)111℃/h。為了避免冷卻速度過(guò)快，高加停運(yùn)后溫度在160℃左右，利用3號(hào)機(jī)主機(jī)快冷裝置和高加汽側(cè)充氮管道對(duì)高加汽側(cè)進(jìn)行冷卻。

4.5 高加運(yùn)行需要注意的問(wèn)題

(1)運(yùn)行時(shí)高壓加熱器的水位對(duì)加熱器的性能及壽命影響最大。保持穩(wěn)定和一定高的加熱器水位，不僅對(duì)機(jī)組和加熱器效率、安全運(yùn)行很重要，低水位運(yùn)行將引起加熱器內(nèi)部汽水二相流，導(dǎo)致加熱器傳熱管迅速泄漏、損壞。

(2)加熱器不同的傳熱管對(duì)水質(zhì)有不同的要求，水質(zhì)對(duì)加熱器傳熱管損壞影響極大。高加在啟動(dòng)時(shí)水側(cè)應(yīng)注水，當(dāng)給水旁路門前后無(wú)壓差時(shí)方能切換。

(3)運(yùn)行人員應(yīng)注意疏水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，一旦開(kāi)度變大，應(yīng)注意加熱器是否發(fā)生泄漏。嚴(yán)格控制加熱器冷態(tài)啟動(dòng)或者加熱器運(yùn)行工況發(fā)生變化時(shí)，溫度的變化率限定在≤55℃/h。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)300MW汽輪機(jī)回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀調(diào)查，分析了加熱器端差異常和易發(fā)生泄漏原因，并制定了相應(yīng)的對(duì)策;探索了遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)技術(shù)在高壓加熱器檢驗(yàn)中的應(yīng)用規(guī)律;通過(guò)高低水位調(diào)整試驗(yàn)確定了其最佳運(yùn)行方式，提高了機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，對(duì)高壓加熱器的設(shè)計(jì)、制造及運(yùn)行具有借鑒意義。

［1］周征宇.熱電廠高壓給水加熱器的節(jié)能降耗綜合治理［J］.電站輔機(jī)，2003，(4):23－26.

［2］王繼偉，劉瑞梅.高壓加熱器疏水端差偏大原因分析及應(yīng)對(duì)策略［J］.電站輔機(jī)，2010，31(1):32－35.

［3］張?zhí)?運(yùn)行中如何預(yù)防高壓加熱器泄漏［J］.電力安全技術(shù)，2008，10(6):7－9.

［4］陳向東.高壓加熱器運(yùn)行中存在的問(wèn)題及對(duì)策［J］.浙江電力，2002，21(3):53－55.

Steam turbine regenerative system safe operation and energy saving

Through the investigation on the operation status of300MW steam turbine to heat the heating system，ana lyses the term inal tem perature difference anoma lies and the leakage causes，the corresponding countermeasures are formulated.The app lication of remote field eddy current testing technology in the inspection of the high pressure heater，optimal operation mode is determ ined by adjusting the experimentalwater level，has the reference significance to design，manufacture and operation of high pressure heater.

high pressure feedwater heaters;safety;energy saving

TK269

:B

:1674－8069(2015)02－060－03

2014-11-19;

:2015-01-10

宋紹偉(1977-)，男，高級(jí)工程師，從事火電廠運(yùn)行管理和節(jié)能技術(shù)應(yīng)用研究。E－mail:songshaowei@cgdc.com.cn