大型火电机组低加疏水不畅问题的分析及对策

董益华，孙永平，应光耀，吴文健，楼可炜

（浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014）

大型火电机组低加疏水不畅问题的分析及对策

董益华，孙永平，应光耀，吴文健，楼可炜

（浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014）

针对300 MW与600 MW机组7号、8号低加疏水系统存在全负荷段无法投入自动的现象，分析了疏水不畅的原因，进而提出了改进措施。结合现场实际情况，在某600 MW机组上取得了成功应用，提高了机组运行的安全性和经济性。

火电机组；低加；疏水不畅；改进

0 引言

给水回热对提高机组经济效益极为有效而被广泛应用[1]，国内较多300 MW与600 MW机组的回热系统基本采用“三高四低一除氧”的结构模式，低压加热器（简称低加）的疏水方式大多为逐级自流，系统简单、投停方便。但是低加疏水系统在运行中疏水不畅现象比较普遍，尤其是7号低加至8号低加、8号低加至凝汽器的疏水系统。主要表现为以下几种情况：全负荷段疏水不畅；高负荷段疏水正常而低负荷段不畅或冬季正常夏季不畅；无法投入疏水水位自动；疏水不畅导致危急疏水阀开启。疏水不畅容易使低加处于高水位或低水位运行，将造成以下两个方面的影响：

（1）降低机组安全性。7号、8号低加一般采用共壳体形式布置在凝汽器颈部，且其抽汽管道未配置抽汽逆止门和电动截止门，当高水位运行时危急疏水阀经常动作，一旦出现卡涩或故障易造成汽缸进水，当低水位运行时蒸汽容易进入疏冷段，在疏水管中产生汽液两相流，造成疏水管道振动、冲刷。

（2）降低机组经济性。低加高水位运行时引起危急疏水阀开启，增大了凝汽器热负荷也造成了额外的冷源损失；而低水位运行时由于疏冷段工作不正常引起本级疏水温度升高，增加了本级抽汽流量，汽轮机做功量减少，引起了机组热耗率的上升。

1 疏水不畅的原因分析

由于机组的系统结构、设备状况、运行水平有所不同，因此引起低加疏水不畅的原因也各不相同，对其中一些共性的因素进行归纳整理，得出以下4点常见原因。

（1）水位调节系统调节失灵。主要有调节阀特性不良或通流能力设计不足，出现汽水两相流时基本失去调节功能；疏水水位波动范围的允许值较小且正常水位设置值偏保守，在负荷上下波动频繁期间自动控制难度较大；处于负压状态的仪表管或测量装置出现空气泄漏情况，使测量水位偏离实际水位。

（2）疏水压差小。300 MW和600 MW机组的7号低加至8号低加、8号低加至凝汽器的压差与负荷之间的关系见表1，表中数据取自春秋季热力试验，夏季的压差数据要略小一些，当然同一类型机组之间的数据也会略有不同，表中数据仅代表了该类型机组的常规数值。由表中数据可知，7号、8号低加的疏水压差都比较小，且随着负荷的降低而减小，压头富裕量不足，极易造成疏水不畅。

表1 300 MW与600 MW机组7号、8号低加疏水压差

（3）低加设计原因造成疏水流动阻力大。内置式疏水冷却段的设计，包壳式、强化换热导流板增加了壳侧压降，不少低加正常疏水引出管处在疏冷段较高的位置。另外8号低加接收7号低加疏水的接口往往设计在8号低加顶部，促使管路布置成倒U型，这些因素都增加了疏水的难度，尤其在低负荷阶段。

（4）管道及阀门布置或选型不合理造成疏水流动阻力大。疏水管路过长、管路复杂、高阻力闸阀、T型三通等造成流动阻力增加，另外疏水管路中的U型、倒U型结构，增加了阻力且易积存空气，使正常疏水无法建立虹吸。

2 改进措施

2.1 低加疏水方式的改进

目前300 MW与600 MW机组低加疏水基本都是逐级自流方式，在场地允许的情况下可以将其改为疏水泵加外置式疏水冷却器（简称疏冷器）的疏水方式。即6号低加不设内置式疏冷段，疏水由疏水泵打入6号低加出口5号低加入口的凝结水管路，7号低加、8号低加也不设内置式疏冷器，疏水均自流进入设在8号低加入口凝结水管路上的外置式疏冷器，冷却后的疏水经过疏水立管再进入凝汽器。该方式经济性较好，且能保证疏水的正常投运，但是对场地要求较高，一次投资较大，运行维护工作量增加。

2.2 低加水位的准确测量及优化调整

要对低加的水位测量系统进行检查，保证测量系统能比较真实地反应加热器内实际水位，可以通过对测量管路进行真空查漏、仪表引出管加装迷宫式多孔封板、加装超声波水位计等手段来提高低加水位测量的准确性；通过水位调整试验重新标定运行水位，以便确定合理的正常运行水位和报警水位。

2.3 低加水位调节装置的改造

根据汽液两相流的流动特性，利用“汽液两相流自调节液位控制装置”[2]来控制低加水位。相变管根据液位高低采集表征汽相、液相信号的调节汽由进汽口进入调节器，与疏水混合后流经特定设计的喉部。当液位上升时，调节汽减少，喉部有效通流面积增加因而疏水流量增加；当液位下降时，调节汽增加，喉部有效通流面积减少，疏水流量降低。该装置液位自调节性能较强，液位稳定，易安装、易维护，且能大大缓解管道内汽蚀和振动现象。

2.4 低加本体的改进

（1）将正常疏水引出管由原来疏水冷却腔室较高位置改在疏水冷却腔室的下部，同时在原疏水冷却腔室上方考虑设置排气管路，以减少虹吸，降低疏水难度。

（2）将正常疏水引入管的位置由原来的加热器顶部改为加热器中心线或更低位置，既降低疏水水位差，又避免倒U型管路出现，为全负荷段实现疏水自动提供保障，管路改造时应配置好相应的防冲挡板或直接采用带小孔的防冲套管。

2.5 疏水管路及阀门的改进

采用阻力系数小的调节阀及其前后手动隔离阀，并尽量布置在靠近下一级加热器处，以减少阀后输送汽水混合物管道的长度，同时在疏水管路容易积气的地方设置连至凝汽器的排气管路，以帮助在管道中建立虹吸，另外尽量简化管路布置、少用T型三通、减少爬坡、避免出现U型和倒U型结构。

3 疏水系统改进实例

某汽轮机组系上海汽轮机厂按照西屋公司技术制造的亚临界600 MW汽轮机，自2005年投产以来，负荷一旦低于510 MW，7号低加至8号低加就出现正常疏水无法投入水位自动、危急疏水阀开启的现象。

3.1 查找原因

由表1数据可知，在300～600 MW负荷区间，7号低加与8号低加之间压差比较小，且随着机组负荷的降低逐步减小。经过现场实地查看，发现7号低加至8号低加疏水接口间的标高抬升了约1.6 m（增加静压阻力约16 kPa），疏水管路形成倒U型结构，再加上加热器壳程压降、管路沿程阻力、管路局部阻力，所以在低负荷段疏水系统很难投运，若考虑管路积气产生额外局部阻力、水位调整控制不当等其他原因，在负荷较高时也会产生正常疏水不畅现象。

而8号低加与凝汽器之间压差比较小，但由于8号低加至凝汽器疏水管路标高降低约8 m（减少静压阻力约80 kPa），且管路布置合理，因此能够正常疏水。

3.2 改进措施

改进前7号低加、8号低加疏水系统如图1（a）所示，正常疏水管路明显呈倒U型结构。

图1 疏水系统改进前后对比

改进后疏水系统布置如图1（b）所示，重新开设了8号低加的疏水接入口，新的疏水口开至8号低加壳体中心线下部且靠近凝汽器侧，开孔尺寸与原疏水口尺寸一致，以保证通流能力，并在新开孔位置配置相应的防冲装置以保护换热管，同时将疏水管路进行重新布置，调节阀和手动阀移到中间层平台（标高约6.9 m），重新连接管道并做好支撑。改进前后8号低加疏水口变化如图2所示。

图2 改进前后8号低加疏水口对比

3.3 改进效果与效益

改进前负荷低于510 MW时须开启7号低加至8号低加危急疏水，正常疏水阀处于关闭状态。低加疏水不畅降低了机组的经济性，7号低加危急疏水阀开启后，引起疏水温度升高，在7号低加上端差不变的情况下，导致7号低加抽汽流量增加，引起低压缸做功减少。另外，在忽略凝汽器热负荷少量变化引起凝汽器真空变化，8号低加进水温度认为不变的前提下，7号低加至8号低加疏水流量的减少，间接导致8号低加抽汽流量的增加，也引起低压缸做功量的减少。在锅炉给煤量不变的情况下，增加了机组的供电煤耗率。以此为依据计算了机组低加疏水不畅引起的机组性能指标变化，计算结果如表2所示。

表2 疏水不畅引起的供电煤耗率变化

从表2数据可以看出，负荷从300 MW变化至500 MW，因疏水不畅引起的供电煤耗率增加负荷区间均能投入7号低加至8号低加正常疏水水位自动，危急疏水阀关闭，疏水走向遵循原则性热力系统的要求。利用表2计算结果进行计值从0．17 g/kWh变化至0．31 g/kWh，供电煤耗率的上升幅度随着机组负荷的增加而增加。

在对疏水系统进行改进后，在300～600 MW负荷区间内均能投入7号低加至8号低加正常疏水水位自动，危急疏水阀关闭，疏水走向遵循原则性热力系统的要求。利用表2数据进行计算，可取得年节约标准煤518．7 t的经济效益，按照标准煤的市场价1 100元/t计算，年度直接节省发电成本约57．1万元。

4 结语

300 MW与600 MW机组的7号低加、8号低加普遍存在疏水不畅现象，造成安全隐患和经济损失，在对其原因归纳的基础上，给出了多方面的改进措施，并成功应用于发电机组上，取得了较好的成效和显著的经济效益。

[1]郑体宽．热力发电厂[M]．北京：中国电力出版社，1997．

[2]陈国慧，林万超．新型自调节液位控制器[J]．热电技术，1997（4）:31－33．

[3]凌峰，牛忠华．解决7号低压加热器疏水不畅的技术方案[J]．电站辅机，2009，30（3）:9－11，27．

[4]李伟，宋振龙．哈汽N300机组低加疏水系统节能改造[J]．山东电力技术，2003（5）:69－71．

（本文编辑：陆莹）

Analysis and Countermeasure against Blocked Drain in LP Heater for Large Thermal Power Generating Unit

DONG Yi-hua，SUN Yong-ping，YIANG Gang-yao，WU Wen-jian，LOU Ke-wei
（Z（P）EPC Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China）

The paper introduces operation failure of low-pressure heaters No.7 and No.8 of 300 MW and 600 MW units in full load.It analyzes causes for blocked drain and hence proposes solutions and ideas for retrofit，which，in combination with field practice，turns out to be a success in 600 MW units and improves safety and economic efficiency of unit operation.

thermal power generating unit；LP heater；blocked drain；retrofit

TK264.1

：B

：1007-1881（2013）01-0037-03

2012-06-11

董益华（1979-），男，浙江奉化人，硕士，高级工程师，主要从事火力发电厂热力试验及性能优化工作。