朱寶森

(華電濰坊發(fā)電有限公司,山東 濰坊 261204)

1 #7、#8低壓加熱器疏水改造前的情況

某公司#3、#4機組從試運行到投產(chǎn)一直存在著#7、#8低壓加熱器(以下簡稱低加)正常疏水無法逐級自流的現(xiàn)象。機組在 THA工況下,#7、#8低加的疏水壓差達不到設(shè)計壓差 46.69 kPa,實際只有 31 kPa左右,且存在#6、#7低加抽汽溫度超溫現(xiàn)象,以上情況均造成疏水困難,無法實現(xiàn)低壓加熱器的正常疏水。

從現(xiàn)場情況來看,管線布置復(fù)雜、管徑偏細,存在爬坡和 U形彎,造成管線沿程和局部阻力損失過大。疏水僅靠抽汽壓差的作用無法克服系統(tǒng)阻力,造成疏水不暢。被迫開啟#7低加危急疏水門來保持低加水位。由于#7、#8低加疏水不暢,造成機組熱耗升高 10 kJ/(kW·h),回?zé)嵫h(huán)效率降低。

2 #7、#8低加疏水現(xiàn)場布置情況

2.1 改造效果調(diào)查

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),位于凝汽器喉部的#7、#8低加正常疏水不暢在已投產(chǎn)和近期投產(chǎn)的機組中帶有一定的普遍性。國內(nèi)亞臨界 300MW機組疏水不暢最早出現(xiàn)在山東石橫電廠,當(dāng)機組負荷降至額定負荷的 70%時,由于#7、#8低加疏水壓差只有 38.9 kPa,而#7低加正常疏水出口至#8低加進口高差提升約 2m后,疏水壓差已經(jīng)難以克服正常疏水調(diào)節(jié)閥與兩側(cè)隔離閥及疏水管道的阻力,致使#7低壓加熱器無法正常疏水,出現(xiàn)疏水不暢。

從現(xiàn)有的資料看,有的電廠更改了疏水口位置,將正常疏水管道重新布置后,該問題得到解決或部分解決。目前,設(shè)計單位在設(shè)計疏水口的位置時,設(shè)計成側(cè)出上進形式,較石橫電廠早期的疏水高差已經(jīng)有所減少。因此,理論上#7、#8低加通過合理的管道布置和閥門改造,可以實現(xiàn)正常疏水。

2.1 現(xiàn)場管道實際布置情況

現(xiàn)場疏水口位置及管線走向如圖 1所示。

圖1 #7、#8低加疏水布置簡圖

從現(xiàn)場實際運行負荷來看,#7、#8低加疏水壓差一般在 31kPa左右,管線現(xiàn)場測繪情況如圖2所示。

圖2 #7、#8低加實際疏水管線布置圖

3 低壓加熱器疏水阻力論證

3.1 現(xiàn)場疏水管道及閥門情況

現(xiàn)場疏水調(diào)閥前管道管徑為?194mm×5mm,調(diào)閥后疏水管徑為 ?219mm×9mm,調(diào)閥前截門公稱直徑為 DN175,閥后截門公稱直徑為 DN195。

管道走向為由#7低加的中部出來,經(jīng)過 1個 T形三通,向上為正常疏水,向下為危急疏水,正常疏水向上后為方便調(diào)閥布置,管道向南走到 6.9m層基礎(chǔ)之上,然后向下水平布置調(diào)閥,再向上進入#8低加頂部疏水口。

3.2 初步阻力計算

對系統(tǒng)阻力進行初步計算:查閱汽輪機熱平衡圖:在 VWO工況下,#7低加到#8低加的疏水量為232t/h,疏水溫度為 60℃,運動粘度為 0.469×10-6m2/s;現(xiàn)場管線長度為 19850mm,90°彎頭數(shù)量有 6個彎頭、彎頭數(shù)量為 1個,一個阻力較大的 T形三通,2個閘閥。

經(jīng)計算系統(tǒng)阻力(沿程和局部阻力損失)為17.61 kPa,加上#7低加疏水冷卻段壓損 10 kPa,疏水管道爬坡靜壓頭 15 kPa。

去除調(diào)節(jié)閥阻力后整個系統(tǒng)阻力為 17.61+10+15=42.61(kPa),實際的最大抽汽壓差為 31 kPa,再加上調(diào)閥的阻力,抽汽壓差已無法克服系統(tǒng)阻力。因此,無法實現(xiàn)#7低加正常疏水要求。

4 低加疏水改造方案論證

4.1 改變疏水口位置方案

針對存在的問題,考慮降低疏水口的位置,減少疏水位差,即將#8低加疏水口改到加熱器的下部或更改到加熱器的側(cè)面。

(1)疏水口位置更改到#8低加的下部,會面臨2個問題,一是由于#7低加的疏水溫度較高,在進入#8低加時由于壓力驟降造成汽化,影響加熱器水位的穩(wěn)定,嚴重造成加熱器危急疏水門的誤開。二是如更改到加熱器的下方,為避免疏水對換熱管造成損傷,需要將低壓加熱器芯子托出 7～8m,在加熱器的底部開孔加裝防沖蝕板。該方案現(xiàn)場施工困難,且更改后現(xiàn)場空間無法布置調(diào)閥,改造難度大。

(2)疏水口位置更改到#8低加側(cè)下方。這種方案對于加熱器危急疏水和正常疏水分別布置在加熱器兩端的方式比較有效,即加熱器正常疏水和危急疏水分兩側(cè)布置,正常疏水布置在加熱器橢圓封頭處。這樣,就可以在#8低加的橢圓封頭處開孔,安裝 1個接管座,再另做 1個擴容減壓管件,擴容減壓管件底部封住,周側(cè)開小孔。然后,將管件裝入管座后焊接,這種方法簡單易行且便于操作。但從現(xiàn)場布置來看,正常疏水和危急疏水應(yīng)在加熱器前水室。如果按此方案實施,將增加現(xiàn)場管線長度和彎頭數(shù)量,最后可能導(dǎo)致改造后的位差收益被管線長度抵消而達不到改造效果。

2個方案在現(xiàn)場均實施不了,考慮對現(xiàn)有的阻力構(gòu)成情況進行分析并查看還可以做哪些工作來降低系統(tǒng)阻力。

4.2 管線改造方案

(1)#7低加的疏水端差設(shè)計為 5.6℃,造成的疏水阻力為 10 kPa左右。此問題屬于加熱器設(shè)計原因,不能進行更改。

(2)查看管線布置現(xiàn)場,發(fā)現(xiàn)疏水高度可以進行微改,因為在進行疏水設(shè)計時,要求接管座的高度為 15～20cm,安裝公司施工時為了安裝方便將高度加高了 200mm左右。因此,如果將此短節(jié)割去加上變徑彎頭,可以降低疏水高差到 1300mm。

(3)#7低加出口應(yīng)用了局部阻力系數(shù)較大的 T形三通,查閱資料發(fā)現(xiàn),該三通的阻力因數(shù) §=1.3,而如果改造成水平三通后 §=0.1,將大大降低局部阻力損失[1]。

(4)將#7低加疏水調(diào)閥布置在#7、#8低加前方,以減少管道長度和彎頭數(shù)量;加大管徑,將疏水速度降低,進一步減少沿程和局部阻力損失。通過計算,將閥前管道改造為 ?273mm×11mm,閥后管徑進行了如下的計算:

查閱#7段抽汽溫度為 110℃,#7低加疏水溫度為 71℃(對應(yīng)飽和壓力 32.57kPa)、抽汽壓力為52.96kPa、抽汽壓損考慮 5%。

當(dāng)前大氣壓 101.2kPa,#7低加疏水絕對壓力為 101.2-52.96=48.24(kPa),實際疏水口壓力為48.24×0.95-10=35.83(kPa)。

因此,要求管線壓降不能大于 35.83-32.57=3.26(kPa)。考慮到調(diào)閥的阻力,閥后流體可能出現(xiàn)汽化,需要采用比閥前大一個規(guī)格的管道 ?325 mm×8mm。同時,彎頭數(shù)量減少為 5個,1個 45°彎頭,則管道總的阻力降低為 2.58kPa[1]。

(5)將疏水阻力較大的疏水調(diào)閥改造成為疏水球閥,現(xiàn)場應(yīng)用 FISHER公司生產(chǎn)的直徑 20 cm調(diào)閥,行程為 7.62 cm,如果取消直通式的調(diào)節(jié)閥更換成通流能力大一倍的疏水球閥,可降低阻力 2～3 kPa,但該項目實施費用較高,且無法滿足工期要求。因此,考慮將疏水閘閥去除,經(jīng)計算可以降低阻力0.3kPa[1]。

如果現(xiàn)場實施 5個項目改造,整個系統(tǒng)阻力在2.28+10+13=25.28(kPa),該阻力已經(jīng)低于#7、#8低加實際抽汽壓差,可以實現(xiàn)#7低加疏水逐級自流工作。

5 疏水管道施工情況

5.1 改造實施方案

#7、#8低加疏水口口徑為 ?219mm,為避免管道布置標高的增加,在施工中采用了變徑彎頭,相對降低了疏水高差,且現(xiàn)場易于布置、施工方便。

(1)將原來的#7、#8低加的疏水管段拆除,將#7低加疏水出口和#8低加的疏水入口各截留 150mm的直管長度,將調(diào)門前后管道的支撐部件拆除保留。

(2)將疏水調(diào)門前、后閘閥拆除。

(3)在#7、#8低加前方制作安裝支撐疏水調(diào)節(jié)閥的平臺。平臺的尺寸應(yīng)便于調(diào)門的安裝和檢修,并且不會對周圍設(shè)備的運行操作造成妨礙。

(4)更換調(diào)閥前管道尺寸為 ?273mm×7mm,閥后的管道更改為 ?325mm×8mm。閥前管道的標高和#7低加的疏水出口標高一致,閥后管道傾斜45°左右通過彎頭接入#8低加疏水入口。

5.2 改造后的管線布置

改造后的管線布置如圖 3所示。

圖3 #7、#8低加疏水管線改造后布置圖

6 結(jié)束語

疏水管道改造后,機組負荷穩(wěn)定在 300MW以上,不需開#7低加危急疏水閥就可保持#7低加的水位穩(wěn)定,實現(xiàn)了#7、#8低加正常疏水。