600 MW 超臨界機(jī)組低加疏水不暢的分析和處理

陳統(tǒng)錢，余紹宋

（浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司， 浙江 樂清 325609）

600 MW 超臨界機(jī)組低加疏水不暢的分析和處理

陳統(tǒng)錢，余紹宋

（浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司， 浙江 樂清 325609）

浙 能 樂 清 發(fā) 電 廠 1， 2 號 機(jī) 組 是 國 產(chǎn) 600 MW 超 臨 界 機(jī) 組 ， 自 投 產(chǎn) 以 來 ， 6， 7 號 低 加 一 直 存在疏水不暢問題。通過水力計算和分析，找出了問題的主要原因是管道始端與終端間的負(fù)高差太大，據(jù)此提出了切實可行的處理方案，使問題得以解決。

600 MW 機(jī) 組； 疏水 不暢； 分析 ； 處 理

浙能樂清發(fā)電廠一期工程為 2 臺 600 MW 超臨界燃煤機(jī)組，采用上海電氣集團(tuán)生產(chǎn)的汽輪發(fā)電機(jī)組。 自 2008 年 9 月投產(chǎn)以來， 6 號低壓加熱器（簡稱低加）在機(jī)組負(fù)荷低于 350 MW 時就會出現(xiàn)疏水不暢的情況，正常疏水閥全開，事故疏水閥開度在 0～25%之間變化， 負(fù)荷越低， 事故疏水閥開度越大；7號低加正常疏水不暢則發(fā)生在全負(fù)荷段，正常疏水閥全開，事故疏水閥開度在15～35%之間， 需通過管道水力計算對問題進(jìn)行分析。

1 疏水系統(tǒng)概況

機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)配置了4臺臥式、雙流程、表面式低加， 編號依次為 5， 6， 7（A， B）， 8（A， B）號，正常疏水逐級自流，事故疏水各自流向凝汽器。 其中 7， 8 號低加為組合式， 分 7A/8A， 7B/8B兩組， 置于低壓、 高壓凝汽器喉部。 6， 7A/8A，7B/8B 號 低 加 都 布 置 在 6.4 m 層 ，且 7A 與 8A，7B 與 8B 號低加疏水接入口位于筒體上方， 位置鄰近。由于疏水閥必須安裝在近下一級加熱器疏水接入口，加上前后隔離閥共6個閥門都要相鄰安裝，空間十分擁擠，故6號低加正常疏水閥采用直角形，從而又抬高了6號低加正常疏水管道（最高處標(biāo)高為 10.4m）。6 號低加正常疏水從標(biāo)高 7.73m 的加熱器疏水口出發(fā)， 至 7A， 7B 號低加筒體上方的入口， 負(fù)高差達(dá) 2.67m， 管道繞過凝汽器， 至 7A 號低加長約 68m（其中疏水閥前長度 66.6m）， 經(jīng)過的 90°彎頭有 10 個。 6 號低加正常疏水母管規(guī)格為 Φ219 mm×6 mm， 支管為Φ159mm×4.5mm。

7A（7B）低加正常疏水從標(biāo)高 7.85 m 的加熱器疏水口出發(fā)， 爬高至標(biāo)高 9.8 m， 至 8A（8B）低加筒體上方的入口， 負(fù)高差 1.95m， 管道長約 8 m（其中疏水閥前長度 4 m）， 經(jīng)過 5 個 90°彎頭。疏水閥前管道規(guī)格為 Φ219m×6m。 管路布置見圖1（圖中疏水閥前后隔離閥未畫出）。

6， 7 號低加正常疏水閥采用美國 COPESVULCAN 氣動調(diào)節(jié)閥，按調(diào)閥全開工況 VWO 選擇參數(shù)， 調(diào)閥的通流能力（C v 值）均大于 190， 通流能力較好。

圖1 7， 8號低加正常疏水系統(tǒng)

2 疏水管道水力計算和分析

2.1 疏水設(shè)計參數(shù)

在此忽略加熱器殼側(cè)壓降，將低加進(jìn)汽壓力作為疏水出口壓力。從廠家提供的熱力數(shù)據(jù)中摘錄 50%熱耗率驗收工況（THA）和 100%THA 工況6， 7， 8 號低加疏水的設(shè)計參數(shù)， 見表1。

表1 6， 7， 8 號低加疏水設(shè)計參數(shù)

2.2 疏水管道總阻力系數(shù)計算

疏水管道總阻力系數(shù)可通過式（1）計算所得。式中： ζt為管道的總阻力系數(shù)； λ 為管道摩擦系數(shù)； Di管道的內(nèi)徑； L 管道計算總長度； ∑ζl管道局部阻力系數(shù)之和（局部阻力系數(shù)見表2）。

表2 管道局部阻力系數(shù)

2.3 疏水閥后壓力計算

如果疏水管道流動正常，兩相流動只能發(fā)生在調(diào)節(jié)閥后，若取調(diào)節(jié)閥出口作為管道終端，則此處疏水壓力可按式（2）計算：式中： p2為管道終端壓力； p1為管道始端壓力； w為介質(zhì)流速； v 介質(zhì)比容； H2-H1為管道終端與始端的高差。

根據(jù)已知的數(shù)據(jù)和計算公式， 得到 6， 7A（7B）號低加疏水閥后介質(zhì)的壓力， 見表3。 由于 6號低加正常疏水閥前支管較短，這里為簡便統(tǒng)一按母管 Φ219mm×6mm 計算。

表3 6， 7A（7B）號低加疏水閥后介質(zhì)壓力

2.4 計算結(jié)果分析

教務(wù)處（部）作為校長和主管教學(xué)副校長領(lǐng)導(dǎo)下的主管全校教育教學(xué)工作的職能機(jī)構(gòu)，根據(jù)實際履行職責(zé)范圍、下設(shè)科室多少，存在“大教務(wù)”和“小教務(wù)”之分。從各校教務(wù)處（部）實際情況來看，基本屬于“大教務(wù)”范疇，涵蓋規(guī)劃、招生、培養(yǎng)、教研、教務(wù)、實踐、實驗等各方面，致使事務(wù)過于繁重、工作強(qiáng)度大，全然忙于“事務(wù)性”的應(yīng)付狀態(tài)。

保持疏水正常流動的條件是：

（1）疏水在管道內(nèi)不能大量汽化， 否則會引起通道阻塞。

（2）疏水從管道始端流至終端的總壓降要小于設(shè)計壓差，保證疏水能克服流動阻力。

上述計算的目的是為了了解疏水閥后介質(zhì)的狀態(tài)，因為疏水閥處于管道的最高點，閥后疏水壓力最低。如果壓力低于疏水溫度對應(yīng)的飽和壓力， 疏水就變?yōu)檫^熱蒸汽， 這樣會產(chǎn)生“汽塞”。

由于管道保溫良好，疏水在流動過程中溫度不會明顯下降，按照表1中的疏水溫度，查得對應(yīng)的飽和壓力 ps如下： 50%THA 工況， 6， 7 號低加疏水 ps分別為 33 162 Pa， 9 353 Pa； THA 工況， 6， 7 號低加疏水 ps分別為 61 002 Pa， 16 770 Pa。 對照表3 可知， 在 2 個工況中， 只有 6 號低加正常疏水在 100%THA 工況疏水閥后壓力大于疏水溫度對應(yīng)的飽和壓力； 7A， 7B 號低加正常疏水無論在 100%THA 工況還是在 50%THA 工況，疏水閥后壓力都低于疏水溫度對應(yīng)的飽和壓力。 即 6 號低加正常疏水在 50%THA 工況和 7A，7B 號低加正常疏水在所有工況下，疏水閥后介質(zhì)都已經(jīng)全部汽化。

公式（2）的后 2 項為管道總壓降， 通過計算，在 100%THA 工況 6 號低加正常疏水流動總壓降為 17 195 Pa。 再由表1 可知， 6， 7 號低加間設(shè)計壓差為 57 100 Pa。 即 6 號低加正常疏水在 100% THA 工況下流動的總壓降小于設(shè)計壓差。

綜上所述，可得出這樣的結(jié)論：6號低加正常疏水在高負(fù)荷段流動通暢； 7A， 7B 號低加正常疏水在全負(fù)荷段都不通暢，這與實際情況基本吻合。

由公式（2）可知， 管道總壓降越大， 管道終端的壓力就越小。在計算中發(fā)現(xiàn)管道始端與終端間的負(fù)高差產(chǎn)生的壓降，占了管道總壓降的大部分， 特別是在 50%THA 工況時， 負(fù)高差產(chǎn)生的壓降占了管道總壓降的 80%以上，所以降低疏水管道負(fù)高差是解決疏水不暢最有效的措施。

3 改進(jìn)方案及效果

根據(jù)上述分析，改進(jìn)的要求首先是降低疏水管道始端與終端間的負(fù)高差，最好將其變成正值，其次是減少局部阻力和沿程摩擦阻力。

經(jīng)過分析， 決定將 7A，7B， 8A，8B 號低加的疏水入口位置由筒體上部改到水平中心線以下 200mm 處， 并將管道水平接入， 這樣可以大大降低疏水管道安裝高度。經(jīng)過計算，6號低加正常疏水管道安裝高度下降 2.521m， 7A（7B）低加正常疏水由負(fù)高差變?yōu)檎卟?0.07m， 見圖2。

圖2 7A低加正常疏水改進(jìn)方案

另外，將 7A，7B 號低加疏水入口位置由低加的近水室端改至汽側(cè)封頭一端，可以縮短6號低加正常疏水管道長度 21m，減少 3個彎頭，即可以減少沿程阻力和局部損失，見圖3。

圖3 6號低加正常疏水管道改進(jìn)前后比較

表4 改進(jìn)后正常疏水管道介質(zhì)壓力Pa

改進(jìn)后， 6， 7A（7B）號低加正常疏水閥后壓力及管道全程總壓降見表4。可見，改進(jìn)后各個工況疏水閥后壓力都大于疏水溫度對應(yīng)的飽和壓力，疏水沒有發(fā)生汽化現(xiàn)象；管道全程流動總壓降都小于設(shè)計壓差，并且還有很大裕量，所以疏水有足夠能量克服阻力，保證流動通暢。此外，為了防止管束在運行中發(fā)生汽水沖蝕，在低加疏水入口處加裝特制的噴管。

按上述方案改造后， 6 號低加在 200 MW 負(fù)荷以上正常疏水閥開度不超過 70%， 7A， 7B 號低加在 300 MW 負(fù)荷以上正常疏水閥開度不超過80%， 不需要開事故疏水閥， 能保持正常水位，見表5。 由此可見，改造取得了預(yù)期的效果。

表5 改造后機(jī)組的負(fù)荷與疏水閥開度%

4 結(jié)語

通過改造，降低了疏水流動的壓降，實現(xiàn)了6，7A，7B 號低加疏水系統(tǒng)正常運行，提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性。由于機(jī)組投產(chǎn)時間不長，拆下的管道、閥門可以繼續(xù)使用，所以本次改造的費用也很少。管道始端與終端間的負(fù)高差對介質(zhì)流動的總壓降影響很大，尤其是對壓差小的管道，設(shè)計時要特別注意。

[1]DL/T 5054-1996 火 力 發(fā) 電 廠 汽 水 管 道 設(shè) 計 技 術(shù) 規(guī) 定[S].北京：中國電力出版社，1997.

[2]曾 丹 苓.工 程 熱 力 學(xué)[M].北 京 ：高 等 教 育 出 版 社 ，2002.

[3]魏偉.國產(chǎn) 600MW 機(jī)組 7，8 號低加疏水異常分析及對策[J].青海電力，2007（6）∶53-57.

[4]李 明 ，黃 丕 維.國 產(chǎn) 超 臨 界 600 MW 汽 輪 機(jī) 熱 經(jīng) 濟(jì) 性 分析 及 節(jié) 能 潛 力 研 究[J].湖 南 電 力 ，2008（4）∶1-3.

（本文編輯：陸 瑩）

Analysis and Treatment on Poor Drainage of Low Pressure Heater of 600MW Supercritical Units

CHEN Tong-qian， YU Shao-song
（Zheneng Yueqing Electric Power Generation Co.， Ltd， Yueqing Zhejiang 325609， China）

Units 1 and 2 in Zheneng Yueqing Power Plant are 600 MW homemade supercritical ones.Since being put into operation， low pressure heaters No.6 and No.7 have been inferior in drainage.Through hydraulic calculation and analysis， it is found that the large negative elevation difference between two terminals of the pipe is themajor cause；feasible solutions are presented to cope with the problem.

600 MW units； poor drainage； analysis； treatment

TK223.5+28

： B

： 1007-1881（2012）11-0031-03

2012-04-12

陳統(tǒng)錢（1967-）， 男， 浙江天臺人， 高級工程師，長期從事發(fā)電廠生產(chǎn)管理工作。