電廠高低壓加熱器疏水存在的問題及改造方案

摘 要:本文針對高壓、低壓加熱器水位調節普遍存在的問題，進行了針對性的改造，在某電廠#1—#6機組高壓、低壓加熱器的應用及效果，以210MW高壓加熱器介紹為例。

關鍵詞:高壓低壓加熱器疏水改造

中圖分類號:TM62文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)01(a)-0120-02

某電廠二期為四臺K—215—130—1型汽輪機組。在額定蒸汽參數下，全部投入回熱系統，切除附加抽汽，流通部分清潔，冷卻水溫不大于20℃時，汽機最大容量可達220MW。

高壓加熱器及疏水系統簡介:

210MW汽輪機組配備有三臺高壓加熱器(5#、6#、7#高壓加熱器)。高壓加熱器是允許利用蒸汽熱能加熱給水以提高機組熱效率的設備每臺210MW機組配置的三臺高壓加熱器均為立式筒體式結構采用串聯方式布置。高壓加熱器分別連接在一、二、三段抽汽上，水側工作壓力比鍋爐汽包壓力還要高工作溫度在190～249℃范圍內，汽側溫度常在300℃以上，可見其工作條件是很差的，往往引起加熱器焊接受熱面泄漏。為了防止管系統泄漏或加熱器疏水裝置因不能有效排放疏水，使汽側水位不受限制地升高而倒流入氣輪機，高壓加熱器均裝有保護裝置一但汽側水位達到極限時，通過電器回路在控制盤上顯示危險信號，并同時從水側和汽側將高壓加熱器解列。

高壓加熱器疏水采用從7#高壓加熱器至除氧器逐級自流的方式，還設置有在機組啟動，事故等非正常運行情況下的5#高壓加熱器至凝汽器疏水系統6#、7#高壓加熱器至除氧器疏水系統的切換系統。在正常運行中，除氧器的汽源由四段抽氣供給，其內部壓力。溫度隨負荷呈滑壓運行，額定負荷時除氧器水溫可達166℃(如表1）。

1 問題的提出

汽輪機組的高壓加熱器是充分利用蒸汽熱能加熱給水提高機組熱效率的設備，高壓加熱器一般都是隨機滑啟或機組達到額定功率的70%時投入，據資料表明高加不隨機組投入運行，整臺機組發電出力將降低10%，同時因給水溫度的降低使供電煤耗要提高3%，這樣不但導致機組發電的經濟行大大降低，而且因鍋爐入口給水溫度不能達到設計值，從而使鍋爐的運行工況遠遠偏離設計工況，引起超溫爆管，泄漏現象時有發生，不能保證鍋爐的正常運行，所以高壓加熱器的投入率對機組的安全，經濟運行有直接的關系。

保證高加投入率，提高給水溫度，最終提高電廠循環熱效率。某電廠二期為四臺K-215-130-1型汽輪機組。改造前高加運行的疏水方式為逐級自流，疏水由調整門控制，在十幾年的運行中該調整門先后采用過基地儀表、氣動執行器和電動執行器等不同的疏水調整門控制方式，但無論執行器為電動式還是氣動式，各類液位控制器的執行機構動作頻率普遍存在易卡澀、磨損、腐蝕、泄漏等問題。由于疏水調整門故障不能自動調整，在機組運行中，運行人員為了防止高加汽側水位過高返如汽輪機內部，引發事故，經常將#5高加至#6高加，#6高加至除氧器疏電動門水開啟，使之長期處于全開狀態，來避免上述事故的發生。由于采用這種運行方式，使加熱器的水位不能維持在預想的位置，使高加常處于無水運行。高加汽側無水運行，即高加內無水封限制，在過熱段、凝結段未完全凝結的蒸汽就暢通無阻的進入其冷卻段，使其換熱效果下降。在上述運行方式下，高加的端差就可達25℃，根據有關資料介紹，當高加的端差達到20℃，疏水中就有帶蒸汽現象;高加內無水運行，此時高壓力，大流量的蒸汽在高加內部冷卻凝結成水并以小水珠的形式與蒸汽混合在一起，由于高加底部無水，則蒸汽帶水形成兩相共流，以高速進入疏水冷卻段，嚴重地沖刷著疏冷段的管子，致使其部分管子管壁減薄，特別是盤管出口彎頭處極易減薄，引起泄漏。從#7高加疏冷段出來的疏水、汽水混合物溫度高與其設計值，當此時混合物自流入#6高加時，疏水便會發生閃蒸現象，所產生的蒸汽會抑制#7高加的進汽，這樣就降低了#7高加的經濟性。這樣的運行方式，無論對高加的經濟運行，還是安全壽命都是不利的。無水運行會導致加熱器的疏水在逐級自流到下一級的同時大量的蒸汽串入下一級加熱器，造成機組的熱經濟性大幅降低(原因之一是高能低用，之二是傳熱惡化造成加熱器出口給水溫度降低);滿水運行則存在汽輪機水擊的危險，同時高加高水位保護動作而解列，從而嚴重影響設備和系統的安全性、經濟性。

由于控制器的不穩定，使加熱器的水位不能維持在預想的位置，經常造成加熱器無水或滿水運行。無水運行會導致加熱器的疏水在逐級自流到下一級的同時大量的蒸汽串入下一級加熱器，造成機組的熱經濟性大幅降低(原因之一是高能低用，之二是傳熱惡化造成加熱器出口給水溫度降低);滿水運行則存在汽輪機水擊的危險，同時高加高水位保護動作而解列，從而嚴重影響設備和系統的安全性、經濟性。

2 解決方法

高加的工作原理就是通過抽取部分在汽輪機中做過功的蒸汽加熱在管束內流動的鍋爐給水，蒸汽凝結成高加疏水由調整門排至下一級加熱器或除氧器，常規用的調整門由執行機構來控制，執行機構有活動部件、觸點等，易出現卡澀、磨損、接觸不良等問題，尤其在機組負荷變動期間需頻繁調整，使運行與檢修人員工作量增大。鑒于運行設備系統中存在的問題，經過考察和調研，我們對四臺機組共12臺高加進行了汽液兩相流水位自調裝置的改造。

3 工作原理

汽液兩相流水位自調裝置是基于流體力學理論，利用汽液兩相流的流動特性設計的一種新型液位控制裝置。這種液位裝置無需外力驅動，屬自力智能調節，需消耗少量的蒸汽(約為排水量的1%～2%)作為執行機構的驅動源。該液位控制裝置主要有調節器和信號管兩部分組成。該控制在高壓加熱器上的連接系統如圖1所示。信號管的作用是發送水位信號和變送調節用氣;調節器的作用是控制出口水量，相當于自動調節系統中的執行機構。其調節原理是;當加熱器內的水位上升時，信號管內的水位隨之上升，信號管中的調節汽量的通流面積減少，對于一個固定的斷面，流過的汽量減少，流過的水量必然增加，高壓加熱器的水位隨之下降。反之亦然，由此實現了加熱器水位的自動控制(如圖1）。

4 應用效果

在#3、#4、#5、#6機組高壓加熱器加裝“汽液兩相流自調節水位控制器”后，效果很好，汽輪機組在負荷從110MW～210MW之間變化時，高壓加熱器水相當穩定，無需頻繁的調整操作，拆除了原來的疏水調整門，簡化了系統。同時克服了由于無水位運行對疏水管道沖蝕，使高加的泄漏率大大減少，高加的投入率顯著提高，提高了機組的循環熱效率。#3-#6機的#2、3低加也加裝上“汽液兩相流自調節水位控制器”后，效率會得到大大提高。

5 存在問題

在機組實際運行過程中發現該控制器也存在不足之處，當控制器有調節作用時就會有一定量的蒸汽和不凝結氣體進入下一級加熱器或除氧器，雖然蒸汽含量少，但對下一級加熱器的抽汽仍然有排擠作用;不凝結氣體危害較大，會影響加熱器換熱，進入除氧器后還會加重其工作負擔。

6 結語

雖然該系統存在不足，但與以往的水位調節裝置相比優點明顯:汽液兩相流水位自調裝置無機械運動部分和電控元件，從根本上克服了常規水位控制系統的固有缺陷，很好地解決了加熱器的水位控制問題，使該類故障率大幅度降低。新裝置無磨損、無泄漏、使用壽命長、自調能力強，水位穩定，減輕了運行人員的操作和監視的工作量。

參考文獻

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[5]汽液兩相流水位控制器的理論研究，西安交通大學.

[6]汽液兩相流與沸騰換熱，西安交通大學.