季鵬飛

大唐國(guó)際發(fā)電股份有限公司北京高井熱電廠 北京 100041

1 背景

1.1 系統(tǒng)概況

某熱電廠燃機(jī)燃料系統(tǒng)流程是從調(diào)壓站出來(lái)，經(jīng)過(guò)前置模塊、燃料小間后進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)。前置模塊中設(shè)備包括兩臺(tái)絕對(duì)分離器、1 個(gè)電加熱器、1 套性能加熱器、1 個(gè)滌汽器，燃?xì)庑￠g中入口管道中含一套過(guò)濾器，之后經(jīng)過(guò)輔助關(guān)斷閥（ASV）、燃料速比閥（SRV）、燃料控制閥（GCV），進(jìn)入燃燒器前燃料母管。其中性能加熱器的功能是利用中壓省煤器來(lái)水加熱天然氣，達(dá)到節(jié)能的目的[1]。

1.2 燃?xì)庠O(shè)備進(jìn)水

2018 年燃機(jī)檢修后，鍋爐上水操作。當(dāng)時(shí)由于中壓省煤器至性能加熱器手動(dòng)門(mén)及第一道氣動(dòng)門(mén)20PH-6 處于打開(kāi)狀態(tài)，并且進(jìn)水管兩道氣動(dòng)門(mén)之間的放空氣管閥門(mén)20PH-8 在停機(jī)后自動(dòng)打開(kāi)（設(shè)計(jì)中此放空管道與氣側(cè)排污系統(tǒng)相連），結(jié)果開(kāi)啟中壓給水泵后高壓水進(jìn)入了燃機(jī)前置模塊排污系統(tǒng)，由排污系統(tǒng)反竄至天然氣設(shè)備及管線，造成天然氣系統(tǒng)進(jìn)水。進(jìn)水設(shè)備包括：絕對(duì)分離器、電加熱器、性能加熱器氣側(cè)、滌氣器及滌汽器至燃?xì)庑￠gASV 閥門(mén)之間管段。

各設(shè)備及相連管道通過(guò)疏水管外排了內(nèi)部積水，但性能加熱器由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，疏水管并未能起到相應(yīng)作用。性能加熱器為管殼式換熱器，其中殼程介質(zhì)為天然氣，設(shè)計(jì)工作壓力3.79MPa，設(shè)計(jì)溫度260℃；管程介質(zhì)為熱水，設(shè)計(jì)工作壓力5.3MPa，設(shè)計(jì)溫度280℃；屬于固定式壓力容器。上、下兩個(gè)性能加熱器中各有771 根翅片換熱管，殼程間隔布置折流板，其作用是支撐固定換熱管并擾動(dòng)天然氣加強(qiáng)換熱。下部折流板把性能加熱器分隔為一個(gè)個(gè)小腔室，下部加熱器有8 個(gè)腔室，上部加熱器有9 個(gè)腔室，每個(gè)腔室通過(guò)折流板最下方一個(gè)面積為2.25cm2 的小開(kāi)口相通，上、下部性能加熱器各一個(gè)輸水管。依據(jù)性能加熱器設(shè)計(jì)，各腔室積水可以通過(guò)疏水孔匯聚到性能加熱器疏水管處外排，但是在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中疏水孔已經(jīng)堵塞，并未起到連通作用，導(dǎo)致性能加熱器天然氣側(cè)積水不能外排。根據(jù)性能加熱器尺寸及內(nèi)部構(gòu)造，估算出上、下性能加熱器中積水最多有1.35m3積水。

2 排水方案選擇

日常生活中清除容器中的積水通常有三種方法：傾倒、泄漏、蒸發(fā)。本文中對(duì)比分析了以上三種方法的可行性。

2.1 積水傾倒

上、下部性能加熱器長(zhǎng)度近10m，直徑1m，總重44T?，F(xiàn)場(chǎng)前置模塊內(nèi)部空間相對(duì)狹小，其上方布置著斜撐鋼梁。若應(yīng)用傾倒排水法需拆解性能加熱器下部支撐、拆解連接管道法蘭、切割前置模塊上部斜撐鋼梁，并且需要重大起吊設(shè)備。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況認(rèn)為此方法實(shí)施難度很大[2]。

2.2 最低點(diǎn)放水

由于水具有向低處流動(dòng)的特性，考慮了在性能加熱器各腔室下方打孔外排積水，確認(rèn)排盡后再補(bǔ)焊的方法，但是由于性能加熱器屬于壓力容器，打孔、補(bǔ)焊需要質(zhì)監(jiān)局審批，現(xiàn)場(chǎng)需要嚴(yán)格實(shí)施金屬熱處理工序，并且會(huì)降低性能加熱器的使用壽命和安全性，所以否定了這種方法。

2.3 蒸發(fā)排水

水具有受熱蒸發(fā)的特性，所以考慮加熱性能加熱器中積水使其變?yōu)闅鈶B(tài)后外排。具體水加熱的方式，考慮了在性能加熱器外裹金屬熱處理用加熱毯和性能加熱器水側(cè)通熱蒸汽兩種方式。就性能加熱器外裹金屬熱處理用加熱毯加熱方式來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)需要63 ㎡的加熱毯及多個(gè)加熱電源箱，實(shí)施難度很大。結(jié)合電廠蒸汽熱源較多的特性及方案實(shí)施的便捷性、安全性、經(jīng)濟(jì)性，最終選擇了在性能加熱器水側(cè)通熱蒸汽來(lái)加熱氣側(cè)積水的方案。

3 排水方案實(shí)施

在性能加熱器水側(cè)通熱蒸汽，加熱蒸發(fā)性能加熱器天然氣側(cè)積水，在性能加熱器氣側(cè)通壓縮空氣，加速蒸發(fā)。①在輔汽聯(lián)箱至1、2 號(hào)爐除氧器加熱管道聯(lián)箱側(cè)疏水門(mén)后管段引出熱蒸汽管道，至性能加熱器來(lái)水側(cè)放空氣門(mén)后管段。通過(guò)疏水門(mén)控制熱蒸汽壓力及溫度，凝結(jié)后的水由下部性能加熱器水側(cè)疏水管外排。②拆下絕對(duì)分離器出口手動(dòng)球閥，加裝壓縮空氣法蘭，向性能加熱器氣側(cè)通壓縮空氣，加速蒸發(fā)及濕蒸汽流動(dòng)。拆除滌汽器出口手動(dòng)球閥，用耐熱石棉紙密封通往燃機(jī)側(cè)管道，對(duì)空排放性能加熱器排出的濕蒸汽[3]。

系統(tǒng)經(jīng)過(guò)16 個(gè)小時(shí)的加熱及壓縮空氣吹掃蒸發(fā)，在滌汽器出口手動(dòng)門(mén)法蘭處測(cè)量性能加熱器外排空氣濕度為環(huán)境空氣濕度，確認(rèn)性能加熱器天然氣側(cè)積水全部排除。

4 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合性能加熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及不同排水方案安全性、經(jīng)濟(jì)性、可操作性對(duì)比，設(shè)計(jì)并驗(yàn)證了蒸發(fā)排水方案。此方案方便實(shí)施、無(wú)損設(shè)備、效果可靠，為相關(guān)燃?xì)怆姀S性能加熱器氣側(cè)排水方案提供了借鑒意義。