1000 MW機組末兩級低壓加熱器疏水不暢原因分析及處理

施 力

（皖能銅陵發(fā)電有限公司，安徽 銅陵 244000）

0 引言

低壓加熱器是汽輪發(fā)電機組熱力系統(tǒng)中的重要設(shè)備。它充分利用了汽輪機抽汽加熱凝結(jié)水時所釋放的過熱熱量和汽化潛熱，其目的是提高凝結(jié)水溫度，從而提供機組熱經(jīng)濟性[1]。

對于火電廠末級和次末級低壓加熱器，由于其抽汽壓力小，疏水處于飽和水與飽和蒸汽臨界點附近，運行參數(shù)變化對疏水狀態(tài)影響大。在設(shè)計過程中，如因廠房位置所限造成管道走向變化大、急轉(zhuǎn)彎多、疏水匯合點選擇不合理等原因，極易造成疏水不暢、疏水管道振動[2]。

1 低壓加熱器疏水故障情況

皖能銅陵發(fā)電有限公司6號機組采用上海電氣集團生產(chǎn)的汽輪發(fā)電機組，回?zé)嵯到y(tǒng)配置為雙列高壓加熱器，1臺除氧器，采用5臺低壓加熱器，7號低壓加熱器疏水采用疏水泵，8號、9號低壓加熱器設(shè)置疏水冷卻器。正常運行時8號、9號低壓加熱器疏水匯合后流入疏水冷卻器，經(jīng)疏水冷卻器冷卻后流入疏水立管最終到達凝汽器。若疏水不暢將導(dǎo)致低壓加熱器水位上升，低壓加熱器解列。圖1為6號機組8號、9號低壓加熱器疏水圖。

圖1 低壓加熱器疏水示意圖（mm）

自機組運行以來，6號機組末兩級低壓加熱器存在以下問題。

a）6號機組末兩級低壓加熱器疏水至疏水冷卻器管道運行中管道振動。

b）6號機組末兩級低壓加熱器疏水不暢。

c） 末兩級低壓加熱器運行中無法隔離（設(shè)計疏水冷卻器汽側(cè)和凝汽器通過管道相連，無閥門隔離）。末兩級低壓加熱器退出運行后，導(dǎo)致前三級低壓加熱器長期過負(fù)荷運行，對加熱器安全構(gòu)成較大隱患，同時，末兩級低壓加熱器退出運行，影響供電煤耗約2 g/（kW·h）。因此，末兩級低壓加熱器對機組的安全、經(jīng)濟運行影響較大。

夏季運行9號低壓加熱器疏水溫度緩慢上升，最高77℃（此時9號抽汽口溫度61℃，說明8號低壓加熱器疏水倒流至9號低壓加熱器疏水管道造成疏水不暢），水位逐步上升至低壓加熱器滿水位，8號、9號低壓加熱器解列。當(dāng)背壓下降后，低壓加熱器投運正常。因此，可確認(rèn)9號低壓加熱器水位上升不是加熱器鋼管泄漏，是疏水不暢所致。

2 低壓加熱器疏水不暢原因分析

2.1 末兩級低壓加熱器至疏水冷卻器的匯合點位置設(shè)計不合理

忽略加熱器殼側(cè)壓降，將加熱器進汽壓力作為疏水出口壓力，從廠家提供的熱力數(shù)據(jù)中選取50%、75%、100%額定出力工況THA（turbine heat acceptance） 工況疏水的設(shè)計參數(shù)（壓力為絕對壓力），如表1所示。

表1 不同負(fù)荷下8號、9號低壓加熱器疏水壓差

從設(shè)計參數(shù)可知，隨著機組負(fù)荷增加，后兩級低壓加熱器之間的差壓增加[3]。在疏水冷卻器入口處均為飽和水，根據(jù)負(fù)荷對應(yīng)的壓差，9號低壓加熱器疏水管道水位應(yīng)該比8號低壓加熱器高2～4 m左右，一旦8號低壓加熱器疏水水位低于匯合點，則8號低壓加熱器疏水竄至9號低壓加熱器，導(dǎo)致9號低壓加熱器無法疏水。低壓加熱器解列前疏水溫度上升至77℃，而抽汽溫度只有64℃，證實9號低壓加熱器疏水不暢的原因應(yīng)該為8號低壓加熱器疏水倒流所致。9號低壓加熱器水位上升至一定位置后（一般滿水位5 h后），水位重力加上抽汽壓力，9號低壓加熱器水位瞬間降至－40 mm。

2.2 疏水冷卻器回疏水立管高度不夠

將8號、9號低壓加熱器和疏水冷卻器做為一個整體考慮，保證8號、9號低壓加熱器疏水管道有水位（高度差基本是8號、9號低壓加熱器的蒸汽壓差）、疏水冷卻器內(nèi)保證滿水位，避免水位低造成疏水冷卻器汽水兩相流，引起冷卻器內(nèi)熱交換管振動，導(dǎo)致疏水冷卻器換熱管道磨損、泄漏[4]。

表2 不同負(fù)荷下凝汽器疏水立管標(biāo)高計算

比對不同工況、不同負(fù)荷下的水位高度，發(fā)現(xiàn)凝汽器疏水立管入口標(biāo)高過低無法保證8號低壓加熱器疏水管道內(nèi)有水位，可能排擠9號低壓加熱器的疏水；同時疏水冷卻器及疏水冷卻器后疏水管道內(nèi)可能存在汽水兩相流，導(dǎo)致疏水不暢和冷卻器內(nèi)熱交換管振動的問題。

2.3 疏水立管排汽管徑過小

高負(fù)荷時，疏水流量明顯增加，同時由于疏水冷卻器回疏水立管高度不夠，8號低壓加熱器無法建立起穩(wěn)定水封，部分蒸汽經(jīng)過8號低壓加熱器疏水冷卻器直接竄入疏水立管，增加疏水立管熱負(fù)荷。疏水冷卻器排汽管道為φ89 mm×2.8 mm，高負(fù)荷時疏水、蒸汽過多，導(dǎo)致疏水立管內(nèi)阻力增加，8號、9號低壓加熱器疏水不暢[5]。

3 低壓加熱器疏水不暢的解決方法

a） 疏水立管排汽管徑加大，管道由φ89mm×4 mm改為φ273 mm×6 mm。

b） 6號機8號、9號低壓加熱器疏水至疏水冷卻器的匯合點位置下移至離地面300 mm處。

c） 疏水冷卻器標(biāo)高下移600 mm，原來基礎(chǔ)（800 mm） 拆除，用16槽鋼做框架支撐。待調(diào)整安裝完畢灌漿處理。

d） 疏水立管φ530 mm×11 mm加高，上移量2.4 m。考慮8.2 m樓板孔徑加大。

e）疏水冷卻器出口管道至疏水立管接口高度由6 m升到9.02 m處（由管道內(nèi)徑下標(biāo)高計算）。

f）疏水立管排汽管與凝汽器接口上移至標(biāo)高11 m處。

低壓加熱器疏水管路具體改造方案如圖2所示。

圖2 低壓加熱器疏水改造示意圖（mm）

4 低壓加熱器疏水管路改造后運行情況及效果

在2017年12月皖能銅陵發(fā)電有限公司6號機組小修中對6號機組8號、9號低壓加熱器疏水系統(tǒng)進行了改造，通過近8個月的運行實踐檢驗，夏日工況機組帶1000 MW負(fù)荷運行時，低壓加熱器疏水正常，滿足了機組安全經(jīng)濟運行的需要，改造效果明顯。

5 結(jié)論

皖能銅陵發(fā)電有限公司1000 MW機組未兩級低壓加熱器疏水不暢的分析處理中，主要是依據(jù)8號、9號低壓加熱器的設(shè)計抽汽壓力，通過計算及改造經(jīng)驗對現(xiàn)場的管路進行降低疏水匯合點的改造，實現(xiàn)了低壓加熱器疏水正常。