汽輪機回熱加熱器端差異常分析及解決措施

劉建成

摘 要：汽輪機回熱系統(tǒng)的正常運行是汽輪機組正常運行的保障，采取有效措施解決回熱系統(tǒng)故障對保證汽輪機組的安全性能有著重要的意義。調(diào)查了300 MW汽輪機回熱加熱系統(tǒng)的運行現(xiàn)狀，通過分析加熱器端出現(xiàn)差異常問題的原因，給出了有針對性的解決措施。

關(guān)鍵詞：高壓給水加熱器；回熱系統(tǒng)；汽輪機組；高加泄漏

中圖分類號：TK263 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.131

隨著我國經(jīng)濟的不斷增長，生產(chǎn)和生活對電能的要求越來越高，電廠建設項目不斷增多。但在電廠汽輪機組的運行當中，回熱系統(tǒng)容易發(fā)生故障，影響了電廠的正常運行。因此，如何采取有效措施解決回熱系統(tǒng)故障問題成為了工作人員需要解決的問題。下面就此進行討論分析。

1 研究背景

高壓加熱器是回熱系統(tǒng)的重要組成部分，主要指標是加熱器的上下端差和溫升，加熱器的運行狀態(tài)和運行缺陷均會反映在加熱器的端差和溫升上。目前，國內(nèi)引進的大型機組在運行中暴露出了很多有關(guān)高加的質(zhì)量問題。某電廠2×300 MW亞臨界機組配置3臺高加，均為臥式滾筒結(jié)構(gòu)，串聯(lián)布置，疏水逐級自流，水位采用自動調(diào)節(jié)方式。在啟停和低負荷時，疏水倒至凝汽器；正常運行時，高加疏水倒至除氧器。在額定負荷下，高加出口溫度可達274.7 ℃。該機組自投產(chǎn)以來，因為高加內(nèi)部鋼管泄漏、外部大法蘭和疏水管道泄漏，經(jīng)常不得不退出運行進行檢修處理，這在很大程度上制約著機組的穩(wěn)定運行。近年來，該電廠4號機組3號高加頻繁泄漏直接影響了機組的安全、經(jīng)濟運行。

2 現(xiàn)狀調(diào)查

2.1 3號汽輪機組高加運行情況

機組負荷為300 MW的工況下，3號機組各臺高加的上端差、下端差均高于設計值，機組熱耗升高30.89 kJ/kW·h，煤耗升高1.16 g/kW·h。2011-07，3號機組高加端差試驗結(jié)果如表1所示。

2.2 4號汽輪機組高加運行情況

機組負荷為300 MW的工況下，4號機組各臺高加的上端差、下端差均高于設計值，如表2所示。

表2 4號機組高加端差試驗結(jié)果

3 原因分析

3.1 造成加熱器下端差高于設計值的原因分析

造成加熱器下端差高于設計值的原因主要有：①加熱器進水管束部分堵塞；②疏水冷卻段受熱面結(jié)垢；③疏水入口處管板變形破壞了水封，蒸汽漏入了疏水冷卻段；④疏水水位低，疏水不能得到充分冷卻；⑤加熱器下端差大，主要受加熱器運行水位的影響。

3.2 加熱器上端差高于設計值的原因分析

加熱器上端差大造成本級加熱器對給水的加熱不足，需增加高壓的抽汽來彌補，從而降低了機組的經(jīng)濟性。如果使用第一級抽汽，則會直接影響主給水溫度，對經(jīng)濟性的影響更大。正常情況下，造成加熱器上端差高于設計值的原因有以下幾點：①加熱器汽側(cè)空間聚集了空氣。②加熱器堵管較多。③管束泄漏或管板脹口處泄漏。④加熱器進、出口水室中間的分程隔板不密封或密封性差，導致加熱器部分進水直接進入出水室，未經(jīng)加熱直接排走。其中，因水室隔板泄漏造成給水旁路加熱器故障是運行中最易出現(xiàn)的問題。

3.3 高加泄漏的原因分析

高加泄漏的原因主要有：①負荷變化速度快給高壓加熱器帶來的熱沖擊。②運行中高加水位端差調(diào)整不及時。③檢修質(zhì)量不過關(guān)。④高壓加熱器投停操作不當。高壓加熱器投運前暖管時間不夠，管板與管束吸熱不均勻而產(chǎn)生巨大的熱應力；高加停運時，上側(cè)疏水側(cè)溫降滯后，從而形成較大的溫差，產(chǎn)生熱變形。

3.4 3號高加最易泄漏的原因分析

3號高加最易泄漏的原因主要有：①由于加熱器的疏水是逐級自流形式，3號高加是1號、2號、3號高壓加熱器疏水的匯集地點，水量大、水位控制難度大，極易引起水位的大幅度波動，引發(fā)交變應力。②3號高加的工作環(huán)境和運行條件非常惡劣，容易造成高加泄漏。③由于3號高加的汽側(cè)壓力低，而在系統(tǒng)設計上，3號高加的汽側(cè)連續(xù)排空氣管與1號、2號高加的排空氣管是接在一根母管之后再排入除氧器的。由于3號高加的連續(xù)排空氣壓力遠低于1號、2號高加，因此易使3號高加的連續(xù)排空氣不正常，導致非凝結(jié)氣體的積存而產(chǎn)生管系腐蝕。④現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)三號機組1號、2號、3號高加運行排氣間距約350 mm，四號機組1號、2號、3號高加運行排氣間距約200 mm，而設計值為500 mm。間距太小，可能會造成3號高加排氣不暢，非凝結(jié)氣體積存而產(chǎn)生管系腐蝕、高加泄漏的問題。

4 解決措施

4.1 進、出口水室中間分程隔板改造

一般情況下，高壓加熱器的端差增大，同時溫升降低，很可能是高加水室分程隔板變形或損壞引起的，應立即修復或更換。水室分程隔板變形或損壞后，高壓加熱器的端差和溫升會隨著運行時間的變化表現(xiàn)出十分明顯的規(guī)律——隨著運行時間的增加，端差逐步增大，溫升逐步減小。3號、4號機組高壓加熱器上端差偏大，檢修中，發(fā)現(xiàn)高壓加熱器進、出口水室中間分程隔板沖刷嚴重、密封性不好，導致加熱器部分進水未經(jīng)加熱直接排走，造成機組回熱系統(tǒng)效率低。檢修期間對其進行了更換處理，將厚度加厚，門蓋改為不銹鋼材質(zhì)，消除了高壓加熱器進、出口水室中間分程隔板泄漏、短路的問題，提高了機組回熱效率。通過改造高壓加熱器進、出口水室中間分程隔板，降低了高加上下端差，提高了回熱系統(tǒng)效率。改造后汽輪機熱耗率同比降低23.62 kJ/kW？h，煤耗同比下降0.89 g/kW？h。具體3號機組高壓加熱器分程隔板改造前后的端差對比如表3所示。

4.2 利用遠場渦流檢測技術(shù)及早發(fā)現(xiàn)問題

4號機組檢修停機期間，對3號高加內(nèi)部鋼管進行了一次全面的遠場渦流內(nèi)探。經(jīng)過逐根檢測發(fā)現(xiàn)，高加上水室直管段無一減薄；下水室共有19根管在距管口4.26 m處的疏水冷卻段端板前端的孔內(nèi)管子外表面發(fā)生嚴重的震動磨損減??；下水室第23列最上面的一根管子減薄量最大，已超過壁厚的70%.隨著間隙的增大，后期磨損將會明顯加快，爆管泄漏隨時都有可能發(fā)生，因此，必須更換這根磨損量最大的管子。另外，有7根管子的減薄量超過了壁厚的40%，也必須更換，其余11根減薄量小于40%，一年之內(nèi)不會有危險，可暫時不換。該高加的主要問題為震動磨損，而啟動和滑停期間震動最為劇烈，應特別注意。

4.3 汽輪機回熱系統(tǒng)的運行優(yōu)化

受負荷、抽汽壓力和溫度的影響，不同負荷下，高加的虛假水位不同，造成高加加熱效果也不同。高加端差在不同負荷下發(fā)生變化，造成高加加熱效果降低。把端差信號引入到高加水位調(diào)節(jié)邏輯中，作為高加水位測量信號和調(diào)節(jié)的依據(jù)?？筛鶕?jù)負荷的不同，自動將高加實際水位值調(diào)整至達到最佳水位，發(fā)揮出最大的高加加熱效果，降低高加下端差。將高加下端差調(diào)整在合適范圍內(nèi)，由7～9 ℃降低到5 ℃左右。

4.4 加裝高加快冷系統(tǒng)

目前，高加進口僅為一只三通電動門。在運行期間，高加泄漏時，隔絕可靠性差，增加了檢修時間，降低了機組運行的經(jīng)濟性，同時對檢修人員的安全構(gòu)成了極大的威脅。對此，要在高加進口電動門后串接一閘閥，確保在高加泄漏時能可靠隔離，保證高加運行期間檢修時檢修人員的安全，并縮短檢修時間，提高機組運行的經(jīng)濟性。

利用二期汽輪機快冷系統(tǒng)快速冷卻發(fā)生泄漏后的高加。二期高加沒有冷卻裝置，運行中高加發(fā)生泄漏時，只能依靠自然冷卻，大約需要2 d時間。為了縮短檢修時間，利用檢修機會在高加汽側(cè)增加快冷管道。根據(jù)高加設備廠家說明書要求，高加溫度冷卻速度不能超過56 ℃/h，最大冷卻速度不能超過111 ℃/h。為了避免冷卻速度過快，高加停運后溫度在160 ℃左右，可利用3號機主機快冷裝置和高加汽側(cè)充氮管道來冷卻高加汽側(cè)。

4.5 高加運行中需要注意的問題

運行時，高壓加熱器的水位對加熱器的性能和壽命影響最大，所以保持穩(wěn)定和一定的加熱器水位對機組和加熱器的安全運行非常重要。低水位運行會引起加熱器內(nèi)部汽水二相流，導致加熱器傳熱管迅速泄漏、損壞。

不同的加熱器傳熱管對水質(zhì)有不同的要求，水質(zhì)對加熱器傳熱管的影響極大。高加在啟動時，應為水側(cè)注水，當給水旁路門前后無壓差時方能切換。

5 結(jié)束語

由上文可見，由于汽輪機組是電廠運行的重要設備，因此我們要保證汽輪機的正常運行。結(jié)合回熱加熱系統(tǒng)的實際運行狀況，找出加熱器端差異常的原因，然后制訂有效的對策，找到最佳的運行方式。只有這樣，才能提高機組的經(jīng)濟性，促進電廠的生產(chǎn)和發(fā)展。

參考文獻

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[2]黃萍力，徐君詔.汽輪機回熱加熱器端差對機組影響分析及對策[J].廣西電力，2010（04）.

〔編輯：王霞〕