自制換熱器降低干熄焦機組過冷度

李 強 亓 磊 李 峰 汪 鑫 張成竹

（山鋼集團萊蕪分公司 能源動力廠，山東 萊蕪 271104）

一 概述

能源動力廠熱能車間配備有高溫、高壓C25-8.83/0.981-7型汽輪發(fā)電機組；正常運行時接受兩臺干熄焦鍋爐供汽，汽溫為535±510℃；汽壓為8.83±0.49Mpa，主要任務(wù)是利用干熄焦余熱生產(chǎn)工業(yè)用電和給苯加氫提供工業(yè)用汽。

二 故障現(xiàn)象與分析

機組在運行一段時間后發(fā)現(xiàn)，機組真空隨時間推移緩慢降低，且過冷度較大，在3℃左右。過冷度每增加1℃，機組的熱耗率就上升0.02%。同時，過冷度的增加也導(dǎo)致了凝結(jié)水的溶氧量加大，降低了管道及設(shè)備的壽命。凝結(jié)水過冷度是指凝結(jié)水溫度低于排汽壓力下飽和溫度的數(shù)值。凝結(jié)水產(chǎn)生過冷卻現(xiàn)象，說明凝氣設(shè)備工作不正常。凝結(jié)水過冷卻后，為了將其加熱到相應(yīng)于排氣壓力的飽和溫度，就要多消耗燃料。此外，由于凝結(jié)水的過冷卻，將使凝結(jié)水含氧量增加，從而加劇了對熱力設(shè)備和管道的腐蝕，降低了設(shè)備運行的安全性和可靠性。

凝結(jié)水的過冷度是指排氣壓力下的飽和水溫度與凝結(jié)水實際溫度的差值。凝結(jié)水出現(xiàn)過冷的主要原因有以下幾點：

1、凝汽器結(jié)構(gòu)上的缺陷。年初，車間對凝汽器進行了全面的檢查消缺和改造，將0.7mm 的不銹鋼管更換為0.6mm 的不銹鋼管。改造后，機組的過冷度并未發(fā)生變化。

2、凝汽器水位高，部分銅管被凝結(jié)水淹滅產(chǎn)生過冷卻。干熄焦發(fā)電機組采用的是三臺變頻凝結(jié)水泵，調(diào)整參數(shù)為凝汽器的熱井水位，機組的熱井水位在650mm左右自動調(diào)整。

3、凝汽器汽側(cè)漏空氣或抽氣設(shè)備運行不良，造成凝汽器內(nèi)蒸汽分壓力下降而引起的過冷卻。干熄焦發(fā)電機組采用水環(huán)泵抽真空系統(tǒng)，且一運一備。在機組正常運行時，將備用設(shè)備投入運行，及兩套抽真空系統(tǒng)同時運行。實驗中，隨著兩臺泵運行，凝汽器真空緩慢提升，過冷度下降至1.5℃左右。

4、凝汽器銅管破裂，大量循環(huán)水漏入。通過對凝結(jié)水質(zhì)的檢驗發(fā)現(xiàn)，凝結(jié)水水質(zhì)合格，鈉、鉀離子等元素并未超標(biāo)，故不存在循環(huán)水泄漏現(xiàn)象。

5、凝汽器冷卻水量過多，或水溫過低。通過右表可以看出，循環(huán)水的溫度壓力，對過冷度沒有影響。

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通過上述分析，凝汽器汽側(cè)漏空氣或抽氣設(shè)備運行不良，造成凝汽器內(nèi)蒸汽分壓力下降而引起的過冷卻，是影響過冷度的主要原因。通過對系統(tǒng)的真空嚴密性試驗檢查后，確認系統(tǒng)無漏氣問題，因此確認影響過冷度原因是抽氣設(shè)備運行不良。

三 故障處理

干熄焦發(fā)電機組采用的是水環(huán)式抽真空系統(tǒng)，該系統(tǒng)由水環(huán)真空泵及電機、換熱器、無壓氣水分離罐組成。通流介質(zhì)為凝汽器內(nèi)的汽氣混合物、除鹽水、工業(yè)水。其工作原理為：水環(huán)真空泵通過離心力作用，以除鹽水為密封及吸熱介質(zhì)，將汽氣混合物自凝汽器中抽出，其中的蒸汽遇冷凝結(jié)成除鹽水，與剩余的空氣一起進入到氣水分離罐中，不凝結(jié)的空氣自排氣管排入大氣中，升溫的除鹽水經(jīng)換熱器冷卻后，再次進入到水環(huán)真空泵循環(huán)做功。在此工藝中，換熱器通過降低除鹽水的溫度，提升其吸熱凝氣的效率，從而增強水環(huán)真空泵抽空氣的能力。對抽氣系統(tǒng)進行全面解體檢查，發(fā)現(xiàn)板式換熱器內(nèi)結(jié)垢較嚴重。由于板式換熱器通流面積較小為3.5mm，而冷卻水中泥沙含量較大，導(dǎo)致通流通道被堵塞，從而降低了冷卻效果。雖然解體清洗后，運行效果較好，但過冷度隨著運行時間持續(xù)緩慢增大，導(dǎo)致無法徹底消除隱患。

通過探討研究制定了自制管束換熱器代替原有的板式換熱器，從根本上解決此問題。

安裝步驟如下：

1.現(xiàn)場測量安裝位置大小，確認自制換熱器外形尺寸。

2.計算換熱面積，確認管束換熱器不銹鋼換熱管管徑、長度

3.繪制圖紙，加工各部件。

4.將加工后的部件通過焊接、脹管、打磨等方式對各部件進行組裝。

5.對組裝好的管束換熱器進行打壓試驗，通入1MPa左右的凝結(jié)水，檢查設(shè)備的嚴密性。

6.現(xiàn)場安裝。

四 安裝效果

改造完成后，凝汽器的真空提升至89kPa，過冷度降至1℃，圓滿的實現(xiàn)了既定目標(biāo)。

五 效益分析

經(jīng)濟效益：過冷度每增加1℃，機組的熱耗率就上升0.02%。項目實施后，過冷度降低了2℃，降低熱耗率0.04%；降低了凝結(jié)水中的含氧量，提升了熱力設(shè)備的使用壽命。

安全效益：通過改造，降低了凝結(jié)水的過冷度，減少了水中的含氧量，不但降低了除氧器的工作效率，同時也降低了熱力管道及設(shè)備的腐蝕速度。增加了運行設(shè)備的穩(wěn)定性，保證了發(fā)電機組的安全運行，避免了管道破裂引起的人身安全。