600 MW直接空冷機(jī)組真空下降的原因分析及預(yù)防措施

李 飛

(河北建投沙河發(fā)電有限責(zé)任公司,河北 邢臺 054000)

600 MW直接空冷機(jī)組真空下降的原因分析及預(yù)防措施

李 飛

(河北建投沙河發(fā)電有限責(zé)任公司,河北 邢臺 054000)

針對600 MW直接空冷機(jī)組普遍存在的真空下降問題,從真空系統(tǒng)嚴(yán)密性、空冷島換熱性能等方面分析該類機(jī)組真空下降的原因,提出預(yù)防機(jī)組真空下降的措施及建議,為同類機(jī)組提供借鑒。

600 MW直接空冷機(jī)組;真空系統(tǒng);嚴(yán)密性;空冷島;換熱性能

1 概述

近年來,隨著我國電力工業(yè)迅猛發(fā)展,在北方缺水地區(qū),空冷機(jī)組得到了廣泛應(yīng)用。直接空冷機(jī)組的真空是機(jī)組的重要運(yùn)行參數(shù)之一。真空下降會造成機(jī)組效率下降,煤耗增加,經(jīng)濟(jì)性較差;夏季運(yùn)行時,凝結(jié)水溫度上升,精處理混床退出運(yùn)行,鍋爐給水品質(zhì)下降,給機(jī)組安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重威脅,同時也影響到電網(wǎng)的安全運(yùn)行;因此,維持和提高機(jī)組的真空,是保證直接空冷機(jī)組經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行的重要工作之一。

600 MW直接空冷機(jī)組的真空是一個非常重要的參數(shù),但根據(jù)國內(nèi)已投產(chǎn)的直接空冷機(jī)組基建調(diào)試與運(yùn)行經(jīng)驗,機(jī)組無一例外都出現(xiàn)過真空下降的問題,很多機(jī)組的夏季真空達(dá)到45 kPa以上,經(jīng)常會造成機(jī)組限出力、煤耗升高,嚴(yán)重時甚至引起停機(jī)等后果。究其原因,主要有兩方面:一是機(jī)組真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性較差;另一方面是空冷島的換熱性能降低。

2 原因分析

2.1 真空系統(tǒng)嚴(yán)密性較差

a.空冷島蒸汽分配管和凝結(jié)水聯(lián)箱泄漏。蒸汽分配管和凝結(jié)水聯(lián)箱是現(xiàn)場組合安裝,主要以焊接工作為主,焊接部位多、工作量大(1列的焊縫長度約650 m),因此該部位泄漏空氣可能性也最大、最多。

b.空冷島排汽管道伸縮節(jié)泄漏。排汽管道是連通排汽裝置和空冷島的樞紐,排汽管道伸縮節(jié)是排汽管道受汽后的膨脹和抵消推力的設(shè)備。由于其結(jié)構(gòu)和材料的特殊性,耐高壓和抗扭曲的性能不強(qiáng),在非正常運(yùn)行工況時,容易出現(xiàn)裂紋,造成空氣泄漏。

c.排汽管道電動蝶閥和人孔門泄漏。以某機(jī)組為例,空冷島在全部8列排汽管道上均設(shè)置了人孔門,便于進(jìn)入內(nèi)部檢修,并在第1列和第8列設(shè)置了直徑3 m的電動蝶閥。人孔門為法蘭連接,采用橡膠墊密封,由于排汽管道長時間處于較高溫度,橡膠密封墊的老化較快,容易造成泄漏。

d.機(jī)房內(nèi)真空系統(tǒng)及設(shè)備泄漏。排汽裝置的伸縮節(jié)有裂縫、低壓汽缸法蘭結(jié)合面不嚴(yán)、低壓缸軸封密封不嚴(yán)、排汽缸安全隔膜損壞、真空破壞閥不嚴(yán)、低壓旁路系統(tǒng)疏水門不嚴(yán)、凝結(jié)水泵軸封和入口濾網(wǎng)不嚴(yán)、凝補(bǔ)水泵系統(tǒng)閥門和法蘭不嚴(yán)、真空泵系統(tǒng)閥門和法蘭不嚴(yán)、低壓加熱器汽側(cè)閥門不嚴(yán)、軸封加熱器系統(tǒng)閥門不嚴(yán)、負(fù)壓系統(tǒng)的熱工測點(diǎn)接口不嚴(yán)等。在機(jī)組啟動和低負(fù)荷階段,機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)大部分處于真空狀態(tài),故泄漏空氣的范圍將延伸到高、中壓缸及其相關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)。

2.2 空冷島換熱性能降低

a.風(fēng)機(jī)單元格風(fēng)量不足。安裝過程中風(fēng)機(jī)葉片角度、風(fēng)機(jī)葉頂與風(fēng)筒的間隙未達(dá)到設(shè)計值,造成風(fēng)機(jī)出力不足。冷凝管束之間間隙大、風(fēng)筒組裝間隙大、風(fēng)機(jī)甲板間隙大、單元密封板間隙大和孔洞密封不嚴(yán)、單元間隔斷門關(guān)閉不嚴(yán),造成風(fēng)機(jī)單元間漏風(fēng)量大。以上問題都會導(dǎo)致風(fēng)機(jī)單元格風(fēng)量不足,造成空冷冷卻效果下降真空降低。

b.環(huán)境氣溫高。冷凝機(jī)組冷卻介質(zhì)為水,機(jī)組真空受環(huán)境氣溫的影響很小,而空冷機(jī)組的冷卻介質(zhì)為空氣,環(huán)境氣溫升高,空氣溫度升高,冷凝管束冷卻效率下降,排汽溫度升高,真空降低,所以環(huán)境氣溫對空冷機(jī)組真空的影響相對較大。另外冷凝管束表面積較大,造成對陽光的吸熱也相對較大,環(huán)境氣溫高時,冷凝管束本身的熱源也在增加,造成空冷機(jī)組夏季氣溫高時,無法滿出力的現(xiàn)象。

c.環(huán)境風(fēng)向、風(fēng)速的影響。不同的風(fēng)向和風(fēng)速對機(jī)組真空的影響也較大。在不同風(fēng)向下,空冷島正面進(jìn)風(fēng)(機(jī)組出線方向)時,空冷換熱性能最好,因正面進(jìn)風(fēng)時風(fēng)機(jī)吸入環(huán)境風(fēng)的截面最大,而且換熱后的二次風(fēng),被吹向爐后,不會造成熱風(fēng)回流現(xiàn)象?？绽鋶u兩側(cè)進(jìn)風(fēng)時,換熱性能次之,因單側(cè)進(jìn)風(fēng)時,勢必進(jìn)風(fēng)一側(cè)空冷島換熱后的熱風(fēng)被吹向另一側(cè)空冷島上方,造成另一側(cè)空冷島熱負(fù)荷增加,相同負(fù)荷、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下2臺機(jī)組真空差約1 kPa?？绽鋶u爐后進(jìn)風(fēng)時,受機(jī)房、鍋爐本體設(shè)施的阻擋,風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量最少,而且會將鍋爐側(cè)熱風(fēng)帶至空冷島區(qū)域,造成空冷島整體換熱性能下降,導(dǎo)致該狀況下?lián)Q熱性能最差。風(fēng)速超過12 m/s時,空冷風(fēng)機(jī)吸風(fēng)能力下降,而且容易造成換熱后的熱風(fēng)回流,所以風(fēng)速增大或風(fēng)向變化都勢必影響空冷島的冷卻效果。

d.冷凝管束散熱翅片堵塞的影響?？绽淅淠苁岢崞捎谑墉h(huán)境潔凈度的影響,散熱翅片容易被污染,造成冷凝管束散熱性能下降,真空降低,機(jī)組運(yùn)行工況惡劣,嚴(yán)重時機(jī)組需限制出力。如某些北方電廠進(jìn)入4、5月份,周圍環(huán)境中大量的楊柳絮被空冷風(fēng)機(jī)吸入,堵塞冷凝管束散熱翅片,造成機(jī)組連續(xù)多日的限出力。

e.真空泵工作冷卻水溫度的影響。濕冷機(jī)組抽真空的位置一般在凝汽器的底部,此處的溫度已經(jīng)很低,不會造成真空泵內(nèi)工作水溫的升高。而空冷機(jī)組抽真空的位置在空冷島的逆流管束頂部和大排汽管道上,相對抽氣溫度較高,尤其進(jìn)入夏季,機(jī)組的背壓升高,排汽溫度升高,水環(huán)真空泵吸入的汽氣混合物溫度可達(dá)到50～70℃,泵內(nèi)工作水的溫度高達(dá)60～80℃,造成真空泵內(nèi)工作水發(fā)生汽化現(xiàn)象,真空泵性能下降,引起機(jī)組真空下降。

3 機(jī)組真空下降的預(yù)防措施

3.1 空冷島系統(tǒng)泄漏的預(yù)防措施

a.加強(qiáng)現(xiàn)場焊接工藝管理,嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量。在空冷島安裝完成后的風(fēng)壓試驗中,對空冷島的負(fù)壓系統(tǒng)進(jìn)行徹底查漏,避免空冷島焊接點(diǎn)發(fā)生泄漏。

b.風(fēng)壓試驗與抽真空試驗盡量配合進(jìn)行,更準(zhǔn)確反映機(jī)組真空系統(tǒng)嚴(yán)密性能,試驗結(jié)果應(yīng)不大于200 Pa/d。機(jī)組投產(chǎn)后,每月至少進(jìn)行兩次真空嚴(yán)密性試驗,及時發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行漏點(diǎn)排查。

c.在機(jī)組投產(chǎn)運(yùn)行后,定期檢查受熱部件的膨脹和位移情況,避免局部膨脹位移受阻,應(yīng)力過大造成局部變形、拉裂等現(xiàn)象發(fā)生。

d.定期檢查更換排汽管道法蘭的橡膠密封墊,保證法蘭的嚴(yán)密性。管道閥門盡量采用焊接方式,減少法蘭泄漏的現(xiàn)象。由于排汽管道閥門直徑大,各部件尺寸也相應(yīng)的增大,閥門的門蓋、門軸及底部轉(zhuǎn)軸在受熱膨脹后,應(yīng)及時進(jìn)行緊固防止泄漏。

3.2 空冷島換熱性能降低的預(yù)防措施

a.在安裝過程中應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖紙或廠家要求嚴(yán)格控制各項標(biāo)準(zhǔn),在試運(yùn)過程中應(yīng)結(jié)合實際情況,進(jìn)行角度和間隙的調(diào)整,保證風(fēng)機(jī)風(fēng)量和單元格密封性。

b.通過加裝噴淋降溫設(shè)施,降低空氣溫度,抵消由于氣溫對真空的影響,從而防止在高溫情況下,真空下降機(jī)組無法滿出力。

c.加裝擋風(fēng)墻可有效防止空冷單元附近空氣流動紊亂引起的“熱風(fēng)回流”及“倒灌”,一定程度上消除風(fēng)向變化及風(fēng)速影響,提高凝汽器換熱效率。擋風(fēng)墻設(shè)計時應(yīng)注意根據(jù)機(jī)組布置情況及當(dāng)?shù)仫L(fēng)況,采用合理的結(jié)構(gòu)形式。

d.合理安排空冷島沖洗時間和沖洗速度,在楊柳絮多發(fā)季節(jié),應(yīng)密切關(guān)注散熱翅片堵塞問題,增加空冷島沖洗次數(shù),抑制異物污染散熱翅片,保證空冷島換熱性能。

e.夏季將真空泵換熱器冷卻水源和工作水源切換為溫度低的水源,從而降低真空泵內(nèi)工作水的溫度,防止汽化;定期清洗真空泵冷卻器,保持冷卻水量和壓力,提高換熱效率;水環(huán)真空泵汽水分離器保持合適的水位,確保內(nèi)循環(huán)正常進(jìn)行。

4 建議

預(yù)防直接空冷機(jī)組真空下降是一個貫穿機(jī)組生命周期的系統(tǒng)工程,針對造成真空下降的原因,提出以下建議:

a.安裝過程應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場焊接工藝管理,嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量,所有焊接接口應(yīng)按照國家標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計要求進(jìn)行,并進(jìn)行無損檢驗,減少焊口泄漏情況的發(fā)生;

b.風(fēng)壓試驗及真空試驗應(yīng)配合進(jìn)行,試驗結(jié)果控制在不大于200 Pa/d,可有效保證機(jī)組嚴(yán)密性;

c.加強(qiáng)嚴(yán)密性日常管理,定期對受熱部件的膨脹檢查,定期更換排汽管道密封墊,至少每兩個月進(jìn)行一次嚴(yán)密性試驗,查找泄漏點(diǎn),保證管道的嚴(yán)密性;

d.加強(qiáng)空冷島換熱性能日常管理,根據(jù)環(huán)境溫度、污穢等條件及時調(diào)整真空泵運(yùn)行方式及空冷島沖洗,保證空冷島換熱性能。

本文責(zé)任編輯:楊秀敏

Cause Analysis and Prevention Measures for Vacuum Degradation of 600 MW Direct Air Cool Unit

Aiming at the vacuum decreasing of the 600 MW direct air cooling unit,this paper analyzes from shaft seal and heat transfer performance of air cool island,puts forward the preventive measures and suggestions,to take reference for the similar unit.

600 MW direct air cooling unit;vacuum system; shaft seal;air cool island;heat transfer performance

TK264.1

B

1001-9898(2014)02-0034-03

2013-11-20

李 飛(1979-),男,助理工程師,主要從事汽輪機(jī)專業(yè)檢修工作。