600 MW直接空冷机组真空下降的原因分析及预防措施

李 飞

(河北建投沙河发电有限责任公司,河北 邢台 054000)

600 MW直接空冷机组真空下降的原因分析及预防措施

李 飞

(河北建投沙河发电有限责任公司,河北 邢台 054000)

针对600 MW直接空冷机组普遍存在的真空下降问题,从真空系统严密性、空冷岛换热性能等方面分析该类机组真空下降的原因,提出预防机组真空下降的措施及建议,为同类机组提供借鉴。

600 MW直接空冷机组;真空系统;严密性;空冷岛;换热性能

1 概述

近年来,随着我国电力工业迅猛发展,在北方缺水地区,空冷机组得到了广泛应用。直接空冷机组的真空是机组的重要运行参数之一。真空下降会造成机组效率下降,煤耗增加,经济性较差;夏季运行时,凝结水温度上升,精处理混床退出运行,锅炉给水品质下降,给机组安全运行带来严重威胁,同时也影响到电网的安全运行;因此,维持和提高机组的真空,是保证直接空冷机组经济安全运行的重要工作之一。

600 MW直接空冷机组的真空是一个非常重要的参数,但根据国内已投产的直接空冷机组基建调试与运行经验,机组无一例外都出现过真空下降的问题,很多机组的夏季真空达到45 kPa以上,经常会造成机组限出力、煤耗升高,严重时甚至引起停机等后果。究其原因,主要有两方面:一是机组真空系统的严密性较差;另一方面是空冷岛的换热性能降低。

2 原因分析

2.1 真空系统严密性较差

a.空冷岛蒸汽分配管和凝结水联箱泄漏。蒸汽分配管和凝结水联箱是现场组合安装,主要以焊接工作为主,焊接部位多、工作量大(1列的焊缝长度约650 m),因此该部位泄漏空气可能性也最大、最多。

b.空冷岛排汽管道伸缩节泄漏。排汽管道是连通排汽装置和空冷岛的枢纽,排汽管道伸缩节是排汽管道受汽后的膨胀和抵消推力的设备。由于其结构和材料的特殊性,耐高压和抗扭曲的性能不强,在非正常运行工况时,容易出现裂纹,造成空气泄漏。

c.排汽管道电动蝶阀和人孔门泄漏。以某机组为例,空冷岛在全部8列排汽管道上均设置了人孔门,便于进入内部检修,并在第1列和第8列设置了直径3 m的电动蝶阀。人孔门为法兰连接,采用橡胶垫密封,由于排汽管道长时间处于较高温度,橡胶密封垫的老化较快,容易造成泄漏。

d.机房内真空系统及设备泄漏。排汽装置的伸缩节有裂缝、低压汽缸法兰结合面不严、低压缸轴封密封不严、排汽缸安全隔膜损坏、真空破坏阀不严、低压旁路系统疏水门不严、凝结水泵轴封和入口滤网不严、凝补水泵系统阀门和法兰不严、真空泵系统阀门和法兰不严、低压加热器汽侧阀门不严、轴封加热器系统阀门不严、负压系统的热工测点接口不严等。在机组启动和低负荷阶段,机组回热系统大部分处于真空状态,故泄漏空气的范围将延伸到高、中压缸及其相关设备和系统。

2.2 空冷岛换热性能降低

a.风机单元格风量不足。安装过程中风机叶片角度、风机叶顶与风筒的间隙未达到设计值,造成风机出力不足。冷凝管束之间间隙大、风筒组装间隙大、风机甲板间隙大、单元密封板间隙大和孔洞密封不严、单元间隔断门关闭不严,造成风机单元间漏风量大。以上问题都会导致风机单元格风量不足,造成空冷冷却效果下降真空降低。

b.环境气温高。冷凝机组冷却介质为水,机组真空受环境气温的影响很小,而空冷机组的冷却介质为空气,环境气温升高,空气温度升高,冷凝管束冷却效率下降,排汽温度升高,真空降低,所以环境气温对空冷机组真空的影响相对较大。另外冷凝管束表面积较大,造成对阳光的吸热也相对较大,环境气温高时,冷凝管束本身的热源也在增加,造成空冷机组夏季气温高时,无法满出力的现象。

c.环境风向、风速的影响。不同的风向和风速对机组真空的影响也较大。在不同风向下,空冷岛正面进风(机组出线方向)时,空冷换热性能最好,因正面进风时风机吸入环境风的截面最大,而且换热后的二次风,被吹向炉后,不会造成热风回流现象。空冷岛两侧进风时,换热性能次之,因单侧进风时,势必进风一侧空冷岛换热后的热风被吹向另一侧空冷岛上方,造成另一侧空冷岛热负荷增加,相同负荷、风机转速下2台机组真空差约1 kPa。空冷岛炉后进风时,受机房、锅炉本体设施的阻挡,风机吸风量最少,而且会将锅炉侧热风带至空冷岛区域,造成空冷岛整体换热性能下降,导致该状况下换热性能最差。风速超过12 m/s时,空冷风机吸风能力下降,而且容易造成换热后的热风回流,所以风速增大或风向变化都势必影响空冷岛的冷却效果。

d.冷凝管束散热翅片堵塞的影响。空冷冷凝管束散热翅片由于受环境洁净度的影响,散热翅片容易被污染,造成冷凝管束散热性能下降,真空降低,机组运行工况恶劣,严重时机组需限制出力。如某些北方电厂进入4、5月份,周围环境中大量的杨柳絮被空冷风机吸入,堵塞冷凝管束散热翅片,造成机组连续多日的限出力。

e.真空泵工作冷却水温度的影响。湿冷机组抽真空的位置一般在凝汽器的底部,此处的温度已经很低,不会造成真空泵内工作水温的升高。而空冷机组抽真空的位置在空冷岛的逆流管束顶部和大排汽管道上,相对抽气温度较高,尤其进入夏季,机组的背压升高,排汽温度升高,水环真空泵吸入的汽气混合物温度可达到50～70℃,泵内工作水的温度高达60～80℃,造成真空泵内工作水发生汽化现象,真空泵性能下降,引起机组真空下降。

3 机组真空下降的预防措施

3.1 空冷岛系统泄漏的预防措施

a.加强现场焊接工艺管理,严格控制焊接质量。在空冷岛安装完成后的风压试验中,对空冷岛的负压系统进行彻底查漏,避免空冷岛焊接点发生泄漏。

b.风压试验与抽真空试验尽量配合进行,更准确反映机组真空系统严密性能,试验结果应不大于200 Pa/d。机组投产后,每月至少进行两次真空严密性试验,及时发现问题进行漏点排查。

c.在机组投产运行后,定期检查受热部件的膨胀和位移情况,避免局部膨胀位移受阻,应力过大造成局部变形、拉裂等现象发生。

d.定期检查更换排汽管道法兰的橡胶密封垫,保证法兰的严密性。管道阀门尽量采用焊接方式,减少法兰泄漏的现象。由于排汽管道阀门直径大,各部件尺寸也相应的增大,阀门的门盖、门轴及底部转轴在受热膨胀后,应及时进行紧固防止泄漏。

3.2 空冷岛换热性能降低的预防措施

a.在安装过程中应根据设计图纸或厂家要求严格控制各项标准,在试运过程中应结合实际情况,进行角度和间隙的调整,保证风机风量和单元格密封性。

b.通过加装喷淋降温设施,降低空气温度,抵消由于气温对真空的影响,从而防止在高温情况下,真空下降机组无法满出力。

c.加装挡风墙可有效防止空冷单元附近空气流动紊乱引起的“热风回流”及“倒灌”,一定程度上消除风向变化及风速影响,提高凝汽器换热效率。挡风墙设计时应注意根据机组布置情况及当地风况,采用合理的结构形式。

d.合理安排空冷岛冲洗时间和冲洗速度,在杨柳絮多发季节,应密切关注散热翅片堵塞问题,增加空冷岛冲洗次数,抑制异物污染散热翅片,保证空冷岛换热性能。

e.夏季将真空泵换热器冷却水源和工作水源切换为温度低的水源,从而降低真空泵内工作水的温度,防止汽化;定期清洗真空泵冷却器,保持冷却水量和压力,提高换热效率;水环真空泵汽水分离器保持合适的水位,确保内循环正常进行。

4 建议

预防直接空冷机组真空下降是一个贯穿机组生命周期的系统工程,针对造成真空下降的原因,提出以下建议:

a.安装过程应加强现场焊接工艺管理,严格控制焊接质量,所有焊接接口应按照国家标准及设计要求进行,并进行无损检验,减少焊口泄漏情况的发生;

b.风压试验及真空试验应配合进行,试验结果控制在不大于200 Pa/d,可有效保证机组严密性;

c.加强严密性日常管理,定期对受热部件的膨胀检查,定期更换排汽管道密封垫,至少每两个月进行一次严密性试验,查找泄漏点,保证管道的严密性;

d.加强空冷岛换热性能日常管理,根据环境温度、污秽等条件及时调整真空泵运行方式及空冷岛冲洗,保证空冷岛换热性能。

本文责任编辑:杨秀敏

Cause Analysis and Prevention Measures for Vacuum Degradation of 600 MW Direct Air Cool Unit

Aiming at the vacuum decreasing of the 600 MW direct air cooling unit,this paper analyzes from shaft seal and heat transfer performance of air cool island,puts forward the preventive measures and suggestions,to take reference for the similar unit.

600 MW direct air cooling unit;vacuum system; shaft seal;air cool island;heat transfer performance

TK264.1

B

1001-9898(2014)02-0034-03

2013-11-20

李 飞(1979-),男,助理工程师,主要从事汽轮机专业检修工作。