大型火電機組低加疏水不暢問題的分析及對策

董益華，孫永平，應光耀，吳文健，樓可煒

（浙江省電力公司電力科學研究院，杭州310014）

大型火電機組低加疏水不暢問題的分析及對策

董益華，孫永平，應光耀，吳文健，樓可煒

（浙江省電力公司電力科學研究院，杭州310014）

針對300 MW與600 MW機組7號、8號低加疏水系統存在全負荷段無法投入自動的現象，分析了疏水不暢的原因，進而提出了改進措施。結合現場實際情況，在某600 MW機組上取得了成功應用，提高了機組運行的安全性和經濟性。

火電機組；低加；疏水不暢；改進

0 引言

給水回熱對提高機組經濟效益極為有效而被廣泛應用[1]，國內較多300 MW與600 MW機組的回熱系統基本采用“三高四低一除氧”的結構模式，低壓加熱器（簡稱低加）的疏水方式大多為逐級自流，系統簡單、投停方便。但是低加疏水系統在運行中疏水不暢現象比較普遍，尤其是7號低加至8號低加、8號低加至凝汽器的疏水系統。主要表現為以下幾種情況：全負荷段疏水不暢；高負荷段疏水正常而低負荷段不暢或冬季正常夏季不暢；無法投入疏水水位自動；疏水不暢導致危急疏水閥開啟。疏水不暢容易使低加處于高水位或低水位運行，將造成以下兩個方面的影響：

（1）降低機組安全性。7號、8號低加一般采用共殼體形式布置在凝汽器頸部，且其抽汽管道未配置抽汽逆止門和電動截止門，當高水位運行時危急疏水閥經常動作，一旦出現卡澀或故障易造成汽缸進水，當低水位運行時蒸汽容易進入疏冷段，在疏水管中產生汽液兩相流，造成疏水管道振動、沖刷。

（2）降低機組經濟性。低加高水位運行時引起危急疏水閥開啟，增大了凝汽器熱負荷也造成了額外的冷源損失；而低水位運行時由于疏冷段工作不正常引起本級疏水溫度升高，增加了本級抽汽流量，汽輪機做功量減少，引起了機組熱耗率的上升。

1 疏水不暢的原因分析

由于機組的系統結構、設備狀況、運行水平有所不同，因此引起低加疏水不暢的原因也各不相同，對其中一些共性的因素進行歸納整理，得出以下4點常見原因。

（1）水位調節系統調節失靈。主要有調節閥特性不良或通流能力設計不足，出現汽水兩相流時基本失去調節功能；疏水水位波動范圍的允許值較小且正常水位設置值偏保守，在負荷上下波動頻繁期間自動控制難度較大；處于負壓狀態的儀表管或測量裝置出現空氣泄漏情況，使測量水位偏離實際水位。

（2）疏水壓差小。300 MW和600 MW機組的7號低加至8號低加、8號低加至凝汽器的壓差與負荷之間的關系見表1，表中數據取自春秋季熱力試驗，夏季的壓差數據要略小一些，當然同一類型機組之間的數據也會略有不同，表中數據僅代表了該類型機組的常規數值。由表中數據可知，7號、8號低加的疏水壓差都比較小，且隨著負荷的降低而減小，壓頭富裕量不足，極易造成疏水不暢。

表1 300 MW與600 MW機組7號、8號低加疏水壓差

（3）低加設計原因造成疏水流動阻力大。內置式疏水冷卻段的設計，包殼式、強化換熱導流板增加了殼側壓降，不少低加正常疏水引出管處在疏冷段較高的位置。另外8號低加接收7號低加疏水的接口往往設計在8號低加頂部，促使管路布置成倒U型，這些因素都增加了疏水的難度，尤其在低負荷階段。

（4）管道及閥門布置或選型不合理造成疏水流動阻力大。疏水管路過長、管路復雜、高阻力閘閥、T型三通等造成流動阻力增加，另外疏水管路中的U型、倒U型結構，增加了阻力且易積存空氣，使正常疏水無法建立虹吸。

2 改進措施

2.1 低加疏水方式的改進

目前300 MW與600 MW機組低加疏水基本都是逐級自流方式，在場地允許的情況下可以將其改為疏水泵加外置式疏水冷卻器（簡稱疏冷器）的疏水方式。即6號低加不設內置式疏冷段，疏水由疏水泵打入6號低加出口5號低加入口的凝結水管路，7號低加、8號低加也不設內置式疏冷器，疏水均自流進入設在8號低加入口凝結水管路上的外置式疏冷器，冷卻后的疏水經過疏水立管再進入凝汽器。該方式經濟性較好，且能保證疏水的正常投運，但是對場地要求較高，一次投資較大，運行維護工作量增加。

2.2 低加水位的準確測量及優化調整

要對低加的水位測量系統進行檢查，保證測量系統能比較真實地反應加熱器內實際水位，可以通過對測量管路進行真空查漏、儀表引出管加裝迷宮式多孔封板、加裝超聲波水位計等手段來提高低加水位測量的準確性；通過水位調整試驗重新標定運行水位，以便確定合理的正常運行水位和報警水位。

2.3 低加水位調節裝置的改造

根據汽液兩相流的流動特性，利用“汽液兩相流自調節液位控制裝置”[2]來控制低加水位。相變管根據液位高低采集表征汽相、液相信號的調節汽由進汽口進入調節器，與疏水混合后流經特定設計的喉部。當液位上升時，調節汽減少，喉部有效通流面積增加因而疏水流量增加；當液位下降時，調節汽增加，喉部有效通流面積減少，疏水流量降低。該裝置液位自調節性能較強，液位穩定，易安裝、易維護，且能大大緩解管道內汽蝕和振動現象。

2.4 低加本體的改進

（1）將正常疏水引出管由原來疏水冷卻腔室較高位置改在疏水冷卻腔室的下部，同時在原疏水冷卻腔室上方考慮設置排氣管路，以減少虹吸，降低疏水難度。

（2）將正常疏水引入管的位置由原來的加熱器頂部改為加熱器中心線或更低位置，既降低疏水水位差，又避免倒U型管路出現，為全負荷段實現疏水自動提供保障，管路改造時應配置好相應的防沖擋板或直接采用帶小孔的防沖套管。

2.5 疏水管路及閥門的改進

采用阻力系數小的調節閥及其前后手動隔離閥，并盡量布置在靠近下一級加熱器處，以減少閥后輸送汽水混合物管道的長度，同時在疏水管路容易積氣的地方設置連至凝汽器的排氣管路，以幫助在管道中建立虹吸，另外盡量簡化管路布置、少用T型三通、減少爬坡、避免出現U型和倒U型結構。

3 疏水系統改進實例

某汽輪機組系上海汽輪機廠按照西屋公司技術制造的亞臨界600 MW汽輪機，自2005年投產以來，負荷一旦低于510 MW，7號低加至8號低加就出現正常疏水無法投入水位自動、危急疏水閥開啟的現象。

3.1 查找原因

由表1數據可知，在300～600 MW負荷區間，7號低加與8號低加之間壓差比較小，且隨著機組負荷的降低逐步減小。經過現場實地查看，發現7號低加至8號低加疏水接口間的標高抬升了約1.6 m（增加靜壓阻力約16 kPa），疏水管路形成倒U型結構，再加上加熱器殼程壓降、管路沿程阻力、管路局部阻力，所以在低負荷段疏水系統很難投運，若考慮管路積氣產生額外局部阻力、水位調整控制不當等其他原因，在負荷較高時也會產生正常疏水不暢現象。

而8號低加與凝汽器之間壓差比較小，但由于8號低加至凝汽器疏水管路標高降低約8 m（減少靜壓阻力約80 kPa），且管路布置合理，因此能夠正常疏水。

3.2 改進措施

改進前7號低加、8號低加疏水系統如圖1（a）所示，正常疏水管路明顯呈倒U型結構。

圖1 疏水系統改進前后對比

改進后疏水系統布置如圖1（b）所示，重新開設了8號低加的疏水接入口，新的疏水口開至8號低加殼體中心線下部且靠近凝汽器側，開孔尺寸與原疏水口尺寸一致，以保證通流能力，并在新開孔位置配置相應的防沖裝置以保護換熱管，同時將疏水管路進行重新布置，調節閥和手動閥移到中間層平臺（標高約6.9 m），重新連接管道并做好支撐。改進前后8號低加疏水口變化如圖2所示。

圖2 改進前后8號低加疏水口對比

3.3 改進效果與效益

改進前負荷低于510 MW時須開啟7號低加至8號低加危急疏水，正常疏水閥處于關閉狀態。低加疏水不暢降低了機組的經濟性，7號低加危急疏水閥開啟后，引起疏水溫度升高，在7號低加上端差不變的情況下，導致7號低加抽汽流量增加，引起低壓缸做功減少。另外，在忽略凝汽器熱負荷少量變化引起凝汽器真空變化，8號低加進水溫度認為不變的前提下，7號低加至8號低加疏水流量的減少，間接導致8號低加抽汽流量的增加，也引起低壓缸做功量的減少。在鍋爐給煤量不變的情況下，增加了機組的供電煤耗率。以此為依據計算了機組低加疏水不暢引起的機組性能指標變化，計算結果如表2所示。

表2 疏水不暢引起的供電煤耗率變化

從表2數據可以看出，負荷從300 MW變化至500 MW，因疏水不暢引起的供電煤耗率增加負荷區間均能投入7號低加至8號低加正常疏水水位自動，危急疏水閥關閉，疏水走向遵循原則性熱力系統的要求。利用表2計算結果進行計值從0．17 g/kWh變化至0．31 g/kWh，供電煤耗率的上升幅度隨著機組負荷的增加而增加。

在對疏水系統進行改進后，在300～600 MW負荷區間內均能投入7號低加至8號低加正常疏水水位自動，危急疏水閥關閉，疏水走向遵循原則性熱力系統的要求。利用表2數據進行計算，可取得年節約標準煤518．7 t的經濟效益，按照標準煤的市場價1 100元/t計算，年度直接節省發電成本約57．1萬元。

4 結語

300 MW與600 MW機組的7號低加、8號低加普遍存在疏水不暢現象，造成安全隱患和經濟損失，在對其原因歸納的基礎上，給出了多方面的改進措施，并成功應用于發電機組上，取得了較好的成效和顯著的經濟效益。

[1]鄭體寬．熱力發電廠[M]．北京：中國電力出版社，1997．

[2]陳國慧，林萬超．新型自調節液位控制器[J]．熱電技術，1997（4）:31－33．

[3]凌峰，牛忠華．解決7號低壓加熱器疏水不暢的技術方案[J]．電站輔機，2009，30（3）:9－11，27．

[4]李偉，宋振龍．哈汽N300機組低加疏水系統節能改造[J]．山東電力技術，2003（5）:69－71．

（本文編輯：陸瑩）

Analysis and Countermeasure against Blocked Drain in LP Heater for Large Thermal Power Generating Unit

DONG Yi-hua，SUN Yong-ping，YIANG Gang-yao，WU Wen-jian，LOU Ke-wei
（Z（P）EPC Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China）

The paper introduces operation failure of low-pressure heaters No.7 and No.8 of 300 MW and 600 MW units in full load.It analyzes causes for blocked drain and hence proposes solutions and ideas for retrofit，which，in combination with field practice，turns out to be a success in 600 MW units and improves safety and economic efficiency of unit operation.

thermal power generating unit；LP heater；blocked drain；retrofit

TK264.1

：B

：1007-1881（2013）01-0037-03

2012-06-11

董益華（1979-），男，浙江奉化人，碩士，高級工程師，主要從事火力發電廠熱力試驗及性能優化工作。