320MW機組高加小旁路改造可行性研究

許　楓

神皖九華發電有限公司，安徽池州　247100

320MW機組高加小旁路改造可行性研究

許楓

神皖九華發電有限公司，安徽池州247100

本文介紹了320MW機組高加小旁路改造的必要性和可行性，同時介紹了高加小旁路改造具體方案及預算。關鍵詞高壓加熱器；泄漏；旁路

1　高加系統現狀及改造必要性：

九華公司2×32OMW機組，配置3臺高壓加熱器，自投產以來，兩臺機組#3高加多次發生泄漏，每次#3高加泄漏處理時，3臺高加全部切除退出運行，給水經高加大旁路系統參與運行，給水溫度大幅下降（設計工況下，給水溫度從273.6℃下降至174℃），嚴重影響到機組熱經濟性。

根據熱力計算，給水溫度每下降10℃，發電煤耗約增加0.438g/kw·h左右。以2014年3月20日高加泄漏退出運行為例，在3月20日～3月22日高加退出運行期間，機組發電量累計1948萬度，發電煤耗317.75g/kw·h（反平衡），較3月1日～3月19日累計平均值305.29g/kW·h高出12.46g/kw·h，多耗標煤242.72噸，燃料成本增加15.55萬元；同時，脫硝系統退出運行期間發電量為508.3萬度，按每度電脫硝電價0.01元計算，電價損失為5.08萬元，總計20.63萬元。

目前，一旦運行期間高加發生泄漏，高加將退出運行并進行查漏消缺工作，泄漏的換熱管將被堵死。隨著#3高加被封堵換熱管數量不斷增加以及工作年限的增長，#3高加泄漏的可能性也在日益增大。因此，為減少高加在線查漏期間的經濟損失，對高加旁路系統進行改造是一項不錯的技術措施。

2　技術改造方案

鑒于機組投產以來高加換熱管泄漏全部發生在#3高加，將優先考慮對#3高加進行小旁路改造。

2.1高加給水管路改造方案：單一大旁路系統改造成大旁路 + #3高加小旁路的混合旁路系統

#3高加給水出口增加一只電動閘閥，從該閘閥至#2高加給水進口前引一路給水管與高加大旁路通過一只三通閥并聯，形成#3高加給水小旁路系統。改造后其原則性熱力系統如圖1。

2.2高加疏水方式簡化途徑——凝汽器回收

公司高加疏水系統采用逐級自流方式進行回收，即由#1高加→#2高加→#3高加→除氧器，同時，每臺高加均設有危急疏水排放系統，經高加危急疏水擴容器減溫減壓后回收至凝器。#3高加切除后，高加疏水方式將變更為#1高加→#2高加→高擴，高加危急疏水門在高加水位高高時超遲開，高加水位低時超遲關。此時，將#2高加危急疏水門超馳信號取消，通過#2高加危急疏水門控制#2高加水位。

2.3改造后的熱控控制邏輯變更說明

改造前，任一臺“高加水位高Ⅲ值”報警信號發出后，#1、#2、#3抽汽電動閥關閉，抽汽逆止閥關閉，抽汽管所有疏水閥打開，高加給水切至旁路，三臺高加解列。

改造后，當#3高加“高加水位高Ⅲ值”報警信號發出后，三抽電動閥、逆止閥關閉，DCS信號同時發給高加旁路兩只三通閥，兩只三通閥均動作，#3高加切除，#2高加正常疏水調整閥關閉，#2高加危急疏水調節閥開啟。其它無須變化。

3　可行性分析

3.1方案有效性分析

從高加工作環境分析，在額定工況下，#3高加的抽汽溫度高達435℃，而進水溫度只有174℃，在三臺高加中換熱溫差最大，換熱面工作環境最為惡劣，最容易發生泄漏。根據近幾年全國300MW級機組的事故案例總結，高加泄漏大多發生在#3高加，很少有#1、#2高加發生泄漏的案例。根據公司高加故障情況，高加泄漏均發生在#3高加，#1、#2高加自投產以來未發生過泄漏。因此，在高加給水旁路改造時，只需將#3高加改造成小旁路系統，既縮小改造投資規模，又不影響改造效果。

3.2小旁路投運分析

系統成功改造后，#3高加入口三通閥開啟，#3高加出口處三通閥處于關閉狀態，#3高加出口閥、#1高加出口電動閥均打開，給水走高加內部。

狀況1：當#1、2高加水位高三值信號發出后，#1、#2、#3抽汽電動閥關閉，抽汽逆止閥關閉，抽汽管所有疏水閥打開。此時，DCS信號發給#3高加入口三通閥關閉，小旁路三通閥關閉不動作，然后關閉#1高加出口電動門，高加給水切至旁路，三臺高加解列。

狀況2：當#3高加水位高三值信號發出后，三抽電動閥、逆止閥關閉，此時DCS信號同時發給高加旁路兩只三通閥，#3高加入口三通閥關閉，旁路三通閥開啟，同時關閉#3高加出口電動閥，#3高加切除退出運行，給水經#2、#1高加至鍋爐省煤器。

根據狀況1、狀況2比較，只有狀況2發生時，給水小旁路才能夠發揮作用。

3.3經濟性分析

高壓給水系統成功改造后，一旦#3高加發生泄漏，僅需將#3高加退出運行。此額定負荷工況下，給水溫度僅降低27℃，能夠達到246℃，較高加全部退出時的給水溫度要高出72℃，有效地減小高加全部退出造成的損失。以2014年3月20日高加泄漏退出運行案例比較，同等工況下，發電煤耗僅下降到308g/kw·h，較高加全部退出少損失標煤230t，挽回發電成本14.7萬元。

4　結論

4.1高加投運原則

根據電廠對高加投入率應達到100%的指標要求，高加退出運行是不被允許的，即機組定修期間必須按照規范的工藝要求完成高壓加熱器的查漏、消漏、水位核準標定工作，運行期間通過調控加熱器水位確保下端差≤5.6℃，以確保加熱器投入率達到100%。自2012年以來，通過強化檢修工藝及運行監控，#3高加已連續2年未發生在線泄漏，說明高壓加熱器防泄漏工作可以通過技術手段來實現。

4.2運行方式調控評估

1）現有高加系統一旦退出運行，機、爐側設備的安全隱患因素完全可以通過人為作用進行有效控制。因此，現有高加系統一旦退出運行，對機組設備無本質安全隱患。

2）高壓給水系統有增加小旁路的案例，因此，系統的投停切換控制邏輯應當成熟，投停安全隱患風險系數小。

3）雖然有小旁路案例，但系統投運后，#2高加給水溫升將顯著增大，對#2高加設備自身的影響、加熱器水位的調控難度、疏水管沖刷程度、疏水管振動烈度情況還有待進一步調查分析。

4.3投資與回報分析

根據項目改造158萬元最低投入量核算，單臺機組#3高加因泄漏退出運行處理10次，挽回的經濟損失才能夠與投資額相當，其經濟價值才能夠充分體現。同時，也意味著高加投入率難以長期實現100%，與公司“創一流”指標控制不相符，回報率低。

分析結論：針對高加給水系統增加小旁路的改造意向，技術上基本可行，但投資大回報率低。

［1］仝利霞.300MW機組高加疏水調節門堵塞原因分析及措施［C］//全國火電大機組（300MW級）競賽第38屆年會論文集，2009.

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許楓，發電部汽機主管，神皖九華發電有限公司。