汽轮机回热系统安全运行与节能降耗

宋绍伟

(中国国电集团公司，北京 100034)

汽轮机回热系统安全运行与节能降耗

宋绍伟

(中国国电集团公司，北京 100034)

通过对300MW汽轮机回热加热系统运行现状调查，分析了加热器端差异常和易发生泄漏原因，并制定了相应的对策。探索了远场涡流检测技术在高压加热器检验中的应用规律，通过高低水位调整试验确定了其最佳运行方式，对高压加热器的设计、制造及运行具有借鉴意义。

高压给水加热器;安全;节能降耗

1 研究背景

高压加热器是回热系统的重要组成部分，主要指标是加热器的上下端差和温升，加热器自身及运行缺陷均会反映在加热器的端差和温升上。国内引进的大型机组在运行中暴露了很多有关高加的质量问题。某电厂2×300MW亚临界机组配置3台高加，均为卧式滚筒结构，串联布置，疏水逐级自流，水位采用自动调节方式。在启停和低负荷时，疏水倒至凝汽器;正常运行时，高加疏水倒至除氧器。在额定负荷下，高加出口温度可达274.7℃。该机组自投产以来，因为高加内部钢管泄漏、外部大法兰及疏水管道泄漏，经常不得不退出运行检修处理，在很大程度上制约着机组的安全、经济运行。近年来，该电厂4号机组3号高加频繁泄漏直接影响机组的安全经济运行。

2 现状调查

2.1 3号汽轮机组高加运行情况

机组负荷300MW工况下，3号机组各台高加的上端差、下端差均高与设计值，影响机组热耗升高30.89 kJ/(kW·h)，煤耗升高1.16 g/(kW·h)。2011年7月3号机组高加端差试验结果见表1。

表1 3号机组高加端差试验

2.2 4号汽轮机组高加运行情况

机组负荷300MW工况下，4号机组各台高加的上端差、下端差均高与设计值(见表2)。近几年4号机组高加泄漏事故统计见表3。

表2 4号机组高加端差试验

表3 4号机组高加泄漏情况统计

3 原因分析

3.1 造成加热器下端差高于设计值的原因分析

造成加热器下端差高于设计值的原因主要有:加热器进水管束部分堵塞;疏水冷却段受热面结垢;疏水入口处管板变形破坏了水封，蒸汽漏入了疏水冷却段;疏水水位低，疏水不能得到充分冷却。加热器下端差大主要受加热器运行水位的影响。

3.2 造成加热器上端差高于设计值的原因分析

加热器上端差大造成本级加热器对给水的加热不足，需要增加高压的抽汽来弥补，从而降低了机组的经济性。若为第一级抽汽则直接影响主给水温度，对经济性的影响更大。正常情况下影响加热器上端差的原因主要有以下几点:加热器汽侧空间聚集了空气;加热器堵管较多;管束泄漏(过热蒸汽冷却段)或管板胀口处泄漏(主要是给水出口侧);加热器进、出口水室中间的分程隔板不密封或密封不好，导致加热器部分进水直接进入出水室，未经加热直接排走。其中水室隔板泄漏造成给水旁路加热器是运行中最易出现的问题。

3.3 高加泄漏的原因分析

高加泄漏的原因:负荷变化速度快给高压加热器带来的热冲击;运行中高加水位，端差调整不及时;检修质量不过关;高压加热器在投停操作不当。高压加热器投运前暖管时间不够，管板与管束吸热不均匀而产生巨大的热应力;高加停运时，上侧疏水侧温降滞后，从而形成较大的温差，产生热变形。

3.4 3号高加最易泄漏的原因分析

(1)由于加热器的疏水是逐级自流形式，3号高加是1号、2号、3号高压加热器疏水的汇集地点，水量大，水位控制难度大，极易引起水位的大幅度波动，引发交变应力。

(2)3号高加的工作环境是最恶劣的，容易造成高加泄漏。从3台高加的运行条件看(见表4)，3号高加的运行条件最为恶劣。

表4 3台高加水侧、汽侧技术规范

(3)由于3号高加的汽侧压力低，而在系统设计上，3号高加的汽侧连续排空气管与1号、2号高加的排空气管是接在一根母管上之后，再排入除氧器的，由于3号高加的连续排空气压力远低于1号、2号高加，易使3号高加的连续排空气无法正常实现，导致非凝结气体的积存而产生管系腐蚀。

(4)现场检查发现三号机组1、2、3号高加运行排气间距约350mm，而四号机组1、2、3号高加运行排气间距约200mm，而设计值为500mm，间距太小可能会造成3号高加排气不畅，非凝结气体的积存而产生管系腐蚀，高加泄漏。

4 解决措施

4.1 高压加热器进、出口水室中间分程隔板改造

一般情况下，高压加热器的端差增大、同时温升降低，则最大的可能是高加水室分程隔板变形或损坏，应立即进行修复或更换。水室分程隔板变形或损坏后，高压加热器的端差和温升随着运行时间的变化表现规律十分明显，即随着运行时间的增加，端差逐步增大、温升逐步减小。3、4号机组高压加热器上端差偏大，检修中发现高压加热器进、出口水室中间分程隔板冲刷严重、密封不好，导致加热器部分进水未经加热直接排走，造成机组回热系统效率低。检修期间对其进行了更换处理，厚度加厚，门盖改为不锈钢材质。消除了高压加热器进、出口水室中间分程隔板泄漏、短路的问题，提高了机组回热效率。通过高压加热器进、出口水室中间分程隔板改造，降低了高加上下端差，提高了回热系统效率。改造后汽轮机热耗率同比降低23.62 kJ/(kW·h)，煤耗同比下降0.89 g/(kW·h)。

表5 3号机组高压加热器分程隔板改造前后端差对比

4.2 利用远场涡流检测技术及早发现问题

4号机组小修停机期间，对3号高加内部钢管进行一次全面的远场涡流内探。经过逐根检测发现:高加上水室直管段无一减薄;下水室共有19根管在距管口4.26m处的疏水冷却段端板前端的孔内管子外表面发生严重的震动磨损减薄;下水室第－23列最上第1根减薄量最大，已超过壁厚的70%。随着间隙的增大，后期磨损将会明显加快，爆管泄漏随时都有可能发生，7根减薄量超过了壁厚的40%，也必须堵掉;其余11根减薄量小于40%，一年之内不会有危险。该高加的主要问题在震动磨损。而启动和滑停期间震动最为剧烈，应特别注意。

4.3 汽轮机回热系统运行优化

由于受负荷影响和抽汽压力、温度影响，在不同负荷下，高加虚假水位不同，造成高加加热效果不同，高加端差在不同负荷下发生变化，造成高加加热效果降低，把端差信号引入到高加水位调节逻辑中，作为高加水位测量信号和调节的修正，可根据负荷的不同，自动改变高加实际水位值，达到最佳水位，将高加加热效果发挥最大功效，降低高加下端差。调整在合适范围内，高加下端差由7～9℃降低到5℃左右。

4.4 加装高加快冷系统

(1)高加入口加装隔离门。目前高加进口仅为一只三通电动门，在运行期间高加泄漏需隔绝时可靠性差，增加检修时间，降低机组经济性;同时对检修人员的安全构成极大威胁。在高加进口电动门后串接一闸阀，确保在高加泄漏时，能可靠隔离，保证高加运行期间检修时检修人员的安全，并缩短检修时间，提高机组运行经济性。

(2)利用二期汽轮机快冷系统进行高加泄漏后的快速冷却。二期高加没有冷却装置，运行中高加发生泄漏，只能依靠自然冷却，大约需要2天时间，为了缩短检修时间，利用检修机会对高加汽侧增加快冷管道。根据高加设备厂家说明书要求高加温度冷却速度不能超过56℃/h，最大冷却速度不能超过111℃/h。为了避免冷却速度过快，高加停运后温度在160℃左右，利用3号机主机快冷装置和高加汽侧充氮管道对高加汽侧进行冷却。

4.5 高加运行需要注意的问题

(1)运行时高压加热器的水位对加热器的性能及寿命影响最大。保持稳定和一定高的加热器水位，不仅对机组和加热器效率、安全运行很重要，低水位运行将引起加热器内部汽水二相流，导致加热器传热管迅速泄漏、损坏。

(2)加热器不同的传热管对水质有不同的要求，水质对加热器传热管损坏影响极大。高加在启动时水侧应注水，当给水旁路门前后无压差时方能切换。

(3)运行人员应注意疏水调节阀开度，一旦开度变大，应注意加热器是否发生泄漏。严格控制加热器冷态启动或者加热器运行工况发生变化时，温度的变化率限定在≤55℃/h。

5 结语

通过对300MW汽轮机回热加热系统运行现状调查，分析了加热器端差异常和易发生泄漏原因，并制定了相应的对策;探索了远场涡流检测技术在高压加热器检验中的应用规律;通过高低水位调整试验确定了其最佳运行方式，提高了机组经济性，对高压加热器的设计、制造及运行具有借鉴意义。

［1］周征宇.热电厂高压给水加热器的节能降耗综合治理［J］.电站辅机，2003，(4):23－26.

［2］王继伟，刘瑞梅.高压加热器疏水端差偏大原因分析及应对策略［J］.电站辅机，2010，31(1):32－35.

［3］张太林.运行中如何预防高压加热器泄漏［J］.电力安全技术，2008，10(6):7－9.

［4］陈向东.高压加热器运行中存在的问题及对策［J］.浙江电力，2002，21(3):53－55.

Steam turbine regenerative system safe operation and energy saving

Through the investigation on the operation status of300MW steam turbine to heat the heating system，ana lyses the term inal tem perature difference anoma lies and the leakage causes，the corresponding countermeasures are formulated.The app lication of remote field eddy current testing technology in the inspection of the high pressure heater，optimal operation mode is determ ined by adjusting the experimentalwater level，has the reference significance to design，manufacture and operation of high pressure heater.

high pressure feedwater heaters;safety;energy saving

TK269

:B

:1674－8069(2015)02－060－03

2014-11-19;

:2015-01-10

宋绍伟(1977-)，男，高级工程师，从事火电厂运行管理和节能技术应用研究。E－mail:songshaowei@cgdc.com.cn