低負(fù)荷下供熱系統(tǒng)壓力匹配器的分析及改進(jìn)

許家法

摘 要：文章介紹了壓力匹配器的工作原理，分析了低負(fù)荷工況，接著分析了在低負(fù)荷時(shí)低壓汽管道溫度異常的原因，并針對(duì)不同熱網(wǎng)壓力80 MW負(fù)荷時(shí)低壓汽車運(yùn)行情況進(jìn)行分析壓力匹配器系統(tǒng)的安全隱患，最后提出了解決措施。

關(guān)鍵詞：壓力匹配器；低負(fù)荷；安全隱患；解決措施

中圖分類號(hào)：TU995 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）2-0094-02

1 系統(tǒng)概述

錢清電廠是一個(gè)擁有一臺(tái)125 MW（#1）、一臺(tái)135 MW（#2）機(jī)組的小廠，電廠建設(shè)時(shí)就考慮了供熱，建了一條供熱管線（#1管線），與廠外的老廠熱網(wǎng)相連，汽源是高排汽。由于外界熱負(fù)荷的增加，電廠又?jǐn)U建了一條供熱管線（#2管線）。#2供熱管線的汽源是高排汽與三抽汽。

#2供熱管線有兩臺(tái)壓力匹配器，實(shí)際運(yùn)行中#1機(jī)組機(jī)對(duì)應(yīng)#1匹配器，#2機(jī)組對(duì)應(yīng)#2匹配器。壓力匹配器的工作原理是：借助高壓蒸汽（驅(qū)動(dòng)蒸汽）通過(guò)壓力匹配器的噴咀，形成高速汽流，引射汽輪機(jī)的低壓抽汽，經(jīng)過(guò)混合、擴(kuò)壓、供出達(dá)到用戶要求的蒸汽。

每臺(tái)壓力匹配器有一路高壓缸排汽過(guò)來(lái)的高壓驅(qū)動(dòng)蒸汽，兩路三級(jí)抽汽過(guò)來(lái)的低壓吸入蒸汽。三路進(jìn)汽管上各有一只隔離閥及逆止門。壓力匹配器是按照80 MW至滿負(fù)荷設(shè)計(jì)的。AGC負(fù)荷變化情況下，三級(jí)抽汽或多或少都能被抽出。

2 低負(fù)荷實(shí)際運(yùn)行工況

由于相同負(fù)荷下#1機(jī)三抽壓力比#2機(jī)高0.1 MPa左右，且#1壓力匹配器低壓進(jìn)汽管比#2壓力匹配器的管子粗，阻力小（#1壓力匹配器低壓進(jìn)汽管利用了原輔汽母管），因此#1機(jī)的三抽更容易被抽出。當(dāng)熱網(wǎng)壓力在0.55 MPa以上，同樣在80 MW負(fù)荷工況，#1機(jī)三抽有2～5 t/h，而#2機(jī)三抽就幾乎抽不出來(lái)。而如果負(fù)荷更低，則可能影響到#2供熱系統(tǒng)及機(jī)組的安全。

從表1可以看出，當(dāng)#1機(jī)負(fù)荷80 MW時(shí)，供熱正常，在熱網(wǎng)壓力為0.52 MPa時(shí)，三抽流量有6 t/h。

當(dāng)負(fù)荷降到65 MW時(shí)，三抽壓力下降到0.26 MPa，下降了0.072 MPa。而低壓汽壓力最多只下降了0.04 MPa，且最高壓力與80MW時(shí)相同。除氧器壓力與80 MW時(shí)相比，反而比三抽壓力高。低壓汽溫度降到251℃，下降幅度達(dá)到128 ℃，且保持在這一溫度水平。當(dāng)負(fù)荷重新升到80 MW時(shí)，所有參數(shù)又恢復(fù)正常。

從表2可以看出，#2機(jī)負(fù)荷80 MW時(shí)，供熱正常。當(dāng)負(fù)荷降到65 MW時(shí)，三抽壓力及除氧器壓力同步下降了約0.06 MPa，而低壓汽壓力不降反升了0.02 MPa。整個(gè)過(guò)程除氧器壓力始終比三抽壓力低。低壓汽溫度從380.45 ℃開(kāi)始下降，一直降到146.9 ℃，降幅達(dá)到234 ℃。當(dāng)負(fù)荷重新升到80 MW以上，隨著低壓汽的抽出，低壓汽溫度快速上升，恢復(fù)正常水平。

3 低壓汽管道溫度異常原因分析

從以上過(guò)程可以分析出，當(dāng)負(fù)荷降到65 MW時(shí)，#1機(jī)三抽壓力只有0.26 MPa，壓力過(guò)低，低壓汽已經(jīng)抽不出，且低壓汽至壓力匹配器逆止門不嚴(yán)，導(dǎo)致高壓汽倒流入低壓汽管路（即原輔汽母管）。輔汽母管有至#2脫硫用汽、自動(dòng)疏水器，即管內(nèi)蒸汽始終處于流動(dòng)狀態(tài)，因此溫度一直保持在高排溫度水平。可能三抽至輔汽母管逆止門也不是很嚴(yán)，或輔汽母管至#1除氧器電動(dòng)門、再沸騰不嚴(yán)，導(dǎo)致輔汽母管內(nèi)的蒸汽進(jìn)入除氧器，使除氧器的壓力大于三抽壓力，三級(jí)抽汽處于不抽汽狀態(tài)。

當(dāng)負(fù)荷降到65 MW時(shí)，#2機(jī)三抽壓力只有0.19 MPa，壓力過(guò)低，低壓汽已經(jīng)抽不出，且低壓汽至壓力匹配器逆止門不嚴(yán)，導(dǎo)致高壓汽倒流入低壓汽管路。由于三抽至低壓汽逆止門及三抽至三抽母管隔離閥嚴(yán)密不漏汽，#2壓力匹配器的低壓汽管路內(nèi)的蒸汽處于不流動(dòng)狀態(tài)，蒸汽不斷被冷卻、凝結(jié)。低負(fù)荷時(shí)間越長(zhǎng)，溫度下降幅度也越大。當(dāng)負(fù)荷上升后，隨著低壓汽的抽出，低壓汽溫度快速上升，上升幅度過(guò)大，最快時(shí)達(dá)到每分鐘上升96 ℃，這對(duì)管道的安全運(yùn)行造成了極大的影響。除氧器的壓力始終低于三抽壓力，說(shuō)明三級(jí)抽汽至#2除氧器的流動(dòng)是正常的。

低壓汽管內(nèi)溫度從380.45 ℃下降到146.9 ℃，管內(nèi)肯定有凝結(jié)水，該管段內(nèi)沒(méi)有自動(dòng)疏水器，手動(dòng)疏水閥未開(kāi)，當(dāng)?shù)蛪浩_(kāi)始抽出時(shí)，溫度又急劇上升，管子除了受較大的熱應(yīng)力影響壽命外，還可能發(fā)生水沖擊，引起管子振動(dòng)。

4 針對(duì)不同熱網(wǎng)壓力80 MW負(fù)荷時(shí)低壓汽運(yùn)行情況

以上是對(duì)負(fù)荷從80 MW到65 MW變化進(jìn)行分析的。即使兩臺(tái)機(jī)負(fù)荷都在80 MW，由于熱網(wǎng)壓力過(guò)高，也會(huì)造成低壓汽抽不出，#2機(jī)尤為明顯。

從表3可以得出以下結(jié)論：

①低壓汽的流量隨著高壓汽流量的改變而改變，#1壓力匹配器的高壓汽流量小于10 t/h時(shí)，低壓汽溫度快速下降，說(shuō)明低壓汽基本抽不出。

②低壓汽被抽出時(shí)，低壓汽壓力會(huì)略微下降，抽汽量越大，低壓汽壓力下降的幅度相對(duì)也越大。例如#1機(jī)低壓汽壓力為0.36 MPa時(shí)，抽汽量有5 t/h左右；壓力到0.38 MPa時(shí)，抽汽量有2 t/h左右；壓力到0.4 MPa時(shí)，抽汽量幾乎沒(méi)有了。

③當(dāng)?shù)蛪浩椴怀鰰r(shí)，低壓汽管道溫度下降很快。正常情況下，管道的冷卻速度不可能這么快，而是由溫度較低的蒸汽流入引起。即高壓汽倒流入低壓汽管道。

④對(duì)于#2壓力匹配器，在調(diào)節(jié)閥全開(kāi)的情況下，在熱網(wǎng)壓力降到0.55 MPa以下時(shí)，低壓汽被抽出。熱網(wǎng)壓力下降的越大，抽出的量也越大。熱網(wǎng)壓力0.55 MPa是這個(gè)工況下#2壓力匹配器低壓汽抽出的一個(gè)臨界點(diǎn)。（#1壓力匹配器低壓汽抽出一直以來(lái)都沒(méi)問(wèn)題）

5 #2供熱管線在低負(fù)荷時(shí)存在的安全隱患

①高壓汽倒流入低壓汽管道，可能進(jìn)入三級(jí)抽汽管道，三抽抽不出，三抽管道可能積水，引起管道振動(dòng)，#1機(jī)尤為明顯。嚴(yán)重情況下高壓汽可能進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)部。

②高壓汽倒流入低壓汽管道，造成低壓汽管道溫度急劇下降。當(dāng)?shù)蛪浩槌鰰r(shí)，溫度又急劇上升，如此反復(fù)，管道承受較大的熱交變應(yīng)力，嚴(yán)重影響管道的壽命。

③對(duì)于#2壓力匹配器，高壓汽倒流入低壓汽管道后，在低壓汽管道內(nèi)處于不流動(dòng)狀態(tài)，隨著時(shí)間的加長(zhǎng)，溫度一直下降，管道內(nèi)存有凝結(jié)水，當(dāng)?shù)蛪浩匦卤怀槌龊螅赡芤鸸艿浪疀_擊。

④65 MW負(fù)荷時(shí)，軸封汽壓力偏低，而三抽母管作為#1壓力匹配器的低壓汽管道，靠高壓汽的漏入量不能保證軸封汽的安全。

6 低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的改進(jìn)措施

①在三抽至低壓汽隔離閥后加裝自動(dòng)疏水器，同時(shí)將該路疏水回收至低擴(kuò)。

②負(fù)荷低于80 MW，確認(rèn)高壓汽倒流入低壓汽管道時(shí)，關(guān)閉三抽至低壓汽隔離閥，切斷低壓汽，開(kāi)啟該閥后疏水閥。

③當(dāng)除氧器壓力大于三抽壓力時(shí)，開(kāi)啟三抽管道疏水。

④長(zhǎng)時(shí)間80 MW負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，可以調(diào)節(jié)#1壓力匹配器降低熱網(wǎng)壓力，從而使#2機(jī)三抽能抽出，盡量避免低壓汽抽不出，高壓汽倒流入，引起管道溫度變化劇烈。

⑤#2供熱管線停用時(shí)，檢修應(yīng)對(duì)有關(guān)逆止門進(jìn)行檢查、更換。

參考文獻(xiàn)：

[1] 宋之平.節(jié)能原理[M].北京：水利電力出版社，1985.