張立偉　馮長強

摘 要：本文主要介紹汽包水位內(nèi)置式測量裝置的工作原理和在燃氣機組余熱鍋爐上應(yīng)用，對其使用過程中的出現(xiàn)的問題通過改造加以解決，使其更加適應(yīng)余熱鍋爐低壓汽包工況。

關(guān)鍵詞：燃氣機組；余熱鍋爐；汽包水位；內(nèi)置；改造

中圖分類號：TK31 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）07-0030-02

1 機組情況

隨著我國能源政策的調(diào)整，加快利用天然氣已成為今后的一項重要國策。天津陳塘熱電有限公司煤改氣搬遷工程是天津市政府“十二五”期間重點項目，該項目在西青區(qū)異地新建燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)供熱機組替代中心城區(qū)內(nèi)燃煤機組，以達到優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，促進大氣污染治理，改善中心城區(qū)居民生活環(huán)境的目的，滿足城市長遠發(fā)展要求。

搬遷工程建設(shè)2套900兆瓦級“二拖一”燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電機組，是國內(nèi)裝機容量最大的燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)項目。電廠設(shè)計年發(fā)電量83.1億千瓦時，供熱能力2400萬平米，年用氣量19億方。電廠選用目前技術(shù)先進成熟的東方三菱M701F型燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組。采用4臺東方電氣/三菱M701F4型燃機組成的2套“二拖一”燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電供熱機組，余熱鍋爐采用杭州鍋爐廠的三壓、再熱、無補燃、臥式、自然循環(huán)余熱鍋爐。第一套機組于2014年11月投入商業(yè)運行；#2機組計劃于2016年3月投產(chǎn)。

2 余熱鍋爐汽包水位內(nèi)置測量裝置簡介

天津陳塘莊熱電廠煤改氣搬遷工程余熱鍋爐汽包水位測量裝置選用秦皇島華電測控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的HDSC-DNZ-16型內(nèi)裝平衡容器，DNZ系列汽包內(nèi)置水位平衡容器將單室容器置于汽包內(nèi)部，使其水容器和參比水柱永遠處于飽和環(huán)境下，提供了一個更加穩(wěn)定、可靠、準確的差壓信號，克服了參比水柱水溫難以測量的不足，從而使信號更加穩(wěn)定，使汽包水位測量、調(diào)節(jié)和保護更加真實可信，內(nèi)裝平衡容器測量原理如圖1所示。

內(nèi)置平衡容器公式為：

Δh=[L-H0-ΔP/（ρW-ρS）]×1000

其中：Δh：汽包水位，單位：mm；L：正壓側(cè)參比水柱高度（內(nèi)置杯子溢水點與水側(cè)取樣管中心距離）；H0：水側(cè)取樣管中心線距汽包0水位線的距離；L-H0：為定值，實際測量出；ΔP：差壓變送器測量的差壓值 單位：mmH2O；1：飽和水的密度，單位：kg/m3；2：飽和汽的密度，單位：kg/m3。

3 現(xiàn)場運行過程中汽包水位出現(xiàn)的問題

天津陳塘莊發(fā)電有限公司低壓包的四臺內(nèi)裝平衡容器自2015年3月3日起爐后顯示良好，在3月7日，二號余熱鍋爐啟動余熱利用再循環(huán)泵時，汽包內(nèi)部工況改變，四臺水位計顯示異常升高，5月27日在進行高壓給水泵切換時，四臺水位顯示異常升高。通過測算，這兩次水位異常升高為虛假水位現(xiàn)象，不能反映汽包內(nèi)真實水位。

4 原因分析

通過分析歷史曲線和數(shù)據(jù)，查看低壓包圖紙和汽包內(nèi)部的安裝照片，定性分析如下：

（1）燃氣機組余熱鍋爐包含高、中、低壓三個汽包，低壓汽包除了負責提供低壓蒸汽，還負責通過高壓給水泵和中壓給水泵分別向高、中壓汽包供水，低壓包內(nèi)的給水是從中間給水，汽包內(nèi)的水去高壓給水管、中壓給水管及下降管的過程中經(jīng)過水位計的負壓取樣管，負壓取樣位置處于水的流速區(qū)域，水位1、2所在的一側(cè)有高壓給水管和中壓給水管，當給水泵的給水量發(fā)生變化，水的流速會變化，影響負壓取樣，且取樣器與水流方向相一致和相反時，均會造成不同的影響，水位3、4所在的一側(cè)為下降管，下降管為自然循環(huán)，所在區(qū)域的水流速相對穩(wěn)定，但同樣也會對水位測量造成影響。高壓/中壓給水管側(cè)負壓取樣受流速影響如圖2所示。（2）低壓包從上升管來的水在汽包內(nèi)部的經(jīng)過一個扇形弧面進入到容器里，出口在與水位計的汽側(cè)取樣管水平高度很接近，上升管里的水在進入容器過程中會對正壓側(cè)（杯子）產(chǎn)生影響。上升管進入的水對正壓取樣有影響如圖3所示。（3）差壓表管通而不暢，在現(xiàn)場進行管路排污沖洗時，每次均能看到渾濁的污水，并且從歷史曲線看有鋸齒波。

5 整改方案

（1）停爐后，打開汽包人孔門，待汽包冷卻。（2）將水位計1、2的負壓取樣器位置引到高壓給水管、中壓給水管與人孔門之間區(qū)域，將水位計3、4的負壓取樣器位置引到下降管與人孔門之間區(qū)域，避開受流速干擾區(qū)域。（3）將四臺水位計的正壓側(cè)杯子的位置向端頭方向移，避開由上升管來的水影響汽流動干擾區(qū)域。（4）整改完成后重新進行灌水試驗。重新測量正壓參比水柱高度。（5）檢查表管走向，看是否符合要求。并利用壓縮空氣對管內(nèi)污垢進行吹掃，確保管路干凈。

整改后效果圖如圖4所示（水位計正壓側(cè)取樣整改為例）：

6 所需材料

所需材料（單臺汽包）表1所示。

7 結(jié)語

按上述方法對燃氣機組余熱鍋爐低壓汽包水位計改造完成后，通過機組一段時間的運行，低壓汽包水位克服了復(fù)雜工況的考驗，在機組啟停和甩負荷期間未出現(xiàn)水位異常上升現(xiàn)象，證明了此次改造的方向的正確性并取得了良好的效果。通過改造使得內(nèi)裝平衡容器式水位測量裝置擴大了適用范圍，增強了測量數(shù)據(jù)的可靠性，為機組安全穩(wěn)定運行提供了保障。