高压加热器投入率低原因分析与改进_高压加热器端差大原因

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高压加热器投入率低原因分析与改进

摘要：高压加热器投入率低是影响电厂机组安全经济运行的一个重要方面。以某电厂300MW 机组高压加热器为例，分析了高压加热器投入率低的原因，运用等效热降法对机组的运行经济性进行计算，提出并落实了具体的改进措施，保证了高压加热器的正常运行，取得了良好的经济效果。

关键词：高压加热器；投入率；泄漏；火电厂

0前言

高压加热器是火电厂重要的辅助设备，其运行的可靠性直接影响着整台机组的安全经济运行。某电厂300MW机组配有3台高压加热器，高压加热器均为上海动力设备有限公司引进美国Fw公司技术设计制造的卧式、u型管加热器，加热器的换热面分为过热蒸汽冷却段、凝结段、疏水冷却段3部分，如图1所示。3台高压加热器采用给水大旁路系统，高压加热器在系统中的连接如图2所示。但自机组投产以来，高压加热器投入率一直很低。高压加热器的停止运行，导致锅炉给水温度大幅度降低，这样，一方面使机组的热经济性下降，另一方面还给锅炉省煤器和混合式减温器的运行安全带来不利的影响，甚至因为锅炉省煤器出口烟温的降低，有可能造成尾部受热面的低温腐蚀⋯。为此，2004年底，学校和厂方有关人员共同组成课题攻关小组，对高压加热器投入率低的问题进行研究。

图1 高压加热器结构

l一简体；2一管板；3一过热段包壳；4一过热段外包壳；5一不锈钢防冲板；6一导流板；7一支撑板；8一拉杆；9一防冲板；

lO一疏水段包壳；1l 疏水段端板；l2一疏水段人口；l3一疏水出13；l4一水室分隔板；l5一人孔

图2 高压加热器系统简图

1一电动隔离阀；2一l号高压加热器；3—2号高压加热器； 4—3号高压加热器；5 给水三通旁路阀；6一给水泵； 7一除氧器；8一空气管道；9一给水大旁路 高压加热器投入率低原因分析

1．1 高压加热器运行中泄漏

造成高压加热器运行中泄漏主要有以下原因。1．1．1 高压加热器管板泄漏

从3台高压加热器运行条件分析，以3号高压加热器工作条件最差。在额定工况下，3号高压加热器进汽温度为436"(2，而进水温度仅为169℃，两者温差达267℃。因此在 高压加热器投停过程中若温升(温降)速度控制不当时，很容易因应力过大造成管板泄漏，特别是当遇到突然停止的工况时威胁更大。按FW公司和制造厂要求，高压加热器温度变化率不应大于1．85℃／min，而实际上高压加热器投运初期，运行人员操作时高压加热器温度变化率远远超过这个数值。1．1．2 高压加热器管束泄漏

1．1．2．1 高压加热器长期处于低水位运行事实上，该机组的3号高压加热器长期以来一直处于低水位运行状态，其它两台高压加热器也不同程度地存在低水位运行。高压加热器低水位运行，使高压加热器疏水冷却段管束受到严重冲蚀，使管束损坏，并造成疏水管道的强烈振动。造成高压加热器低水位运行的主要原因有二个，一个是水位计基准⋯0’水位的偏差所引起，这是安装调试初期工作中的失误所造成。对照高压加热器壳体上制造厂提供的水位标志牌，对各高压加热器水位计的基准“0”水位进行了一次全面的校核，发现与制造厂的规定值偏差较大。其中3号高压加热器水位偏差最大，水位偏低达80mm。制造厂规定正常运行水位范围为基准“0”水位上下38mm。这样3号高压加热器水位基准⋯0’位已在制造厂规定的极限水位之下，疏水冷却段人口水封被破坏，使蒸汽进入该段，严重威胁疏水冷却段管束的安全运行。另一个原因是水位计的假水位。高压加热器的水位高I值、Ⅱ值保护的热工水位计为DDZ—II型仪表。假水位主要是由于玻璃砖、水位计垫子泄漏，水位计汽水平衡管道保温不良，汽水平衡管堵塞等原因所致。由于水位是假水位，实际上高压加热器的水位并不高，I值、Ⅱ值保护也跟着动作。另外运行人员又对此缺乏认识，发现水位计水位升高时往往盲目认为高压加热器可能发生泄漏，并设法降低水位运行，因此也导致高压加热器处于低水位运行状态。1．1．2．2 高压加热器管束腐蚀损坏

高压加热器空气系统设计不合理，致使高压加热器空气不能顺利排出，造成高压加热器管束氧腐蚀。该厂300MW机组高压加热器空气系统设计时采用了母管方式，即每台高压加热器均有一根空气引出管道接至一根母管上，空气母管再连接到除氧器，且空气母管通流面积又小，如图2所示。这样严重影响了运行高压加热器中空气的及时排出。1．2 高压加热器检修堵焊工艺不良

制造厂对高压加热器水室管板泄漏后的修补有着相当详尽的要求，如堵头的加工，焊补区管口的清理及干燥处理，焊条的选择，焊前预热及焊补时温升的控制等。但厂里由于 缺乏检修堵焊经验，没有严格按照制造厂的要求进行操作，盲目堆焊，致使在焊补区产生较大的残余应力。加上运行中高压加热器投停过程中温度变化率控制不当，使管板受到较大的热冲击，结果导致原补焊处频繁性的泄漏，并加剧了管板的冲蚀破坏。1．3 高压加热器疏水管道强烈振动

这是由于高压加热器低水位运行所造成的。因高压加热器循水位运行，使疏水管内出现汽水两相流，造成疏水管道强烈振动，使管道支吊架被拉断，阀门法兰、管道焊口被振 漏，特别是对3号高压加热器，其疏水是至除氧器的，疏水调整门至除氧器的管道很长，且除氧器的位置又高，所以出现疏水管道振动更剧烈，常常使3号高压加热器被迫停运，导致整个高压加热器系统解列，给水走大旁路进入锅炉。2 高压加热器投入率低热经济性计算

热经济性计算采用等效热降法。计算简图如图2所示。该机组高压加热器额定工况下有关数据见表1。

除此之外，还已知该机组额定工况下运行时，新蒸汽等效热降H=1 184．310／kg，给水泵给水焓升r =24．9kJ／kg，一段抽汽排挤1kg抽汽引起再热器吸热量变化AQ 一．=462．1kJ／kg，二段抽汽排挤lkg抽汽引起再热器吸热量变化AQ 一= 507．4kJ／kg，机组的热耗率q=8078．27kJ／(kW-h)。机组的标准煤耗率b =305．95g／(kW ·h)，机组的实际循环效率 =45．33％。

因为给水采用大旁路系统，所以，任意1台高压加热器发生故障，给水均走大旁路直接进入锅炉，3台高压加热器都要停止运行。高压加热器停运时，循环吸热量增加：

ττ△Q=τ1+τ2+τ3-τb +1△Qzr-1十2△Qzr-2

q2q1= 530．41kJ／kg 新蒸汽等效热降增加：

△ H=τ1ηl+τ2η2 +(τ3一τb)η3=202．55kJ／kg

装置效率相对降低：

根据运行统计资料，2005年，该机组在86％额定工况一调门全开工况运行3 285h，在6l％ 一85％ 额定工况运行l 763h，在40％ ～60％ 额定工况运行1 327h，全年共运行6 375h，年平均电负荷248 035kW。

设n为折算成额定工况(300MW)下机组的年运行小时数，则 300000n = 248035 x 6 375 求得：n=5 270．74h 2005年，该机组高压加热器投入率K=60．7％。所以，2005年因高压加热器投入不足全年多耗标准煤

式中Nd为机组的额定电负荷，Nd=300000kW。提高高压加热器投入率的措施

3．1 对设备和系统进行相应的改进

(1)在各高压加热器进汽阀热工控制回路中增加停止按钮，使运行人员便于控制进汽阀开度，从而达到控制高压加热器温度变化率的目的。

(2)将热工原DDZ一Ⅱ型水位计全部换成电接点水位计，并定期进行热工试验。当发现玻璃砖、水位垫子有轻微泄漏时，及时联系检修人员?肖除。高压加热器投运前，对水位计进行排污冲洗，对水位计汽水平衡管道进行全面保温。

(3)将高压加热器排空气管道由原来的母管制改为单独的空气管道，即每台高压加热器均有一根独立的直通除氧器的排空气管道，以便加热器内的空气能及时排出。

(4)将3号高压加热器疏水调整门由原来的0层处移至靠近除氧器的36层管段，提高了疏水调整门前的疏水压头，有效地减轻了疏水管道的振动。

(5)将3号高压加热器疏水调整门旁路由原手动门改为电动门。以便运行中远方操作，并作为高压加热器投运过程中3号高压加热器水位调整的辅助手段。3．2 提高高压加热器的检修质量

(1)加热器堵漏用的堵塞严格按制造厂提供的资料要求进行加工。堵塞的头部必须钻孔，以避免相邻管板管孔受到附加应力的影响，并可减少焊接应力。

(2)严格焊接工艺。焊前有措施，焊接过程中有人专门把关，保证焊接质量。

(3)对已有的焊疤进行打磨切除。在受损的管孔带上重新覆以10mm厚的钢板进行焊补封堵，尽量减少管板上的焊接应力。3．3 加强运行管理。提高运行水平

(1)根据制造厂高压加热器运行说明书，重新修订了高压加热器投停操作卡。要求运行人员严格按规定控制高压加热器温度变化率。制造厂要求高压加热器温度变化率不 超过1．85℃／min，规定运行人员必须控制高压加热器出水温度变化率不超过2℃／min，并根据给水温度变化进行考核。

(2)运行中增减负荷应平稳，要求运行人员加强对高压加热器运行参数的监视，尽量避免高压加热器在异常工况下运行。同时要求运行人员加强对高压加热器水位的监视与 运行分析，保证高压加热器运行时水位正常。事实上，只要加强对高压加热器的疏水温度、疏水端差的监视和分析，就能判断出高压加热器水位的真实情况。实践证明，对具有疏水冷却段的高压加热器。

疏水端差应保持在5．5℃一10℃。当疏水温度升高时，即表明水位下降了；当疏水端差超过10℃一20℃时，说明疏水中已夹带蒸汽，此时疏水冷却段管束已开始受到汽水冲蚀。

(3)将高压加热器的投入率、温度变化率、检修时间、检修工艺、肖除缺陷主动性、水位控制、缺陷所属部门及缺陷产生原因等纳入考核范围，并制定明确的考核指标。同时，加大对高压加热器的考核力度，设立高压加热器专项奖金。高压加热器投入率在92％以上者实行重奖，高压加热器投入率低于80％以下者实行相应的经济处罚。要求考核中真正做到奖罚分明。

(4)坚持召开高压加热器月分析会。高压加热器技术攻关小组每月召开一次高压加热器运行分析会，会议的主要内容是，统计上个月份高压加热器的投入率，分析并指出高压 加热器强迫停运的原因及存在的问题，制定相应的对策。结论

通过对设备及系统的改进，提高高压加热器检修质量，加强运行管理，提高运行水平等措施，使该机组的高压加热器恢复到了良好的运行状态。2005年高压加热器运行统计 资料表明，到7月份止，高压加热器平均投入率已达到93．5％，并且有2个月份的高压加热器投入率达到100％。与2005年相比，2006年高压加热器投入率净增32．8％，这 样一年可节约标准煤

式中，△K为高压加热器投入率的增加值，△K=32．8％。

总之，本课题的研究，从根本上解决了高压加热器投入率低的问题，保证了机组的安全经济运行，取得了良好的经济效益。