高壓加熱器安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行探討

高偉

摘要：高壓加熱器是火電廠運(yùn)行系統(tǒng)中非常重要的設(shè)備構(gòu)成之一，同時(shí)也是各類故障的高發(fā)區(qū)域。已有數(shù)據(jù)中統(tǒng)計(jì)認(rèn)為：火電廠中高壓加熱器因各種原因所出現(xiàn)的故障僅僅低于鍋爐四管故障，占到了整個(gè)火電廠設(shè)備運(yùn)行故障近1/3的比例?；诖?，本文主要對(duì)高壓加熱器安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：高壓加熱器;安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

1、高壓加熱器系統(tǒng)流程及參數(shù)

華能南京熱電有限公司現(xiàn)有兩臺(tái)汽輪機(jī)為抽汽背壓式，型號(hào)：CB50-10/565/2.6/1.6，型式為單缸、單軸、抽汽、反動(dòng)、其設(shè)計(jì)點(diǎn)為額定抽汽工況：主汽進(jìn)汽壓力10 MPa，溫度565℃，流量480t/h;中壓抽汽壓力2.6 MPa，流量85 t/h;排汽壓力1.6 MPa，于2017年12月完成兩臺(tái)汽輪機(jī)“72+24h”試運(yùn)行后正式投入商業(yè)運(yùn)行。

華能南京熱電每臺(tái)機(jī)組配兩臺(tái)100%容量的單列、立式高壓加熱器。當(dāng)任一臺(tái)高加水側(cè)故障時(shí)，兩臺(tái)高加同時(shí)從系統(tǒng)中退出，給水通過(guò)三通閥快速切換至旁路供鍋爐。高加疏水正常運(yùn)行時(shí)#1高加→#2高加→除氧器。啟、停機(jī)組和事故狀況下，高加疏水經(jīng)危急疏水輸至定排擴(kuò)容器。投入商業(yè)化運(yùn)行后，2臺(tái)機(jī)組的高加運(yùn)行中多次出現(xiàn)高加正常疏水調(diào)節(jié)閥堵塞情況，在此對(duì)并通過(guò)調(diào)節(jié)閥堵塞情況的分析，降低風(fēng)險(xiǎn)，并提出了高加經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的方法。

2、高加正常疏水調(diào)節(jié)閥堵塞情況處理

#1機(jī)自2017年04月16日并網(wǎng)以來(lái)已運(yùn)行近一年時(shí)間，從7月開(kāi)始#1機(jī)高加正常疏水調(diào)門開(kāi)度緩慢由52%上升至85%，嚴(yán)重影響高加正常運(yùn)行。

根據(jù)汽泵出口流量和鍋爐進(jìn)口流量比對(duì)，以及#2高加正常疏水門開(kāi)度變化參數(shù)綜合考慮，認(rèn)定為#1高加正常疏水調(diào)門問(wèn)題。根據(jù)趨勢(shì)圖可以看出，為維持設(shè)定的水位，#1高加調(diào)門開(kāi)度持續(xù)增大，嚴(yán)重影響了高加及機(jī)組的安全運(yùn)行。11月13日，運(yùn)行調(diào)整將#1機(jī)#1高加單獨(dú)隔離，檢修處理#1高加正常疏水調(diào)門問(wèn)題。經(jīng)檢修解體后發(fā)現(xiàn)，該門通流部分孔洞結(jié)垢嚴(yán)重，調(diào)門套筒網(wǎng)孔均被部分或全部堵塞，通流面積明顯降低。

從套筒網(wǎng)孔中清理出大量的粉末狀黑色固體，雖未送樣化驗(yàn)，但根據(jù)其他電廠調(diào)門堵塞物質(zhì)分析來(lái)看，該物質(zhì)可能為磁性氧化鐵Fe?O?粉末。處理過(guò)后的疏水調(diào)門開(kāi)度恢復(fù)至35%，但是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，#1高加正常疏水調(diào)門的開(kāi)度又在緩慢的上升，再度面臨隔離檢修的過(guò)程，大大降低了機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

3、原因分析

高加管束泄露的原因概括起來(lái)主要有以下幾方面：

調(diào)門結(jié)構(gòu)及籠式套筒材料的調(diào)查調(diào)閥及閥籠套材質(zhì)為有磁性的420不銹鋼，具有較好的耐蝕性、韌性和防銹性能?；\罩內(nèi)有兩圈網(wǎng)孔，呈一定角度均勻布置，行間距大約4.5mm，共40孔，孔徑約5mm。因?yàn)椴馁|(zhì)具有磁性，孔徑較小，均勻布置的圓型降噪孔形成磁場(chǎng)產(chǎn)生磁力，極易吸附系統(tǒng)內(nèi)的磁性Fe?O?粉末，吸附磁性Fe3O4粉末是一個(gè)逐漸發(fā)展的過(guò)程，最終會(huì)造成孔洞完全堵塞，這也是我們看到#1高加疏水調(diào)門開(kāi)度緩慢增大的原因。

（2）根據(jù)化學(xué)運(yùn)行檢測(cè)和化驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，去年7月初至今，機(jī)組運(yùn)行時(shí)水及蒸汽中鐵離子的含量（電導(dǎo)率）基本控制在合格范圍內(nèi)，個(gè)別樣由于機(jī)組啟動(dòng)和取樣系統(tǒng)誤差造成超標(biāo)，可以得出系統(tǒng)內(nèi)汽水中鐵離子含量不是導(dǎo)致高加疏水調(diào)門頻繁堵塞的主要原因。

（3）鍋爐受熱面氧化皮由于高加進(jìn)汽壓力波動(dòng)，或者疏水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)不靈敏導(dǎo)致水位波動(dòng)較大，管材將沖蝕嚴(yán)重，氧化皮脫落，最終造成疏水調(diào)節(jié)閥堵塞。

4、改善高加工作環(huán)境方法探討

4.1加強(qiáng)汽水品質(zhì)管理

降低機(jī)組汽水系統(tǒng)中鐵離子的含量，加強(qiáng)化學(xué)混床運(yùn)行的監(jiān)測(cè)，尤其是凝水回收系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，嚴(yán)格控制除鹽水中鐵離子的含量，提高汽水品質(zhì)。

4.2?加大高加停用后的保養(yǎng)工作

加強(qiáng)高加運(yùn)行時(shí)水位調(diào)整，嚴(yán)格控制高加進(jìn)汽參數(shù)。用時(shí)，針對(duì)高加危急疏水門內(nèi)漏問(wèn)題，展開(kāi)研究，做好系統(tǒng)隔離，并配合檢修處理。后期對(duì)備用機(jī)組高加進(jìn)行保養(yǎng)工作，防止管板腐蝕。

4.3調(diào)整高加運(yùn)行方式

4.3.1高加啟、停時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按廠家說(shuō)明書要求控制溫升、溫降速度，將水位控制在正常范圍內(nèi)。機(jī)組在啟、停及低負(fù)荷時(shí)，高加的單側(cè)受壓和沖刷比較嚴(yán)重;機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，特別是熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，主汽壓力都偏高，如汽側(cè)沒(méi)有壓力，水側(cè)投入會(huì)造成單側(cè)受壓。

4.3.2高加水側(cè)在沖轉(zhuǎn)前投入，控制給水壓力，開(kāi)啟高加排空氣，緩慢開(kāi)啟注水門對(duì)高加進(jìn)行充分的排空，防止高加內(nèi)積存空氣導(dǎo)致管束局部過(guò)熱損壞，暖管后投入水側(cè)運(yùn)行。汽側(cè)隨機(jī)投入時(shí)，必須嚴(yán)格控制抽氣的升溫速度。在高加暖管過(guò)程中，疏水采用逐級(jí)自流，以盡量減少高加的汽、水側(cè)壓差。機(jī)組并網(wǎng)后，當(dāng)高加的汽側(cè)壓力高于除氧器壓力時(shí)，應(yīng)及時(shí)將疏水導(dǎo)入除氧器。主汽參數(shù)必須按照升溫、升壓曲線進(jìn)行，不得大幅度地變化。嚴(yán)格控制升負(fù)荷速率可以有效控制抽氣參數(shù)，防止高加管束急劇受熱產(chǎn)生過(guò)大的熱應(yīng)力，造成損壞。

4.3.3盡量避免在額定參數(shù)停機(jī)。停機(jī)過(guò)程中嚴(yán)格控制給水壓力，停機(jī)前解列高加汽、水側(cè)運(yùn)行，避免高加單側(cè)受壓和冷、熱沖擊。

4.4維持高加水位正常

在機(jī)組正常運(yùn)行中，高加水位低會(huì)造成管束沖刷嚴(yán)重，在啟、停過(guò)程中水位顯示往往不準(zhǔn)確，有的電廠采取退水位保護(hù)或全開(kāi)3臺(tái)高加的危急疏水維持運(yùn)行，這種操作方式會(huì)造成高加汽側(cè)在極低水位運(yùn)行，導(dǎo)致高加管束受到強(qiáng)烈沖刷。高加水位顯示不準(zhǔn)時(shí)就地檢查水位，而且不得同時(shí)開(kāi)啟3個(gè)高加的危急疏水。

4.5機(jī)組啟動(dòng)時(shí)防止氧化皮脫落

加強(qiáng)鍋爐啟動(dòng)與運(yùn)行中的控制，嚴(yán)格按照鍋爐啟動(dòng)要求，控制合格的升溫升壓速率。運(yùn)行中合理調(diào)整燃燒工況，加強(qiáng)對(duì)鍋爐主汽溫及各受熱面的控制及調(diào)整，盡量減少主汽溫及鍋爐受熱面壁溫的大幅度波動(dòng)。同時(shí)，及時(shí)了解入爐煤煤種特性，防止因煤質(zhì)大幅度波動(dòng)，造成汽溫、汽壓發(fā)生大幅度變化，使氧化皮脫落。

5、高加安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方法

5.1衡量加熱器效率的主要指標(biāo)

上端差：抽氣壓力下的飽和溫度與加熱器出水溫度差值。下端差：加熱器疏水溫度與其進(jìn)水溫度差值。機(jī)組運(yùn)行中加熱器上、下端差達(dá)到設(shè)計(jì)值，才能保證加熱器的經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行。

5.2水位調(diào)整試驗(yàn)

5.2.1試驗(yàn)內(nèi)容

為確定高加最佳運(yùn)行水位，本廠對(duì)高加進(jìn)行了以下試驗(yàn)：通過(guò)加熱器水位調(diào)整試驗(yàn)，確定加熱器端差相對(duì)較小時(shí)所對(duì)應(yīng)的水位和機(jī)組運(yùn)行中的最佳水位，以提高加熱器傳熱效率，進(jìn)而提高機(jī)組熱效率。

5.2.2試驗(yàn)方法

2007-11-18，在50MW負(fù)荷時(shí)，解除加熱器水位保護(hù)，按一定幅度調(diào)整加熱器水位，待加熱器運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定后記錄其運(yùn)行數(shù)據(jù)并計(jì)算加熱器端差。

5.2.3試驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)試驗(yàn)得出：正常運(yùn)行中加熱器水位直接影響加熱器的效率，尤其是下端差的影響非常明顯，但不同的機(jī)組其影響不同，應(yīng)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，并結(jié)合安全因素綜合考慮，來(lái)確定加熱器（包括高、低壓加熱器）的最佳水位，提高加熱器傳熱效率和機(jī)組熱效率。加熱器低水位運(yùn)行不僅影響效率，而且會(huì)加劇管束的沖刷，造成管束的泄漏。在運(yùn)行中改善加熱器運(yùn)行環(huán)境，特別是降低高加進(jìn)汽溫度，減小汽、水壓差是防止管束泄露、延長(zhǎng)使用壽命的有效辦法。

6、結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)高加正常疏水調(diào)節(jié)閥平凡堵塞現(xiàn)象，華能南京熱電采取了多種措施對(duì)高加運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性進(jìn)行了分析，找到了解決的方法，投運(yùn)4年來(lái)高加的性能和故障率一直屬于同類機(jī)組中的優(yōu)秀水平。

參考文獻(xiàn)：[1]王江峰.淺論發(fā)電廠電氣系統(tǒng)運(yùn)行中故障原因及應(yīng)對(duì)措施[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2015，（12）.

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