陶 勇，趙永國，楊洪濤，焦俊杰

(國家能源菏澤發(fā)電有限公司，山東 菏澤 274032)

機組停運后，循環(huán)水泵不能立即停運，一般要等這些輔助設(shè)備停止后才可以停止循環(huán)水泵運行，至少要運行48 h以上。而這些輔助設(shè)備在停機后需要的冷卻水量非常少，為它們運行一臺循環(huán)水泵顯然浪費。相對于目前頻繁調(diào)停的機組，循環(huán)水泵空載運行小時數(shù)明顯增加，空載電量浪費問題尤為突出。

某廠三期機組5#、6#機每次停機后，由于除氧器儲熱能力強，溫度下降緩慢，再加上其系統(tǒng)與凝汽器密切相連，所以凝汽器的溫度也會很高。如果除氧器溫度降不下來，就會導(dǎo)致凝汽器溫度偏高，而不得不長期運行循環(huán)水泵進行冷卻，且須等到低壓缸排汽溫度低于50 ℃以后，才能停止循環(huán)水泵的運行。三期機組停機后，各種原因造成低壓缸排汽溫度高且下降較慢，循環(huán)水泵要持續(xù)運行20 h以上，從而造成電力浪費。本文將對影響排汽溫度高的影響因素、采取的措施等方面進行介紹，并對實施效果進行分析。

1 系統(tǒng)簡介

某公司三期2×330 MW汽輪機型號為C330-16.67/0.8/537/537型、亞臨界、一次中間再熱、兩缸兩排汽、抽汽凝汽式汽輪機。該機組系統(tǒng)共配置3臺高壓加熱器、4臺低壓加熱器和1臺除氧器。其中除氧器位于4臺低壓加熱器出口，用于除去鍋爐給水中的氧氣及其他氣體，以保證給水的品質(zhì)[1-2]。同時，除氧器本身又是給水回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)中的一個混合式加熱器，起著加熱給水、提高給水溫度的作用[3]。330 MW機組熱力系統(tǒng)如圖1所示。同時，三期除氧器水箱有效容積為150 m3，還可以用來儲存給水，平衡給水泵向鍋爐的供水量與凝結(jié)水泵送進除氧器水量的差額。也就是說，當(dāng)凝結(jié)水量與給水量不一致時，可以通過除氧器水箱的水位高低變化調(diào)節(jié)，以滿足鍋爐給水量的需要[4-6]。

圖1 330 MW機組熱力系統(tǒng)簡圖

2 影響因素

停機后，熱力系統(tǒng)仍有余汽和疏水排向凝汽器。為防止凝汽器內(nèi)溫度過高造成銅管變形，進而影響脹口嚴(yán)密性[7-9]，依照該公司330 MW機組運行規(guī)程要求，在停機后根據(jù)鍋爐情況來停止電動給水泵運行，并且須等低壓缸排汽溫度低于50 ℃以后，才能停止凝結(jié)泵、開式水系統(tǒng)、閉式水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)的運行[10-11]。但是機側(cè)各系統(tǒng)大量疏水和系統(tǒng)儲熱會導(dǎo)致循環(huán)水泵運行時間較長，廠用電被大量浪費[12-13]。為解決這一問題，可通過改變原有運行方式，加快熱力系統(tǒng)冷卻速度，減少循環(huán)水泵停機后運行時間，提早設(shè)備檢修開工工期。

對機組各個系統(tǒng)進行分析后，總結(jié)出影響循環(huán)水泵運行時長的因素主要有以下幾個。

2.1 疏水致使凝汽器內(nèi)溫度升高

在停機過程中，蒸汽參數(shù)由高逐漸降低，特別是滑參數(shù)停機，在前幾級做功后，蒸汽內(nèi)含有濕蒸汽，在離心力的作用下甩向汽缸四周[14-17]。負(fù)荷越低，蒸汽含水量越大。另外汽機脫扣后，汽缸及蒸汽管道內(nèi)仍有較多的余汽凝結(jié)成水[18-20]。疏水必須放掉，而且盡量在凝汽器真空破壞前放掉，否則將造成汽機葉片水蝕，機組振動，上下缸產(chǎn)生溫差及腐蝕汽缸內(nèi)部。因此汽輪機啟動和停機時，應(yīng)加強汽機本體及蒸汽管道的疏水[21-22]。330 MW機組凝汽器疏水如圖2所示。

圖2 330 MW機組凝汽器疏水

2.2 高加系統(tǒng)疏水

高壓加熱器是電站中的重要輔助設(shè)備，是回?zé)嵫h(huán)的重要部分。它利用高壓缸的抽汽來加熱給水，使一部分做過一定功的蒸汽熱量全部回收，從而減少排汽損失，提高電站熱循環(huán)效率，另一方面提高進入蒸發(fā)器的給水溫度，降低蒸發(fā)器傳熱管內(nèi)外溫差，有利于減少傳熱管的熱應(yīng)力[23-24]。同時，當(dāng)高壓加熱器內(nèi)的溫度低于蒸汽壓力對應(yīng)的飽和溫度時會凝結(jié)成水，若不及時排出，則會存積在某些管道和氣缸中，對系統(tǒng)造成危害。高壓加熱器疏水系統(tǒng)負(fù)責(zé)將這些水排出。停機后，高壓加熱器正常疏水無法排至除氧器，只能通過高加危急疏水進入凝汽器，致使凝汽器內(nèi)溫度升高[25]。330 MW機組高壓加熱器疏水如圖3所示。

2.3 熱力系統(tǒng)閥門不嚴(yán)

停機后，除氧器內(nèi)水溫一般在150 ℃左右。這是某次停機后對除氧器和凝汽器水位進行統(tǒng)計(見圖4)后得出的。通過統(tǒng)計還發(fā)現(xiàn)，在實際生產(chǎn)中由于閥門內(nèi)漏，除氧器內(nèi)大量的熱水會緩慢漏至凝汽器，從而導(dǎo)致凝汽器溫度長時間居高不下[26-28]。

圖3 330 MW機組高壓加熱器疏水

圖4 某次停機后做的除氧器和凝汽器水位統(tǒng)計

機組停運期間，正常運行的工業(yè)及采暖供汽系統(tǒng)至凝汽器氣控疏水門不嚴(yán)，高溫蒸汽漏入凝汽器，使凝汽器內(nèi)溫度升高。工業(yè)及采暖供汽系統(tǒng)如圖5所示。

圖5 工業(yè)及采暖供汽系統(tǒng)

2.4 開、閉式循環(huán)水系統(tǒng)冷卻需求

通過對開式循環(huán)水系統(tǒng)和閉式循環(huán)水系統(tǒng)主要用戶的分析可以發(fā)現(xiàn)，機組停運以后對冷卻有需求且冷卻熱量較大的用戶主要有大機油箱和汽動給水泵油箱[29]。機組內(nèi)傳遞給軸承的熱量被逐漸帶走的過程中，開式循環(huán)水中斷后主機油溫會慢慢升高。閉式水系統(tǒng)及部分用戶如圖6所示。

而這4個主要因素中，雖然開、閉式水系統(tǒng)有幾個冷卻用戶需要冷卻水，但因主機油系統(tǒng)和閉式循環(huán)水系統(tǒng)本身有一定的儲熱量和散熱能力，且在停機期間熱量已被帶走了絕大部分，所以剩余熱量可通過加設(shè)臨近機組開、閉式水系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)或間歇短時啟動循環(huán)水泵來予以解決。

在機組每次停機后，除氧器蓄熱能力強，溫度下降緩慢，其系統(tǒng)與凝汽器密切相連，是造成凝汽器溫度高的主要原因。如果除氧器溫度降不下來，就會導(dǎo)致凝汽器溫度高，而不得不長期運行循環(huán)水泵進行冷卻，從而造成電力浪費。所以在進行多次試驗和總結(jié)后發(fā)現(xiàn)，通過采取除氧器快冷措施，加速除氧器內(nèi)高溫水的冷卻速度，可縮短停機后循環(huán)水泵的運行時間。

圖6 閉式水系統(tǒng)及部分用戶

3 措施實施

在以往停機后，若鍋爐不再需要上水，停止給水泵運行后常常會關(guān)閉除氧器進出水門，這會導(dǎo)致大量高溫給水滯留在除氧器內(nèi)。由于除氧水缺乏必要的冷卻環(huán)路，除氧器溫度下降緩慢。又由于熱力系統(tǒng)閥門不嚴(yán)密，位于高處的高溫除氧水又會慢慢倒入凝汽器內(nèi)，使凝結(jié)水系統(tǒng)及除氧器內(nèi)溫降緩慢[30]。所以采用的方法就是，開啟除氧器進水門，讓低溫凝結(jié)水以合適的流量進入除氧器，依托除氧器溢流電動門控制除氧器內(nèi)高溫水排至凝汽器，并通過循環(huán)水系統(tǒng)將流入凝汽器內(nèi)的熱量帶走。冷熱水循環(huán)可提高除氧器內(nèi)除氧水的冷卻速度，但需保持除氧器溫度變化不應(yīng)大于1.83 ℃/min。措施原理圖如圖7所示。

圖7 措施原理圖

具體措施如下：

1) 停機前及時切換工業(yè)采暖供汽至臨機，并將通往凝汽器的各疏水門關(guān)閉嚴(yán)密；2) 停機過程中，滿足鍋爐上水溫度要求的前提下盡量降低除氧器水溫，并保持除氧器、凝汽器低水位運行；3) 停機后及時關(guān)緊主、再蒸汽管道和各段抽氣疏水門，以降低高溫疏水對凝汽器溫度的影響；4) 停機后盡快進行除氧器快冷操作，即除氧器連續(xù)上水，利用除氧器溢流門控制其水位，將除氧器內(nèi)的高溫水放至凝汽器進行快速冷卻。

4 能效分析

通過循環(huán)冷卻，將150 ℃左右的高溫水冷卻至70 ℃左右，然后停止循環(huán)水泵。對比以前運行方式，采用除氧器快冷的操作方式，可縮短循環(huán)泵運行時間12 h左右[31]。效益分析如下：

5#、6#機循環(huán)泵是6 kV動力，功率為1 700 kW，如果每次停機均采用快冷方式，單次停機可節(jié)約電量：1 700×12=20 400 kW·h。按三期2臺330 MW機組每年停機10次計算，那么每年可節(jié)約電量：20 400×10=204 000 kW·h；可節(jié)約資金約：204 000×0.42=85 680(元)。

5 結(jié)語及補充措施

1)操作前進行風(fēng)險分析，認(rèn)真執(zhí)行停機操作項目書，明確責(zé)任和分工，確保各項操作的準(zhǔn)確無誤。

2)停機前，對電動門、手動門、氣控門等閥門內(nèi)漏情況進行全面檢查，運行中無法消除的要及時統(tǒng)計上報，便于檢修停機后處理。

3)每次停機后，及時執(zhí)行除氧器快冷措施，根據(jù)停機時間長短和停機檢修要求，來確定快冷后的水溫。如果有比較急的檢修任務(wù)，可以將除氧器水溫控制較低一些，便于開展檢修工作。