220 MW機(jī)組給水溫度降低的原因分析及處理

嚴(yán)　暉

(國(guó)電電力邯鄲熱電廠，河北　邯鄲　056000)

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220 MW機(jī)組給水溫度降低的原因分析及處理

嚴(yán)暉

(國(guó)電電力邯鄲熱電廠，河北邯鄲056000)

摘要：介紹國(guó)電電力邯鄲熱電廠12號(hào)220 MW機(jī)組高壓回?zé)嵯到y(tǒng)的運(yùn)行情況，以及給水溫度偏低的現(xiàn)象，認(rèn)為給水溫度偏低是由于加熱器端差增大導(dǎo)致的換熱效率大幅降低，分析加熱器端差增大的原因，提出更換疏水冷卻器等改造措施，通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比說(shuō)明改造后提高了給水溫度。

關(guān)鍵詞：給水溫度；回?zé)嵯到y(tǒng)；加熱器

1概述

汽輪機(jī)組中高壓回?zé)嵯到y(tǒng)是影響給水溫度的主要系統(tǒng)。國(guó)電電力邯鄲熱電廠12號(hào)220 MW機(jī)組的高壓回?zé)嵯到y(tǒng)由2臺(tái)高壓加熱器(5號(hào)、6號(hào))、2臺(tái)蒸汽冷卻器(二段、四段)、1臺(tái)疏水冷卻器組成，利用在汽輪機(jī)中已做過(guò)部分功的蒸汽來(lái)加熱給水，將給水加熱到所需要的溫度，重新輸送至鍋爐，以提高火力發(fā)電機(jī)組的循環(huán)熱效率。

正常運(yùn)行時(shí)，給水先經(jīng)過(guò)疏水冷卻器被加熱至一定溫度后，依次進(jìn)入5號(hào)、6號(hào)高壓加熱器，繼續(xù)被加熱升溫；而后再進(jìn)入2臺(tái)蒸汽冷卻器，進(jìn)一步被加熱至240 ℃，送至鍋爐。而蒸汽則在放熱后凝結(jié)，其疏水采用逐級(jí)自流方式，6號(hào)高壓加熱器疏水自流至5號(hào)高壓加熱器，5號(hào)高壓加熱器疏水自流到疏水冷卻器，然后排至高壓除氧器。5、6號(hào)高壓加熱器后疏水管設(shè)有汽液兩相流疏水自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，由疏水自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置維持高壓加熱器的正常水位。220 MW機(jī)組高壓回?zé)嵯到y(tǒng)示意，見(jiàn)圖1。

圖1　220 MW機(jī)組高壓回?zé)嵯到y(tǒng)示意

2發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

國(guó)電電力邯鄲熱電廠圍繞現(xiàn)役220 MW機(jī)組的煤耗、油耗、水耗等重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，對(duì)比先進(jìn)，量化分析。通過(guò)對(duì)廠內(nèi)12、13號(hào)機(jī)組重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和重點(diǎn)輔助設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測(cè)和分析，反應(yīng)出諸多問(wèn)題。其中，給水溫度嚴(yán)重偏低現(xiàn)象突出。

對(duì)12、13號(hào)2臺(tái)220 MW同型機(jī)組高壓回?zé)嵯到y(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集。在機(jī)組負(fù)荷為200 MW時(shí)(進(jìn)汽量為626 t/h，設(shè)計(jì)給水溫度為240 ℃)，收集記錄高壓回?zé)嵯到y(tǒng)運(yùn)行參數(shù)(包括給水溫度，各加熱器進(jìn)水溫度、出水溫度、進(jìn)汽溫度、疏水溫度)。而后計(jì)算各加熱器給水溫升(出水溫度-進(jìn)水溫度=給水溫升)、端差(疏水溫度-出水溫度=端差),見(jiàn)表1。

表112、13號(hào)機(jī)組高壓回?zé)嵯到y(tǒng)主要計(jì)算參數(shù)℃

參數(shù)12號(hào)機(jī)組13號(hào)機(jī)組給水溫度設(shè)計(jì)值240240運(yùn)行值228246加熱器給水溫升疏水冷卻器5135號(hào)高壓加熱器34396號(hào)高壓加熱器2125二段蒸汽冷卻器1416四段蒸汽冷卻器1213加熱器端差疏水冷卻器865號(hào)高壓加熱器936號(hào)高壓加熱器174

由表1可以看出，12號(hào)機(jī)組給水溫度較13號(hào)機(jī)組低18 ℃；并且12號(hào)機(jī)組2臺(tái)高壓加熱器、1臺(tái)疏水冷卻器的給水溫升較13號(hào)機(jī)組降低4～8 ℃。這說(shuō)明12號(hào)機(jī)組2臺(tái)高壓加熱器和疏水冷卻器的換熱效率降低。

3原因分析

從換熱效果較差加熱器的計(jì)算數(shù)據(jù)可以看出，12號(hào)機(jī)組2臺(tái)高壓加熱器和疏水冷卻器的端差較13號(hào)機(jī)組升高2～13 ℃。這說(shuō)明，端差增大致使加熱器的換熱效率大幅降低，導(dǎo)致給水溫度降低，以下進(jìn)一步分析端差增大原因。

3.1加熱器空氣管路不暢

12號(hào)機(jī)組高壓回?zé)嵯到y(tǒng)原設(shè)計(jì)有空氣系統(tǒng)，因該系統(tǒng)投產(chǎn)以來(lái)極少投入運(yùn)行，5、6號(hào)高壓加熱器之間部分空氣系統(tǒng)管道腐爛而被切除、打堵板。加熱器停運(yùn)或檢修時(shí)，有可能在加熱器殼側(cè)和水側(cè)滯留空氣，或運(yùn)行中抽汽和疏水帶入或析出的不凝結(jié)氣體積聚在加熱器內(nèi)，使傳熱效率降低，增大加熱器的端差，使給水溫度降低。

3.2加熱器管束泄漏

2臺(tái)高壓加熱器及2臺(tái)蒸汽冷卻器泄漏堵管數(shù)極少，均在合格范圍泄漏堵管數(shù)不大于管束鋼管總數(shù)10%的范圍之內(nèi)；只有疏水冷卻器泄漏堵管數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，管束鋼管總數(shù)300根，泄漏堵管數(shù)共170根，勢(shì)必減少加熱器的換熱面積，增大端差，使給水溫度降低。

3.3加熱器水室短路

5、6號(hào)高壓加熱器水室隔板曾多次出現(xiàn)水室平面密封墊被沖破現(xiàn)象，曾采取加大螺栓緊力和提高平面密封墊質(zhì)量的方法來(lái)解決問(wèn)題，但該現(xiàn)象未得到根治。一方面，5、6號(hào)高壓加熱器水室隔板采用螺栓拼裝隔板，螺栓固定在垂直隔板上，使緊固螺栓的大小受到限制，蓋板厚度過(guò)于單薄，當(dāng)給水壓力大于18 MPa時(shí)，易造成蓋板弓起，使上隔板與垂直隔板之間產(chǎn)生間隙，將平面密封墊沖破；另一方面，機(jī)組停運(yùn)時(shí)對(duì)2臺(tái)高壓加熱器水室隔板檢查，整個(gè)水室隔板無(wú)加強(qiáng)筋，在多年的運(yùn)行中，水室隔板在冷熱交變應(yīng)力的作用下已經(jīng)發(fā)生變形，造成隔板間形成較大間隙使給水短路，則部分給水未通過(guò)加熱器加熱進(jìn)入到鍋爐中去，直接造成加熱器端差增大和給水溫度低于設(shè)計(jì)值。

3.4加熱器疏水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)特性不良

長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)12號(hào)機(jī)組高壓回?zé)崾杷到y(tǒng)的運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)2臺(tái)高壓加熱器的疏水汽液兩相流自調(diào)節(jié)液位控制器調(diào)節(jié)特性不良，不能滿足機(jī)組負(fù)荷變化的調(diào)整需求，無(wú)法穩(wěn)定維持高壓加熱器的正常水位，需要開(kāi)啟疏水自調(diào)器旁路門參與調(diào)節(jié)。旁路開(kāi)啟后，汽水混合介質(zhì)大量進(jìn)入疏水管道，使管道出現(xiàn)較大振動(dòng)。

為此，與運(yùn)行人員共同對(duì)12號(hào)機(jī)組高壓回?zé)崾杷到y(tǒng)進(jìn)行操作試驗(yàn)，以觀察和分析系統(tǒng)中各設(shè)備的狀態(tài)。在操作試驗(yàn)運(yùn)行中，12號(hào)機(jī)組的高壓回?zé)崾杷到y(tǒng)反應(yīng)出不良運(yùn)行狀態(tài)。開(kāi)啟高壓加熱器危急疏水，疏水電動(dòng)門打開(kāi)后，高壓加熱器水位幾乎沒(méi)有變化，就地磁翻板水位計(jì)已經(jīng)無(wú)法讀數(shù)，電解點(diǎn)水位計(jì)和平衡容器水位計(jì)顯示水位都低于13號(hào)同型機(jī)組正常水位值。根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象分析，高壓加熱器的疏水汽液兩相流自調(diào)節(jié)液位控制器確實(shí)存在調(diào)節(jié)特性不良問(wèn)題。

3.5加熱器疏水調(diào)節(jié)閥安裝位置不合理

12號(hào)機(jī)組高壓回?zé)嵯到y(tǒng)疏水采用逐級(jí)自流方式。6號(hào)高壓加熱器至5號(hào)高壓加熱器的疏水調(diào)節(jié)閥安裝在6號(hào)高壓加熱器后靠近5號(hào)高壓加熱器一側(cè)；通向除氧器的調(diào)節(jié)閥安裝在5號(hào)高壓加熱器后，且閥后至除氧器的疏水管路長(zhǎng)、垂直距離大、彎頭多。設(shè)備障礙分析臺(tái)賬顯示，2007年5月6日， 12號(hào)機(jī)組5號(hào)高壓加熱器疏水調(diào)節(jié)閥漏汽較大，解體發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥殼體泄漏，沖刷部分50 mm長(zhǎng)，2～30 mm寬。解列系統(tǒng)，檢查疏水自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥內(nèi)壁沖刷嚴(yán)重，旁路門三通所對(duì)調(diào)節(jié)閥殼體部分壁厚嚴(yán)重減薄。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查，殼體減薄是由于調(diào)節(jié)器旁路門長(zhǎng)期開(kāi)啟運(yùn)行，管道內(nèi)的汽水沖刷造成的。由于殼體沖刷部分無(wú)法修復(fù)，將其殼體外部使用鋼板補(bǔ)焊處理。該閥的安裝不合理引起水位波動(dòng)，造成給水溫度溫度降低。

4改造措施

a. 進(jìn)行放空氣試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果按照原始設(shè)計(jì)恢復(fù)已拆除及打死堵部分的空氣系統(tǒng)。

b. 根據(jù)所掌握管束泄漏位置集中且泄漏堵管數(shù)嚴(yán)重超標(biāo)的情況，整體更換疏水冷卻器。

c. 從改變水室隔板結(jié)構(gòu)以適應(yīng)較高壓力的方向著手，將原螺栓拼裝隔板改造為全焊接隔板。全焊接隔板結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2中堵管用人孔法蘭尺寸：外510 mm×330 mm×30 mm，內(nèi)450 mm×270 mm，密封面內(nèi)側(cè)開(kāi)10 mm×6 mm槽安裝聚四氟乙烯盤根，外側(cè)用10只M14栽絲螺栓緊固蓋板，人孔法蘭待隔板拼焊后直接焊接于橫隔板上。將鋼板下料，并加工為水室隔板，新隔板與水室框架焊接，隔板上焊接加強(qiáng)筋，以緩解或消除給水壓力升高造成的隔板變形；隔板上部留一人孔，作為檢修找漏使用，人孔蓋板使用盤根密封，以消除隔板間隙造成的給水短路現(xiàn)象，改善高壓加熱器換熱效率，提高給水溫度。

圖2　全焊接隔板結(jié)構(gòu)示意(單位：mm)

d. 將原汽液兩相流自調(diào)節(jié)液位控制器更換為籠式防空化電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。拆除5、6號(hào)高壓加熱器原疏水汽液兩相流自調(diào)閥、信號(hào)管及5號(hào)高壓加熱器疏水調(diào)節(jié)閥旁路門，保留使用6號(hào)高壓加熱器疏水調(diào)節(jié)閥旁路門；將切除的信號(hào)管打堵、焊接。安裝、焊接新的籠式防空化電動(dòng)調(diào)節(jié)閥及進(jìn)出口門、旁路門。

e. 根據(jù)安裝通則，將5號(hào)高壓加熱器調(diào)節(jié)閥的原安裝位置更改至靠近除氧器的位置，位于18 m通向除氧器的水平疏水管路上，見(jiàn)圖3。

圖3　改造后高壓回?zé)崾杷到y(tǒng)

5改造效果

a. 給水溫度由228 ℃升高至240 ℃，提高了12 ℃，達(dá)到了給水溫度設(shè)計(jì)值。

b. 疏水冷卻器管側(cè)進(jìn)、出水溫升達(dá)到19 ℃，更換疏水冷卻器有效改善了其換熱效率。

c. 5號(hào)高壓加熱器疏水溫度由170 ℃升高至211 ℃，提高了41 ℃，達(dá)到了高壓加熱器疏水溫度設(shè)計(jì)值。

d. 高壓回?zé)崾杷到y(tǒng)投入自動(dòng)調(diào)節(jié)，高壓加熱器水位維持在設(shè)定值，水位調(diào)節(jié)特性穩(wěn)定、可靠；疏水管道內(nèi)介質(zhì)全部為液態(tài)，消除了汽液兩相流對(duì)管道的沖刷，消除了因管壁減薄而發(fā)生爆破的隱患，提高了設(shè)備安全性。

6結(jié)束語(yǔ)

國(guó)電電力邯鄲熱電廠根據(jù)12號(hào)220MW機(jī)組提高給水溫度的成功經(jīng)驗(yàn)，對(duì)11、13號(hào)同型220MW機(jī)組的運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)查分析，分別于13號(hào)機(jī)組B級(jí)檢修、11號(hào)機(jī)組A級(jí)檢修中對(duì)其高壓回?zé)嵯到y(tǒng)實(shí)施技術(shù)改造。主要實(shí)施措施包括：按照原始設(shè)計(jì)恢復(fù)已拆除及打死堵部分的空氣系統(tǒng)，將高壓加熱器原螺栓拼裝結(jié)構(gòu)水室

隔板改造為全焊接結(jié)構(gòu)水室隔，將高壓加熱器原汽液兩相流自調(diào)節(jié)液位控制器更換為籠式防空化電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，將5號(hào)高壓加熱器調(diào)節(jié)閥安裝位置由0 m 5號(hào)高壓加熱器與疏水冷卻器之間更改至靠近除氧器的位置，位于18 m通向除氧器的水平疏水管路上。實(shí)施后，11號(hào)機(jī)組給水溫度由236 ℃升高至240 ℃；11、13號(hào)機(jī)組高壓回?zé)崾杷到y(tǒng)投入自動(dòng)調(diào)節(jié)，疏水管道內(nèi)介質(zhì)全部為液態(tài)，消除了汽液兩相流對(duì)管道的沖刷，根治了管壁減薄易爆破的隱患，保證了設(shè)備系統(tǒng)的安全性。

本文責(zé)任編輯：齊勝濤

Cause Analysis and Treatment on Temperature Reducingof 220 MW Unit Feed Water

Yan Hui

(Guodian Handan Thermal Power Plant,Handan 056000，China)

Abstract：This paper introduces the operational aspect of high pressure regenerative system, and the phenomenon of low feed water temperatue of the No.12 220 MW unit in Guodian Handan thermal power plan, considers that heater terminal difference increasing results in the great decrease of thermal efficiency, results in the decrease of feed water temperature, analyzes the cause of heater terminal difference increasing, changing the modification measures such as hydrophobic cooler is put forward, effectively improve the water supply temperature.

Key words:feed water temperature; regenerative system; heater

中圖分類號(hào)：TM621

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1001-9898(2016)01-0041-03

作者簡(jiǎn)介：嚴(yán)暉(1972-)，男，工程師，主要從事熱電廠生產(chǎn)技術(shù)管理工作。

收稿日期：2015-11-03