300MW機(jī)組高壓加熱器泄漏的運(yùn)行分析及處理

【摘 要】分別從給水溫度、換熱端差、抽汽壓損三方面分析了華能集團(tuán)公司某電廠300MW機(jī)組高加泄漏對機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響，并提出了運(yùn)行中判斷高加泄漏的方法和應(yīng)對措施。

【關(guān)鍵詞】泄漏；給水溫度；端差；抽汽壓損；經(jīng)濟(jì)性

【Abstract】Analyzing the influence of leakage of high pressure heaters by 300MW Unite of Power Plant from feedwater temperature、heat-transfering temperature difference、extracting-steam pressure loss，and bringing forward the methods of judging leakage of high pressure heaters and response measures.

【Ker words】leakage feedwater temperature temperature difference extracting-steam pressure loss economical efficiency

1概況

該電廠一期4×300MW機(jī)組為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的型號N300-16.70/537/537-4，亞臨界、一次中間再熱、高中壓合缸、雙缸雙排汽單軸凝汽式機(jī)組。單機(jī)配置高壓加熱器3臺，是東方鍋爐廠設(shè)計(jì)制造的產(chǎn)品，按單列、臥式、U型管、雙流程設(shè)計(jì)，基本上是全焊接式裝置。給水系統(tǒng)為大旁路，高加疏水為逐級自流，采用三段抽汽。

自投產(chǎn)以來，由于多種因素誘發(fā)高壓加熱器多次泄漏而解列，特別是最近#1，#3，#4機(jī)組連續(xù)發(fā)生不同程度的高加泄漏，嚴(yán)重影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性、可靠性，對機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行構(gòu)成一定威脅。

為了更經(jīng)濟(jì)安全的運(yùn)行，對#1機(jī)組#3高加在正常工況和泄漏工況下的各參數(shù)進(jìn)行對比分析，找出影響高加經(jīng)濟(jì)的因素以及運(yùn)行中如何判斷高加泄漏和調(diào)整。

2運(yùn)行情況

2014年11月27日18：07，監(jiān)盤發(fā)現(xiàn)#1機(jī)#3高加水位快速上漲至194mm，檢查#3高加正常疏水調(diào)門開度100%，高加水位上漲很快，就地水位升高，打開#3高加危急疏水門調(diào)整水位。停機(jī)時(shí)檢查將高加隔離后，汽側(cè)打風(fēng)壓試驗(yàn)，用肥皂水檢查發(fā)現(xiàn)管板有10根管子泄漏。通過一段時(shí)間的運(yùn)行跟蹤分析與比較，針對#3高加在正常和泄漏工況下各參數(shù)變化對比如表1和表2中（為了減少影響把正常疏水調(diào)門置手動(dòng)位，各加熱器水位設(shè)定值不變。表中第一行為正常運(yùn)行工況下的參數(shù)，第二行為#3高加泄漏工況下的參數(shù)。）。

3泄露影響運(yùn)行參數(shù)的分析

3.1給水溫度

從表2中可以看出，正常工況下#3高加給水溫升為28℃，而泄漏工況下只有11℃。減少了17℃，直接導(dǎo)致給水溫度#1高加出口水溫度低于正常的給水溫度。檢查發(fā)現(xiàn)下列異常：

（1）CRT上#3高加水位增加很快，最高到230mm；就地連通管水位計(jì)很高。（2）同一負(fù)荷下，兩臺汽泵出口流量之和與#1高加出口給水流量相差最大130T/H，而正常情況下為30～60T/H；汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速有所上升，凝結(jié)水流量增大。（3）高加逐級疏水門開度變大，甚至全開，嚴(yán)重時(shí)水位高一值報(bào)警，高二值事故疏水門打開；當(dāng)事故疏水無法維持時(shí)高加水位時(shí)，水位高三值保護(hù)動(dòng)作會(huì)自動(dòng)解列高時(shí)加汽側(cè)。綜合以上高加系統(tǒng)出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，分析認(rèn)為#1機(jī)組給水溫度降低的主要原因是泄漏給水汽化后占據(jù)了部分蒸汽冷卻器汽側(cè)的空間，大大地阻礙三段抽汽的抽出，使得三段抽汽流量減少；另外，汽化和部分沒有完全汽化的泄漏給水和少量的三段抽汽經(jīng)過蒸汽冷卻器后進(jìn)入#3高加，作為#3高加的加熱汽源，減少了部分三段抽汽的加熱熱量。給水溫度的降低直接加大了發(fā)電煤耗，增大了發(fā)電成本，同時(shí)使鍋爐處于不安全的運(yùn)行工況下，降低了生產(chǎn)的安全性。為及時(shí)消除泄漏現(xiàn)象，高加常被迫退出運(yùn)行進(jìn)行檢修，又由于高加解列困難，導(dǎo)致檢修工期延長，上述兩方面的因素直接降低了高加投入率，嚴(yán)重影響了機(jī)組負(fù)荷、效率及發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗。今年1月份，高加投入率92.95%，以機(jī)組月運(yùn)行30天即720小時(shí)計(jì)，則高加相對機(jī)組每月少運(yùn)行7.05%×720=50.8小時(shí)。以退出高加運(yùn)行，機(jī)組少帶的負(fù)荷為20MW/小時(shí)，機(jī)組平均運(yùn)行負(fù)荷280MW/小時(shí)計(jì)，則1臺機(jī)組每月因高加停運(yùn)少發(fā)電50.8小時(shí)×1×20MW/小時(shí)=1016MW。300MW機(jī)組高加退出運(yùn)行發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗增多8.3g/kw﹒h，則1臺機(jī)組每月多耗標(biāo)準(zhǔn)煤50.8×1×28×104kw﹒h×8.3g/kw﹒h=118.1t，以每噸標(biāo)煤550元計(jì)，則1臺機(jī)每年（以機(jī)組年運(yùn)行10個(gè)月計(jì)）多消耗生產(chǎn)成本66萬元，由此可見高加退出運(yùn)行造成發(fā)電經(jīng)濟(jì)性明顯降低。

3.2給水端差和疏水端差

通過查找有關(guān)資料和運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，可以進(jìn)一步分析高加泄漏對給水系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的影響（表3，表4）。

（1）從表3中可以看出，在同一負(fù)荷不同工況下，給水端差和疏水端差偏離很大時(shí)，對機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性有明顯影響。表3，4計(jì)算可得，泄漏工況下由于給水端差增大使機(jī)組熱耗率增加約12×1.07+14×2.18+6×2.26=56.9kJ/（kW·h）；由于疏水端差增大使機(jī)組熱耗率增加約6×0.24+19×0.28+6×0.11=7.4kJ/（kW·h）。

（2）分析得出，造成給水端差增大主要是由于高加水室分程隔板泄漏和凝結(jié)水淹沒部分換熱管束等降低了傳熱效果。

（3）高加疏水端差和高加水位有很大關(guān)系，由于#3高加泄漏，疏水溫度隨泄漏時(shí)間逐漸升高，且泄漏量不同時(shí)，對疏水溫度的影響不同。實(shí)驗(yàn)表明，泄漏流量越大，疏水溫度越高，疏水溫度的變化率也越大的趨勢，而給水溫度是隨泄漏降低的，也就造成疏水端差增大。綜上可以看出，由于#3高加的泄漏造成給水和疏水端差增大，使高加的換熱效率下降，增大了機(jī)組的熱耗率。

3.3抽汽壓損

由于給水發(fā)生泄漏，整個(gè)高加的換熱量將發(fā)生變化，換熱量的變化將導(dǎo)致高加的抽汽流量發(fā)生變化。在不同的抽汽流量下，蒸汽在抽汽管道中的流速不同，流動(dòng)阻力也不同，所以從抽汽點(diǎn)到高加的蒸汽壓力損失也將發(fā)生相應(yīng)的變化。我們進(jìn)一步從抽汽壓損方面分析高加泄漏對給水系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的影響。

（1）從表1中可以看出在#3高加泄漏后，三抽壓力損失增大為0.2Mp。抽汽壓力的減少直接使抽汽流量減少，最終使給水溫度降低。從表4中我們還可以看出，三抽流量的減少使二抽壓力增大，使#2高加的溫升由38增大為48。

（2）三抽壓損為其抽汽壓力的16.7%，若加熱器的端差不變，由表5可以得出此抽汽壓力下的機(jī)組熱耗率為16.7×0.0081%=0.13%。

綜上可知，由于高加水側(cè)漏入汽側(cè)的水淹沒管束，使有效傳熱面積減小，蒸汽凝結(jié)率降低，汽側(cè)壓力升高，排擠本級抽汽量，造成了本級的抽汽壓損，同時(shí)使高一級抽汽流量增加，即帶來汽輪機(jī)高壓抽汽增加，低壓抽汽減少的不利趨勢。機(jī)組運(yùn)行時(shí)，抽汽壓損增加將使加熱器內(nèi)壓力降低，若端差不變，則加熱器出口水溫降低。從而導(dǎo)致汽輪機(jī)熱經(jīng)濟(jì)性降低。

4運(yùn)行中高加泄漏的處理

4.1運(yùn)行中判斷高加泄漏的方法

從前面的分析我們可以從以下方面判斷高加是否發(fā)生泄漏：

（1）定負(fù)荷下高加的水位。如果水位增加很快且維持在高水位運(yùn)行，主疏水門逐漸全開，泄漏大時(shí)危急疏水門開啟。

（2）給水流量不正常的大與蒸汽流量，給水泵出口流量（除過熱器減溫水流量外）遠(yuǎn)大于省煤器入口流量，同負(fù)荷下汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速有所上升，凝結(jié)水流量增大。

（3）給水溫度偏離設(shè)計(jì)運(yùn)行值很大；汽側(cè)水位一定的情況下，給水和疏水端差明顯增大。

（4）在泄漏早期給水出口溫度和抽汽壓損的變化較顯著，并且泄漏發(fā)生在高加的不同部位時(shí)變化程度不同，故可作為高加泄漏故障的特征量；在泄漏早期疏水溫度的變化不是很明顯，只能作為判斷高加泄漏故障的輔助特征量。

4.2運(yùn)行中處理

根據(jù)高加泄漏大小和運(yùn)行需要可將處理措施分為以下兩類：

（1）從前面分析，在高加泄漏不大時(shí)只是對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性有很大影響，對安全性影響不大。運(yùn)行中加大高加特別是泄漏高加水位的監(jiān)視，水位難以維持時(shí)可以采取定時(shí)對高加危急疏水至凝汽器，降低水位，保證安全。

（2）當(dāng)高加泄漏很嚴(yán)重時(shí)應(yīng)及時(shí)解除高加運(yùn)行，給水走旁路。

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