低壓加熱器系統疏水不暢原因及解決方案

徐慶磊，顧瓊彥

(1.上海電氣集團股份有限公司，上海，201199；2.上海電氣電站設備有限公司，上海，200090)

0 概 述

一直以來，在300～600 MW 亞臨界、超臨界機組中，布置在凝汽器頸部的LP7、LP8低壓加熱器(簡稱LP)共用1個殼體。LP7向LP8疏水時不暢，是一個共性問題[1]。降低LP8的上級疏水進口管的高度，是解決疏水不暢的有效措施之一，并在各型機組改造中取得了成效。但是，隨著機組中汽輪機的通流改造、供熱改造等革新技術的實施，機組的抽汽參數發生了較大的變化，特別是末兩級低加的抽汽壓力更接近，導致級間壓差被進一步減小，疏水不暢的問題被再度凸顯。

在660～1 000 MW超超臨界機組中，低加疏水系統中設置有疏冷器，通過合理的管道及系統布置，在重力、級間壓差的推動下，疏水被疏送至下一級低加。疏水從末兩級低加經過疏冷器，再經疏水立管順暢地送至凝汽器。

1 亞臨界超臨界機組低加系統疏水不暢

傳統意義上的低加疏水不暢現象，最早發生在石橫電廠300 MW機組(國內首臺引進型)。當負荷降至70%額定負荷時，七級、八級間的抽汽壓差，僅為0.039 MPa。LP7到LP8的正常疏水需要克服LP7自身疏冷段壓降(約0.012 MPa[2])、LP7疏水出口到LP8疏水進口高度差(約2 m)、閥門壓損及沿程管道的壓力損失等，這些阻力造成正常疏水的疏送困難。

級間壓差由汽輪機的熱平衡所決定的，LP7疏冷段是用以換熱，兩者的參數設置均不宜且無法改變。最簡單有效的解決方案，是降低LP8疏水進口的位置，減少高度差(約2 m)。對低加疏水不暢進行改造的方案，如圖1所示。

圖1 對低加疏水不暢的改造方案

將LP8疏水進口管下移的同時，取消了原有垂直管段，減少約2 m的靜壓頭，占原有總高度差的65%。改造后，當機組負荷為60%～70%時，可確保正常疏水閥暢通、危急疏水調節閥不會動作，滿足運行要求。改造方案的實施相對較為容易，新建機組可在設備制造時實施，對于老機組改造，可采用疏水進口管加裝帶小孔的套管代替擋板。截止目前，國內已有若干電廠(國電聊城、淮北虎山、寶山新鄉)實施了改造方案，且取得了較為理想的效果。

近年來，有些機組實施了汽輪機通流改造及供熱改造，在采用這些技術革新后，末兩級低加在機組較高負荷的情況下，又出現了疏水不暢等現象。現以某600 MW機組為例，當機組負荷為300 MW時，LP7、LP8抽汽壓力的變化，如表1所示。

表1 主機改造前后抽汽壓力的變化 單位：MPa

在此之前，電廠已調低了LP8的疏水進口管的位置，當疏水不暢的問題再次發生后，對低加設備而言，還可以取消LP7的疏冷段，以緩解疏水不暢的問題，但會帶來一定的經濟性損失。因此，建議從系統布置、管道閥門等方面采取措施，如采用取消2只隔離閥、用旋轉式可調球閥代替閥芯升降式調節閥、簡化管道布置(減少彎頭、取消異徑管、截彎取直)等措施，也可取得不錯的效果。

除此之外，欲徹底地解決亞臨界及超臨界機組中固有的末級低加疏水不暢問題，可以參照660～1 000 MW超超臨界機組的低加疏水系統，即增設疏冷器，通過對機組的升級改造來實現。

2 帶疏冷器的超超臨界機組低加系統

在660～1 000 MW超超臨界機組的低加疏水系統中，無疏冷段的末兩級低加LP7、LP8，疏水自流入疏冷器。超超臨界機組低加疏水系統的布置，如圖2所示。

圖2 超超臨界機組的低加疏水系統

疏冷器(SL)是該系統的核心設備之一。通過對LP7、LP8、SL及疏水立管的合理布置，能夠有效解決末幾級低加的正常疏水問題，并且，可取得不錯的經濟效益[2]。帶疏冷器的低加疏水系統的三維模型，如圖3所示。末兩級低加及疏冷器疏水系統的布置，如圖4所示。

需要注意的是，在正常運行時，LP7、LP8殼體內部是沒有疏水的，疏水水位線均處于各自正常的疏水管道中。從圖4可知，2臺低加各自的疏水水位所處高度對應的壓力，可利用公式分別計算：

圖3 帶疏冷器的低加疏水系統的三維模型

圖4 末兩級低加及疏冷器疏水系統的布置

Plev=P-ΔP-Pg-Pkond-PH

Plev—低加正常水位高度對應的壓力，MPa；

P—低加正常疏水出口壓力，MPa；

ΔP—疏冷器管側壓力損失，MPa；

Pg—疏水管道沿程損失，MPa；

Pkond—疏水立管進口處壓力，MPa；

PH—疏水進疏水立管高度對應的壓力，MPa。

在布置帶有疏冷器的低加疏水系統時，需著重注意多個方面的問題。

(1)計算所得的低加正常疏水水位高度，應滿足h2>0，且0

(2)2臺低加疏水管路的匯合位置，應盡可能靠近疏冷器的疏水進口處。

(3)對于1 000 MW機組，疏水管路應布置在零米左右。對于660 MW機組，應根據實際計算結果進行處理。

正常疏水系統的布置方案，已在國內眾多的超超臨界機組中得到了成功應用，有效地解決了疏水不暢的問題，并取得了不錯的經濟效益。

對于亞臨界超臨界機組，也可通過增設疏冷器，解決低加疏水不暢的問題，實現機組跨代升級的綜合改造。實施時，應取消LP7的疏水冷卻段，增加1臺疏冷器，并將疏冷器布置在零米層，位于LP8 和軸封冷卻器之間。LP7、LP8的正常疏水具有進汽壓力下的飽和溫度，隨即被輸送至疏冷器SL的管側，再與疏冷器SL殼側的凝結水進行充分換熱，最終排入凝汽器。此項改造方案，需由汽輪機廠家出具相應的熱平衡圖，還需對管道、基礎進行合理的布置。改造方案實施后，不但可以徹底解決低加疏水不暢的問題，還可為電廠帶來較為可觀的經濟效益。

3 結 語

以亞臨界、超臨界和超超臨界機組的低加疏水系統為研究對象，針對低加疏水不暢等問題展開了探討，并提出了多種解決方案。目前，已有很多亞臨界或超臨界機組實施了改造，較為簡便的方法，是降低LP8的疏水進口高度。然而，有些機組在實施汽輪機的通流及增容改造后，機組的運行參數發生了變化，造成末兩級的抽汽壓力差值進一步縮小，再度顯現了疏水不暢的問題。因此，建議在亞臨界、超臨界機組中增設疏冷器設備，實現機組的跨代升級改造，不但能徹底解決機組疏水不暢的問題，還可提高機組運行的經濟性。