某電廠低加疏水端差過高缺陷診斷方法與治理措施

朱振興+張鐵+趙國棟

摘 要 本文以診斷某電廠回熱低壓加熱器系統運行中存在的疏水端差大的問題為例，深入剖析了導致回熱加熱器疏水端差增大的原因，并通過實施相應的技術改造，確保了低壓加熱器基本恢復到額定端差工況下運行。本文還對提效改造后的節能效果進行經濟性分析。

關鍵詞 疏水 端差 低溫加熱器 改造

中圖分類號：TM311 文獻標識碼：A

Diagnosis and Management Measures of Low Plus

Hydrophobic End too High in a Power Plant

ZHU Zhenxing[1]， ZHANG Tie[2]， ZHAO Guodong[2]

（[1] Datang Changchun Third Power Plant， Changchun， Jilin 130103；

[2] Qinshan Nuclear Power Plant， Jiaxing， Zhejiang 314300）

Abstract In this paper， the diagnosis of a thermal power plant back to the low pressure heater system running a large difference in the presence of hydrophobic side issues， for example， in-depth analysis of the causes of Heater hydrophobic side difference increases， and by implementing appropriate technological innovation， to ensure that the low pressure heaters recovered to end poor conditions rated running. This paper also provides energy savings after the transformation of economic efficiency analysis.

Key words hydrophobic； end poor； low-temperature heater； reform

低溫加熱器是火電廠回熱循環系統的重要設備之一，其投入率和健康狀況對提高汽輪機的絕對內效率和熱力系統的熱經濟性有著極其重要的作用。衡量加熱器性能的主要指標有端差、給水溫升、壓降、端差等。某電廠汽輪發電機組系哈爾濱汽輪機有限公司生產的350MW汽輪機組，本汽輪機為亞臨界、一次中間再熱式、單軸兩缸兩排汽、單抽供熱式機組。自投產以來，低壓加熱器疏水端差長期大于設計值，降低了加熱器的效率，使機組熱耗率和發電煤耗率上升。某電廠通過對不同工況下低溫加熱器歷史運行數據和額定參數進行對比、分析，并結合低壓加熱器的解體檢查，對低加疏水端差過高缺陷進行診斷，并采疏水冷卻器結構改造等措施，使其疏水端差接近設計技術規范，提高了機組經濟性，對逐步推廣精細化管理，秉承價值思維和效益導向的現代發電企業具有十分重要的意義。

圖1 加熱器各傳熱區溫度變化趨勢

1 回熱加熱器端差的定義

某電廠使用的低溫加熱器為表面式換熱器，臥式布置形式，傳熱區由過熱蒸汽冷卻段、凝結段和疏水冷卻段三部分組成，其個傳熱區溫度變化趨勢如圖1所示。其中T11為加熱器給水側入口溫度；T14為加熱器給水側出口溫度；T21為加熱器汽側入口溫度；T22為加熱器汽側蒸汽冷卻段出口溫度；T23為加熱器汽側入口壓力下的飽和溫度；T24為加熱器汽側凝結段飽和壓力下的飽和溫度；T25為加熱器汽側疏水溫度；為防止加熱器汽側蒸汽冷卻段蒸汽過早凝結，引起汽水兩相流對管路造成沖擊，T22溫度要略高于T23。加熱器給水側出口溫度T14與汽側入口壓力下的飽和溫度T23之差稱為給水端差，加熱器汽側疏水溫度T25與為給水側入口溫度T11之差稱為疏水端差。某電廠低溫加熱器給水端差設計值為2.8℃，疏水端側設計值為5.6℃，根據歷史采集數據顯示該加熱器給水端差基本接近設計值，因此下文只討論加熱器疏水端側過高的原因及治理措施。

2 可導致回熱加熱器疏水端差過大的因素

該電廠機組低溫加熱器疏水冷卻段由疏水冷卻段管束、管束槽殼、疏水冷卻段隔板等幾部分組成。給水通過疏水冷卻段管束與凝結段產生飽和水換熱，進一步利用飽和水中的熱量提高給水溫度，降低疏水端差；管束槽殼將疏水冷卻段管束包裹在內，形成獨立的換熱腔室，凝結水從槽殼一側流入，與疏水冷卻段管束進行對流換熱后從另一側流出；疏水冷卻段隔板將疏水冷卻腔室與加熱器疏水出口隔離，確保凝結水經過管束槽殼換熱后流出。根據換熱器疏水冷卻段結構特點分析，引起疏水端差過大原因如下：（1）低溫加熱器運行水位低于設計值，即低于疏水冷卻段隔板，凝結段飽和蒸汽進入疏水冷卻段，導致汽液兩相混合流入管束槽殼，在傳熱系數極大降低的同時，部分汽化潛熱在疏水冷卻段釋放，導致疏水溫度大幅度增加，疏水端差增大；（2）低溫加熱器運行水位低于設計值，即高于疏水冷卻段隔板，大量飽和凝結水未流經疏水冷卻段管束槽殼與給水換熱，而直接溢流到隔板出口側，導致疏水溫度升高，端差增大；（3）低溫加熱器疏水冷卻段管束堵管率較高，換熱面積減小，疏水過冷度降低，造成疏水端差增大；（4）管束槽殼接縫處密封不嚴，部分疏水未經入口流入管束槽殼，而是從接縫處短路流入管束槽殼，因換熱距離減少導致疏水端差增大；（5）疏水冷卻段隔板與加熱器殼體脫焊，凝結段產生飽和水未流經疏水冷卻段中的管束槽殼，直接從疏水出口管理流出，導致疏水溫度大幅度增加，疏水端差增大。endprint

3 某電廠低加疏水端差過高缺陷診斷

以某電廠5號低加為例，該加熱器設計水位為270mm，疏水端差設計值為5.6℃，實際運行時各個負荷率運行工況下平均端差 為22.6℃，詳細參數見表1（由于該廠機組常年運行負荷率在85%～50%區間內，因此本文未列舉其它運行工況）：

通過表1可以看出，該廠5號低加運行水位長期超過設計值，通過上文可知，加熱器疏水水位過高，疏水未經換熱直接漫過疏水冷卻段隔板直接流處疏水冷卻端，會造成加熱器疏水端差增大。為查明肯能導致疏水端差過高的其它原因，對該加熱器進行解體檢查，發現疏水冷卻段包殼鋼板接縫處存在多達19處漏焊部位，總漏焊接縫面積約為疏水冷卻器入口的10%。根據上文可知包殼不嚴密，運行中飽和蒸汽或飽和水未經換熱短路流出疏水段，會造成加熱器疏水端差增大。

4 治理措施

（1）通過對加熱器各個部件檢查發現，該疏水冷卻器包殼入口橫截面積偏小，且入口處被管束固定管板遮擋，對進入疏水冷卻器的疏水形成擾流，嚴重降低疏水排出量，可導致疏水水位過高，以此采取在疏水冷卻器入口處擴大入口截面積的改造方式。（2）對疏水冷卻段包殼鋼板接縫處存在多達19處漏焊部位進行補焊，防止飽和蒸汽或飽和水未經換熱短路流出疏水段，可有效增加汽側疏水與水側換熱量，從而降低疏水端差。

5 治理后的經濟效益分析

通過對該廠5號低溫熱網加熱器已診斷出缺陷的治理，加熱器疏水端差大幅度降低，各個負荷率運行工況下平均疏水端差 為10.4℃，更加接近設計值（見表2），加熱器疏水水位過高的問題也得到很好的解決。由于該廠機組承擔電網調峰任務，因此負荷波動較大，下面僅對加熱器治理后的經濟性進行估算：

加熱器治理前后疏水端差變化值： = = 22.6℃10.4℃=12.2℃

表3 哈汽350WM供熱機組加熱器端差對機組熱經濟性影響

根據廠家提供的《哈汽350WM供熱機組加熱器端差對機組熱經濟性影響》可知（表3），5號低加疏水端差每偏離10℃，機組熱耗增加1.18KJ/kW·h，則：

加熱器治理前后熱耗降低值為：（12.2℃€？0℃）€？.18KJ/kW·h=1.44 KJ/kW·h。已知該廠2012年加熱器改造機組發電量138271萬kW·h，標煤發熱量29271KJ/Kg，則以2012年發電量估算改造后全可節約標準煤為：138271萬kW·h€？.44 KJ/kW·h€？9271KJ/Kg=68噸。

6 保證加熱器正常運行的措施

對該廠加熱器進行治理后，疏水端差雖然與改造前相比以大幅度下降，但仍然偏離設計值，為繼續降低加熱器疏水端差，在今后的運行和檢修過程中將采取以下措施：（1）在低溫加熱器啟動和運行過程中，及時、正確開啟低溫加熱器汽動排氣和連續排氣門，避免因未能正確排氣，導致加熱器換熱效率降低；（2）盡量提高低溫加熱器抽氣過熱度，防止抽氣在蒸汽冷卻段過早凝結對管束造成沖擊，嚴重影響運行可（下轉第52頁）（上接第33頁）靠性和經濟性；（3）將低溫加熱器打壓查漏和除垢沖洗列為“逢停必檢”項目，充分利用機組各類停運時機進行加熱器查漏和沖洗，避免管束泄漏和傳熱系數下降；（4）低溫加熱器啟停時，嚴格按照運行規程合理控制加熱器溫度變化速度，防止加熱器管板和管束由于較大熱應力產生形變，導致管板和管束損壞；（5）加強低溫加熱疏水調整門的日常維護，確保低溫加熱器自動水位調節及時、精確，杜絕出現水位嚴重偏離設計值情況的發生；（6）實時檢測給水pH值和含氧量變化，避免出現換熱管束表面結垢或腐蝕的情況，當加熱器管束結構嚴重，水沖洗無法清理時，及時采用酸洗辦法予以解決，防止管束堵死，當堵管率超過設計值時，應更換新的加熱器或換熱管束。（7）應制定詳細的檢修作業標準和檢修工藝標準，確保在檢修中及時發現并消除管束、管束槽殼、隔板、管板的缺陷，防止給水和疏水短路情況的發生，保證加熱器給水端側和疏水端側在合理范圍內。

7 結論

通過對某廠低加疏水端差過高原因的分析與處理，疏水端差過高的問題得到了較好的解決。本文所提到的診斷方法和治理措施有著廣泛的實用性，值得在遇到相同問題的同類型機組推廣。

參考文獻

[1] 于慶錄，趙金峰，李業盛等.300MW機組低加疏水不暢的原因分析和治理.清全國火電300MW級機組能效對標及競賽第三十九屆年論文集：5-9.endprint

3 某電廠低加疏水端差過高缺陷診斷

以某電廠5號低加為例，該加熱器設計水位為270mm，疏水端差設計值為5.6℃，實際運行時各個負荷率運行工況下平均端差 為22.6℃，詳細參數見表1（由于該廠機組常年運行負荷率在85%～50%區間內，因此本文未列舉其它運行工況）：

通過表1可以看出，該廠5號低加運行水位長期超過設計值，通過上文可知，加熱器疏水水位過高，疏水未經換熱直接漫過疏水冷卻段隔板直接流處疏水冷卻端，會造成加熱器疏水端差增大。為查明肯能導致疏水端差過高的其它原因，對該加熱器進行解體檢查，發現疏水冷卻段包殼鋼板接縫處存在多達19處漏焊部位，總漏焊接縫面積約為疏水冷卻器入口的10%。根據上文可知包殼不嚴密，運行中飽和蒸汽或飽和水未經換熱短路流出疏水段，會造成加熱器疏水端差增大。

4 治理措施

（1）通過對加熱器各個部件檢查發現，該疏水冷卻器包殼入口橫截面積偏小，且入口處被管束固定管板遮擋，對進入疏水冷卻器的疏水形成擾流，嚴重降低疏水排出量，可導致疏水水位過高，以此采取在疏水冷卻器入口處擴大入口截面積的改造方式。（2）對疏水冷卻段包殼鋼板接縫處存在多達19處漏焊部位進行補焊，防止飽和蒸汽或飽和水未經換熱短路流出疏水段，可有效增加汽側疏水與水側換熱量，從而降低疏水端差。

5 治理后的經濟效益分析

通過對該廠5號低溫熱網加熱器已診斷出缺陷的治理，加熱器疏水端差大幅度降低，各個負荷率運行工況下平均疏水端差 為10.4℃，更加接近設計值（見表2），加熱器疏水水位過高的問題也得到很好的解決。由于該廠機組承擔電網調峰任務，因此負荷波動較大，下面僅對加熱器治理后的經濟性進行估算：

加熱器治理前后疏水端差變化值： = = 22.6℃10.4℃=12.2℃

表3 哈汽350WM供熱機組加熱器端差對機組熱經濟性影響

根據廠家提供的《哈汽350WM供熱機組加熱器端差對機組熱經濟性影響》可知（表3），5號低加疏水端差每偏離10℃，機組熱耗增加1.18KJ/kW·h，則：

加熱器治理前后熱耗降低值為：（12.2℃€？0℃）€？.18KJ/kW·h=1.44 KJ/kW·h。已知該廠2012年加熱器改造機組發電量138271萬kW·h，標煤發熱量29271KJ/Kg，則以2012年發電量估算改造后全可節約標準煤為：138271萬kW·h€？.44 KJ/kW·h€？9271KJ/Kg=68噸。

6 保證加熱器正常運行的措施

對該廠加熱器進行治理后，疏水端差雖然與改造前相比以大幅度下降，但仍然偏離設計值，為繼續降低加熱器疏水端差，在今后的運行和檢修過程中將采取以下措施：（1）在低溫加熱器啟動和運行過程中，及時、正確開啟低溫加熱器汽動排氣和連續排氣門，避免因未能正確排氣，導致加熱器換熱效率降低；（2）盡量提高低溫加熱器抽氣過熱度，防止抽氣在蒸汽冷卻段過早凝結對管束造成沖擊，嚴重影響運行可（下轉第52頁）（上接第33頁）靠性和經濟性；（3）將低溫加熱器打壓查漏和除垢沖洗列為“逢停必檢”項目，充分利用機組各類停運時機進行加熱器查漏和沖洗，避免管束泄漏和傳熱系數下降；（4）低溫加熱器啟停時，嚴格按照運行規程合理控制加熱器溫度變化速度，防止加熱器管板和管束由于較大熱應力產生形變，導致管板和管束損壞；（5）加強低溫加熱疏水調整門的日常維護，確保低溫加熱器自動水位調節及時、精確，杜絕出現水位嚴重偏離設計值情況的發生；（6）實時檢測給水pH值和含氧量變化，避免出現換熱管束表面結垢或腐蝕的情況，當加熱器管束結構嚴重，水沖洗無法清理時，及時采用酸洗辦法予以解決，防止管束堵死，當堵管率超過設計值時，應更換新的加熱器或換熱管束。（7）應制定詳細的檢修作業標準和檢修工藝標準，確保在檢修中及時發現并消除管束、管束槽殼、隔板、管板的缺陷，防止給水和疏水短路情況的發生，保證加熱器給水端側和疏水端側在合理范圍內。

7 結論

通過對某廠低加疏水端差過高原因的分析與處理，疏水端差過高的問題得到了較好的解決。本文所提到的診斷方法和治理措施有著廣泛的實用性，值得在遇到相同問題的同類型機組推廣。

參考文獻

[1] 于慶錄，趙金峰，李業盛等.300MW機組低加疏水不暢的原因分析和治理.清全國火電300MW級機組能效對標及競賽第三十九屆年論文集：5-9.endprint

3 某電廠低加疏水端差過高缺陷診斷

以某電廠5號低加為例，該加熱器設計水位為270mm，疏水端差設計值為5.6℃，實際運行時各個負荷率運行工況下平均端差 為22.6℃，詳細參數見表1（由于該廠機組常年運行負荷率在85%～50%區間內，因此本文未列舉其它運行工況）：

通過表1可以看出，該廠5號低加運行水位長期超過設計值，通過上文可知，加熱器疏水水位過高，疏水未經換熱直接漫過疏水冷卻段隔板直接流處疏水冷卻端，會造成加熱器疏水端差增大。為查明肯能導致疏水端差過高的其它原因，對該加熱器進行解體檢查，發現疏水冷卻段包殼鋼板接縫處存在多達19處漏焊部位，總漏焊接縫面積約為疏水冷卻器入口的10%。根據上文可知包殼不嚴密，運行中飽和蒸汽或飽和水未經換熱短路流出疏水段，會造成加熱器疏水端差增大。

4 治理措施

（1）通過對加熱器各個部件檢查發現，該疏水冷卻器包殼入口橫截面積偏小，且入口處被管束固定管板遮擋，對進入疏水冷卻器的疏水形成擾流，嚴重降低疏水排出量，可導致疏水水位過高，以此采取在疏水冷卻器入口處擴大入口截面積的改造方式。（2）對疏水冷卻段包殼鋼板接縫處存在多達19處漏焊部位進行補焊，防止飽和蒸汽或飽和水未經換熱短路流出疏水段，可有效增加汽側疏水與水側換熱量，從而降低疏水端差。

5 治理后的經濟效益分析

通過對該廠5號低溫熱網加熱器已診斷出缺陷的治理，加熱器疏水端差大幅度降低，各個負荷率運行工況下平均疏水端差 為10.4℃，更加接近設計值（見表2），加熱器疏水水位過高的問題也得到很好的解決。由于該廠機組承擔電網調峰任務，因此負荷波動較大，下面僅對加熱器治理后的經濟性進行估算：

加熱器治理前后疏水端差變化值： = = 22.6℃10.4℃=12.2℃

表3 哈汽350WM供熱機組加熱器端差對機組熱經濟性影響

根據廠家提供的《哈汽350WM供熱機組加熱器端差對機組熱經濟性影響》可知（表3），5號低加疏水端差每偏離10℃，機組熱耗增加1.18KJ/kW·h，則：

加熱器治理前后熱耗降低值為：（12.2℃€？0℃）€？.18KJ/kW·h=1.44 KJ/kW·h。已知該廠2012年加熱器改造機組發電量138271萬kW·h，標煤發熱量29271KJ/Kg，則以2012年發電量估算改造后全可節約標準煤為：138271萬kW·h€？.44 KJ/kW·h€？9271KJ/Kg=68噸。

6 保證加熱器正常運行的措施

對該廠加熱器進行治理后，疏水端差雖然與改造前相比以大幅度下降，但仍然偏離設計值，為繼續降低加熱器疏水端差，在今后的運行和檢修過程中將采取以下措施：（1）在低溫加熱器啟動和運行過程中，及時、正確開啟低溫加熱器汽動排氣和連續排氣門，避免因未能正確排氣，導致加熱器換熱效率降低；（2）盡量提高低溫加熱器抽氣過熱度，防止抽氣在蒸汽冷卻段過早凝結對管束造成沖擊，嚴重影響運行可（下轉第52頁）（上接第33頁）靠性和經濟性；（3）將低溫加熱器打壓查漏和除垢沖洗列為“逢停必檢”項目，充分利用機組各類停運時機進行加熱器查漏和沖洗，避免管束泄漏和傳熱系數下降；（4）低溫加熱器啟停時，嚴格按照運行規程合理控制加熱器溫度變化速度，防止加熱器管板和管束由于較大熱應力產生形變，導致管板和管束損壞；（5）加強低溫加熱疏水調整門的日常維護，確保低溫加熱器自動水位調節及時、精確，杜絕出現水位嚴重偏離設計值情況的發生；（6）實時檢測給水pH值和含氧量變化，避免出現換熱管束表面結垢或腐蝕的情況，當加熱器管束結構嚴重，水沖洗無法清理時，及時采用酸洗辦法予以解決，防止管束堵死，當堵管率超過設計值時，應更換新的加熱器或換熱管束。（7）應制定詳細的檢修作業標準和檢修工藝標準，確保在檢修中及時發現并消除管束、管束槽殼、隔板、管板的缺陷，防止給水和疏水短路情況的發生，保證加熱器給水端側和疏水端側在合理范圍內。

7 結論

通過對某廠低加疏水端差過高原因的分析與處理，疏水端差過高的問題得到了較好的解決。本文所提到的診斷方法和治理措施有著廣泛的實用性，值得在遇到相同問題的同類型機組推廣。

參考文獻

[1] 于慶錄，趙金峰，李業盛等.300MW機組低加疏水不暢的原因分析和治理.清全國火電300MW級機組能效對標及競賽第三十九屆年論文集：5-9.endprint