某300MW抽凝式供熱機(jī)組高壓加熱器疏水不暢問題的分析與解決

徐國平，孫海龍

(浙江浙能紹興濱海熱電有限責(zé)任公司，浙江 紹興 312072)

大型火力發(fā)電機(jī)組均配備多級回?zé)嵯到y(tǒng)，高壓加熱器是回?zé)嵯到y(tǒng)的重要組成部分，采用一部分在汽輪機(jī)內(nèi)作過功的蒸汽加熱進(jìn)入鍋爐的給水，減少機(jī)組的冷源損失，提高機(jī)組的循環(huán)熱效率。如果機(jī)組在運(yùn)行中高壓加熱器發(fā)生解列，會影響鍋爐排煙溫度，造成脫銷系統(tǒng)保護(hù)退出，導(dǎo)致排放的污染物超標(biāo)及設(shè)備發(fā)生低溫腐蝕[1]。如果機(jī)組高壓加熱器疏水不暢，會引起高壓加熱器水位升高，危急疏水調(diào)節(jié)閥打開，疏水直接排入凝汽器，增加了機(jī)組冷源損失，導(dǎo)致機(jī)組的熱效率降低[2]。針對非供熱機(jī)組高壓加熱器疏水不暢問題的處理，國內(nèi)發(fā)電廠采取的辦法主要有高壓加熱器正常疏水調(diào)節(jié)閥改造、疏水管路改造及加強(qiáng)機(jī)組啟停汽水品質(zhì)監(jiān)督等措施[1-4]。但是，缺少工業(yè)供熱機(jī)組高壓加熱器疏水不暢問題的研究，本文以某工業(yè)供熱機(jī)組高壓加熱器疏水不暢為例，對引起供熱機(jī)組高壓加熱器疏水不暢的原因進(jìn)行分析，為其他同類型機(jī)組處理高壓加熱器疏水不暢問題提供參考。

1.熱電廠機(jī)組概況

1.1 供熱系統(tǒng)簡介

某熱電廠一期2×300MW汽輪機(jī)是哈爾濱汽輪機(jī)廠制造的C280/N300-16.7/538／538型、亞臨界、一次中間再熱、單軸、兩缸、 兩排汽、抽汽凝汽式汽輪機(jī)，額定出力300MW，最大連續(xù)出力330MW，最大連續(xù)供熱負(fù)荷410t/h。

回?zé)嵯到y(tǒng)采用三級高壓加熱器、一級除氧器和四級低壓加熱器組成八級回?zé)嵯到y(tǒng)。汽機(jī)設(shè)有低壓供熱抽汽，蒸汽流量調(diào)整是通過改變中、低壓缸聯(lián)通管上的供熱蝶閥開度來實現(xiàn)的。中壓供熱蒸汽來源有兩路，一路是汽輪機(jī)高壓缸排汽（冷再），另一路是汽輪機(jī)中壓缸進(jìn)汽（熱再）。由于冷再蒸汽抽得過多會導(dǎo)致再熱器超溫，所以正常情況下，中壓供熱蒸汽來源于熱再，蒸汽流量調(diào)整是通過改變中壓調(diào)門的開度實現(xiàn)的。圖1為機(jī)組中、低壓供熱流程簡圖，紅色箭頭代表蒸汽流向。

圖1 機(jī)組中、低壓供熱系統(tǒng)流程簡圖

1.2 高壓回?zé)嵯到y(tǒng)簡介

高壓回?zé)嵯到y(tǒng)設(shè)置3臺臥室U型管式換熱器，內(nèi)部設(shè)有過熱蒸汽冷卻段、蒸汽凝結(jié)段和疏水冷卻段三段。三臺高壓加熱器串聯(lián)布置，疏水采用逐級自流的方式，正常運(yùn)行3號高壓加熱器疏水自流至除氧器，緊急情況高壓加熱器疏水直接排入凝汽器。

機(jī)組正常供熱工況下，高壓加熱器正常疏水調(diào)節(jié)閥開度在35%-50%范圍內(nèi)變動，危急疏水調(diào)節(jié)閥保持關(guān)閉狀態(tài)，僅在高壓加熱器內(nèi)水位異常的情況下參與調(diào)節(jié)。高壓加熱器正常投入情況下，高壓加熱器正常疏水調(diào)節(jié)閥、危急疏水調(diào)節(jié)閥均設(shè)置“自動”。

2.高壓加熱器疏水異常

某日2號機(jī)組汽輪機(jī)，電負(fù)荷222MW，低壓供熱321t/h，無中壓供熱。隨后運(yùn)行投入熱再中壓供熱，汽輪機(jī)進(jìn)汽量987t/h，電負(fù)荷209MW，低壓供熱284t/h，中壓供熱流量48t/h。此工況下，3號高壓加熱器水位持續(xù)升高，正常疏水調(diào)節(jié)閥迅速全開，然而3號高壓加熱器水位仍不斷升高，甚至需要開啟危急疏水調(diào)節(jié)閥來穩(wěn)定水位，運(yùn)行將中壓供熱切除。運(yùn)行人員又嘗試幾次試投熱再中壓供熱，均由于3號高壓加熱器水位無法正常維持，導(dǎo)致中壓供熱撤出。2號機(jī)組投入中壓供熱前后的運(yùn)行參數(shù)如表1所示。

表1 投入中壓供熱前后機(jī)組運(yùn)行參數(shù)

3.高壓加熱器疏水異常分析

3.1 高壓加熱器疏水管道系統(tǒng)阻力

經(jīng)查閱3號高壓加熱器正常疏水管道圖紙得到，3號高壓加熱器布置在汽機(jī)房12.6米層運(yùn)轉(zhuǎn)平臺，除氧器布置在汽機(jī)房27米層。3號高壓加熱器正常疏水由疏水口向下至變徑處，管道φ325×16，總長約1.5m，90°彎頭1個；經(jīng)由大小頭變徑進(jìn)入除氧器，管道φ273×7，總長約27.9m，90°彎頭7個，氣動套筒調(diào)節(jié)閥1個，手動閘閥2個。通過查閱2號機(jī)組歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，機(jī)組在2018年大修后純凝工況和投入熱再中壓供熱工況，3號高壓加熱器的水位均正?？煽兀逝懦呒邮杷苈纷枇υO(shè)計不合理導(dǎo)致高加疏水不暢。

3.2 高壓加熱器疏水量

2號機(jī)組熱再中壓供熱投入之后，鍋爐給水流量增加，3號高壓加熱器給水進(jìn)口溫度下降3℃，但1號高壓加熱器給水出口溫度上升1℃。由此可知，2號機(jī)組投入熱再中壓供熱后對外供熱量增加，進(jìn)入低壓缸的蒸汽流量減少，導(dǎo)致低壓加熱器抽汽量降低，給水通過低壓加熱器獲得熱量減少，所以進(jìn)入3號高壓加熱器給水進(jìn)口溫度下降。然而，由1號高壓加熱器給水出口溫度上升可知，給水從高壓加熱器獲得熱量變多了，即高壓加熱器的抽汽量相應(yīng)增加，所以進(jìn)入除氧器的疏水量變大，造成正常疏水調(diào)節(jié)閥全開，3號高壓加熱器水位失控。綜上所述，2號機(jī)組3號高壓加熱器正常疏水管道系統(tǒng)阻力增大是此次疏水不暢的主要原因。容易造成管道系統(tǒng)阻力增大原因為閥門故障、調(diào)節(jié)閥結(jié)垢堵塞、除氧器內(nèi)部疏水噴嘴堵塞等。2號機(jī)組利用春節(jié)停機(jī)消缺機(jī)會，解體檢查除氧器內(nèi)部疏水管道及正常疏水調(diào)節(jié)閥等。

4.檢修處理情況

除氧器及正常疏水調(diào)節(jié)閥檢查情況：檢修人員對高壓加熱器正常疏水調(diào)節(jié)閥進(jìn)行解體，將調(diào)節(jié)閥的閥芯、閥籠等取出，檢查閥門通流部分，未發(fā)現(xiàn)有堵塞和結(jié)垢的現(xiàn)象。檢修人員進(jìn)入除氧器內(nèi)部檢查發(fā)現(xiàn)，3號高壓加熱器的疏水管道從除氧器頂部進(jìn)入，豎直向下一段距離后轉(zhuǎn)90度向擴(kuò)建端延伸，管道端部用球形封頭封堵。疏水管的上半圓周方向開有4排φ8mm小孔交錯布置，共728個，總通流面積為36574.72mm2。檢修人員經(jīng)仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)：疏水管上的728個疏水孔有大部分出現(xiàn)了堵塞。圖2為疏水管上的小孔堵塞情況。檢修人員也對1號機(jī)除氧器也進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)1號機(jī)疏水管上小孔直徑φ12mm，總通流面積為82293.12mm2。而3號高壓加熱器至除氧器內(nèi)部疏水管的內(nèi)徑約為250mm，通流面積為49062.5mm2。綜上所述，2號機(jī)高壓加熱器疏水管上的疏水孔總通流面積小于管道的通流面積，且疏水管上的疏水孔有大部分發(fā)生堵塞，通流面積嚴(yán)重減小是造成2號機(jī)高壓加熱器疏水不暢的主要原因。

圖2 疏水管上的小孔堵塞情況

5.處理結(jié)果

由于2號機(jī)組春節(jié)停機(jī)時間較短，此次停機(jī)僅對疏水管上的小孔進(jìn)行疏通。通過疏通疏水管上的疏水孔，解決了高壓加熱器疏水不暢的問題，修后投入熱再中壓供熱，高壓加熱器水位正?？煽?。該熱電廠計劃利用節(jié)后2號機(jī)組擴(kuò)大C修機(jī)會，將高壓加熱器疏水管上的孔由φ8mm擴(kuò)至φ12mm，增大疏水管通流面積。

6.結(jié)論

造成2號機(jī)組高壓加熱器疏水不暢的根本原因是冬季工況凝結(jié)水溶氧長期超標(biāo)導(dǎo)致低壓給水系統(tǒng)的腐蝕堵塞除氧器內(nèi)部的疏水管道上的小孔，造成疏水管路的阻力異常增大。對于工業(yè)供熱的機(jī)組預(yù)防高壓加熱器疏水不暢可采取如下措施：定期清理除氧器內(nèi)部的高壓加熱器疏水管噴嘴；定期清理高壓加熱器正常疏水調(diào)節(jié)閥通流部件。