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          汽輪機低壓加熱器中汽液兩相流疏水器使用問題分析

          2024/3/11 15:38:58 字體:  瀏覽 89

          汽輪機低壓加熱器中汽液兩相流疏水器使用問題分析

                汽輪機低壓加熱器中汽液兩相流疏水器使用問題分析,分析目前國內300MW汽輪機末兩級低壓加熱器疏水不暢現象產生的原因,提出解決方案,并按等效熱降法核算其改造后經濟性情況。
                目前300MW汽輪機普遍存在末兩級低壓加熱器(通常稱為#7#8低加)疏水不暢,必須開啟危急疏水才能保證低加水位的現象。部分機組情況略好,7,#8低加危急疏水只需部分開啟即可運行;但有些機組必須全開危急疏水,從運行情況看,正常疏水流量很;有些機組由于低加水位不準確,運行人員強制開啟危急疏水,導致危急疏水溫度很高,甚至已經是汽水混流。
                7,8低加危急疏水開啟運行必然導致七、八段抽汽流量增加,不利于機組的經濟性。而疏水不暢或汽水混流,均能導致#7#8低加滿水至低壓缸,危及機組主設備安全。
          1原因分析
                某廠生產的N300-16.7/537/537-7型亞臨界、一次中間再熱、兩缸兩排汽、單軸凝汽式汽輪機,設計低加疏水采用逐級自流方式。以該機組低加運行情況為例進行分析。
          1.1
          汽液兩相流疏水器低加水位控制問題
                造成低加危急疏水汽水混流的主要原因是由于#7#8低加水位顯示不正常,解決這一問題的關鍵是對低加水位計和水位開關進行校驗,使水位計和水位開關能正常運行,確保運行人員可通過危急疏水調整門調整低加水位,保證不出現低加滿水現象,避免危急疏水汽水混流和水擊現象。
          1.2低加疏水壓差低
                7#8低加正常疏水不暢,是由熱力系統設計、管道設計、設備安裝、設備運行等原因引起的。其主要原因在于七、八段抽汽壓差較小,導致疏水壓差較低,同時和#5,#6低加相比,疏水流量較大所致。其疏水壓差(采用抽汽壓差代替)和疏水流設計低加疏水采用逐級自流方式。以該機組低加運行情況為例進行分析。
          1.1低加水位控制問題
                造成低加危急疏水汽水混流的主要原因是由于#7#8低加水位顯示不正常,解決這一問題的關鍵是對低加水位計和水位開關進行校驗,使水位計和水位開關能正常運行,確保運行人員可通過危急疏水調整門調整低加水位,保證不出現低加滿水現象,避免危急疏水汽水混流和水擊現象。
          1.2低加疏水壓差低
                7#8低加正常疏水不暢,是由熱力系統設計、管道設計、設備安裝、設備運行等原因引起的。其主要原因在于七、八段抽汽壓差較小,導致疏水壓差較低,同時和#5,#6低加相比,疏水流量較大所致。其疏水壓差(采用抽汽壓差代替)和疏水流量在額定工況的設計值見表1。
          表1額定工況低加設計參數
          名稱 疏水壓差/kPa 疏水流量/t·h-1
          #5低加至#6低加 207 25.649
          #6低加至#7低加 122 48.909
          #7低加至#8低加 73 73.15
          #8低加至凝汽器 57.6 124.268
                由表1可知,
          汽液兩相流疏水器抽汽壓力越低的加熱器疏水壓差越小,然而疏水流量卻越大,因此,從熱力系統設計值看就容易發生疏水不暢。
                從實際運行情況看,由于低壓缸運行狀況、低壓缸排汽真空隨循環水溫度變化,往往導致七、八段抽汽壓力偏離設計值,而且由于七、八段抽汽壓力較低,其相對變化量可能較大。七、八段抽汽壓力偏離設計值可能對低加疏水不利。
          1.3
          汽液兩相流疏水器安裝不合理
                7#8低加安裝在同一個殼體內,#7低加正常疏水從低加底部引出,至少需要經過3個彎頭才能引至#8低加。如果現場安裝條件不好,可能需要增加疏水管道長度和彎頭,增加了管道阻力,不利于低加疏水的暢通。#7低加疏水管道安裝的時候受現場條件制約,彎至#7,#8低加上方,再彎下來進入#8低加(見圖1)。這種安裝方式對低加疏水是非常不利的。從300MW機組設計參數看,七、八段抽汽壓差僅73kPa,換算成水柱約為7.3mH?O。要克服管道高差的影響,可能只有30~40kPa的壓差將疏水送入#8低加,很難滿足疏水流量的要求,導致疏水不暢。如果疏水管道高于7,8低加較多,同時七、八段抽汽壓差偏低設計值較遠,正常疏水可能無法流動。即便考慮采用虹吸,也需要疏水先充滿管道,在運行中難以實現。
          (a)改造前(b)改造后
          圖1
          汽液兩相流疏水器疏水管道的的安裝方式
          2對策
                從以上分析知,七、八段抽汽壓差太小和正常疏水管道布置不合理是造成#7#8低加疏水不暢的主要原因。
          汽液兩相流疏水器解決該問題的對策如下:
                1)校核低加水位計,保證低加水位計量準確可靠。保證低加不會滿水至低壓缸,同時可以保證低加危急疏水管道不至于發生汽水混流和水擊。由于避免了蒸汽直接從危急疏水漏入凝汽器,有利于經濟性,但低加水位出現高Ⅱ值時#7#8低加危急疏水可能仍然需要開啟運行。
                2)改造低加疏水管道,盡量減少管道彎頭和管道長度或增加管道通流面積,疏水管道降至#8低加疏水口的水平高度以下,以降低管道阻力。這樣可以增加低加疏水通流能力,但當七、八段抽汽壓差較小仍有低加疏水不暢的問題。
                該方法適用于#7,8低加危急疏水改造前運行時開度較小的機組。當改造前運行的危急疏水開度很大,改造后低加疏水有所改善,但不能完全解決問題。一旦低壓缸運行狀況發生變化或低壓缸排汽壓力變化較大,引起七、八段抽汽壓差減小,低加正常疏水不暢,導致危急疏水需要開啟。
                3)可以采用增加汽液兩相流疏水器將#7低加疏水打至#7低加出口。汽液兩相流疏水器采用變頻方式自動控制,保證低加水位正常。由于汽液兩相流疏水器較小,增加變頻汽液兩相流疏水器投資并不大。七、八段抽汽壓差不再作為#7低加疏水動力,因此不需要考慮低壓缸及排汽真空變化對疏水的影響。由于#7低加汽液兩相流疏水器至#7低加出口,#8低加的疏水流量大大降低,從而保證了#8低加疏水可以正常自流至凝汽器。
          3采用
          汽液兩相流疏水器改造的經濟性核算
                按等效熱降法分析,七段抽汽和上級疏水在#7低加的放熱量可分為2部分,1部分為抽汽焓、上級疏水焓至#7低加飽和水焓;2部分為#7低加飽和水焓至#7低加正常疏水焓。如果#7低加逐級自流至#8低加,這2部分熱量都將被利用于#7低加。如果#7低加疏水端差增加,則熱量將有一部分被利用于#8低加,從而引起熵增,對機組經濟性不利。
                如果采用增加
          汽液兩相流疏水器的方式,取水口一是從正常疏水管道上取水,二是從危急疏水管道上取水。這樣1部分熱量都將被利用于#7低加。2部分熱量則不同,如果從正常疏水管道上取水,這部分熱量被利用于#7低加;而從危急疏水管道上取水,熱量將被利用于#6低加,因此,汽液兩相流疏水器的取水口好在#7低加的危急疏水管道上。這也是采用汽液兩相流疏水器的加熱器全部不設疏水冷卻段的原因。
                以300MW機組為例,按設計熱平衡圖和等效熱降法計算,如果#7低加疏水由正常疏水全部改走危急疏水,且危急疏水溫度為進汽壓力下的飽和溫度,熱耗率將比設計值增加約18.7kJ/kWh,折合供電煤耗約0.75g/kWh。如果從正常疏水取水后泵至#7低加出口,熱耗率將比設計值降低2.3kJ/kWh;如果從危急疏水取水打至#7低加出口,熱耗率將比設計值低4.2kJ/kWh。由以上計算看,如果#7,#8低加疏水能夠逐級自流,考慮到汽液兩相流疏水器的成本、用電量以及運行維護,不采用汽液兩相流疏水器是合理的,但是,如果疏水完全不能逐級自流,增加汽液兩相流疏水器后熱耗率將下降4.2+18.7=22.9kJ/kWh,折合供電煤耗約0.916g/kWh,扣除汽液兩相流疏水器的耗電,供電煤耗將下降約0.85g/kWh。
                以上計算中危急疏水溫度采用進汽壓力對應的飽和溫度,且#7低加疏水全部走危急疏水。如果#7低加有部分疏水通過正常疏水流動,其改造經濟性將有所下降;如果#7低加疏水全部走危急疏水且存在汽水混流現象,其改造經濟性還將上升。
                300MW汽輪機末兩級低壓加熱器疏水不暢主要是由于設計疏水壓差較小,且疏水流量較大引起的。另外,部分機組疏水管徑較小、管道安裝不合理也是一個重要原因。對問題較輕微的機組,可采用調整疏水管徑、減少疏水管道彎頭和長度的方式進行改造;對一些問題較嚴重的機組建議采用加裝
          汽液兩相流疏水器的方式進行改造,可以徹底解決此問題,有利于機組的節能降耗。

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