淺析超臨界機組運行中高加檢修冷卻方法

王曉臻

摘 要：超臨界機組運行參數高，正常運行中高壓加熱器（以下簡稱高加）一旦發生故障退出運行，由于抽汽逆止門和電動門內漏，高加進口或出口三通閥關閉不嚴等問題，將會給高加冷卻檢修帶來困難，文章根據現場實際情況，提出高加退出后綜合冷卻方案，為檢修工作爭取時間。

關鍵詞：高壓加熱器；冷卻；水封；檢修

引言

高加是發電廠熱力系統的重要組成部分，高加的運行狀態對機組運行的經濟性有重要的影響。在高加退出運行的情況下，機組供電煤耗增加約10g/kWh[1]，按照一臺機組每天發電量0.12億千瓦時，標煤單價650元/噸計算，每天增加發電成本7.8萬元。所以運行中如果高加因水側發生泄漏而退出運行，檢修人員必須盡快進入水室進行堵漏處理。但高加停運后其金屬溫度較高，必須冷卻到一定溫度后，才能具備進入水室檢修條件。按以往機組停運后的檢修記錄，高加自然冷卻時間為81h，實際在機組運行中，考慮管閥的泄漏，冷卻時間更長，為減少發電損失，探索縮短高加冷卻時間的方法具有重要意義。

1 高壓加熱器概況

某廠回熱系統三臺高加水側采用整體大旁路熱力系統，任意一臺高加故障時，需整體解列，三臺高加均為臥式三段冷卻表面式加熱器，水側進出口采用液動三通閥結構，現場布置如圖1所示。

2 高加冷卻方案

2.1 泄漏情況

#3高加水側發生泄漏，高加解列后發現三段抽汽電動門及抽汽逆止門關閉不嚴，#3高加汽側溫度始終保持在180℃左右。高加水側主路出口三通閥前管道放水門始終有水放出，判斷出口三通閥有小流量內漏。

2.2 解決方案

針對水側出口三通閥的內漏情況，采取一方面開啟整個高加組水側所有的放水和排空門，對系統進行泄壓，減少漏向#3高加的高溫工質，另一方面利用水封法在#2高加進口管放水門處先后注入兩個不同溫度等級的凝結水，以減緩管路降溫速率，并形成水封以隔絕剩余熱源。#3高加汽側的冷卻效率是高加檢修的關鍵，以往采取的冷卻方式主要有兩種：第一種方式是在#3高加汽側底部注入溫度較低的除鹽水強制降溫的方式，這種方式雖然冷卻效果好，冷卻時間短，但會導致高加筒體金屬內外壁溫差增大，產生附加應力，當這種熱應力大到一定程度，可能使高加發生彎曲變形。特別是高加管板邊緣處，當高加內壁收縮與管板膨脹不一致時，會增加高加管口與管板間泄漏的風險。第二種方式是利用汽輪機快冷裝置[2]，采用順流方式，通過接管將加熱后溫度可控且穩定的壓縮空氣由#3高加抽汽口接入，由正常疏水管道排出，通過控制快冷裝置出口壓縮空氣溫度的變化快速降低高加溫度。這種冷卻方式能較準確控制冷卻空氣的溫度，但壓縮空氣較正常運行時的抽汽量要小得多，壓縮氣流會以最短的路徑通過疏水冷卻段流出，對高加上級疏水進口端基本不具有冷卻效果，反而會增大高加筒體兩端溫差，并且高加檢修不屬于經常性項目，快冷裝置的投運增加了系統操作量，考慮實際運行中高加抽汽電動門和逆止門不嚴，泄漏的蒸汽對壓縮空氣產生干擾，對冷卻效果會產生一定的影響，實際使用并不多。考慮汽輪機快冷裝置有兩種冷卻方式：一是順流冷卻；二是逆流冷卻，順流需要使用快冷裝置，逆流卻不一定需要。因#3高加正常疏水溫度180℃，相對較低，高加停運后正常疏水排氣管處溫度能在2小時內降低至80℃，在此處接入未經加熱的壓縮空氣，逆流進入#3高加汽側，利用金屬蓄熱逐漸升溫，通過調整三抽電動門后疏水門和#2高加到#3高加正常疏水排氣門開度，可以調整冷卻空氣流量控制降溫速率，通過調整高加筒內壓力，既可以阻止抽汽管路泄漏的蒸汽，也有助于快速查找泄漏點，達到方便快速冷卻檢修的目的，實際系統如圖2所示。

2.3 實際效果

對#3高加汽側進行隔絕，在正常疏水排空門處接入壓縮空氣，緩慢升壓至汽側壓力表顯示0.5Mpa時，開啟三段抽汽電動門后疏水手動門，維持汽側壓力0.4Mpa，使用溫槍或安裝溫度表測量疏水手動門處溫度下降速率，通過調整上述進排氣門開度控制冷卻空氣流量，使降溫速率不超過1℃/M。經過3個小時的冷卻，#3高加筒體溫度降低至153℃后，受管徑限制，進排氣手動門已無調整余量，在#3高加底部疏水冷卻段放水門處增加一路冷卻壓縮空氣，稍開#2高加至#3高加正常疏水管路排氣手動門，增大氣流量的同時平衡#3高加殼側兩端降溫速率，經過5個小時，#3高加殼側溫度降低至50℃以下，具備進入水室檢修條件。降溫對比如表1所示。

3 高加冷卻經濟性和安全注意事項

3.1 經濟性分析

相比高加汽側除鹽水注水冷卻法，快冷裝置冷卻法，文章所述水封結合壓縮空氣逆流冷卻法，投入成本低，在不使高加設備受到隱形損害的前提下，冷卻時間最短，實際使高加提前兩天投入運行，節約費用約15萬元。

3.2 安全注意事項

機組運行中，受設備缺陷等因素的影響，高加冷卻期間和檢修工作開始前，需要綜合分析各溫度和壓力測點變化趨勢，防止高溫高壓工質對人身造成傷害。使用水封法隔絕水側泄漏的工質時，要特別注意高加組水側每個放水和排空門必須保持全開，個別電廠由于這些閥門操作費力，操作開度較小，再加上蒸汽管路泄漏的蒸汽對水封的加熱作用，待部分管段溫度達到一定時，產生強烈的汽水膨脹，大量高溫汽水因放水和排空門開度小，不能完全泄壓而涌向開啟人孔門的待檢修高加，造成人身傷亡，所以水封法隔離冷卻高加，泄壓和保持水封流動換熱是關鍵。

4 結束語

超臨界機組高加設備與主機真空系統，給水系統，及回熱系統均有關聯，再加上設備可能存在缺陷，機組運行中的高加檢修工作需要考慮的因素較多。文章結合現場實際，在高加汽側管路內漏蒸汽，水側出口三通閥不嚴的前提下，采用水封結合空氣逆流冷卻方法，對水側泄漏的#3高加進行冷卻，消除了原高加冷卻方法的弊端，取得很好效果。

參考文獻

[1]段繼鵬.火電廠高壓加熱器頻繁泄漏原因分析[J].設備管理與維修，2011（8）：28-29.

[2]李明志，劉海昌.高壓加熱器在線檢修期間快速冷卻技術研究[J].浙江電力，2014（12）：46-48.