余　飛，李喜慶（大唐太原第二熱電廠，山西 太原 030041）

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300MW機(jī)組高加給水溫度偏低原因分析及處理

余飛，李喜慶（大唐太原第二熱電廠，山西 太原 030041）

本文針對(duì)#10、#11兩臺(tái)300MW汽輪發(fā)電機(jī)組高壓加熱器出口給水溫度偏低的現(xiàn)象進(jìn)行分析，提出針對(duì)性的解決方案，通過對(duì)高加水室分流隔板進(jìn)行更換、修補(bǔ)，消除高加給水走“旁路”問題，提高給水溫度，同時(shí)為同類機(jī)組相關(guān)問題的解決提供了經(jīng)驗(yàn)。

高加給水；溫度偏低原因分析；對(duì)策；處理方案

引言

某熱電廠#10、#11機(jī)組是上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的300MW亞臨界、中間再熱、雙缸雙排汽、空冷、抽汽凝汽式機(jī)組。機(jī)組布置有給水回?zé)峒訜嵫h(huán)系統(tǒng)。

機(jī)組采用給水回?zé)峒訜嵫h(huán)系統(tǒng)，目的在于提高經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)測算，在熱力系統(tǒng)中純凝汽式汽輪機(jī)的熱力循環(huán)中，新蒸汽的熱量在汽輪機(jī)中轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ牟糠种姓?0%左右，而其余70%左右的熱量隨乏汽進(jìn)入凝汽器被循環(huán)水帶走。如果將這部分損失于循環(huán)水的熱量收回一部分，如用來加熱給水，以減少給水在鍋爐爐膛內(nèi)吸收燃料的熱量，則必然使熱力循環(huán)的效率得到提高，從而減少了燃料的投入量。將進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)做了一定量功的蒸汽抽出，用來加熱由凝汽器來凝結(jié)水或鍋爐的給水，從而來提高給水溫度。這就形成了給水回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)。

因?yàn)椴捎闷啓C(jī)的抽汽來加熱凝結(jié)水和給水，這部分抽汽不再排入凝汽器中，因而可減少在凝汽器中的冷源損失。同時(shí)給水回?zé)峒訜崽岣吡藷崃ρh(huán)吸熱過程的平均溫度，使換熱溫差減少，單位蒸汽在鍋爐中的吸熱量降低了，所以可有效提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。給水最終加熱溫度的高低對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性有直接的影響。

1　300MW機(jī)組給水加熱系統(tǒng)及高壓加熱器簡介

300MW機(jī)組回水加熱系統(tǒng)如圖1所示。

圖1　太原二電廠直接空冷機(jī)組回水加熱系統(tǒng)圖

300MW機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)包括3臺(tái)高加、3臺(tái)低加、1臺(tái)除氧器組成。蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)做功后，排入凝汽器，形成凝結(jié)水，經(jīng)低壓加熱器加熱，再進(jìn)入除氧器除氧，成為高壓加熱器的給水，給水從除氧器出來，由給水泵升壓進(jìn)入高壓加熱器，通過換熱管與高中壓缸抽汽進(jìn)行熱交換，提高水溫后進(jìn)行入鍋爐。

300MW機(jī)組給水加熱系統(tǒng)原理，就是利用從機(jī)組各壓力段抽出的蒸汽，加熱給水，提高給水溫度，一方面降低汽耗，另一方面給水溫度提高，可以使鍋爐產(chǎn)生蒸汽所使用的煤耗降低，達(dá)到節(jié)能高效的目的［1］。

300MW機(jī)組高壓加熱器由上海動(dòng)力設(shè)備有限公司生產(chǎn)，為雙流程、臥式、U型管表面式加熱器，基本結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2　高壓加熱器的基本結(jié)構(gòu)圖

由鋼管組成的U型管束放在圓筒形加熱器殼體內(nèi)，并以專門的骨架固定。管子脹接在管板上。被加熱的水經(jīng)連接管進(jìn)入水室一側(cè)，經(jīng)U形管束之后，從水室另一側(cè)的管口流出。加熱蒸汽從外殼上部管口進(jìn)入加熱器的汽側(cè)。借導(dǎo)流板的作用，汽流曲折流動(dòng)，與管子的外壁接觸，經(jīng)凝結(jié)放熱加熱管內(nèi)的給水。為防止蒸汽進(jìn)入加熱器時(shí)沖刷損壞管束，在其進(jìn)口處設(shè)置有防沖板。加熱蒸汽的凝結(jié)水（疏水）匯集于加熱器的底部，采用疏水器及時(shí)排走。

2　300MW機(jī)組高加給水出口溫度狀況分析

300MW機(jī)組于2006年12月投產(chǎn)，由于高壓加熱器未發(fā)生泄漏，故未進(jìn)行過檢修。2009年開始，發(fā)現(xiàn)高壓加熱器出口水溫緩慢下降，2010年9月開始，發(fā)現(xiàn)高壓加熱器出口水溫明顯低于設(shè)計(jì)值。

（1）#10機(jī)給水溫度相關(guān)數(shù)據(jù)（如表1）。

（2）#11機(jī)給水溫度相關(guān)數(shù)據(jù)（如表2）。

（3）檢查抽汽門和逆止門啟閉正常，行程調(diào)整適當(dāng)，沒有節(jié)流現(xiàn)象，排除蒸汽流量對(duì)高壓加熱器出口水溫的影響；解體檢查高加給水三通閥及事故放水門嚴(yán)密，沒有內(nèi)漏現(xiàn)象；高加汽疏水水位在正常范圍內(nèi)，排除疏水水位高低對(duì)高壓加熱器換熱的影響。

從表中對(duì)比數(shù)據(jù)可以看出各臺(tái)高壓加熱器出口水溫均未達(dá)到設(shè)計(jì)值，懷疑水室內(nèi)部存在內(nèi)漏或者有結(jié)垢影響換熱效果。

表1　#10機(jī)（300MW）

表2　#11機(jī)（300MW）

3　300MW機(jī)組高加給水出口溫度偏低原因分析

2011年9月，兩臺(tái)300MW機(jī)組停機(jī)檢修。解體高壓加熱器人孔后，對(duì)水室內(nèi)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)如下問題：

①六臺(tái)高壓加熱器水室分隔蓋板四周出現(xiàn)由于沖刷形成的大小不一的凹陷，密封面完全沖蝕，不起作用；②入口水室分流隔板焊縫出現(xiàn)多處窟窿，而且入口水室蓋板上螺栓緊固不到位，在蓋板與水室分流隔板間有較大縫隙。

從以上現(xiàn)象分析，300MW機(jī)組高壓加熱器出口水溫低于設(shè)計(jì)值，應(yīng)是由于一部分給水在高壓加熱器內(nèi)“短走旁路”，而未流經(jīng)加熱鋼管。這部分給水未與蒸汽進(jìn)行熱交換，未能得到充分加熱，這部分走“短路”的給水與經(jīng)過加熱的給水混合后，使給水溫度整體降低，造成高壓加熱器出口給水溫度偏低。

進(jìn)行一步分析，300MW機(jī)組高壓加熱器水側(cè)之所以出現(xiàn)給水走“短路”，主要是由于以下兩點(diǎn)：

3.1制造工藝差

六臺(tái)高壓加熱器水室蓋板均出現(xiàn)沖刷，形成凹陷，是因?yàn)樯w板安裝時(shí)螺栓未緊固到位，在蓋板本身自重作用下，使蓋板與水室分隔板間留有縫隙，同時(shí)在安裝蓋板時(shí)未裝密封墊，經(jīng)高壓水長期沖蝕，出現(xiàn)凹陷。

3.2水室分隔設(shè)計(jì)不合理

如圖3，水室分隔板設(shè)計(jì)成獨(dú)立的封閉水室，頂部形成銳角，水流在此流速加大，易對(duì)周圍產(chǎn)生沖蝕作用，而且采用焊接連接，在焊接表面不平整時(shí)，更容易受到?jīng)_蝕。

圖3　高壓加熱器水室結(jié)構(gòu)圖

4　處理方案

（1）重新制作水室蓋板。原水室蓋板已沖蝕，表面有較大凹陷，不能有效密封，因此按原尺寸制作新的水室蓋板，要求表面平行度不大于0.05mm。

（2）制作密封環(huán)，密封環(huán)采用10mm厚鋼板，并用全周焊的方法焊在水室蓋板與水室分隔板對(duì)應(yīng)位置，以補(bǔ)償由于沖刷形成的凹槽。在焊接前先打磨沖刷區(qū)域，露出金屬光澤，再將密封環(huán)用螺栓緊固在水室分隔板上，測量并調(diào)整密封環(huán)平行度，要求不大于0.02mm。焊接時(shí)，先分段點(diǎn)焊，再次測量密封表面平行度，然后分段施焊。焊接時(shí)，焊接電流控制在100～130A范圍內(nèi)。焊后對(duì)密封環(huán)表面平行度再次檢查。

（3）制作“L”形鋼架，焊接在水室分隔板頂部焊縫處，作為焊縫的保護(hù)層。焊接時(shí)分段施焊。焊接電流控制在100～130A范圍內(nèi)。

（4）制作密封墊，安裝水室蓋板，緊固螺栓，并用塞尺檢查結(jié)合面是否存在間隙，對(duì)螺栓緊固進(jìn)行調(diào)整［3］。

5　方案效果

300MW機(jī)組高壓加熱器經(jīng)過上述方案處理后分別于10 月31日和11月18日啟動(dòng)，#10機(jī)在286MW負(fù)荷下，高壓加熱器出口水溫276.5℃；#11機(jī)在300MW負(fù)荷下高壓加熱器出口水溫275.9℃，均有較大提高，接近設(shè)計(jì)要求。

經(jīng)濟(jì)效益：給水溫度變化10℃，大約影響機(jī)組供電煤耗變化0.71g/（kWh）。因此，#10機(jī)降低煤耗 （276.5～267.67℃）× 0.071×300000=188.1kg/kWh，#11機(jī)降低煤耗（275.9～269.97）× 0.071×300000=126.3kg/kWh。

在2012～2015年連續(xù)對(duì)高壓加熱器給水溫度監(jiān)測中，給水出口溫度基本維持在276℃左右，說明處理方法是適當(dāng)?shù)摹?/p>

6　結(jié)論

給水回?zé)嵫h(huán)是整個(gè)熱力系統(tǒng)中至關(guān)緊要的環(huán)節(jié)，高壓加熱器是其中的重要組成部分，它對(duì)鍋爐、汽輪機(jī)的整體效率有著非常大的關(guān)系，充分利用高壓加熱器加熱給水是提高熱效率、熱經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵所在。在運(yùn)行檢修中要重視對(duì)高加的監(jiān)測，提高檢修工藝，采用先進(jìn)的方法處理及時(shí)處理高壓加熱器相關(guān)的缺陷，使它在為電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中發(fā)揮出至關(guān)緊要的作用，為電站的節(jié)約降耗增加效益發(fā)揮出更大的貢獻(xiàn)。

［1］《上海動(dòng)力設(shè)備有限公司高加運(yùn)行說明書》.

［2］《大唐太原第二熱電廠300MW機(jī)組集控運(yùn)行規(guī)程》.

［3］《大唐太原第二熱電廠300MW機(jī)組檢修工藝規(guī)程》.

余 飛（1972-），男，工程師，大專，主要從事汽輪機(jī)設(shè)備檢修管理工作。

TM621

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2095-2066（2016）16-0035-02

2016-4-9