300MW汽轮机末两级低压加热器疏水问题分析及对策

徐曙

(湖南省电力公司科学研究院，湖南 长沙410007)

目前300 MW 汽轮机普遍存在末两级低压加热器(通常称为#7，#8 低加)疏水不畅，必须开启危急疏水才能保证低加水位的现象。部分机组情况略好，#7，#8 低加危急疏水只需部分开启即可运行;但有些机组必须全开危急疏水，从运行情况看，正常疏水流量很小;有些机组由于低加水位不准确，运行人员强制开启危急疏水，导致危急疏水温度很高，甚至已经是汽水混流。

#7，#8 低加危急疏水开启运行必然导致七、八段抽汽流量增加，不利于机组的经济性。而疏水不畅或汽水混流，均能导致#7，#8 低加满水至低压缸，危及机组主设备安全。

1 原因分析

某厂生产的N300－16.7/537/537－7 型亚临界、一次中间再热、两缸两排汽、单轴凝汽式汽轮机，设计低加疏水采用逐级自流方式。以该机组低加运行情况为例进行分析。

1.1 低加水位控制问题

造成低加危急疏水汽水混流的主要原因是由于#7，#8 低加水位显示不正常，解决这一问题的关键是对低加水位计和水位开关进行校验，使水位计和水位开关能正常运行，确保运行人员可通过危急疏水调整门调整低加水位，保证不出现低加满水现象，避免危急疏水汽水混流和水击现象。

1.2 低加疏水压差低

#7，#8 低加正常疏水不畅，是由热力系统设计、管道设计、设备安装、设备运行等原因引起的。其主要原因在于七、八段抽汽压差较小，导致疏水压差较低，同时和#5，#6 低加相比，疏水流量较大所致。其疏水压差(采用抽汽压差代替)和疏水流量在额定工况的设计值见表1。

表1 额定工况低加设计参数

由表1 可知，抽汽压力越低的加热器疏水压差越小，然而疏水流量却越大，因此，从热力系统设计值看就容易发生疏水不畅。

从实际运行情况看，由于低压缸运行状况、低压缸排汽真空随循环水温度变化，往往导致七、八段抽汽压力偏离设计值，而且由于七、八段抽汽压力较低，其相对变化量可能较大。七、八段抽汽压力偏离设计值可能对低加疏水不利。

1.3 疏水管安装不合理

#7，#8 低加安装在同一个壳体内，#7 低加正常疏水从低加底部引出，至少需要经过3 个弯头才能引至#8 低加。如果现场安装条件不好，可能需要增加疏水管道长度和弯头，增加了管道阻力，不利于低加疏水的畅通。#7 低加疏水管道安装的时候受现场条件制约，弯至#7，#8 低加上方，再弯下来进入#8 低加(见图1)。这种安装方式对低加疏水是非常不利的。从300 MW 机组设计参数看，七、八段抽汽压差仅73 kPa，换算成水柱约为7.3 m H2O。要克服管道高差的影响，可能只有30～40 kPa 的压差将疏水送入#8 低加，很难满足疏水流量的要求，导致疏水不畅。如果疏水管道高于#7，#8 低加较多，同时七、八段抽汽压差偏低设计值较远，正常疏水可能无法流动。即便考虑采用虹吸，也需要疏水首先充满管道，在运行中难以实现。

图1 疏水管道的的安装方式

2 对策

从以上分析知，七、八段抽汽压差太小和正常疏水管道布置不合理是造成#7，#8 低加疏水不畅的主要原因。解决该问题的对策如下:

1)校核低加水位计，保证低加水位计量准确可靠。保证低加不会满水至低压缸，同时可以保证低加危急疏水管道不至于发生汽水混流和水击。由于避免了蒸汽直接从危急疏水漏入凝汽器，有利于经济性，但低加水位出现高Ⅱ值时#7，#8 低加危急疏水可能仍然需要开启运行。

2)改造低加疏水管道，尽量减少管道弯头和管道长度或增加管道通流面积，疏水管道降至#8低加疏水口的水平高度以下，以降低管道阻力。这样可以增加低加疏水通流能力，但当七、八段抽汽压差较小仍有低加疏水不畅的问题。

该方法适用于#7，#8 低加危急疏水改造前运行时开度较小的机组。当改造前运行的危急疏水开度很大，改造后低加疏水有所改善，但不能完全解决问题。

一旦低压缸运行状况发生变化或低压缸排汽压力变化较大，引起七、八段抽汽压差减小，低加正常疏水不畅，导致危急疏水需要开启。

3)可以采用增加疏水泵将#7 低加疏水打至#7低加出口。疏水泵采用变频方式自动控制，保证低加水位正常。由于疏水泵较小，增加变频疏水泵投资并不大。七、八段抽汽压差不再作为#7 低加疏水动力，因此不需要考虑低压缸及排汽真空变化对疏水的影响。由于#7 低加疏水泵至#7 低加出口，#8低加的疏水流量大大降低，从而保证了#8 低加疏水可以正常自流至凝汽器。

3 采用疏水泵改造的经济性核算

按等效热降法分析，七段抽汽和上级疏水在#7低加的放热量可分为2 部分，第1 部分为抽汽焓、上级疏水焓至#7 低加饱和水焓;第2 部分为#7 低加饱和水焓至#7 低加正常疏水焓。如果#7 低加逐级自流至#8 低加，这2 部分热量都将被利用于#7低加。如果#7 低加疏水端差增加，则热量将有一部分被利用于#8 低加，从而引起熵增，对机组经济性不利。

如果采用增加疏水泵的方式，取水口一是从正常疏水管道上取水，二是从危急疏水管道上取水。这样第1 部分热量都将被利用于#7 低加。第2 部分热量则不同，如果从正常疏水管道上取水，这部分热量被利用于#7 低加;而从危急疏水管道上取水，热量将被利用于#6 低加，因此，疏水泵的取水口最好在#7 低加的危急疏水管道上。这也是采用疏水泵的加热器全部不设疏水冷却段的原因。

以300 MW 机组为例，按设计热平衡图和等效热降法计算，如果#7 低加疏水由正常疏水全部改走危急疏水，且危急疏水温度为进汽压力下的饱和温度，热耗率将比设计值增加约18.7 kJ/kWh，折合供电煤耗约0.75 g/kWh。如果从正常疏水取水后泵至#7 低加出口，热耗率将比设计值降低2.3 kJ/kWh;如果从危急疏水取水打至#7 低加出口，热耗率将比设计值低4.2 kJ/kWh。由以上计算看，如果#7，#8 低加疏水能够逐级自流，考虑到疏水泵的成本、用电量以及运行维护，不采用疏水泵是合理的，但是，如果疏水完全不能逐级自流，增加疏水泵后热耗率将下降4.2+18.7=22.9 kJ/kWh，折合供电煤耗约0.916 g/kWh，扣除疏水泵的耗电，供电煤耗将下降约0.85 g/kWh。

以上计算中危急疏水温度采用进汽压力对应的饱和温度，且#7 低加疏水全部走危急疏水。如果#7低加有部分疏水通过正常疏水流动，其改造经济性将有所下降;如果#7 低加疏水全部走危急疏水且存在汽水混流现象，其改造经济性还将上升。

4 总 结

300MW 汽轮机末两级低压加热器疏水不畅主要是由于设计疏水压差较小，且疏水流量较大引起的。另外，部分机组疏水管径较小、管道安装不合理也是一个重要原因。对问题较轻微的机组，可采用调整疏水管径、减少疏水管道弯头和长度的方式进行改造;对一些问题较严重的机组建议采用加装疏水泵的方式进行改造，可以彻底解决此问题，有利于机组的节能降耗。

〔1〕林万超． 火电厂热系统节能理论〔M〕. 西安交通大学出版社． 1994．

〔2〕东方汽轮机厂． 300 MW 汽轮发电机组热力特性说明书〔R〕．2001．