除氧器啟動初期振動現(xiàn)象的分析及消除

王濱，王蘭林，吳濤，劉尊平

(華電濰坊發(fā)電有限公司， 山東 濰坊 261204)

1 除氧器概況

某發(fā)電公司670 MW汽輪機配置1臺內(nèi)置式無頭除氧器，屬于混合式加熱器，采用滑壓運行方式。正常運行時由汽輪機的四段抽汽供汽，啟動及停機時由輔助蒸汽系統(tǒng)供汽，2根供汽管間有1個電動聯(lián)絡(luò)門。運行方式為定-滑-定，滑壓范圍為0.147～1.196 MPa(絕對壓力)，正常水位控制在(2 100±50) mm。AVT工況下除氧器出口溶氧應(yīng)低于7 μg/L，安裝標高為26.0 m，除氧器凝結(jié)水接口標高為36.5 m，水箱有效容積為280 m3，除氧器水箱直徑為?3.8 m，長26.04 m，質(zhì)量為102 t。

該一體化除氧器將除氧和儲水合二為一，除氧器殼體選用優(yōu)質(zhì)碳鋼板焊接而成，殼體上設(shè)有排氣接管，排出氧氣和非凝結(jié)氣體；前、后封頭上設(shè)有人孔裝置，專供搬物和維修用，需除氧的凝結(jié)水從殼體上側(cè)中部進入。上部設(shè)有2個恒速噴嘴，采用荷蘭STORK公司的恒速彈簧噴嘴結(jié)構(gòu)，具有壓差小、流量大、流量變化率大的優(yōu)點。其除氧過程主要由噴霧除氧段、深度除氧段和儲水組成。

噴霧除氧段。凝結(jié)水進入殼體上部水室后，在壓差的作用下，通過恒速噴嘴將凝結(jié)水以圓錐形的膜狀噴出，進入噴霧除氧段。在該段空間內(nèi)，水與蒸汽充分接觸進行噴霧除氧，絕大部分的非凝結(jié)氣體在此段中被除去并通過排氣管排向大氣。

深度除氧段。噴霧除氧后的凝結(jié)水噴灑在除氧器儲水段的水面上，在除氧器儲水段下部布置了蒸汽排管對給水進行加熱，不斷進行再沸騰，從而完成一個非常完整的深度除氧過程，使鍋爐給水中氧的質(zhì)量分數(shù)不大于5×10-9。

在除氧器內(nèi)，凡是與凝結(jié)水中釋放出的游離氧和非凝結(jié)氣體接觸的零部件材料，全部采用耐熱不銹鋼，以保證鍋爐給水品質(zhì)。

2 除氧器的振動情況

該公司#3機組自2006年10月正式投入運行以來，在機組冷態(tài)啟動過程中，除氧器設(shè)備投入輔助蒸汽加熱時經(jīng)常出現(xiàn)振動現(xiàn)象，不僅嚴重影響設(shè)備本身的安全，而且影響整個機組的啟動速度。2008年2月，在#3機組一次啟動中，當除氧器投入輔助蒸汽加熱時，除氧器發(fā)生劇烈振動，造成除氧器基礎(chǔ)臺座出現(xiàn)裂紋。調(diào)查其他公司的內(nèi)置式無頭噴霧除氧器，冷態(tài)啟動時也普遍存在振動現(xiàn)象。

3 現(xiàn)場調(diào)查及處理

為尋找振動原因，該公司技術(shù)人員在現(xiàn)場進行了幾次不同工況下的試驗。

3.1 試驗1

2011-03-29，#3機組小修后啟動，14:10除氧器投入輔助蒸汽加熱，16:10將除氧器加熱至100 ℃，采取如下降低除氧器振動的措施。

(1)輔助蒸汽加熱管道充分疏水暖管。

(2)除氧器上水至600 mm。

(3)運行排氣門和啟動排氣門全部開啟。

采取以上常規(guī)措施后，除氧器的振動沒有減輕，此次試驗耗時2.3 h，減緩了啟動速度。圖1為此次啟動的除氧器上水和升溫圖。

3.2 試驗2

2011-04-10, 調(diào)停后啟動，10:00除氧器投入蒸汽加熱，12:20除氧器水溫達到102 ℃，采取如下降低除氧器振動的措施。

(1)在用輔助蒸汽加熱管道充分疏水暖管的基礎(chǔ)上，根據(jù)以往經(jīng)驗將輔助蒸汽加熱門最大開至40%。

圖1 除氧器上水和升溫圖a

(2)除氧器投入蒸汽加熱前，要保證凝結(jié)水系統(tǒng)已連續(xù)運行，系統(tǒng)內(nèi)充滿水，沒有任何空氣，以免發(fā)生水錘現(xiàn)象。

(3)除氧器啟動前，應(yīng)按照廠家說明書和規(guī)程規(guī)定，控制好除氧器水位(600 mm)和上水速度(如圖2所示)，既不能過低，也不能過高。嚴禁冷態(tài)充水至正常水位后才開始投入蒸汽加熱，防止由于水位超過了規(guī)定值啟動，無法使除氧器達到合適的溫度，引起不穩(wěn)定啟動。

雖然采取了以上措施，但是除氧器的振動現(xiàn)象依然沒有消除，而且耗時2.5 h，同樣增加了鍋爐上水的前期工作。圖3為此次啟動的除氧器上水和升溫圖。

3.3 試驗3

2011-04-24,調(diào)停后啟動，18:10除氧器投入蒸汽加熱，19:40除氧器水溫達到101 ℃，采取如下降低除氧器振動的措施：加熱蒸汽管道充分疏水；嚴格控制上水速度和水位；開啟除氧器啟動排氣門；除氧器充水至600 mm時，關(guān)閉輔助蒸汽加熱與機組四段抽汽加熱聯(lián)絡(luò)門。

圖3 除氧器上水和升溫圖b

除了嚴格根據(jù)運行規(guī)程操作外，將輔助蒸汽加熱與機組四段抽汽加熱聯(lián)絡(luò)門關(guān)閉后，輔助蒸汽加熱門開至100%，除氧器振動現(xiàn)象消失。由于加熱門的全部開啟，大大縮短了除氧器的加熱時間，此次試驗用時1.5 h。圖4為此次啟動的除氧器上水和升溫圖。

圖4 除氧器上水和升溫圖c

4 原因分析及振動消除方案

綜合以上現(xiàn)場調(diào)查的情況，在關(guān)閉輔助蒸汽加熱與機組四段抽汽加熱聯(lián)絡(luò)門后，除氧器振動現(xiàn)象消失，據(jù)此判斷除氧器振動的原因為：因四段抽汽加熱管和輔汽加熱管不在同一水平高度上(如圖5所示)，當機組啟動或停機使用輔助蒸汽加熱時，聯(lián)絡(luò)電動門聯(lián)開，輔汽助蒸通過聯(lián)絡(luò)門進入四段抽汽管道，上部與下部不在同一高度的2根加熱管同時進

圖2 除氧器冷態(tài)啟動溫升和充水曲線

圖5 四段抽汽加熱管和輔汽加熱管不在同一水平高度上

汽加熱，冷熱流體發(fā)生對沖，這是引起除氧器振動的主要原因。沒有嚴格按廠家說明書要求控制好水位和上水速度是其振動的次要原因。

因此，機組在啟動及停機階段，嚴禁將輔助蒸汽與四段抽汽管道聯(lián)絡(luò)電動門開啟，同時嚴格按照除氧器冷態(tài)啟動溫升和充水曲線控制除氧器水位和上水速度，輔助加熱蒸汽管道投入前進行充分疏水暖管。在此后的啟、停機過程中，重點對輔助蒸汽與四段抽汽管道聯(lián)絡(luò)電動門關(guān)閉后除氧器的振動情況進行了監(jiān)視，除氧器振動現(xiàn)象沒有再出現(xiàn)，加熱速度大大提高，設(shè)備安全得到了保證。

參考文獻：

[1]汪祖鑫.超臨界壓力600 MW機組的啟動和運行[M].北京：中國電力出版社，1996.