楊浩 高秀志 季丹 孫蓮 鄭湘泉

東方汽輪機有限公司 四川德陽 618000

隨著高效大功率火力發(fā)電機組的研發(fā)與投運，給水回熱系統(tǒng)的回熱級數(shù)越來越多（9-12 級），末級低壓加熱器的抽汽壓力很低（15-25kPa），內(nèi)置虹吸式疏冷段結(jié)構(gòu)不能再使用；次末級低加抽汽與末級低加抽汽之間的級間壓差很?。?0-40kPa），已不足以克服內(nèi)部疏水流動阻力、疏水管道高度壓差以及疏水調(diào)節(jié)閥所需壓差，不能實現(xiàn)疏水逐級自流，故次末級低加不能設(shè)置內(nèi)置疏冷段。如系統(tǒng)要求考慮回收末兩級低加疏水熱量，且保證末兩級低加的疏水暢通，最佳方案是：兩級不帶疏冷段低加+共用外置式疏水冷卻器[1-5]。

1 低抽汽壓力下內(nèi)置虹吸疏冷段應(yīng)用受限

內(nèi)置虹吸疏冷段結(jié)構(gòu)如圖1 所示，利用級間壓差產(chǎn)生的虹吸作用，將殼體下部儲存疏水吸到上部疏水冷卻腔室中，在疏水虹吸上升過程中，隨著液柱上升，疏水壓力會降低，少量疏水會閃蒸，形成兩相流，兩相流的比容（體積流量和流速）會隨抽汽壓力的降低而增加，當抽汽壓力降低到一定值后，兩相流的流速已超過臨界流速，會引起換熱管振動，對加熱器的安全產(chǎn)生重大隱患（兩相流流速分析見圖2），就本工程而言，末級低加的抽汽壓力很低，已不能夠再使用內(nèi)置虹吸疏冷段結(jié)構(gòu)。

如圖2 所示，當疏水冷卻段實際流速低于臨界流速時，管系振動合格；當實際流速低于臨界流速時，振動計算不合格。而抽汽壓力越低，實際流速越高，振動計算不合格的趨勢增大。

2 內(nèi)置浸沒式疏冷段結(jié)構(gòu)形式及其劣勢

為解決低抽汽壓力下內(nèi)置虹吸疏冷段的閃蒸兩相流問題，內(nèi)置浸沒式疏冷段被開發(fā)了出來，將管束下方部分管束封閉成疏水冷卻段（見圖3），低加正常液位線上移，疏水靠重力進入疏冷段，下降過程中不會產(chǎn)生疏水閃蒸，但為儲存飽和疏水和控制水位，必須在疏冷段與凝結(jié)段管束之間預留儲水空間，會導致低加筒體直徑加大300-600mm，會對凝汽器喉部通道阻力和凝汽器冷卻管束間蒸汽分配產(chǎn)生不利影響，降低機組出力。

其次，浸沒式疏冷段比虹吸式疏冷段長很多，加之疏水流動空間受限，流速較高，故浸沒式疏冷段的流動阻力（-10kPa）比虹吸式疏冷段的流動阻力（-4kPa）高很多，故在低加疏水出口處，疏水的過冷度并不大，如遇到管道上升，則易發(fā)生疏水閃蒸，阻塞管道，引起疏水不暢。

對于末級低加，雖然可以采用內(nèi)置沒式疏冷段代替內(nèi)置虹吸式疏冷段，但對于次末級低加，無論是采用內(nèi)置沒式疏冷段結(jié)構(gòu)，還是采用內(nèi)置虹吸式疏冷段結(jié)構(gòu)，都不能實現(xiàn)疏水逐級自流到末級低加本體，只能將較高焓值的疏水直排到凝汽器，產(chǎn)生熱量損失。

3 外置疏水冷卻器的結(jié)構(gòu)形式

外置疏水冷卻器可以布置到比本體低加低的位置，通過U 形疏水管靠重力自動疏水。疏水冷卻器實質(zhì)上是一臺水---水換熱器，根據(jù)疏水走管程或殼程，又可以細分成：疏水走管程的疏水冷卻器和疏水走殼程的疏水冷卻器。實際工程上多采用疏水走管程的疏水冷卻器，這是由于給水流量通常是疏水流量的十多倍，疏水走管程，換熱管根數(shù)少，管束的占比?。ú脊苊娣e與殼體橫截面之比），殼程介質(zhì)縱流窗口空間大，有利于大流量給水通過，且給水溫升只有幾度，即使給水出口溫度也低于疏水出口溫度，故管/殼程介質(zhì)不需要嚴格按純逆流布置，但管系的折流板跨距大，折流板間需要設(shè)置支持板（疏水走管程的疏水冷卻器見圖4）。

工程上也有采用疏水走殼程的疏水冷卻器，由于給水全流量通過換熱器，故換熱管根數(shù)多，長度短，折流間距小，殼側(cè)傳熱系數(shù)低，殼程介質(zhì)流動不

均勻，換熱面積浪費多。針對疏水走殼程的疏水冷卻器，本文作者推薦采用部分給水流經(jīng)疏水冷卻器（1/3-1/2 給水），通過減少換熱管根數(shù)，在換熱面積略微增加的情況下，增加了換熱器長度，增加折流板間距，殼程介質(zhì)流動均勻，換熱器的長徑比合適（改進后的疏水走殼程的疏水冷卻器見圖5）。

4 外置式疏水冷卻器的技術(shù)優(yōu)勢

通常末兩低加布置在凝汽器喉部，與凝汽器熱井之間有足夠的高差維持疏水自流，外置式疏水冷卻器只需位于兩者之間合適位置即可[6-8]。采用外置式疏水冷卻器后，本體低加布管可以更加緊湊（不用考慮內(nèi)置式疏冷段的結(jié)構(gòu)），不用考慮過多的疏水儲水容積，低加筒體直徑可以做得更小，在相同設(shè)計壓力下，受壓元件的厚度可以減小，這樣低加本體的重量可以大大減輕，減小制造費用；低加筒體直徑減小以后，布置在凝汽器喉部的低加（尤其是合體低加），可以減小汽機排汽損失及凝汽器管束間蒸汽分配影響，提高機組出力；采用外置式疏水冷卻器后，疏水靠重力自動疏水，設(shè)備間通過U 形管連接，不需要配置正常疏水調(diào)節(jié)閥和事故疏水調(diào)節(jié)閥，疏水安全可靠（喉部低加疏水管道布置見圖6）。

5 結(jié)語

通過前文的技術(shù)分析，可以得出以下結(jié)論：

（1）對于抽汽壓力低的末級和次末級低加，工程上要求考慮回收疏水熱量，建議設(shè)置外置式疏水冷卻器；

（2）對于外置式疏水冷卻器，如果要求給水全部流經(jīng)疏水冷卻器，考慮采用疏水走管程，給水走殼程的疏水冷卻器；

（3）如果工程要求給水走管程，疏水走殼程，可以考慮部分給水投入疏水冷卻器，在給水溫升較小的情況下，傳熱系數(shù)較高，設(shè)計制造簡單。

（4）采用外置式疏水冷卻器后，疏水管道需要設(shè)置U 形段，U 形水封高度通過運行壓力進行計算；

（5）采用外置式疏水冷卻器后，低加疏水通過高差自動疏水，不再需要設(shè)置正常疏水調(diào)節(jié)閥和事故疏水調(diào)節(jié)閥。

（6）為進一步減小喉部低加的筒徑，對于多個低壓缸的機組，可以采用非對稱抽汽，末級與次末級分別從不同低壓缸抽汽。