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300MW機(jī)組高加給水溫度偏低原因分析及處理

2016-08-12 06:22:42李喜慶大唐太原第二熱電廠山西太原030041
低碳世界 2016年16期
關(guān)鍵詞:水室密封環(huán)隔板

余 飛,李喜慶(大唐太原第二熱電廠,山西 太原 030041)

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300MW機(jī)組高加給水溫度偏低原因分析及處理

余飛,李喜慶(大唐太原第二熱電廠,山西 太原 030041)

本文針對#10、#11兩臺300MW汽輪發(fā)電機(jī)組高壓加熱器出口給水溫度偏低的現(xiàn)象進(jìn)行分析,提出針對性的解決方案,通過對高加水室分流隔板進(jìn)行更換、修補(bǔ),消除高加給水走“旁路”問題,提高給水溫度,同時(shí)為同類機(jī)組相關(guān)問題的解決提供了經(jīng)驗(yàn)。

高加給水;溫度偏低原因分析;對策;處理方案

引言

某熱電廠#10、#11機(jī)組是上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的300MW亞臨界、中間再熱、雙缸雙排汽、空冷、抽汽凝汽式機(jī)組。機(jī)組布置有給水回?zé)峒訜嵫h(huán)系統(tǒng)。

機(jī)組采用給水回?zé)峒訜嵫h(huán)系統(tǒng),目的在于提高經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)測算,在熱力系統(tǒng)中純凝汽式汽輪機(jī)的熱力循環(huán)中,新蒸汽的熱量在汽輪機(jī)中轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ牟糠种姓?0%左右,而其余70%左右的熱量隨乏汽進(jìn)入凝汽器被循環(huán)水帶走。如果將這部分損失于循環(huán)水的熱量收回一部分,如用來加熱給水,以減少給水在鍋爐爐膛內(nèi)吸收燃料的熱量,則必然使熱力循環(huán)的效率得到提高,從而減少了燃料的投入量。將進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)做了一定量功的蒸汽抽出,用來加熱由凝汽器來凝結(jié)水或鍋爐的給水,從而來提高給水溫度。這就形成了給水回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)。

因?yàn)椴捎闷啓C(jī)的抽汽來加熱凝結(jié)水和給水,這部分抽汽不再排入凝汽器中,因而可減少在凝汽器中的冷源損失。同時(shí)給水回?zé)峒訜崽岣吡藷崃ρh(huán)吸熱過程的平均溫度,使換熱溫差減少,單位蒸汽在鍋爐中的吸熱量降低了,所以可有效提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。給水最終加熱溫度的高低對機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性有直接的影響。

1 300MW機(jī)組給水加熱系統(tǒng)及高壓加熱器簡介

300MW機(jī)組回水加熱系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 太原二電廠直接空冷機(jī)組回水加熱系統(tǒng)圖

300MW機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)包括3臺高加、3臺低加、1臺除氧器組成。蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)做功后,排入凝汽器,形成凝結(jié)水,經(jīng)低壓加熱器加熱,再進(jìn)入除氧器除氧,成為高壓加熱器的給水,給水從除氧器出來,由給水泵升壓進(jìn)入高壓加熱器,通過換熱管與高中壓缸抽汽進(jìn)行熱交換,提高水溫后進(jìn)行入鍋爐。

300MW機(jī)組給水加熱系統(tǒng)原理,就是利用從機(jī)組各壓力段抽出的蒸汽,加熱給水,提高給水溫度,一方面降低汽耗,另一方面給水溫度提高,可以使鍋爐產(chǎn)生蒸汽所使用的煤耗降低,達(dá)到節(jié)能高效的目的[1]。

300MW機(jī)組高壓加熱器由上海動(dòng)力設(shè)備有限公司生產(chǎn),為雙流程、臥式、U型管表面式加熱器,基本結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2 高壓加熱器的基本結(jié)構(gòu)圖

由鋼管組成的U型管束放在圓筒形加熱器殼體內(nèi),并以專門的骨架固定。管子脹接在管板上。被加熱的水經(jīng)連接管進(jìn)入水室一側(cè),經(jīng)U形管束之后,從水室另一側(cè)的管口流出。加熱蒸汽從外殼上部管口進(jìn)入加熱器的汽側(cè)。借導(dǎo)流板的作用,汽流曲折流動(dòng),與管子的外壁接觸,經(jīng)凝結(jié)放熱加熱管內(nèi)的給水。為防止蒸汽進(jìn)入加熱器時(shí)沖刷損壞管束,在其進(jìn)口處設(shè)置有防沖板。加熱蒸汽的凝結(jié)水(疏水)匯集于加熱器的底部,采用疏水器及時(shí)排走。

2 300MW機(jī)組高加給水出口溫度狀況分析

300MW機(jī)組于2006年12月投產(chǎn),由于高壓加熱器未發(fā)生泄漏,故未進(jìn)行過檢修。2009年開始,發(fā)現(xiàn)高壓加熱器出口水溫緩慢下降,2010年9月開始,發(fā)現(xiàn)高壓加熱器出口水溫明顯低于設(shè)計(jì)值。

(1)#10機(jī)給水溫度相關(guān)數(shù)據(jù)(如表1)。

(2)#11機(jī)給水溫度相關(guān)數(shù)據(jù)(如表2)。

(3)檢查抽汽門和逆止門啟閉正常,行程調(diào)整適當(dāng),沒有節(jié)流現(xiàn)象,排除蒸汽流量對高壓加熱器出口水溫的影響;解體檢查高加給水三通閥及事故放水門嚴(yán)密,沒有內(nèi)漏現(xiàn)象;高加汽疏水水位在正常范圍內(nèi),排除疏水水位高低對高壓加熱器換熱的影響。

從表中對比數(shù)據(jù)可以看出各臺高壓加熱器出口水溫均未達(dá)到設(shè)計(jì)值,懷疑水室內(nèi)部存在內(nèi)漏或者有結(jié)垢影響換熱效果。

表1 #10機(jī)(300MW)

表2 #11機(jī)(300MW)

3 300MW機(jī)組高加給水出口溫度偏低原因分析

2011年9月,兩臺300MW機(jī)組停機(jī)檢修。解體高壓加熱器人孔后,對水室內(nèi)進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)如下問題:

①六臺高壓加熱器水室分隔蓋板四周出現(xiàn)由于沖刷形成的大小不一的凹陷,密封面完全沖蝕,不起作用;②入口水室分流隔板焊縫出現(xiàn)多處窟窿,而且入口水室蓋板上螺栓緊固不到位,在蓋板與水室分流隔板間有較大縫隙。

從以上現(xiàn)象分析,300MW機(jī)組高壓加熱器出口水溫低于設(shè)計(jì)值,應(yīng)是由于一部分給水在高壓加熱器內(nèi)“短走旁路”,而未流經(jīng)加熱鋼管。這部分給水未與蒸汽進(jìn)行熱交換,未能得到充分加熱,這部分走“短路”的給水與經(jīng)過加熱的給水混合后,使給水溫度整體降低,造成高壓加熱器出口給水溫度偏低。

進(jìn)行一步分析,300MW機(jī)組高壓加熱器水側(cè)之所以出現(xiàn)給水走“短路”,主要是由于以下兩點(diǎn):

3.1制造工藝差

六臺高壓加熱器水室蓋板均出現(xiàn)沖刷,形成凹陷,是因?yàn)樯w板安裝時(shí)螺栓未緊固到位,在蓋板本身自重作用下,使蓋板與水室分隔板間留有縫隙,同時(shí)在安裝蓋板時(shí)未裝密封墊,經(jīng)高壓水長期沖蝕,出現(xiàn)凹陷。

3.2水室分隔設(shè)計(jì)不合理

如圖3,水室分隔板設(shè)計(jì)成獨(dú)立的封閉水室,頂部形成銳角,水流在此流速加大,易對周圍產(chǎn)生沖蝕作用,而且采用焊接連接,在焊接表面不平整時(shí),更容易受到?jīng)_蝕。

圖3 高壓加熱器水室結(jié)構(gòu)圖

4 處理方案

(1)重新制作水室蓋板。原水室蓋板已沖蝕,表面有較大凹陷,不能有效密封,因此按原尺寸制作新的水室蓋板,要求表面平行度不大于0.05mm。

(2)制作密封環(huán),密封環(huán)采用10mm厚鋼板,并用全周焊的方法焊在水室蓋板與水室分隔板對應(yīng)位置,以補(bǔ)償由于沖刷形成的凹槽。在焊接前先打磨沖刷區(qū)域,露出金屬光澤,再將密封環(huán)用螺栓緊固在水室分隔板上,測量并調(diào)整密封環(huán)平行度,要求不大于0.02mm。焊接時(shí),先分段點(diǎn)焊,再次測量密封表面平行度,然后分段施焊。焊接時(shí),焊接電流控制在100~130A范圍內(nèi)。焊后對密封環(huán)表面平行度再次檢查。

(3)制作“L”形鋼架,焊接在水室分隔板頂部焊縫處,作為焊縫的保護(hù)層。焊接時(shí)分段施焊。焊接電流控制在100~130A范圍內(nèi)。

(4)制作密封墊,安裝水室蓋板,緊固螺栓,并用塞尺檢查結(jié)合面是否存在間隙,對螺栓緊固進(jìn)行調(diào)整[3]。

5 方案效果

300MW機(jī)組高壓加熱器經(jīng)過上述方案處理后分別于10 月31日和11月18日啟動(dòng),#10機(jī)在286MW負(fù)荷下,高壓加熱器出口水溫276.5℃;#11機(jī)在300MW負(fù)荷下高壓加熱器出口水溫275.9℃,均有較大提高,接近設(shè)計(jì)要求。

經(jīng)濟(jì)效益:給水溫度變化10℃,大約影響機(jī)組供電煤耗變化0.71g/(kWh)。因此,#10機(jī)降低煤耗 (276.5~267.67℃)× 0.071×300000=188.1kg/kWh,#11機(jī)降低煤耗(275.9~269.97)× 0.071×300000=126.3kg/kWh。

在2012~2015年連續(xù)對高壓加熱器給水溫度監(jiān)測中,給水出口溫度基本維持在276℃左右,說明處理方法是適當(dāng)?shù)摹?/p>

6 結(jié)論

給水回?zé)嵫h(huán)是整個(gè)熱力系統(tǒng)中至關(guān)緊要的環(huán)節(jié),高壓加熱器是其中的重要組成部分,它對鍋爐、汽輪機(jī)的整體效率有著非常大的關(guān)系,充分利用高壓加熱器加熱給水是提高熱效率、熱經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵所在。在運(yùn)行檢修中要重視對高加的監(jiān)測,提高檢修工藝,采用先進(jìn)的方法處理及時(shí)處理高壓加熱器相關(guān)的缺陷,使它在為電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中發(fā)揮出至關(guān)緊要的作用,為電站的節(jié)約降耗增加效益發(fā)揮出更大的貢獻(xiàn)。

[1]《上海動(dòng)力設(shè)備有限公司高加運(yùn)行說明書》.

[2]《大唐太原第二熱電廠300MW機(jī)組集控運(yùn)行規(guī)程》.

[3]《大唐太原第二熱電廠300MW機(jī)組檢修工藝規(guī)程》.

余 飛(1972-),男,工程師,大專,主要從事汽輪機(jī)設(shè)備檢修管理工作。

TM621

A

2095-2066(2016)16-0035-02

2016-4-9

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