香港南丫電廠的高壓加熱器改造

錢松立，顧瓊彥

（上海電氣電站設(shè)備有限公司上海電站輔機(jī)廠，上海，200090）

1 概 述

高壓加熱器作為電站的主要輔助設(shè)備，其運(yùn)行狀況的優(yōu)劣，將直接影響機(jī)組出力。當(dāng)高壓加熱器因故障停運(yùn)時(shí)，發(fā)電機(jī)組出力將受限10%左右，同時(shí)，機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益也因高加停運(yùn)煤耗增加而降低［1］。

香港南丫電廠5號(hào)機(jī)組為350MW亞臨界一次中間再熱燃煤發(fā)電機(jī)組，在上世紀(jì)80年代投入運(yùn)行，已運(yùn)行有20多年的時(shí)間。該機(jī)組設(shè)有八級(jí)回?zé)嵯到y(tǒng)，由4臺(tái)低加、1臺(tái)除氧器和3臺(tái)高加組成，從凝汽器后開始編號(hào)，1號(hào)～4號(hào)為低壓加熱器，5號(hào)為除氧器和6號(hào)～8號(hào)為高壓加熱器，經(jīng)過多年運(yùn)行，6號(hào)高加已經(jīng)無法滿足機(jī)組運(yùn)行的要求，因此，電廠對(duì)此高加提出了改造要求。

原有6號(hào)高壓加熱器的外形圖，見圖1。為此進(jìn)行改造設(shè)計(jì)的高壓加熱器外形圖，見圖2所示。兩者的設(shè)計(jì)參數(shù)比較見表1中數(shù)據(jù)。

圖1 原設(shè)計(jì)的6號(hào)高壓加熱器

圖2 改造設(shè)計(jì)的6號(hào)高壓加熱器

表1 6號(hào)高壓加熱器設(shè)計(jì)參數(shù)比較

2 設(shè)計(jì)優(yōu)化

2.1 換熱管

原高加管束使用SA556B－2材質(zhì)的碳鋼換熱管，內(nèi)置不凝汽收集排汽裝置，原設(shè)計(jì)方案中的8號(hào)高加不凝汽排向7號(hào)高加，7號(hào)高加排向6號(hào)高加，再由6號(hào)高加排向除氧器，這種設(shè)計(jì)使得不凝汽在6號(hào)高加內(nèi)匯集，不僅嚴(yán)重影響6號(hào)加熱器的換熱效果，并且容易造成換熱管腐蝕，因此，在改造設(shè)計(jì)中選用了奧氏體不銹鋼管SA688TP304N，同碳鋼管相比較而言，不銹鋼換熱管在耐沖蝕、耐腐蝕性方面有著優(yōu)異的特性，可以大大延長(zhǎng)加熱器的使用壽命，雖然不銹鋼換熱管的傳熱性能比碳鋼管要差，但根據(jù)HEI標(biāo)準(zhǔn)，碳鋼管管內(nèi)的設(shè)計(jì)流速要求小于2.4m／s，而不銹鋼管管內(nèi)設(shè)計(jì)流速可達(dá)3.0m／s，這就部分彌補(bǔ)了不銹鋼換熱管在傳熱方面的缺陷［2］。經(jīng)過傳熱計(jì)算，確定新設(shè)計(jì)的加熱器換熱面積為1220m2。內(nèi)置的不凝汽抽氣裝置在設(shè)計(jì)上也考慮了節(jié)流，免除了在外部抽汽母管內(nèi)加裝截流孔板的工作，另外，為改善6號(hào)高加內(nèi)不凝汽聚集的情況，建議電廠改造高加不凝汽排放方式，即每臺(tái)高加的不凝汽各自單獨(dú)排向除氧器或者凝汽器。

2.2 疏水冷卻段

疏水冷卻段的設(shè)計(jì)應(yīng)用了我廠的成熟設(shè)計(jì)方案，與原高加設(shè)計(jì)相比，優(yōu)點(diǎn)在于：疏冷段是全流量封閉結(jié)構(gòu)，疏冷段端板與換熱管之間無脹接，嚴(yán)格控制端板管孔與換熱管外徑之間的間隙，依靠這些間隙，疏水會(huì)在其間形成水封，可以保證凝結(jié)段的蒸汽不會(huì)泄露到疏水冷卻段，也使換熱管能在端板的管孔中熱脹自由。設(shè)計(jì)過程中，嚴(yán)格計(jì)算并校核疏水在疏冷段的流速，避免疏水汽化，防止疏冷段的汽水兩相流對(duì)管束的沖蝕，加長(zhǎng)的疏水吸入口保證加熱器在較低水位時(shí)能夠正常運(yùn)行；疏水出口管設(shè)置在殼體的側(cè)面，能夠減少疏水流動(dòng)時(shí)的阻力。

2.3 水室分隔板

水室分隔板容易受到給水的沖蝕，由于給水流經(jīng)換熱管后會(huì)有壓降，所以，運(yùn)行時(shí)水室分隔板會(huì)受到壓差的影響，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)造成分隔板變形或者分隔板與水室焊縫的開裂。原高加的水室分隔板采用碳鋼制作，不耐沖刷，在改造設(shè)計(jì)中，為了防止給水沖蝕及加強(qiáng)分隔板的剛度，選用了0Cr18Ni9的不銹鋼材料，分隔板與水室殼體采用全焊透的結(jié)構(gòu)以保證焊縫強(qiáng)度，分隔板、管板和水室封頭之間焊縫的某些位置，難以焊接，并且是應(yīng)力集中區(qū)域，因此在設(shè)計(jì)上，采用了2塊較薄的彈性封板，彈性封板僅焊接在分隔板上，與管板和水室封頭留有的間隙較小，運(yùn)行時(shí)，在水室中壓差的作用下，彈性封板會(huì)略微彎曲來填補(bǔ)與管板和封頭之間的間隙，不僅免除了以往三者焊接在一起時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象，還避免壓差對(duì)分隔板產(chǎn)生彎曲的影響。水室分隔板上的檢修蓋板采用不銹鋼螺栓進(jìn)行連接，并與隔板點(diǎn)焊，防止不銹鋼螺栓在給水的沖刷下松動(dòng)脫落或被沖蝕。

2.4 水室檢修人孔門

原設(shè)計(jì)的高加水室檢修人孔采用的是法蘭蓋結(jié)構(gòu)，由于管程的設(shè)計(jì)壓力很高，使得人孔尺寸設(shè)計(jì)得比較小，而且人孔蓋很厚重，對(duì)水室的檢修工作帶來不便。在改造設(shè)計(jì)中，水室的人孔采用了自密封結(jié)構(gòu)，人孔尺寸由原來的?400mm增大到?457mm，人孔蓋的重量由265kg減小到190kg，依靠特殊設(shè)計(jì)的人孔蓋拆卸裝置，更給現(xiàn)場(chǎng)的檢修工作帶來了便利。由于人孔的密封是依靠管程的壓力進(jìn)行自密封，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且密封性能好，解決了法蘭式人孔蓋笨重且容易泄露的弊端。

2.5 上級(jí)疏水進(jìn)口管

原設(shè)計(jì)方案中，上級(jí)疏水進(jìn)口管設(shè)置在加熱器的中部，這樣使上級(jí)高加疏水進(jìn)入6號(hào)高加時(shí)，汽化空間不足，容易產(chǎn)生汽水兩相流，將對(duì)管束產(chǎn)生沖刷及引起管束振動(dòng)。加熱器尾部的橢圓形封頭離管束終端尚有一定的距離，將上級(jí)疏水進(jìn)口管移至加熱器尾部，可利用該處作為上級(jí)疏水的汽化空間，在疏水進(jìn)口擋板的設(shè)計(jì)上，既考慮了安裝的堅(jiān)固度，還考慮了由于壓力變化上級(jí)疏水的汽化現(xiàn)象，留出閃蒸蒸汽通道，使得上級(jí)疏水進(jìn)入加熱器后實(shí)現(xiàn)汽水分流，減少了對(duì)管束的沖蝕和振動(dòng)。

3 結(jié) 語

新設(shè)計(jì)的6號(hào)高壓加熱器于2009年3月安裝至香港南丫電廠，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試記錄數(shù)據(jù)與熱平衡圖設(shè)計(jì)工況數(shù)據(jù)的比較，見表2。

表2 運(yùn)行調(diào)試與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)比較

從表2數(shù)據(jù)可知，新設(shè)計(jì)高加的一些主要運(yùn)行參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求，且設(shè)計(jì)上的優(yōu)化也使高加運(yùn)行平穩(wěn)，在現(xiàn)場(chǎng)觀察，沒有發(fā)現(xiàn)異常的振動(dòng)和響聲，滿足了電廠要求，所以，此次對(duì)6號(hào)高加的設(shè)計(jì)已達(dá)到了改造目的。

［1］何海燕，朱萍，楊昆.電站高壓加熱器最佳更換周期的研究［J］.現(xiàn)代電力，2005（5）.

［2］牛忠華，龔建中.不銹鋼換熱器在高壓加熱器的應(yīng)用［J］.電站輔機(jī)，2006（1）.