600 MW直接空冷機組真空下降的原因分析及預防措施

李 飛

(河北建投沙河發電有限責任公司,河北 邢臺 054000)

600 MW直接空冷機組真空下降的原因分析及預防措施

李 飛

(河北建投沙河發電有限責任公司,河北 邢臺 054000)

針對600 MW直接空冷機組普遍存在的真空下降問題,從真空系統嚴密性、空冷島換熱性能等方面分析該類機組真空下降的原因,提出預防機組真空下降的措施及建議,為同類機組提供借鑒。

600 MW直接空冷機組;真空系統;嚴密性;空冷島;換熱性能

1 概述

近年來,隨著我國電力工業迅猛發展,在北方缺水地區,空冷機組得到了廣泛應用。直接空冷機組的真空是機組的重要運行參數之一。真空下降會造成機組效率下降,煤耗增加,經濟性較差;夏季運行時,凝結水溫度上升,精處理混床退出運行,鍋爐給水品質下降,給機組安全運行帶來嚴重威脅,同時也影響到電網的安全運行;因此,維持和提高機組的真空,是保證直接空冷機組經濟安全運行的重要工作之一。

600 MW直接空冷機組的真空是一個非常重要的參數,但根據國內已投產的直接空冷機組基建調試與運行經驗,機組無一例外都出現過真空下降的問題,很多機組的夏季真空達到45 kPa以上,經常會造成機組限出力、煤耗升高,嚴重時甚至引起停機等后果。究其原因,主要有兩方面:一是機組真空系統的嚴密性較差;另一方面是空冷島的換熱性能降低。

2 原因分析

2.1 真空系統嚴密性較差

a.空冷島蒸汽分配管和凝結水聯箱泄漏。蒸汽分配管和凝結水聯箱是現場組合安裝,主要以焊接工作為主,焊接部位多、工作量大(1列的焊縫長度約650 m),因此該部位泄漏空氣可能性也最大、最多。

b.空冷島排汽管道伸縮節泄漏。排汽管道是連通排汽裝置和空冷島的樞紐,排汽管道伸縮節是排汽管道受汽后的膨脹和抵消推力的設備。由于其結構和材料的特殊性,耐高壓和抗扭曲的性能不強,在非正常運行工況時,容易出現裂紋,造成空氣泄漏。

c.排汽管道電動蝶閥和人孔門泄漏。以某機組為例,空冷島在全部8列排汽管道上均設置了人孔門,便于進入內部檢修,并在第1列和第8列設置了直徑3 m的電動蝶閥。人孔門為法蘭連接,采用橡膠墊密封,由于排汽管道長時間處于較高溫度,橡膠密封墊的老化較快,容易造成泄漏。

d.機房內真空系統及設備泄漏。排汽裝置的伸縮節有裂縫、低壓汽缸法蘭結合面不嚴、低壓缸軸封密封不嚴、排汽缸安全隔膜損壞、真空破壞閥不嚴、低壓旁路系統疏水門不嚴、凝結水泵軸封和入口濾網不嚴、凝補水泵系統閥門和法蘭不嚴、真空泵系統閥門和法蘭不嚴、低壓加熱器汽側閥門不嚴、軸封加熱器系統閥門不嚴、負壓系統的熱工測點接口不嚴等。在機組啟動和低負荷階段,機組回熱系統大部分處于真空狀態,故泄漏空氣的范圍將延伸到高、中壓缸及其相關設備和系統。

2.2 空冷島換熱性能降低

a.風機單元格風量不足。安裝過程中風機葉片角度、風機葉頂與風筒的間隙未達到設計值,造成風機出力不足。冷凝管束之間間隙大、風筒組裝間隙大、風機甲板間隙大、單元密封板間隙大和孔洞密封不嚴、單元間隔斷門關閉不嚴,造成風機單元間漏風量大。以上問題都會導致風機單元格風量不足,造成空冷冷卻效果下降真空降低。

b.環境氣溫高。冷凝機組冷卻介質為水,機組真空受環境氣溫的影響很小,而空冷機組的冷卻介質為空氣,環境氣溫升高,空氣溫度升高,冷凝管束冷卻效率下降,排汽溫度升高,真空降低,所以環境氣溫對空冷機組真空的影響相對較大。另外冷凝管束表面積較大,造成對陽光的吸熱也相對較大,環境氣溫高時,冷凝管束本身的熱源也在增加,造成空冷機組夏季氣溫高時,無法滿出力的現象。

c.環境風向、風速的影響。不同的風向和風速對機組真空的影響也較大。在不同風向下,空冷島正面進風(機組出線方向)時,空冷換熱性能最好,因正面進風時風機吸入環境風的截面最大,而且換熱后的二次風,被吹向爐后,不會造成熱風回流現象。空冷島兩側進風時,換熱性能次之,因單側進風時,勢必進風一側空冷島換熱后的熱風被吹向另一側空冷島上方,造成另一側空冷島熱負荷增加,相同負荷、風機轉速下2臺機組真空差約1 kPa。空冷島爐后進風時,受機房、鍋爐本體設施的阻擋,風機吸風量最少,而且會將鍋爐側熱風帶至空冷島區域,造成空冷島整體換熱性能下降,導致該狀況下換熱性能最差。風速超過12 m/s時,空冷風機吸風能力下降,而且容易造成換熱后的熱風回流,所以風速增大或風向變化都勢必影響空冷島的冷卻效果。

d.冷凝管束散熱翅片堵塞的影響。空冷冷凝管束散熱翅片由于受環境潔凈度的影響,散熱翅片容易被污染,造成冷凝管束散熱性能下降,真空降低,機組運行工況惡劣,嚴重時機組需限制出力。如某些北方電廠進入4、5月份,周圍環境中大量的楊柳絮被空冷風機吸入,堵塞冷凝管束散熱翅片,造成機組連續多日的限出力。

e.真空泵工作冷卻水溫度的影響。濕冷機組抽真空的位置一般在凝汽器的底部,此處的溫度已經很低,不會造成真空泵內工作水溫的升高。而空冷機組抽真空的位置在空冷島的逆流管束頂部和大排汽管道上,相對抽氣溫度較高,尤其進入夏季,機組的背壓升高,排汽溫度升高,水環真空泵吸入的汽氣混合物溫度可達到50～70℃,泵內工作水的溫度高達60～80℃,造成真空泵內工作水發生汽化現象,真空泵性能下降,引起機組真空下降。

3 機組真空下降的預防措施

3.1 空冷島系統泄漏的預防措施

a.加強現場焊接工藝管理,嚴格控制焊接質量。在空冷島安裝完成后的風壓試驗中,對空冷島的負壓系統進行徹底查漏,避免空冷島焊接點發生泄漏。

b.風壓試驗與抽真空試驗盡量配合進行,更準確反映機組真空系統嚴密性能,試驗結果應不大于200 Pa/d。機組投產后,每月至少進行兩次真空嚴密性試驗,及時發現問題進行漏點排查。

c.在機組投產運行后,定期檢查受熱部件的膨脹和位移情況,避免局部膨脹位移受阻,應力過大造成局部變形、拉裂等現象發生。

d.定期檢查更換排汽管道法蘭的橡膠密封墊,保證法蘭的嚴密性。管道閥門盡量采用焊接方式,減少法蘭泄漏的現象。由于排汽管道閥門直徑大,各部件尺寸也相應的增大,閥門的門蓋、門軸及底部轉軸在受熱膨脹后,應及時進行緊固防止泄漏。

3.2 空冷島換熱性能降低的預防措施

a.在安裝過程中應根據設計圖紙或廠家要求嚴格控制各項標準,在試運過程中應結合實際情況,進行角度和間隙的調整,保證風機風量和單元格密封性。

b.通過加裝噴淋降溫設施,降低空氣溫度,抵消由于氣溫對真空的影響,從而防止在高溫情況下,真空下降機組無法滿出力。

c.加裝擋風墻可有效防止空冷單元附近空氣流動紊亂引起的“熱風回流”及“倒灌”,一定程度上消除風向變化及風速影響,提高凝汽器換熱效率。擋風墻設計時應注意根據機組布置情況及當地風況,采用合理的結構形式。

d.合理安排空冷島沖洗時間和沖洗速度,在楊柳絮多發季節,應密切關注散熱翅片堵塞問題,增加空冷島沖洗次數,抑制異物污染散熱翅片,保證空冷島換熱性能。

e.夏季將真空泵換熱器冷卻水源和工作水源切換為溫度低的水源,從而降低真空泵內工作水的溫度,防止汽化;定期清洗真空泵冷卻器,保持冷卻水量和壓力,提高換熱效率;水環真空泵汽水分離器保持合適的水位,確保內循環正常進行。

4 建議

預防直接空冷機組真空下降是一個貫穿機組生命周期的系統工程,針對造成真空下降的原因,提出以下建議:

a.安裝過程應加強現場焊接工藝管理,嚴格控制焊接質量,所有焊接接口應按照國家標準及設計要求進行,并進行無損檢驗,減少焊口泄漏情況的發生;

b.風壓試驗及真空試驗應配合進行,試驗結果控制在不大于200 Pa/d,可有效保證機組嚴密性;

c.加強嚴密性日常管理,定期對受熱部件的膨脹檢查,定期更換排汽管道密封墊,至少每兩個月進行一次嚴密性試驗,查找泄漏點,保證管道的嚴密性;

d.加強空冷島換熱性能日常管理,根據環境溫度、污穢等條件及時調整真空泵運行方式及空冷島沖洗,保證空冷島換熱性能。

本文責任編輯:楊秀敏

Cause Analysis and Prevention Measures for Vacuum Degradation of 600 MW Direct Air Cool Unit

Aiming at the vacuum decreasing of the 600 MW direct air cooling unit,this paper analyzes from shaft seal and heat transfer performance of air cool island,puts forward the preventive measures and suggestions,to take reference for the similar unit.

600 MW direct air cooling unit;vacuum system; shaft seal;air cool island;heat transfer performance

TK264.1

B

1001-9898(2014)02-0034-03

2013-11-20

李 飛(1979-),男,助理工程師,主要從事汽輪機專業檢修工作。