1000 MW機(jī)組末兩級(jí)低壓加熱器疏水不暢原因分析及處理

施 力

（皖能銅陵發(fā)電有限公司，安徽 銅陵 244000）

0 引言

低壓加熱器是汽輪發(fā)電機(jī)組熱力系統(tǒng)中的重要設(shè)備。它充分利用了汽輪機(jī)抽汽加熱凝結(jié)水時(shí)所釋放的過(guò)熱熱量和汽化潛熱，其目的是提高凝結(jié)水溫度，從而提供機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性[1]。

對(duì)于火電廠末級(jí)和次末級(jí)低壓加熱器，由于其抽汽壓力小，疏水處于飽和水與飽和蒸汽臨界點(diǎn)附近，運(yùn)行參數(shù)變化對(duì)疏水狀態(tài)影響大。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，如因廠房位置所限造成管道走向變化大、急轉(zhuǎn)彎多、疏水匯合點(diǎn)選擇不合理等原因，極易造成疏水不暢、疏水管道振動(dòng)[2]。

1 低壓加熱器疏水故障情況

皖能銅陵發(fā)電有限公司6號(hào)機(jī)組采用上海電氣集團(tuán)生產(chǎn)的汽輪發(fā)電機(jī)組，回?zé)嵯到y(tǒng)配置為雙列高壓加熱器，1臺(tái)除氧器，采用5臺(tái)低壓加熱器，7號(hào)低壓加熱器疏水采用疏水泵，8號(hào)、9號(hào)低壓加熱器設(shè)置疏水冷卻器。正常運(yùn)行時(shí)8號(hào)、9號(hào)低壓加熱器疏水匯合后流入疏水冷卻器，經(jīng)疏水冷卻器冷卻后流入疏水立管最終到達(dá)凝汽器。若疏水不暢將導(dǎo)致低壓加熱器水位上升，低壓加熱器解列。圖1為6號(hào)機(jī)組8號(hào)、9號(hào)低壓加熱器疏水圖。

圖1 低壓加熱器疏水示意圖（mm）

自機(jī)組運(yùn)行以來(lái)，6號(hào)機(jī)組末兩級(jí)低壓加熱器存在以下問(wèn)題。

a）6號(hào)機(jī)組末兩級(jí)低壓加熱器疏水至疏水冷卻器管道運(yùn)行中管道振動(dòng)。

b）6號(hào)機(jī)組末兩級(jí)低壓加熱器疏水不暢。

c） 末兩級(jí)低壓加熱器運(yùn)行中無(wú)法隔離（設(shè)計(jì)疏水冷卻器汽側(cè)和凝汽器通過(guò)管道相連，無(wú)閥門(mén)隔離）。末兩級(jí)低壓加熱器退出運(yùn)行后，導(dǎo)致前三級(jí)低壓加熱器長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，對(duì)加熱器安全構(gòu)成較大隱患，同時(shí)，末兩級(jí)低壓加熱器退出運(yùn)行，影響供電煤耗約2 g/（kW·h）。因此，末兩級(jí)低壓加熱器對(duì)機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行影響較大。

夏季運(yùn)行9號(hào)低壓加熱器疏水溫度緩慢上升，最高77℃（此時(shí)9號(hào)抽汽口溫度61℃，說(shuō)明8號(hào)低壓加熱器疏水倒流至9號(hào)低壓加熱器疏水管道造成疏水不暢），水位逐步上升至低壓加熱器滿水位，8號(hào)、9號(hào)低壓加熱器解列。當(dāng)背壓下降后，低壓加熱器投運(yùn)正常。因此，可確認(rèn)9號(hào)低壓加熱器水位上升不是加熱器鋼管泄漏，是疏水不暢所致。

2 低壓加熱器疏水不暢原因分析

2.1 末兩級(jí)低壓加熱器至疏水冷卻器的匯合點(diǎn)位置設(shè)計(jì)不合理

忽略加熱器殼側(cè)壓降，將加熱器進(jìn)汽壓力作為疏水出口壓力，從廠家提供的熱力數(shù)據(jù)中選取50%、75%、100%額定出力工況THA（turbine heat acceptance） 工況疏水的設(shè)計(jì)參數(shù)（壓力為絕對(duì)壓力），如表1所示。

表1 不同負(fù)荷下8號(hào)、9號(hào)低壓加熱器疏水壓差

從設(shè)計(jì)參數(shù)可知，隨著機(jī)組負(fù)荷增加，后兩級(jí)低壓加熱器之間的差壓增加[3]。在疏水冷卻器入口處均為飽和水，根據(jù)負(fù)荷對(duì)應(yīng)的壓差，9號(hào)低壓加熱器疏水管道水位應(yīng)該比8號(hào)低壓加熱器高2～4 m左右，一旦8號(hào)低壓加熱器疏水水位低于匯合點(diǎn)，則8號(hào)低壓加熱器疏水竄至9號(hào)低壓加熱器，導(dǎo)致9號(hào)低壓加熱器無(wú)法疏水。低壓加熱器解列前疏水溫度上升至77℃，而抽汽溫度只有64℃，證實(shí)9號(hào)低壓加熱器疏水不暢的原因應(yīng)該為8號(hào)低壓加熱器疏水倒流所致。9號(hào)低壓加熱器水位上升至一定位置后（一般滿水位5 h后），水位重力加上抽汽壓力，9號(hào)低壓加熱器水位瞬間降至－40 mm。

2.2 疏水冷卻器回疏水立管高度不夠

將8號(hào)、9號(hào)低壓加熱器和疏水冷卻器做為一個(gè)整體考慮，保證8號(hào)、9號(hào)低壓加熱器疏水管道有水位（高度差基本是8號(hào)、9號(hào)低壓加熱器的蒸汽壓差）、疏水冷卻器內(nèi)保證滿水位，避免水位低造成疏水冷卻器汽水兩相流，引起冷卻器內(nèi)熱交換管振動(dòng)，導(dǎo)致疏水冷卻器換熱管道磨損、泄漏[4]。

表2 不同負(fù)荷下凝汽器疏水立管標(biāo)高計(jì)算

比對(duì)不同工況、不同負(fù)荷下的水位高度，發(fā)現(xiàn)凝汽器疏水立管入口標(biāo)高過(guò)低無(wú)法保證8號(hào)低壓加熱器疏水管道內(nèi)有水位，可能排擠9號(hào)低壓加熱器的疏水；同時(shí)疏水冷卻器及疏水冷卻器后疏水管道內(nèi)可能存在汽水兩相流，導(dǎo)致疏水不暢和冷卻器內(nèi)熱交換管振動(dòng)的問(wèn)題。

2.3 疏水立管排汽管徑過(guò)小

高負(fù)荷時(shí)，疏水流量明顯增加，同時(shí)由于疏水冷卻器回疏水立管高度不夠，8號(hào)低壓加熱器無(wú)法建立起穩(wěn)定水封，部分蒸汽經(jīng)過(guò)8號(hào)低壓加熱器疏水冷卻器直接竄入疏水立管，增加疏水立管熱負(fù)荷。疏水冷卻器排汽管道為φ89 mm×2.8 mm，高負(fù)荷時(shí)疏水、蒸汽過(guò)多，導(dǎo)致疏水立管內(nèi)阻力增加，8號(hào)、9號(hào)低壓加熱器疏水不暢[5]。

3 低壓加熱器疏水不暢的解決方法

a） 疏水立管排汽管徑加大，管道由φ89mm×4 mm改為φ273 mm×6 mm。

b） 6號(hào)機(jī)8號(hào)、9號(hào)低壓加熱器疏水至疏水冷卻器的匯合點(diǎn)位置下移至離地面300 mm處。

c） 疏水冷卻器標(biāo)高下移600 mm，原來(lái)基礎(chǔ)（800 mm） 拆除，用16槽鋼做框架支撐。待調(diào)整安裝完畢灌漿處理。

d） 疏水立管φ530 mm×11 mm加高，上移量2.4 m。考慮8.2 m樓板孔徑加大。

e）疏水冷卻器出口管道至疏水立管接口高度由6 m升到9.02 m處（由管道內(nèi)徑下標(biāo)高計(jì)算）。

f）疏水立管排汽管與凝汽器接口上移至標(biāo)高11 m處。

低壓加熱器疏水管路具體改造方案如圖2所示。

圖2 低壓加熱器疏水改造示意圖（mm）

4 低壓加熱器疏水管路改造后運(yùn)行情況及效果

在2017年12月皖能銅陵發(fā)電有限公司6號(hào)機(jī)組小修中對(duì)6號(hào)機(jī)組8號(hào)、9號(hào)低壓加熱器疏水系統(tǒng)進(jìn)行了改造，通過(guò)近8個(gè)月的運(yùn)行實(shí)踐檢驗(yàn)，夏日工況機(jī)組帶1000 MW負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，低壓加熱器疏水正常，滿足了機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要，改造效果明顯。

5 結(jié)論

皖能銅陵發(fā)電有限公司1000 MW機(jī)組未兩級(jí)低壓加熱器疏水不暢的分析處理中，主要是依據(jù)8號(hào)、9號(hào)低壓加熱器的設(shè)計(jì)抽汽壓力，通過(guò)計(jì)算及改造經(jīng)驗(yàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的管路進(jìn)行降低疏水匯合點(diǎn)的改造，實(shí)現(xiàn)了低壓加熱器疏水正常。