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淺析高加泄漏原因及切除對(duì)汽輪機(jī)的影響

2019-09-10 07:22:44葛錦韜

葛錦韜

【摘??要】本文介紹了火力發(fā)電廠高壓加熱器切除對(duì)330MW汽輪機(jī)安全性及經(jīng)濟(jì)性的影響,以及高加泄漏的內(nèi)外原因。通過(guò)十多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),對(duì)類似的亞臨界火電機(jī)組有參考作用。

【關(guān)鍵詞】高加泄漏;汽機(jī)運(yùn)行;異常工況

高壓加熱器是汽輪機(jī)組給水回?zé)嵯到y(tǒng)中的主要設(shè)備,它對(duì)汽輪機(jī)乃至全廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行影響很大。以我廠一號(hào)汽輪發(fā)電機(jī)組為例,簡(jiǎn)要分析當(dāng)汽輪機(jī)的一種特殊變工況運(yùn)行形式--高加停運(yùn)(或稱切除)時(shí)的運(yùn)行情況。

一、高壓加熱器工作原理

高壓加熱器由殼體和管系兩大部分組成,在殼體內(nèi)腔上部設(shè)置蒸汽凝結(jié)段,下部設(shè)置疏水冷卻段,進(jìn)、出水管頂端設(shè)置給水進(jìn)口和給水出口。當(dāng)過(guò)熱蒸汽由進(jìn)口進(jìn)入殼體后即可將上部主螺管內(nèi)的給水加熱,蒸汽凝結(jié)為水后,凝結(jié)的熱水又可將下部疏水螺管內(nèi)的部分給水加熱,被利用后的凝結(jié)水經(jīng)疏水出口流出體外。高壓加熱器具有能耗低,結(jié)構(gòu)緊湊,占用面積少,耗用材料省等顯著優(yōu)點(diǎn),并能夠較嚴(yán)格控制高加疏水水位,疏水流速和縮小疏水端差等。

二、高加泄漏影響及分析

高壓加熱器在工作過(guò)程中的泄漏,將會(huì)使得機(jī)組故障停運(yùn),究其比率足可占技術(shù)系統(tǒng)故障的停運(yùn)次數(shù)頻率比重的一半以上,這個(gè)機(jī)率是非常高的。這種泄漏現(xiàn)象引發(fā)的技術(shù)故障,不僅讓機(jī)組在整體過(guò)程中的運(yùn)行受到很多的負(fù)面影響,還會(huì)致使機(jī)組的熱效率降低了很多。因此采取必要的措施,防止這類泄漏的發(fā)生是非常必要的,不僅有利于把電廠的故障降到最低,也有利于提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

通過(guò)運(yùn)行分析,高加泄漏的原因主要有以下方面:

1、端囗泄漏的主要原因

端囗的泄漏主要源于熱應(yīng)力過(guò)大、管板變形和高加出廠制造質(zhì)量不良。

熱應(yīng)力過(guò)大:高加正常啟?;驒C(jī)組運(yùn)行中高加故障停運(yùn)以及重新啟動(dòng)時(shí)會(huì)造成高加的溫升率、溫降率過(guò)大使高加管與管板連接處受到很大的熱應(yīng)力,焊縫或脹管處很可能發(fā)生損壞從而引起端囗漏泄。

管板變形:管與管板相連接由于管板發(fā)生變形,會(huì)使管端口發(fā)生漏泄。

質(zhì)量不良:高壓加熱器對(duì)管子與管板間的脹管或焊接技術(shù)要求很高,高加管板與管子材質(zhì)相當(dāng)重要,它影響管板與管子的焊接。另外,焊接技術(shù)至關(guān)重要,堆焊技術(shù)不過(guò)關(guān),會(huì)造成孔眼,降低了端囗承受機(jī)組運(yùn)行方式變化的能力,最好選用高加應(yīng)采用使用業(yè)績(jī)好的廠家和選用各方面質(zhì)量好的產(chǎn)品。

2、高加管束本身漏泄的主要原因

高加管本身漏泄在于振動(dòng)、腐蝕、超壓等原因:當(dāng)通過(guò)管子間的蒸汽流量超過(guò)設(shè)計(jì)時(shí),蒸汽流速也相應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)值,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使管子發(fā)生振動(dòng)有的甚至產(chǎn)生共振現(xiàn)象。管子振動(dòng)使管壁外與隔板的管孔發(fā)生摩碰,使管壁變薄,在給水壓力的作用下破裂,當(dāng)部分換管因泄漏而堵管后,更加劇了工況條件的惡化。

腐蝕:高加管的外壁和內(nèi)壁都會(huì)發(fā)生化學(xué)腐蝕,給水中的溶解氧過(guò)高或PH值過(guò)低都會(huì)使高加管內(nèi)壁受到腐蝕。

超壓:高加水側(cè)壓力偏高時(shí),給水泵出力偏高,可能使管子鼓脹而變粗、開裂,使管束泄漏。

除管子自身的各種問(wèn)題外,高加惡劣的運(yùn)行環(huán)境也會(huì)加劇管子的破壞,此外在停機(jī)檢修過(guò)程中,若沒有及時(shí)對(duì)泄露管子周圍進(jìn)行保護(hù)性的堵管及補(bǔ)焊,則會(huì)殘余應(yīng)力過(guò)大而導(dǎo)致焊口泄漏。

三、高加切除后的運(yùn)行工況

我廠汽輪機(jī)型號(hào):CZK330/291-16.67/0.4/538/538型抽汽凝汽式汽輪機(jī)。型式:亞臨界、一次中間再熱、高中壓合缸、雙缸雙排汽、單軸、直接空冷抽汽凝氣式汽輪機(jī),汽輪機(jī)具有七級(jí)非調(diào)整抽汽。一、二、三級(jí)抽汽分別向三臺(tái)高壓加熱器供汽,四級(jí)抽汽供除氧器和輔助蒸汽系統(tǒng),五、六、七級(jí)抽汽供汽至三臺(tái)低壓加熱器,冷再蒸汽管道上還接出兩路分別至輔助蒸汽系統(tǒng)和汽封系統(tǒng)。汽輪發(fā)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中,高壓回?zé)峒訜崞鳎ㄒ韵潞?jiǎn)稱高加)處于給水泵出口,承受的壓力高,且在較高的溫度下工作,運(yùn)行條件差,發(fā)生故障的機(jī)會(huì)較多。一旦高加發(fā)生故障,或因嚴(yán)重泄漏造成殼側(cè)滿水時(shí),有可能造成汽、水倒入汽輪機(jī),危及機(jī)組安全,必須將其從系統(tǒng)中隔離出來(lái)。為保障此種情況下機(jī)組的正常供水,系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),都設(shè)置了加熱器的水側(cè)旁路,高加切除后,給水將繞旁路而行。

高參數(shù)大容量機(jī)組的高壓加熱器安裝形式已經(jīng)從立式加熱器改為臥式加熱器,采取臥式加熱器的優(yōu)點(diǎn)是臥式傳熱效果好,換熱強(qiáng)度高,但是其缺點(diǎn)就是檢修需要大空間,因臥式加熱器具有進(jìn)汽段,加熱段,疏水冷卻段,所以具有檢修工作量大的缺點(diǎn)。我廠給水采用大旁路系統(tǒng),是指為多臺(tái)高加設(shè)置一公共旁路,優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單,隔離閥少,操作方便,投資費(fèi)用省。缺點(diǎn)是靈活性差,事故影響面大,一臺(tái)高加故障后,所有高加都必須停運(yùn)。在高加水側(cè)切除時(shí),回?zé)岢槠?、二、三段全部停止運(yùn)行,抽汽停止使機(jī)組給水溫度下降,機(jī)組效率下降。同時(shí)給運(yùn)行調(diào)整帶來(lái)了困難,易發(fā)生超溫事件,也會(huì)使機(jī)組無(wú)法帶到額定負(fù)荷,對(duì)經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生極大影響。

高加的停運(yùn)有依次停運(yùn)法和中間停運(yùn)法兩種典型方式。我廠采用給水大旁路系統(tǒng),則所有高加只能一起切除,采用依次停運(yùn)法。

根據(jù)實(shí)際運(yùn)行方式,在高加切除操作時(shí),回?zé)岢槠凑諒母邏合虻蛪褐鸺?jí)緩慢停止的原則,逐漸關(guān)閉一到三段抽汽逆止門,進(jìn)汽門,在操作過(guò)程中注意給水溫度變化,在停高加過(guò)程中給水溫度每分鐘下降不允許超過(guò)0.92℃,同時(shí)還要監(jiān)視汽包水位變化,調(diào)節(jié)級(jí)壓力的變化。在高加停止后,加強(qiáng)對(duì)機(jī)組的檢查與調(diào)整,保證機(jī)組各項(xiàng)參數(shù)不越限。高加切除后,勢(shì)必造成汽輪機(jī)偏離設(shè)計(jì)工況運(yùn)行,使其經(jīng)濟(jì)性發(fā)生變化,并對(duì)其運(yùn)行安全性造成影響,成為限制機(jī)組出力的因素。

不同的高加切除方式對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響是不同的。采用依次停運(yùn)法,被保留的各加熱器焓升、端差、抽汽管道流速及壓損都基本保持不變。如果此時(shí)汽輪機(jī)主蒸汽流量不變,則從停運(yùn)后的那臺(tái)高加抽汽口開始的下游通流級(jí)蒸汽流量及各監(jiān)視段壓力都將增加,通流量的增加近似等于停運(yùn)高加的原抽汽量。一方面,由于被保留的各加熱器熱負(fù)荷并不增加,造成給水溫度降低較多,偏離最佳值較大;另一方面,由于下游通流級(jí)流量增加,使冷源損失增加。兩方面的原因造成機(jī)組經(jīng)濟(jì)性下降十分明顯。

高加解列后給水溫度由額定280.3℃變化至179.8℃,從而使主汽壓力下降,為使鍋爐能夠滿足機(jī)組負(fù)荷則必須相應(yīng)增加燃煤量,增加送、引風(fēng)機(jī)出力,從而造成爐膛過(guò)熱,汽溫升高,更重要的是標(biāo)準(zhǔn)煤耗增加12?g/kwh,機(jī)組熱耗增加3.6%,廠用電率增加約0.5%。另外,高加停運(yùn)后還會(huì)使汽輪機(jī)末級(jí)葉片蒸汽流量增加,加劇葉片侵蝕。

四、結(jié)論

高加切除屬于汽輪機(jī)的故障運(yùn)行工況,嚴(yán)重影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性。運(yùn)行人員應(yīng)高度重視高加運(yùn)行中的監(jiān)視和控制、停機(jī)階段的保護(hù)、以及機(jī)組起動(dòng)過(guò)程中高加溫升率的限制,以確保高加的可靠性。高加因故障停運(yùn)后,應(yīng)限制機(jī)組出力,使其低于額定功率。

(作者單位:國(guó)電榆次熱電有限公司)

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