燃?xì)廨啓C前置模塊設(shè)備進(jìn)水問題分析及處理

季鵬飛

大唐國際發(fā)電股份有限公司北京高井熱電廠 北京 100041

1 背景

1.1 系統(tǒng)概況

某熱電廠燃機燃料系統(tǒng)流程是從調(diào)壓站出來，經(jīng)過前置模塊、燃料小間后進(jìn)入燃?xì)廨啓C。前置模塊中設(shè)備包括兩臺絕對分離器、1 個電加熱器、1 套性能加熱器、1 個滌汽器，燃?xì)庑￠g中入口管道中含一套過濾器，之后經(jīng)過輔助關(guān)斷閥（ASV）、燃料速比閥（SRV）、燃料控制閥（GCV），進(jìn)入燃燒器前燃料母管。其中性能加熱器的功能是利用中壓省煤器來水加熱天然氣，達(dá)到節(jié)能的目的[1]。

1.2 燃?xì)庠O(shè)備進(jìn)水

2018 年燃機檢修后，鍋爐上水操作。當(dāng)時由于中壓省煤器至性能加熱器手動門及第一道氣動門20PH-6 處于打開狀態(tài)，并且進(jìn)水管兩道氣動門之間的放空氣管閥門20PH-8 在停機后自動打開（設(shè)計中此放空管道與氣側(cè)排污系統(tǒng)相連），結(jié)果開啟中壓給水泵后高壓水進(jìn)入了燃機前置模塊排污系統(tǒng)，由排污系統(tǒng)反竄至天然氣設(shè)備及管線，造成天然氣系統(tǒng)進(jìn)水。進(jìn)水設(shè)備包括：絕對分離器、電加熱器、性能加熱器氣側(cè)、滌氣器及滌汽器至燃?xì)庑￠gASV 閥門之間管段。

各設(shè)備及相連管道通過疏水管外排了內(nèi)部積水，但性能加熱器由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，疏水管并未能起到相應(yīng)作用。性能加熱器為管殼式換熱器，其中殼程介質(zhì)為天然氣，設(shè)計工作壓力3.79MPa，設(shè)計溫度260℃；管程介質(zhì)為熱水，設(shè)計工作壓力5.3MPa，設(shè)計溫度280℃；屬于固定式壓力容器。上、下兩個性能加熱器中各有771 根翅片換熱管，殼程間隔布置折流板，其作用是支撐固定換熱管并擾動天然氣加強換熱。下部折流板把性能加熱器分隔為一個個小腔室，下部加熱器有8 個腔室，上部加熱器有9 個腔室，每個腔室通過折流板最下方一個面積為2.25cm2 的小開口相通，上、下部性能加熱器各一個輸水管。依據(jù)性能加熱器設(shè)計，各腔室積水可以通過疏水孔匯聚到性能加熱器疏水管處外排，但是在實際運行過程中疏水孔已經(jīng)堵塞，并未起到連通作用，導(dǎo)致性能加熱器天然氣側(cè)積水不能外排。根據(jù)性能加熱器尺寸及內(nèi)部構(gòu)造，估算出上、下性能加熱器中積水最多有1.35m3積水。

2 排水方案選擇

日常生活中清除容器中的積水通常有三種方法：傾倒、泄漏、蒸發(fā)。本文中對比分析了以上三種方法的可行性。

2.1 積水傾倒

上、下部性能加熱器長度近10m，直徑1m，總重44T。現(xiàn)場前置模塊內(nèi)部空間相對狹小，其上方布置著斜撐鋼梁。若應(yīng)用傾倒排水法需拆解性能加熱器下部支撐、拆解連接管道法蘭、切割前置模塊上部斜撐鋼梁，并且需要重大起吊設(shè)備。結(jié)合現(xiàn)場實際情況認(rèn)為此方法實施難度很大[2]。

2.2 最低點放水

由于水具有向低處流動的特性，考慮了在性能加熱器各腔室下方打孔外排積水，確認(rèn)排盡后再補焊的方法，但是由于性能加熱器屬于壓力容器，打孔、補焊需要質(zhì)監(jiān)局審批，現(xiàn)場需要嚴(yán)格實施金屬熱處理工序，并且會降低性能加熱器的使用壽命和安全性，所以否定了這種方法。

2.3 蒸發(fā)排水

水具有受熱蒸發(fā)的特性，所以考慮加熱性能加熱器中積水使其變?yōu)闅鈶B(tài)后外排。具體水加熱的方式，考慮了在性能加熱器外裹金屬熱處理用加熱毯和性能加熱器水側(cè)通熱蒸汽兩種方式。就性能加熱器外裹金屬熱處理用加熱毯加熱方式來說，現(xiàn)場需要63 ㎡的加熱毯及多個加熱電源箱，實施難度很大。結(jié)合電廠蒸汽熱源較多的特性及方案實施的便捷性、安全性、經(jīng)濟(jì)性，最終選擇了在性能加熱器水側(cè)通熱蒸汽來加熱氣側(cè)積水的方案。

3 排水方案實施

在性能加熱器水側(cè)通熱蒸汽，加熱蒸發(fā)性能加熱器天然氣側(cè)積水，在性能加熱器氣側(cè)通壓縮空氣，加速蒸發(fā)。①在輔汽聯(lián)箱至1、2 號爐除氧器加熱管道聯(lián)箱側(cè)疏水門后管段引出熱蒸汽管道，至性能加熱器來水側(cè)放空氣門后管段。通過疏水門控制熱蒸汽壓力及溫度，凝結(jié)后的水由下部性能加熱器水側(cè)疏水管外排。②拆下絕對分離器出口手動球閥，加裝壓縮空氣法蘭，向性能加熱器氣側(cè)通壓縮空氣，加速蒸發(fā)及濕蒸汽流動。拆除滌汽器出口手動球閥，用耐熱石棉紙密封通往燃機側(cè)管道，對空排放性能加熱器排出的濕蒸汽[3]。

系統(tǒng)經(jīng)過16 個小時的加熱及壓縮空氣吹掃蒸發(fā)，在滌汽器出口手動門法蘭處測量性能加熱器外排空氣濕度為環(huán)境空氣濕度，確認(rèn)性能加熱器天然氣側(cè)積水全部排除。

4 結(jié)語

本文結(jié)合性能加熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及不同排水方案安全性、經(jīng)濟(jì)性、可操作性對比，設(shè)計并驗證了蒸發(fā)排水方案。此方案方便實施、無損設(shè)備、效果可靠，為相關(guān)燃?xì)怆姀S性能加熱器氣側(cè)排水方案提供了借鑒意義。