汽輪機低壓加熱器疏水不暢問題的解決

黃秀麗

摘 要：低壓加熱器疏水不暢的問題作為發(fā)電機組的常見問題，嚴重阻礙著機組穩(wěn)定性和發(fā)電效率的提高。本文以某發(fā)電公司所使用的300MW汽輪機低壓加熱器疏水不暢的問題進行了分析。疏水管道較長、管道彎頭較多會導致汽輪機低壓加熱器管道內(nèi)流動阻力的增大，相關(guān)技術(shù)人員可以對管道阻力進行計算，并制定出相應的汽輪機低壓加熱器輸水管道改造優(yōu)化方案，對管路的方向進行改變，縮短輸水管道的長度減少彎頭數(shù)目，實踐證明該方案可以有效解決汽輪機低壓加熱器疏水不暢的問題。

關(guān)鍵詞：汽輪機 低壓加熱器 疏水不暢 解決對策

低壓加熱器是大中型發(fā)電機組回熱系統(tǒng)中重要的輔機設(shè)備之一。低壓加熱器的正常運行對機組的安全性和經(jīng)濟性有著重要影響。根據(jù)電廠的調(diào)研，目前許多300 M W 、600 M W亞臨界超臨界機組位于凝汽器喉部的組合式低壓加熱器（7、8號低壓加熱器共殼體布置在凝汽器喉部），其中7號低壓加熱器正常疏水不暢已成為一個共性問題。由于疏水不暢，造成7號低壓加熱器水位升高，引起危急疏水閥開啟，將疏水直接排入凝汽器。長期在此狀態(tài)下運行，7號低壓加熱器疏水冷卻段不能發(fā)揮作用，降低了機組的熱經(jīng)濟性。

1 低壓加熱器疏水不暢故障分析

（1）低壓加熱器水位控制問題

造成低加危急疏水汽水混流的主要原因是由于7、8號低壓加熱器水位顯示不正常，解決這一問題的關(guān)鍵是對低壓加熱器水位計和水位開關(guān)進行校驗，使水位計和水位開關(guān)能正常運行，確保運行人員可通過危急疏水調(diào)整門調(diào)整低壓加熱器水位，保證不出現(xiàn)低加滿水現(xiàn)象，避免危急疏水汽水混流和水擊現(xiàn)象。

（2）低壓加熱器疏水壓差低

7、8號低壓加熱器正常疏水不暢，是由熱力系統(tǒng)設(shè)計、管道設(shè)計、設(shè)備安裝、設(shè)備運行等原因引起的。其主要原因在于七、八段抽汽壓差較小，導致疏水壓差較低，同時和5、6號低壓加熱器相比，疏水流量較大所致。

（3）機組負荷過低

汽輪機投入生產(chǎn)之后，當機組負荷過低時低壓加熱器容易出現(xiàn)正常管路疏水不暢的問題，需要將汽輪機故障加熱器的全部或者是部分的疏水通過危急疏水管路導入到凝汽器內(nèi)，從而使得汽輪機故障低壓加熱器可以正常運行，避免對整個汽輪機組的工作產(chǎn)生負面影響。低壓加熱器疏水不暢問題的出現(xiàn)會導致汽輪機冷源熱損失的增加，相應的回熱系統(tǒng)的工作效率也會出現(xiàn)下降，汽輪機低壓加熱器運行穩(wěn)定性無法保證，影響整個發(fā)電機組的正常運行。

（4）管道長度較大且彎頭數(shù)量較多

與其他正常運行的低壓加熱器輸水管道相比，出現(xiàn)疏水不暢問題的管路往往管道長度較大且彎頭數(shù)量較多，進而會導致水流阻力的增大，容易發(fā)生疏水不暢的故障。一般來說汽輪機低壓加熱器會在特定的位置安裝內(nèi)置式的疏水冷卻器，但是低壓加熱器出口的疏水仍然與飽和水十分接近。當機組負荷過低時，例如300MW的汽輪機負荷為200MW時，低壓加熱器在這種壓力下的飽和水溫為90.5℃，疏水溫度為83℃，如果疏水在流動的過程中損失了較大的壓力，就會導致部分疏水出現(xiàn)汽化的情況，低壓加熱器輸水管道內(nèi)同時有液相和氣相的流動。疏水從單相流動轉(zhuǎn)變?yōu)閮上嗔鲃訒r候，管路內(nèi)流體的流速將會明顯提高，增加大數(shù)十倍以上，這是低壓加熱器疏水管道內(nèi)的壓力損失就會急劇增大，汽化過程也隨之加快，疏水調(diào)節(jié)閥的前后壓差變小，管道的流通能力降低，進而就會導致疏水不暢的情況。

2 影響汽輪機低壓加熱器疏水的因素

2.1加熱器位置的影響

低壓加熱器一般會布置在汽輪機機房內(nèi)，疏水沿平臺的下沿走至特定的排氣管處。入股抵押加熱器正常疏水離協(xié)議層的低壓加熱器較近時，有可能導致該低壓加熱器疏水中的一大部分被分擔，流至下一層的低壓加熱器，導致下一層低壓加熱器疏水量的增加。針對于此可以在機組停機檢修的期間，在兩個低壓加熱器之間的正常疏水管路上增加截止閥，當位于下層的低壓加熱器水位升高時，可以通過截止閥的調(diào)節(jié)減少流至該低壓加熱器的疏水量，并將過多的疏水轉(zhuǎn)移至其他的低壓加熱器。

2.2疏水阻力的影響

對汽輪機不同渡河狀態(tài)下的低壓加熱器的抽汽壓力進行比較，結(jié)果限制伴隨著負荷的降低，特定段的抽氣壓差也越來越小，于此同時兩個低壓加熱器之間的壓差更小。技術(shù)人員可以進行實地的測量，檢查低壓加熱器疏水管路是否存在過長的問題，包括疏水垂直段和疏水水平段。此外當疏水彎頭過多時也會導致疏水管路阻力的增大，因而在檢修以及改造的過程中也應當給予重視。

2.3高低背壓凝汽器的影響

通常發(fā)電機組的雙低壓缸會設(shè)置四個排氣口，其中發(fā)電機側(cè)為低背壓，而凝汽器汽輪機側(cè)為高被壓。低壓加熱器分別安裝在不同的背壓的凝汽器內(nèi)，凝汽器背壓的差別進而導致低壓加熱器壓力的不同，安裝在低背壓凝汽器內(nèi)的低壓加熱器疏水往往較為暢通，安裝在高背壓凝汽器內(nèi)的低壓加熱器危機疏水會有負荷波動開啟的情況。高低背壓凝汽器會對汽輪機抽氣口的壓力產(chǎn)生影響，進而造成安裝在不同側(cè)的低壓加熱器正常疏水調(diào)節(jié)閥開度的差別。

3 疏水管道改造

3.1疏水管道改造方案選擇

結(jié)合汽輪機組的運行狀況，可以制定出不同的低壓加熱器疏水管道改造方案，在工作中要對不同的方案的特點進行比較，選擇出最為合理高效的改造方案。主要有以下幾種改造方案：（1）設(shè)計相應的試驗對汽輪機低壓加熱器輸水管路的壓力損失進行測量，并按照兩相流動的情況對壓力損失進行計算，以此為依據(jù)對管路的方向進行改變，于此同時縮短疏水管路的長度，減少管道中彎頭的數(shù)量，這種改造方法難度較低，且現(xiàn)場布置方便；（2）在容易出現(xiàn)故障的低壓加熱器的疏水管道上安裝疏水擴容器裝置，該裝置可以起到對管道的疏水進行擴容閃蒸的作用，之后水和蒸汽會分離開來并被引入到汽輪機未出現(xiàn)問題的低壓加熱器的不同部位上來，從而達到氣相和液相流動對疏水壓力影響的消除。與一種方案相比該方案會增加系統(tǒng)的復雜性和設(shè)備的數(shù)量，現(xiàn)場布置難度也比較高；（3）在故障的低壓加熱器出口輸水管道的頂部靠近下一級加熱器側(cè)，將分流疏水管引流接到凝汽器，從而實現(xiàn)疏水的分流，通過流量的減少來解決低壓加熱器疏水不暢的問題，這種方案施工也比較容易，但是疏水直接引入凝汽器會造成回熱系統(tǒng)熱經(jīng)濟性降低的問題；（4）對汽輪機低壓加熱段的疏水冷卻段結(jié)構(gòu)進行改造，采用浸沒式的結(jié)構(gòu)，從而使正常的疏水口可以置于橋體的下方，浸沒式結(jié)構(gòu)可以有效解決虹吸口的問題，對于汽輪機運行的水位控制要求不高，因而實施難度也比較低，但是需要注意的是浸沒式結(jié)構(gòu)為部分流量式，會導致部分凝結(jié)段換熱管被淹沒，進而造成換熱面的浪費，組合式抵押加熱器的換熱效率也會隨之降低；（5）為了確保移動至殼體下方的低壓加熱器的疏水口可以正常發(fā)揮效用，需要在疏水冷卻段的最高點設(shè)置一排氣孔，排氣孔的基本作用是啟動排氣，但是在實際運行過程中，有可能由于水位控制不當導致水位過低的情況，水封也會受此影響，在該種情況下也需要利用這些排氣孔進行排氣。在實際的疏水管道改造中需要對現(xiàn)場設(shè)備布置情況和發(fā)電經(jīng)濟效益等問題進行考慮，結(jié)合汽輪機的運行狀況以及低壓加熱器疏水異常的具體表現(xiàn)及產(chǎn)生原因，選擇恰當?shù)母脑旆桨浮?

3.2改造方案可行性分析

如果管徑不會影響到疏水的效果，在改造中則不需要對疏水管道的管徑進行調(diào)整，可以直接利用疏水調(diào)節(jié)門前手動門使用原設(shè)備，并將疏水調(diào)節(jié)門后手動門取消掉。彎頭數(shù)量的減少是疏水管道改造的重點，抵押節(jié)熱器疏水管道設(shè)置在六個左右為宜，如果過多則需要進行適當?shù)恼{(diào)整改造。此外管道長度的縮減也會對疏水效果產(chǎn)生重要的影響，因而改造和過程中可以對低壓加熱器正常疏水管道的長度進行縮減，于此同時延長危機疏水管道的長度。危急疏水管路直接與汽輪機的連接，因而不會對低壓加熱器的危急疏水和啟動疏水效果產(chǎn)生影響。根據(jù)疏水管道的改造數(shù)據(jù)可以對改造前后的低壓加熱器正常疏水管道的阻力進行計算，從而分析疏水閥前后的壓差是否可以滿足低壓加熱器疏水自流的要求，對汽輪機低壓加熱器疏水管道的改造效果進行評價。

3.3汽輪機低壓加熱器疏水不暢問題的解決措施

綜上所述，疏水管道布置不合理是造成7、8號低壓加熱疏水不暢的主要原因。解決該問題的對策如下：

（1）校核低加水位計，保證低壓加熱器水位計量準確可靠。保證低壓加熱器不會滿水至低壓缸，同時可以保證低壓加熱器危急疏水管道不至于發(fā)生汽水混流和水擊。由于避免了蒸汽直接從危急疏水漏入凝汽器，有利于經(jīng)濟性，但低加水位出現(xiàn)高‖值時7、8號低壓加熱器危急疏水可能仍然需要開啟運行。

（2）改造低壓加熱器疏水管道，盡量減少管道彎頭和管道長度或增加管道通流面積，疏水管道降至8號低壓加熱器疏水口的水平高度以下，以降低管道阻力。這樣可以增加低壓加熱器疏水通流能力，但當七、八段抽汽壓差較小仍有低壓加熱器疏水不暢的問題。該方法適用于7、8低壓加熱器危急疏水改造前運行時開度較小的機組。當改造前運行的危急疏水開度很大，改造后低壓加熱器疏水有所改善，但不能完全解決問題。一旦低壓缸運行狀況發(fā)生變化或低壓缸排汽壓力變化較大，引起七、八段抽汽壓差減小，低壓加熱器正常疏水不暢，導致危急疏水需要開啟。

（3）可以采用增加疏水泵將7號低壓加熱器疏水打至7號低壓加熱器出口。疏水泵采用變頻方式自動控制，保證低壓加熱器水位正常。由于疏水泵較小，增加變頻疏水泵投資并不大。七、八段抽汽壓差不再作為7號低壓加熱器疏水動力，因此不需要考慮低壓缸及排汽真空變化對疏水的影響。由于7號低加疏水泵至7號低壓加熱器出口，8號低壓加熱器的疏水流量大大降低，從而保證了8號低壓加熱器疏水可以正常自流至凝汽器。

3.3改造方案實施效果

通過對實踐中汽輪機低壓加熱器疏水管道改造方案實施效果的總結(jié)分析發(fā)現(xiàn)，采用恰當?shù)母脑焓侄沃蠊收系蛪杭訜崞鞯氖杷厥章视行岣?，可以充分滿足汽輪機運行穩(wěn)定性和經(jīng)濟性的要求。在實際運行過程中當汽輪機組的深度調(diào)峰時，低壓加熱器疏水仍然可以通過正常的輸水管道全部逐級自流至下一級低壓加熱器，不需要開啟危機疏水。此外當機組負荷正常時，低壓加熱器疏水可以實現(xiàn)全部的逐級自流，從而有效降低汽輪機組的發(fā)電煤耗，提高了汽輪機低壓加熱系統(tǒng)運行的經(jīng)濟效益，對整個機組的安全性也有著積極的意義。

4 結(jié)論

結(jié)合汽輪機的運行特點和發(fā)電機組運行狀況對低壓加熱器輸水管道實施相應的優(yōu)化改造可以有效解決疏水不暢所導致的冷熱源損失增大的問題，提高汽輪機運行的安全性的和穩(wěn)定性，于此同時發(fā)電機組的節(jié)能效果也可以得到的明顯的提升。在實踐中技術(shù)人員要在滿足發(fā)電工作需求的前提下，盡可能縮短汽輪機低壓加熱器輸水管道的長度，減少彎頭的數(shù)量，提高汽輪機運行的穩(wěn)定性。

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