300MW機組高加給水溫度偏低原因分析及處理

余　飛，李喜慶（大唐太原第二熱電廠，山西 太原 030041）

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300MW機組高加給水溫度偏低原因分析及處理

余飛，李喜慶（大唐太原第二熱電廠，山西 太原 030041）

本文針對#10、#11兩臺300MW汽輪發電機組高壓加熱器出口給水溫度偏低的現象進行分析，提出針對性的解決方案，通過對高加水室分流隔板進行更換、修補，消除高加給水走“旁路”問題，提高給水溫度，同時為同類機組相關問題的解決提供了經驗。

高加給水；溫度偏低原因分析；對策；處理方案

引言

某熱電廠#10、#11機組是上海汽輪機廠生產的300MW亞臨界、中間再熱、雙缸雙排汽、空冷、抽汽凝汽式機組。機組布置有給水回熱加熱循環系統。

機組采用給水回熱加熱循環系統，目的在于提高經濟性。根據測算，在熱力系統中純凝汽式汽輪機的熱力循環中，新蒸汽的熱量在汽輪機中轉變為功的部分中占30%左右，而其余70%左右的熱量隨乏汽進入凝汽器被循環水帶走。如果將這部分損失于循環水的熱量收回一部分，如用來加熱給水，以減少給水在鍋爐爐膛內吸收燃料的熱量，則必然使熱力循環的效率得到提高，從而減少了燃料的投入量。將進入汽輪機內做了一定量功的蒸汽抽出，用來加熱由凝汽器來凝結水或鍋爐的給水，從而來提高給水溫度。這就形成了給水回熱循環系統。

因為采用汽輪機的抽汽來加熱凝結水和給水，這部分抽汽不再排入凝汽器中，因而可減少在凝汽器中的冷源損失。同時給水回熱加熱提高了熱力循環吸熱過程的平均溫度，使換熱溫差減少，單位蒸汽在鍋爐中的吸熱量降低了，所以可有效提高機組的經濟性。給水最終加熱溫度的高低對機組的經濟性有直接的影響。

1　300MW機組給水加熱系統及高壓加熱器簡介

300MW機組回水加熱系統如圖1所示。

圖1　太原二電廠直接空冷機組回水加熱系統圖

300MW機組回熱系統包括3臺高加、3臺低加、1臺除氧器組成。蒸汽在汽輪機內做功后，排入凝汽器，形成凝結水，經低壓加熱器加熱，再進入除氧器除氧，成為高壓加熱器的給水，給水從除氧器出來，由給水泵升壓進入高壓加熱器，通過換熱管與高中壓缸抽汽進行熱交換，提高水溫后進行入鍋爐。

300MW機組給水加熱系統原理，就是利用從機組各壓力段抽出的蒸汽，加熱給水，提高給水溫度，一方面降低汽耗，另一方面給水溫度提高，可以使鍋爐產生蒸汽所使用的煤耗降低，達到節能高效的目的［1］。

300MW機組高壓加熱器由上海動力設備有限公司生產，為雙流程、臥式、U型管表面式加熱器，基本結構如圖2。

圖2　高壓加熱器的基本結構圖

由鋼管組成的U型管束放在圓筒形加熱器殼體內，并以專門的骨架固定。管子脹接在管板上。被加熱的水經連接管進入水室一側，經U形管束之后，從水室另一側的管口流出。加熱蒸汽從外殼上部管口進入加熱器的汽側。借導流板的作用，汽流曲折流動，與管子的外壁接觸，經凝結放熱加熱管內的給水。為防止蒸汽進入加熱器時沖刷損壞管束，在其進口處設置有防沖板。加熱蒸汽的凝結水（疏水）匯集于加熱器的底部，采用疏水器及時排走。

2　300MW機組高加給水出口溫度狀況分析

300MW機組于2006年12月投產，由于高壓加熱器未發生泄漏，故未進行過檢修。2009年開始，發現高壓加熱器出口水溫緩慢下降，2010年9月開始，發現高壓加熱器出口水溫明顯低于設計值。

（1）#10機給水溫度相關數據（如表1）。

（2）#11機給水溫度相關數據（如表2）。

（3）檢查抽汽門和逆止門啟閉正常，行程調整適當，沒有節流現象，排除蒸汽流量對高壓加熱器出口水溫的影響；解體檢查高加給水三通閥及事故放水門嚴密，沒有內漏現象；高加汽疏水水位在正常范圍內，排除疏水水位高低對高壓加熱器換熱的影響。

從表中對比數據可以看出各臺高壓加熱器出口水溫均未達到設計值，懷疑水室內部存在內漏或者有結垢影響換熱效果。

表1　#10機（300MW）

表2　#11機（300MW）

3　300MW機組高加給水出口溫度偏低原因分析

2011年9月，兩臺300MW機組停機檢修。解體高壓加熱器人孔后，對水室內進行檢查，發現如下問題：

①六臺高壓加熱器水室分隔蓋板四周出現由于沖刷形成的大小不一的凹陷，密封面完全沖蝕，不起作用；②入口水室分流隔板焊縫出現多處窟窿，而且入口水室蓋板上螺栓緊固不到位，在蓋板與水室分流隔板間有較大縫隙。

從以上現象分析，300MW機組高壓加熱器出口水溫低于設計值，應是由于一部分給水在高壓加熱器內“短走旁路”，而未流經加熱鋼管。這部分給水未與蒸汽進行熱交換，未能得到充分加熱，這部分走“短路”的給水與經過加熱的給水混合后，使給水溫度整體降低，造成高壓加熱器出口給水溫度偏低。

進行一步分析，300MW機組高壓加熱器水側之所以出現給水走“短路”，主要是由于以下兩點：

3.1制造工藝差

六臺高壓加熱器水室蓋板均出現沖刷，形成凹陷，是因為蓋板安裝時螺栓未緊固到位，在蓋板本身自重作用下，使蓋板與水室分隔板間留有縫隙，同時在安裝蓋板時未裝密封墊，經高壓水長期沖蝕，出現凹陷。

3.2水室分隔設計不合理

如圖3，水室分隔板設計成獨立的封閉水室，頂部形成銳角，水流在此流速加大，易對周圍產生沖蝕作用，而且采用焊接連接，在焊接表面不平整時，更容易受到沖蝕。

圖3　高壓加熱器水室結構圖

4　處理方案

（1）重新制作水室蓋板。原水室蓋板已沖蝕，表面有較大凹陷，不能有效密封，因此按原尺寸制作新的水室蓋板，要求表面平行度不大于0.05mm。

（2）制作密封環，密封環采用10mm厚鋼板，并用全周焊的方法焊在水室蓋板與水室分隔板對應位置，以補償由于沖刷形成的凹槽。在焊接前先打磨沖刷區域，露出金屬光澤，再將密封環用螺栓緊固在水室分隔板上，測量并調整密封環平行度，要求不大于0.02mm。焊接時，先分段點焊，再次測量密封表面平行度，然后分段施焊。焊接時，焊接電流控制在100～130A范圍內。焊后對密封環表面平行度再次檢查。

（3）制作“L”形鋼架，焊接在水室分隔板頂部焊縫處，作為焊縫的保護層。焊接時分段施焊。焊接電流控制在100～130A范圍內。

（4）制作密封墊，安裝水室蓋板，緊固螺栓，并用塞尺檢查結合面是否存在間隙，對螺栓緊固進行調整［3］。

5　方案效果

300MW機組高壓加熱器經過上述方案處理后分別于10 月31日和11月18日啟動，#10機在286MW負荷下，高壓加熱器出口水溫276.5℃；#11機在300MW負荷下高壓加熱器出口水溫275.9℃，均有較大提高，接近設計要求。

經濟效益：給水溫度變化10℃，大約影響機組供電煤耗變化0.71g/（kWh）。因此，#10機降低煤耗 （276.5～267.67℃）× 0.071×300000=188.1kg/kWh，#11機降低煤耗（275.9～269.97）× 0.071×300000=126.3kg/kWh。

在2012～2015年連續對高壓加熱器給水溫度監測中，給水出口溫度基本維持在276℃左右，說明處理方法是適當的。

6　結論

給水回熱循環是整個熱力系統中至關緊要的環節，高壓加熱器是其中的重要組成部分，它對鍋爐、汽輪機的整體效率有著非常大的關系，充分利用高壓加熱器加熱給水是提高熱效率、熱經濟性的關鍵所在。在運行檢修中要重視對高加的監測，提高檢修工藝，采用先進的方法處理及時處理高壓加熱器相關的缺陷，使它在為電站的經濟運行中發揮出至關緊要的作用，為電站的節約降耗增加效益發揮出更大的貢獻。

［1］《上海動力設備有限公司高加運行說明書》.

［2］《大唐太原第二熱電廠300MW機組集控運行規程》.

［3］《大唐太原第二熱電廠300MW機組檢修工藝規程》.

余 飛（1972-），男，工程師，大專，主要從事汽輪機設備檢修管理工作。

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2095-2066（2016）16-0035-02

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