某厂1 000 MW机组低压加热器疏水不畅分析与治理

王 辉

(广东大唐国际潮州发电有限责任公司,广东 潮州 515723)

近几年，国内大容量火电机组发展迅速，机组设计和安装水平也不断提高。为了提高机组经济性，国内外设计时均采用了高、低压加热器回热抽汽系统，加热器水位调整直接影响了加热器换热效果[1]。

潮州电厂1 000 MW机组为哈汽首台国产化百万机组，机组于2009年底投产运行后发现：#5至#8低压加热器水位达不到设计要求，正常疏水调门全开状态水位持续升高，无法维持；需打开危急疏水调节阀将疏水直接排入凝汽器才能维持低压加热器正常水位。

1 设备简介

潮州电厂二期2×1 000 MW机组共设置6台低压换热器，双流程设计，其中7A、7B，8A、8B置于凝汽器喉部，6台低压换热器均为卧式结构，传热管采用不锈钢材料。

加热器分别设置启动和连续运行用的排气接口，所有加热器设置正常疏水和紧急疏水口，上部设供充氮保护的接口。疏水自流入下一组加热器之前，先经过换热器，用主凝结水将疏水适当冷却后再进入下一级加热器。加热器正常疏水采用了逐级自流方式，危急疏水直接进入凝汽器。见图1 低加正常疏水逐级自流示意图[2]。

图1 低加疏水逐级自流示意图

2 故障现象及原因分析

5号低压加热器正常疏水阀门全开，5号低压加热器危急疏水阀门开度在45%左右才能维持正常水位；疏水温度约107℃热水直接排入凝汽器。6号低压加热器正常疏水阀全开，6号低压加热器危急疏水阀门开度在50%左右，疏水温度约86℃热水直接排入凝汽器。7号低压加热器正常疏水阀全开，7号低压加热器危急疏水阀门开度在50%左右，疏水温度约70℃热水直接排入凝汽器，造成大量热能的损失。

通过一系列的测试，确定疏水不畅的主要原因是正常疏水调阀通流面积较小以及7号低压加热器至8号低压加热器疏水管路走向不合理,形成了水封，导致疏水不畅。

低压加热器汽侧因为与凝汽器联通，为负压状态，实际情况较为复杂，通过纯理论控制阀口径选型计算偏差较大[3]。

根据控制阀手册阀门口径公式如式(1)

(1)

式中CV——阀门流量系数/USGaS·min-1；

N——数字常数;

Fp——管道几何形状系数，无量纲;

p1——上游绝对静压/MPa；

p2——下游绝对静压/MPa；

Gf——液体比重(工作温度下液体的密度与60℉下水的密度比值)，无量纲。

由公式可看出，理论计算时的诸多参数选择至关重要，因低压加热器实际工况及现场管路安装复杂，介质形态复杂，在参数计算选择上和公式选择上等均在设计选型时无法充分准确估算。因此，计算偏差与实际会发生较大误差。

3 处理方案

3.1 正常疏水调门改造

为了节省成本，将7号低压加热器正常疏水阀门安装到5号低压加热器正常疏水阀的位置，流量从90 t/h上升为280 t/h，解决5号低压加热器疏水不畅的问题。7号低压加热器正常疏水每台机组有两台阀门，将7号低压加热器正常疏水阀门安装到6号低压加热器正常疏水阀的位置，流量就可以从90 t/h上升为280 t/h，解决6号低压加热器疏水不畅的问题。8号低压加热器正常疏水每台机组有两台阀门，因此将8号低压加热器正常疏水阀门安装到7号低压加热器正常疏水阀的位置，流量就可以从120 t/h上升为200 t/h，解决7号低压加热器疏水不畅的问题。另外一台7号低压加热器正常疏水和8号低压加热器正常疏水一样升级为3.3 m阀门。8号低压加热器正常疏水每台机组有两台阀门，将8号低压加热器正常疏水的阀门由原来的26.4 m升级为3.3 m，阀门通流面积与管道相一致，确保疏水正常。

3.2 低压加热器本体疏水管路改造

调整7号低压加热器进入8号低压加热器的疏水接管位置由原斜向上300接入改为在加热器中心线下550 mm处，消除7号至8号低压加热器疏水管路形成的水封，保证疏水畅通。见图2低压加热器正常疏水管路示意图[4]。

图2 低压加热器正常疏水管路示意图

疏水管路在安装时形成的水封，可按照多级水封计算公式进行计算[5]

H=(Pin-Pout)/nr+(0.5～1)/n

(2)

式中H——管路每个水封管的高度/m；

Pin——水封进口压力/MPa；

Pout——水封出口压力/MPa；

n——水封个数;

r——水的重度/kg·m-3；

系数(0.5-1)——富裕度(可忽略)。

机组满负荷时，7号低压加热器抽汽压力为-0.01 MPa，8号低压加热器抽汽压力为-0.046 MPa，差压为0.036 MPa。按照上述公式可得出水封高度为3.6 m时，将形成水封，疏水无法流入下一级加热器，未改造前7号低压加热器至8号低压加热器疏水管路由低压加热器顶部穿过，所形成的U型水封的高度约3 m，经过改造后疏水管路由低压加热器下部穿过，水封高度约为1 m。经过改造后基本消除了水封高度，疏水畅通[6]。

3.3 改造前后疏水量分析

按照汽轮机设计时5抽进入5号低压加热器的最大抽汽量为88.3 t/h，6抽进入6号低压加热器的最大抽汽量为74.5 t/h，7抽进入7号低压加热器的最大抽汽量为65.8 t/h，8抽进入8号低压加热器的最大抽汽量为82.9 t/h。可看出，5号低压加热器最大疏水量约88 t/h，6号低压加热器最大疏水量约163 t/h，7号低压加热器最大疏水量约228 t/h，8号低压加热器最大疏水量约310 t/h。按上述方案改造完成后，5号低压加热器正常疏水调门开度为66%，6号低压加热器正常疏水调门(2路)开度为80%，7号低压加热器正常疏水调门开度为64%，8号低压加热器正常疏水调门开度为40%，详见下图3。

图3 改造后满负荷阀门开度

从调门开度分析，改造后阀门口径偏大，但通流面积的增加有效增大了流量，实际运行中调节控制方面基本能满足要求。

4 改造效果

潮州电厂通过上述改造后，低压加热器疏水不畅的问题得到了有效解决。

改造前5号低压加热器正常疏水阀门全开，5号低压加热器危急疏水阀门开度在45%左右，疏水量合计约为200 t/h。原正常疏水阀门全开流量按90 t/h计算。5号低压加热器有近110 t/h 107℃热水直接进入凝汽器。

6号低压加热器正常疏水阀全开，6号低压加热器危急疏水阀门开度在50%左右，疏水量合计为200 t/h。原正常疏水阀门全开流量按160 t/h计算。6号低压加热器约有40 t/h 86℃热水直接进入凝汽器。

7号低压加热器正常疏水阀全开，7号低压加热器危急疏水阀门开度在50%左右，疏水量合计为200 t/h。原正常疏水阀门全开流量按115 t/h计算。7号低压加热器约有85 t/h 70℃热水直接进入凝汽器。

根据热平衡方程式[7]

G(i-t)×η=(t2-t1)×G0

(3)

式中G——加热器排入凝汽器热量/kJ；

i——进入加热器抽汽焓值/kJ·kg-1；

t——凝结水在加热器出口焓值/kJ·kg-1；

η——加热器效率；

t2-t1——加热器疏水焓值差/℃；

G0——凝结水水量/kg。

改造后低压加热器疏水逐级自流，疏水经过换热后进入凝汽器，热量利用率显著提高[8]。

由公式可换算出排入凝汽器热量，换算成标煤约为1.5 t/h。年节约标煤6 700余t。

5 结论

潮州电厂通过调整低压加热器正常疏水阀门通流面积，增大流量；以及优化7号、8号低压加热器本体部分疏水管路走向，消除疏水管路存在的水封。

通过上述措施改造后，机组低压加热器存在的正常疏水不畅问题得到了有效解决，节能效果显著，且实施简单费用低。

改造后，危急疏水阀在机组正常运行时全关，低压加热器事故状态时可有效调整水位，为机组安全长周期运行提供了保障。