650MW核電機組高低加疏水問題淺析及運行對策

李鳳山 張紅樂 張鴻劍 蔡戌廣

摘 要：該論文對秦山二期650MW核電機組的高低壓加熱器管線設計進行了簡要介紹，提出了該核電機組在實際運行當中高低壓加熱器所存在的幾個疏水問題，通過對機組汽輪機設計參數、實際運行參數及現場設備管線的實際布置等方面進行了對比，討論分析了造成高低壓加熱器疏水問題的可能原因，并根據原因分析結果對這些存在的疏水問題討論了所能采取的運行對策，部分對策已在實際機組上進行有效驗證，相應疏水問題得以解決，其他對策也確保了機組穩定運行。

關鍵詞：疏水 壓差 運行對策

中圖分類號：TK269 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（b）-0067-01

秦山二期核電廠汽輪機是一臺單軸、四缸六排汽帶汽水分離再熱器的反動凝汽式汽輪機。該汽輪機設置了7級抽汽，高壓缸有3級抽汽，高壓缸排汽一部分進入汽水分離再熱器，一部分作為第三級抽汽進入5#高加；每個低壓缸有3級抽汽，其中第二級、第三級抽汽都進入了2#、1#低加。高低加疏水都是采用逐級自流方式，5#高加接收6#高加正常疏水和汽水分離再熱器的殼側疏水然后排入除氧器。1、2#低加為三列并聯連接的復合式結構，他們接收汽機低壓缸的6級葉片后和5級葉片后抽汽及上級加熱器的疏水后逐級回流方式返回凝汽器。在秦二廠1/2#機組運行期間，汽機疏水方面已出現很多問題，疏水狀況的好壞直接影響到機組的經濟性，嚴重者將直接影響機組的安全穩定運行。

1 汽機疏水存在的問題

秦二廠核電機組運行期間出現的疏水問題主要由以下幾個方面。

1.1 問題一

按照設計汽水分離再熱器殼側疏水通過重力疏水至自身的疏水箱后，再通過水位調節控制向5#高加疏水以加熱給水。在實際運行過程中，汽水分離再熱器殼側疏水箱的正常疏水閥在開啟后并無法維持疏水箱液位穩定，通過實踐在將疏水箱排至凝汽器的緊急疏水閥打開至一定開度后，方可使正常疏水閥動作來控制汽水分離再熱器殼側疏水箱液位穩定。

1.2 問題二

每次汽機啟動后都需要較長時間低負荷運行，在此期間低加基本上無法正常投入運行，投運后液位控制發散并逐漸升高至高液位，導致低加解列。

2 原因分析

2.1 汽水分離器疏水箱疏水不暢原因分析

汽輪機高壓缸排出的蒸汽分成兩部分，一部分蒸汽通過抽汽管道進入5#高加，另一部分蒸汽進入汽水分離器進行再熱后進入低壓缸做功。蒸汽進入汽水分離器殼體后經過汽水分離再熱器的流量分配板和分離器波紋板元件，分離出水分后再經過再熱段變成過熱蒸汽從蒸汽出口管排出。而由波紋板作用分離出來的水通過汽水分離器殼體疏水接口排入布置于汽水分離再熱器下方的水位受控的殼體疏水箱。

對于汽水分離器水箱在正常疏水閥控制下無法維持穩定，僅能通過緊急疏水閥保持一定開度來維持，說明正常疏水管路疏水不暢。

查詢設計說明書，高壓缸排汽壓力為1.083 MPa，5#高加抽汽進汽壓力為1.029MPa，汽水分離器排汽壓力0.998MPa，汽水分離器疏水壓力1.04MPa。

從設計角度，汽水分離器疏水箱壓力1.04MPa比進入5#高加的抽汽壓力1.029MPa高約10KPa左右，在此10KPa作用下汽水分離器疏水箱靠重力疏水至5#高加。疏水箱下游有較長的疏水管道，還有疏水調節閥都增加了疏水阻力，若將阻力計算在內的話，汽水分離器疏水在達到5#高加入口其壓力幾乎接近高加抽汽壓力甚至有可能低于抽汽壓力，這就造成了汽水分離器疏水箱疏水不暢，導致疏水閥無法維持汽水分離器疏水箱液位的原因。要解決該疏水不暢問題，首先要解決壓差問題，只有增加汽水分離器疏水箱與5#高加抽汽壓力的壓差，才能保證正常疏水管路維持疏水箱液位穩定。

2.2 低負荷下低加無法正常投運原因分析

很多機組在低負荷（小于50%FP）下都出現低加疏水不暢問題，經分析多數由于兩級低加之間逐級自流的壓力差不足，很多是由于管線布置導致阻力增大。

1/2/3#低加抽汽分別來自汽機低壓缸6級、5級、4級葉片后，根據設計各級抽汽壓力分別為0.026、0.0768、0.161MPa，汽輪機抽汽口至加熱器接管的抽汽管線壓降分別為0.0021、0.006、0.008MPa。而實際運行中滿功率下各級加熱器抽汽壓力分別為0.017、0.08、0.16MPa；50%FP下的各級加熱器抽汽壓力分別為0.012、0.04、0.08MPa，負荷越低，各級抽汽壓力越低。

根據實際參數對比，在低負荷下3#低加與2#低加之間的壓差小于0.04MPa，2#低加與1#低加之間壓差小于0.028MPa，實際現場1#低加疏水入口位置比2#低加疏水出口高約1m，2#低加疏水入口比3#低加疏水出口高約3m，3#低加疏水到2#低加疏水管道較長，因此在低于50%FP下，各加熱器之間的壓差非常小，將無法滿足各加熱器疏水逐級自流。隨著疏水箱水位逐漸上漲，到達三高液位，將導致低加解列退出運行。

對于1#低加疏水，抽汽壓力較低，在通過疏水調節閥進一步減壓，在夏季凝結水溫度較高的情況下，該疏水在調節閥下游很容易汽化并與不凝氣體在管道中形成汽堵，導致疏水無法排至凝汽器。

3 運行對策

為解決汽水分離器殼體疏水不暢而造成緊急疏水閥常開問題，我公司通過在汽輪機高壓缸三段抽汽至5號高加抽汽止回閥后的管道上各加裝一臺手動調節閥，通過適當降低5號高加殼側汽壓，增加汽水分離器殼體疏水箱與5號高加殼側之間的疏水壓差。改造完畢后，調節閥門的開度約為80%開度，5#高加進汽壓力約0.9 MPa，比原來低了約0.1 MPa，汽水分離器殼側疏水已全部疏向5#高加，使得二回路熱利用率有了進一步的提高。

1#低加在低負荷下疏水容易出現汽堵現象，我公司在1#低加疏水管線上增加一條管線，上游與凝結水補水管線相接，在發生汽堵現象可利用凝結水來冷卻疏水并消除汽堵。同時也在疏水管線上增加一條管線，該管線與低加殼側至凝汽器排氣管線相連接，這樣在疏水不暢時，可以通過該管道與凝汽器貫通，排除氣體。

而對于2、3#低加在低負荷下級間壓差不夠導致疏水不暢問題，可進行正常疏水閥與緊急疏水閥定值互換，在低負荷時將各級加熱器疏水直接疏至凝汽器，一方面可使低加正常投運，比退出狀態的熱效率稍高一些，另一方面對低加汽側進行了直接沖洗。

參考文獻

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