电厂高低压加热器疏水存在的问题及改造方案

摘 要:本文针对高压、低压加热器水位调节普遍存在的问题,进行了针对性的改造,在某电厂#1—#6机组高压、低压加热器的应用及效果,以210MW高压加热器介绍为例。

关键词:高压低压加热器疏水改造

中图分类号:TM62文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)01(a)-0120-02

某电厂二期为四台K—215—130—1型汽轮机组。在额定蒸汽参数下,全部投入回热系统,切除附加抽汽,流通部分清洁,冷却水温不大于20℃时,汽机最大容量可达220MW。

高压加热器及疏水系统简介:

210MW汽轮机组配备有三台高压加热器(5#、6#、7#高压加热器)。高压加热器是允许利用蒸汽热能加热给水以提高机组热效率的设备每台210MW机组配置的三台高压加热器均为立式筒体式结构采用串联方式布置。高压加热器分别连接在一、二、三段抽汽上,水侧工作压力比锅炉汽包压力还要高工作温度在190～249℃范围内,汽侧温度常在300℃以上,可见其工作条件是很差的,往往引起加热器焊接受热面泄漏。为了防止管系统泄漏或加热器疏水装置因不能有效排放疏水,使汽侧水位不受限制地升高而倒流入气轮机,高压加热器均装有保护装置一但汽侧水位达到极限时,通过电器回路在控制盘上显示危险信号,并同时从水侧和汽侧将高压加热器解列。

高压加热器疏水采用从7#高压加热器至除氧器逐级自流的方式,还设置有在机组启动,事故等非正常运行情况下的5#高压加热器至凝汽器疏水系统6#、7#高压加热器至除氧器疏水系统的切换系统。在正常运行中,除氧器的汽源由四段抽气供给,其内部压力。温度随负荷呈滑压运行,额定负荷时除氧器水温可达166℃(如表1）。

1 问题的提出

汽轮机组的高压加热器是充分利用蒸汽热能加热给水提高机组热效率的设备,高压加热器一般都是随机滑启或机组达到额定功率的70%时投入,据资料表明高加不随机组投入运行,整台机组发电出力将降低10%,同时因给水温度的降低使供电煤耗要提高3%,这样不但导致机组发电的经济行大大降低,而且因锅炉入口给水温度不能达到设计值,从而使锅炉的运行工况远远偏离设计工况,引起超温爆管,泄漏现象时有发生,不能保证锅炉的正常运行,所以高压加热器的投入率对机组的安全,经济运行有直接的关系。

保证高加投入率,提高给水温度,最终提高电厂循环热效率。某电厂二期为四台K-215-130-1型汽轮机组。改造前高加运行的疏水方式为逐级自流,疏水由调整门控制,在十几年的运行中该调整门先后采用过基地仪表、气动执行器和电动执行器等不同的疏水调整门控制方式,但无论执行器为电动式还是气动式,各类液位控制器的执行机构动作频率普遍存在易卡涩、磨损、腐蚀、泄漏等问题。由于疏水调整门故障不能自动调整,在机组运行中,运行人员为了防止高加汽侧水位过高返如汽轮机内部,引发事故,经常将#5高加至#6高加,#6高加至除氧器疏电动门水开启,使之长期处于全开状态,来避免上述事故的发生。由于采用这种运行方式,使加热器的水位不能维持在预想的位置,使高加常处于无水运行。高加汽侧无水运行,即高加内无水封限制,在过热段、凝结段未完全凝结的蒸汽就畅通无阻的进入其冷却段,使其换热效果下降。在上述运行方式下,高加的端差就可达25℃,根据有关资料介绍,当高加的端差达到20℃,疏水中就有带蒸汽现象;高加内无水运行,此时高压力,大流量的蒸汽在高加内部冷却凝结成水并以小水珠的形式与蒸汽混合在一起,由于高加底部无水,则蒸汽带水形成两相共流,以高速进入疏水冷却段,严重地冲刷着疏冷段的管子,致使其部分管子管壁减薄,特别是盘管出口弯头处极易减薄,引起泄漏。从#7高加疏冷段出来的疏水、汽水混合物温度高与其设计值,当此时混合物自流入#6高加时,疏水便会发生闪蒸现象,所产生的蒸汽会抑制#7高加的进汽,这样就降低了#7高加的经济性。这样的运行方式,无论对高加的经济运行,还是安全寿命都是不利的。无水运行会导致加热器的疏水在逐级自流到下一级的同时大量的蒸汽串入下一级加热器,造成机组的热经济性大幅降低(原因之一是高能低用,之二是传热恶化造成加热器出口给水温度降低);满水运行则存在汽轮机水击的危险,同时高加高水位保护动作而解列,从而严重影响设备和系统的安全性、经济性。

由于控制器的不稳定,使加热器的水位不能维持在预想的位置,经常造成加热器无水或满水运行。无水运行会导致加热器的疏水在逐级自流到下一级的同时大量的蒸汽串入下一级加热器,造成机组的热经济性大幅降低(原因之一是高能低用,之二是传热恶化造成加热器出口给水温度降低);满水运行则存在汽轮机水击的危险,同时高加高水位保护动作而解列,从而严重影响设备和系统的安全性、经济性。

2 解决方法

高加的工作原理就是通过抽取部分在汽轮机中做过功的蒸汽加热在管束内流动的锅炉给水,蒸汽凝结成高加疏水由调整门排至下一级加热器或除氧器,常规用的调整门由执行机构来控制,执行机构有活动部件、触点等,易出现卡涩、磨损、接触不良等问题,尤其在机组负荷变动期间需频繁调整,使运行与检修人员工作量增大。鉴于运行设备系统中存在的问题,经过考察和调研,我们对四台机组共12台高加进行了汽液两相流水位自调装置的改造。

3 工作原理

汽液两相流水位自调装置是基于流体力学理论,利用汽液两相流的流动特性设计的一种新型液位控制装置。这种液位装置无需外力驱动,属自力智能调节,需消耗少量的蒸汽(约为排水量的1%～2%)作为执行机构的驱动源。该液位控制装置主要有调节器和信号管两部分组成。该控制在高压加热器上的连接系统如图1所示。信号管的作用是发送水位信号和变送调节用气;调节器的作用是控制出口水量,相当于自动调节系统中的执行机构。其调节原理是;当加热器内的水位上升时,信号管内的水位随之上升,信号管中的调节汽量的通流面积减少,对于一个固定的断面,流过的汽量减少,流过的水量必然增加,高压加热器的水位随之下降。反之亦然,由此实现了加热器水位的自动控制(如图1）。

4 应用效果

在#3、#4、#5、#6机组高压加热器加装“汽液两相流自调节水位控制器”后,效果很好,汽轮机组在负荷从110MW～210MW之间变化时,高压加热器水相当稳定,无需频繁的调整操作,拆除了原来的疏水调整门,简化了系统。同时克服了由于无水位运行对疏水管道冲蚀,使高加的泄漏率大大减少,高加的投入率显著提高,提高了机组的循环热效率。#3-#6机的#2、3低加也加装上“汽液两相流自调节水位控制器”后,效率会得到大大提高。

5 存在问题

在机组实际运行过程中发现该控制器也存在不足之处,当控制器有调节作用时就会有一定量的蒸汽和不凝结气体进入下一级加热器或除氧器,虽然蒸汽含量少,但对下一级加热器的抽汽仍然有排挤作用;不凝结气体危害较大,会影响加热器换热,进入除氧器后还会加重其工作负担。

6 结语

虽然该系统存在不足,但与以往的水位调节装置相比优点明显:汽液两相流水位自调装置无机械运动部分和电控元件,从根本上克服了常规水位控制系统的固有缺陷,很好地解决了加热器的水位控制问题,使该类故障率大幅度降低。新装置无磨损、无泄漏、使用寿命长、自调能力强,水位稳定,减轻了运行人员的操作和监视的工作量。

参考文献

[1]吴季兰.汽轮机设备及系统[M].中国电力出版社出版,2000,9.

[2]汽轮机设备检修(高级工)[M].中国电力出版社出版,山西省电力工业,1997,4.

[3]汽轮机检修工艺规程(K—215—130—1型),1997,12.

[4]汽轮机运行规程(K—215—130—1型),2004,3.

[5]汽液两相流水位控制器的理论研究,西安交通大学.

[6]汽液两相流与沸腾换热,西安交通大学.

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