600 MW機組過熱器減溫水系統(tǒng)分析與改進

蒲樹晨，牛東輝，張守和，楊建波，王松昌

（元寶山發(fā)電有限責任公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024070)

在機組運行過程中，鍋爐過熱器減溫水量是鍋爐運行的一個重要參數(shù)。過熱器噴水減溫是將給水直接噴入過熱蒸汽中，從而達到降低汽溫的目的。這種方法因結(jié)構簡單、操作方便、調(diào)溫幅度大、惰性小等優(yōu)點，在現(xiàn)代火電機組中得到廣泛應用。但過熱器減溫水的工作特性會對整個機組的安全性構成影響，因為過熱蒸汽溫度過高會影響汽輪機的安全運行，嚴重時甚至造成設備損壞；反之，過熱蒸汽溫度過低，則會使汽輪機最后幾級葉片的蒸汽濕度增加，嚴重時甚至可能發(fā)生水擊現(xiàn)象，造成汽輪機葉片斷裂損壞。

1 常用減溫方式存在問題

噴水減溫系統(tǒng)是機組熱力系統(tǒng)的一個重要組成部分，其設計結(jié)構、調(diào)溫方式會直接改變熱力循環(huán)的狀態(tài)。目前600 MW機組常用的過熱器減溫方式分為2種：一是減溫水引自給水泵出口，此處給水壓力最高，且給水溫度最低，能保證減溫水順利噴入減溫器并良好霧化，且需要的減溫水量小，調(diào)溫靈敏；二是減溫水取自最高加熱器出口，這種方式不影響熱力循環(huán)，如果忽略噴水調(diào)節(jié)時閥門的節(jié)流影響，則不影響循環(huán)效率。

1.1 減溫水取自給水泵出口方式存在的問題

元寶山發(fā)電有限責任公司3號機組的過熱器減溫水系統(tǒng)原設計采用減溫水由給水泵出口引出的減溫方式。這種方式的缺點是減溫水不流經(jīng)高壓加熱器，減少了回熱抽汽量，降低了回熱程度，增加了凝結(jié)蒸汽流量，即增加了冷源損失，從而降低了循環(huán)熱經(jīng)濟性。

2011年西安熱工研究院有限公司出具的機組性能試驗報告指出：600 MW亞臨界機組減溫水投用對機組經(jīng)濟性的影響為，每投入1 %主蒸汽流量的過熱器減溫水，將使機組熱耗上升約2.4 kJ/kWh。根據(jù)公司生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2011年上半年，3號機組的平均過熱器減溫水量控制在130 t/h。經(jīng)計算可知，由于減溫水的投運，機組的發(fā)電煤耗上升約1.1 g/kWh。

1.2 減溫水取自最高加熱器出口存在的問題

若減溫水取自1號高壓加熱器出口，與第1種方式相比較，雖然增加了回熱抽汽量，減少了冷源損失，提高了熱經(jīng)濟性，但由于取水點經(jīng)過3臺高壓加熱器，導致減溫水的壓力有所下降。給水壓力與負荷關系如表1所示。從表1可以看出，機組負荷下降時，給水泵出口壓力下降，1號高加出口壓力也下降。當負荷下降到一定范圍時，減溫水壓力降低會將造成減溫水流量不足，不能滿足過熱器減溫要求，使過熱蒸汽溫度偏高，從而危及機組的安全穩(wěn)定運行。

表1 給水壓力隨負荷變化的關系

2 2種改進方案的選擇

2.1 方案1

在高壓加熱器組進出口之間找到一點，使得熱經(jīng)濟性的降低不大，且減溫水可不經(jīng)過全部高壓加熱器的壓降，在低負荷時能滿足機組安全運行?；谶@個理念，取消原給水泵出口供過熱器減溫水管路，將取水點改到2號高加出口(見圖1)。這樣既能增加回熱抽汽量，減少冷源損失，提高機組的熱經(jīng)濟性;又能在機組低負荷時給水壓力降低的情況下，滿足過熱器減溫水流量的要求，同時也兼顧了機組的安全性。

2.2 方案2

保留原減溫水管路，并在其手動門后新加1臺電動閘閥，在給水管路1號高加出口和原減溫水新加閘閥后管路之間鋪設1條新管路，并在新管路上安裝1臺電動閘閥和同等規(guī)格的手動閘閥(見圖2)。正常運行時，原減溫水管路電動閘閥關閉，由高加出口給水管路引出減溫水，使機組在較高的熱經(jīng)濟性下運行。當負荷降低、減溫水壓力不能滿足過熱器減溫要求時，再切換到給水泵出口提供減溫水的運行方式，從而保證機組的安全性。

2.3 方案比較

方案1兼顧了機組的熱經(jīng)濟性和安全性，但項目改進的節(jié)能潛力沒有得到最大限度的挖掘。方案2較方案1節(jié)能降耗的效果更為明顯，但在機組負荷降低時要切換減溫水水源，增加了一些閥門的操作和監(jiān)視工作。由于3號機組負荷的調(diào)峰區(qū)間為380～600 MW，日常帶額定負荷的時間居多，就地考察發(fā)現(xiàn)，在1號高加出口管和原過熱器減溫水管之間加裝管路工程量小，實施方便，故選擇方案2實施減溫水系統(tǒng)改進。

3 改造方案實施效果

圖1 按方案1改進后的減溫水系統(tǒng)

圖2 按方案2改進后的減溫水系統(tǒng)

如圖2所示，新加管路沿用原減溫水管路的規(guī)格φ219×30，訂購2臺型號為PN24MPa/DN200的電動閘閥，分別安裝在原減溫水管路和新管路上，用于負荷變化時切換減溫水水源。同時在新管路上安裝1臺同規(guī)格的手動閘閥，用作檢修或事故時的隔離門，使其在機組運行時保持全開狀態(tài)。在新管路安裝時，考慮高加出口給水管道和給水泵出口去過熱器減溫水管路的熱膨脹值不同，在新管路上加裝“U”型彎管吸收膨脹。

改造于2012年機組B修時實施，投運后效果良好。由于機組只在負荷300 MW以下時才需要切換減溫水水源，操作很少，完全達到方案的預期效果。改進后，由東北電力科學研究院有限公司出具的機組性能試驗報告中采用等效熱焓降法對過熱器減溫水系統(tǒng)的影響進行了分析。試驗測算表明：減溫水系統(tǒng)改進后，機組熱耗較改進前降低13.53 kJ/kWh，煤耗降低0.546 g/kWh。以3號機組年發(fā)電量約30億kWh計算，則每年可節(jié)約標準煤1 638 t；按目前市場標準煤單價500元/t計算，每年可節(jié)約81.9萬元。這表明，過熱器減溫水系統(tǒng)改進項目經(jīng)濟效益十分可觀，值得在同類型機組中推廣。