小旁路高压加热器的运行与维护简析.pdf

第3 2 卷第4 期2 0 1 1 年1 2 月电站辅机P o w e rS t a t i o nA u x i l i a r yE q u i p m e n tV o L3 2N o 4跳C 2 0 1 1文章编号：1 6 7 2 0 2 1 0(2 0 11)0 4 0 0 0 9 0 4小旁路高压加热器的运行与维护简析国金莲，张志鹏，李崇超(哈尔滨锅炉厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨1 5 0 0 4 6)摘要：目前，某些发展中国家正在加大其国内电力设备建设的投入，在机组方案设计时，印方客户特别倾向采用高加小旁路系统设置。为了满足客户的需要，对小旁路系统进行了计算及设置，并对高压加热器运行与维护提出了具体要求，制定合理的运行与维护措施，可提高电厂的热效率，在保证机组出力的同时，还有助于机组的安全运行。关键词：机组；高压加热器；小旁路；给水；运行；维护；系统；布置中图分类号：T M 6 2 1 7文献标识码：BA n a l y s i so nO p e r a t i o na n dM a i n t e n a n c eo fS m a l lB y p a s sH PH e a t e ri naP o w e rP i a n tG U OJ i n-l i a n，Z H A N GZ h i-P e n g，L IC h o n g-c h a o(H a r b i nB o i l e rC o m p a n yL i m i t e d，H a r b i n，H e i l o n g j i a n g，1 5 0 0 4 6，C h i n a)A b s t r a c t：A tp r e s e n t，s o m ed e v e l o p i n gc o u n t r i e sa r ei n c r e a s i n gt h e i ri n v e s t m e n ti nt h ec o n s t r u c t i o no fd o m e s t i cp o w e re q u i p m e n t T h eI n d i a nc u s t o m e r sp a ys p e c i a la t t e n t i o nt Ot h es e t t i n g so fs m a l lb y p a s sf o rH Ph e a t e rw h e nd e s i g n i n gt h eu n i t I no r d e rt Om e e tt h en e e d so fc u s t o m e r s，t h es m a l lb y p a s ss y s t e mw a sc a l c u l a t e da n ds e t，a n ds p e c i f i cr e q u i r e m e n t sw e r ep u tf o r w a r df o rt h eo p e r a t i o na n dm a i n t e n a n c eo fH Ph e a t e r R e a s o n a b l eo p e r a t i o na n dm a i n t e n a n c em e a s u r e sw e r ee s t a b l i s h e d，w h i c hc a ni m p r o v et h et h e r m a le f f i c i e n c yo fp o w e rp l a n t sa n dc o n t r i b u t et ot h es a f eo p e r a t i o no ft h eu n i tw h i l et h eo p e r a t i o no ft h eu n i ti sg u a r a n t e e d K e yW O K d S：p o w e ru n i t；h i g hp r e s s u r eh e a t e r；s m a l lb y p a s s；f e e dw a t e r；o p e r a t i o n；m a i n t e n a n c e；s y s t e m；l a y o u t1概述当前，国际上的经济发展正逐渐好转，一些发展中国家出现了电力紧缺的状况，如印度、越南等发展中国家，正在大力加大其国内电力设备建设的投入，避免因电力不足而严重影响国民经济的发展。近两年来，印度投建的电力项目较多，但对于一些先进的具优势的大旁路设计方案，因无前期的运行经验，短期内，对这类方案还无法接受和认可，而受其检修技术等方面原因约束，印方特别重视小旁路系统高加的设置，以满足其检修和发电两方面的要求。故在印度投建项目中，印方还是要求增加高加小旁路设置，为了满足客户的需要，拓展国际市场上的业务，增加国际市场的占有份额，所以决定着手对小旁路高压加热器的改进设计。2 高压加热器的技术原理高压给水加热器(简称高加)是火力发电厂中利用汽轮机的抽汽加热锅炉给水的装置，使其达到所要求的给水温度，从而提高电厂的热效率，节约燃料，并保证机组出力，还有助于机组的安全运行。高压加热器能否正常运行，对火力发电厂汽轮收稿日期：2 0 1 1 0 4-1 8作者简介：国金莲(1 9 7 6-)，女，工程师，学士，毕业于辽宁石油化工大学，现从事电站辅机的设计开发工作。9万方数据机组的经济性和出力有很大影响，随着火电发电机组向大容量、高参数发展，高压加热器承受的给水压力和温度相应提高，在运行中还受到机组负荷突变、给水泵故障、旁路切换等非正式工况而引起的压力和温度骤变冲击，这些工况突变会给加热器带来损害。为此，在高压加热器的设计、制造、安装时必须保证质量外，更重要的是在运行、维护等方面采取必要的措施，才能确保加热器长期安全、经济的运行。任何1 台高加发生故障都会增加发电成本，降低电厂的经济效益。特别是系统复杂的小旁路高加，如果运行与维护不当，高加出现故障的几率会更大，甚至危及系统的其它设备。3 小旁路高压加热器的特点(1)每台高加单独设置一套旁路，机组运行的灵活性比较强；(2)单台或2 台高加切除时，汽轮机抽汽量虽然减少了，将降低给水温升，但相比大旁路给水温升降低更少，所以热经济性下降的也不是很多；(3)高加切除时，虽然汽轮机抽汽量有所减少，但相比大旁路而言返回的抽汽量少，所以汽机部件轴向受力不会增加很多。(4)高加切除时，给水温升有所下降，为了防止受热面超温，机组需要减少的负荷比大旁路少。(5)系统的设置较复杂，同时需要增加6 个旁路阀，但因某台加热器故障而解列时，可以保持其它加热器继续运行。小旁路高压加热器系统的适应面更广，不同的小旁路结构均有较强的适应能力，即适用于解列2 台高压加热器，单台高压加热器运行；也适用于解列单台高压加热器，2 台高压加热器运行；虽然小旁路高压加热器系统相对于大旁路系统比较复杂，见图l 所示，但对于单台或2 台高压加热器解列检修的情况下，小旁路高加系统能保证一定的锅炉给水温升。4 小旁路高加系统的布置与运行维护印度某电厂高加系统采用单系列、卧式小旁路布置(1、2、3 号高加各自采用一个独立旁路)，有3台高加(从锅炉的方向依次称为第l、2、3 号高加)及附件组成，在给水进入锅炉前，主给水从除氧器水箱经给水泵进入高加管程，在高加内用汽轮机抽汽对1 0e 墨瀣歌口一*鳃口羽一Re=龃雌“帽；川懿*仲培?击；拍*心培黼珂雅碳墨碧|磋悸匿牡曙善幅孽相d 宴鼹#骘*增帕娌匿杠磐*蟮相尴图1高压给水加热器小旁路系统示意图主给水进行加热。正常运行时，高加疏水为逐级疏水，最终3 号高加的疏水去除氧器，各台高加危急疏水去疏水扩容器。此时，各台高压给水加热器温升正常，即而一=2 8 8；一一3&9；确一=2 6，见图2 所示。图中：T-温度：H-焓：c 一流量：P 一压力：s 一蒸汽：”一给水：d 一疏水：B 一给水泵图2 高压给水加热器热平衡示意图当高加小旁路非正常运行时，会存在几种不同的工况。(1)3 号高加运行，1 号高加运行，2 号高加停运：此时3 号高加的正常疏水去除氧器，危急疏水去口习*导o商引龉胀国晶引器歌Oe琏霉仁曙*碡万方数据疏水扩容器，1 号高加的正常疏水及危急疏水，都应由1 号高加上的危急疏水出口流向疏水扩容器，注意此工况每年累计运行时间不能大于2 天，如果超过2 天，必须将1 号高加解列。在此工况下，一嘞=5 8 3；T m T 船一2 4 4，之所以严格控制累计运行时间是因为在此工况下运行时，l 号高压加热器的温升过大，经验表明，高压加热器的温升不能大于4 l，如果超过此数值，为了保证加热器的预期设计寿命，高压加热器就应该设计成两级，必须对小旁路运行时间进行同样要求的控制。此工况时，由于2 号加热器的解列，使l 号加热器的入口水温低于解列前的进口水温，1 号加热器的抽汽量发生变化；同时使进入号3 加热器的疏水量发生变化，3 号加热器的出水温度将会变化，最终导致进入锅炉的给水温度降低。(2)1 号、2 号高加运行，3 号高加停运：1 号高加的正常疏水流向2 号高加，危急疏水流向疏水扩容器，2 号高加的正常疏水和危急疏水都流向疏水扩容器，此工况下每年累计运行时间也不能大于2 天。在此工况下，T w l 一一2 7；T w 2 一T w 3 5 9 2，2 号高加的温升已经超过了经验值，必须限制其累计运行时间。3 号加热器解列，使2 号加热器的入口水温降低，从而使号2 加热器的出口水温降低，由于变工况后2号加热器的出口水温降低，同样1 号加热器的出口水温也会降低，最终导致进入锅炉的给水温度降低。(3)3 号高加单台运行，l 号、2 号高加停运：3号高加的正常疏水去除氧器，危急疏水去流向疏水扩容器，此工况下每年累计运行时间不能大于8 天。在此工况下，一一2 5 2，温升在经验范围内，所以对于此工况运行累计时问可以长一些。(4)2 号高加单台运行，1 号、3 号高加停运：2号高加的正常疏水及危急疏水都应由运行中高加上的危急疏水出口流向疏水扩容器，注意此工况每年累计运行时间不能大于2 天。在此工况下，一一5 9 6，2 号高加的温升已经超过了经验值，必须限制其累计运行时间。另外，此电厂为了考核在遇到电网突发事故的情况下，机组能否快速减负荷并安全转入孤岛运行，要求做F C B(快速甩负荷)试验，试验时汽源为冷再热蒸汽的2 号高压加热器仍应维持运行，这对2 号高压加热器也是一个不小的考验。(5)2 号、3 号高加运行，1 号高加停运：此时3号高加的正常疏水去除氧器，危急疏水去疏水扩容器，2 号高加的正常疏水去3 号高加，危急疏水去疏水扩容器，注意此工况每年累计运行时间不能大于8 天。此工况下，T w 2 一T W 3 3 9 1；一T 聊一2 5 8，温升均在经验范围内，所以对于此工况运行累计时间可以长一些。(6)3 号、2 号高加停运，1 号高加不允许单台运行。此工况下，由于T w，一T w：=7 8 8，l 号高加的温升已经严重超过了经验值，加热器的管板上下两侧温差过大，易引起管板变形，危害性更大，必须限制其运行。对于(5)、(6)两种情况，我们已经有多年的运行经验，沙角发电C 厂、越南锦普电厂一期、二期工程，其高压给水加热系统均采用单元制，6 号(3号)、7 号(2 号)高压加热器共用一个给水旁路系统，不能单独隔离，如果其中有1 台高加故障，6 号、7号高压加热器需同时切除，使给水从旁路通过，而8号(1 号)高压加热器则可通过一套(2 个)三通阀单独隔离，而使给水旁路。目前，在锦普一期工程中，由于3 号、2 号高加正在检修，就采取1 号高加单独运行的方式，而且对于锦普工程，此运行工况为T。一：8 9 5，温升更大，但是电厂为了整个系统的效率问题，牺牲了1 号高压加热器的预期设计寿命。我们之所以限制印度某电厂的1 号高压加热器单独运行，也是考虑到其可以选择多种小旁路运行方式，没有必要让1 号高压加热器的管板承受到那么大的温差应力。5 小旁路高加的启动和停运保护措施高压加热器在启动和停运过程中，应按照合理的运行方式，所谓高加的合理运行方式主要是指在启、停过程中，应严格控制高加出水温度变化率，即温升率或温降率，升负荷时不超过3 m i n，降负荷时不超过2 m i n。因为只有在规定的温度变化率内运行，高加的壳体、管板、管束等部位才有足够的时间均匀的吸热或散热，避免热冲击。特别在机组变负荷的过程中，高加的启投和停运操作过快，即温升率和温降率过大，或者是操作不】1万方数据遵守限定的温升、温降率，在短时间内，高加从常温、常压迅速上升到高温、高压，或者是在高温、高压状态下被迅速切断了汽、水源，这种巨大的温度压力冲击，都会使高加遭受巨大的损伤。首当其冲的是高加水室内构件的变形，紧固件损坏，焊缝开裂，造成给水短路。其二是管板承受极大的应力变化，特别是在管子管板焊口处的瞬时应力过大，管口焊接处存有某些未超标缺陷时，很容易在该热应力作用下形成微裂纹造成泄漏。美国福特斯一惠勒公司(F W)所测定的温度变化率对高压加热器寿命影响的试验结果见表l。表1 高压加热器的循环寿命温度变化率(r a i n)高压加热器可承受次数1 8 5。次交变3 7 03 0 万次7 4 02 万次1 3 1 51 2 5 0 次从表1 数据可知，当温度变化率限制在1 8 5m i n 时，允许运行无限次热循环，对加热器的热冲击在安全范围内，不降低加热器的预计寿命。随着温度变化率的提高，高压加热器所能承受的交变次数迅速降低。由此可见，如果在加热器投停过程中，需严格控制温度变化率，否则将对加热器的运行寿命产生很大的影响。6 结语如因加热器发生故障而不能投运，就会大大降低进人锅炉的给水温度，从而增加燃料的消耗量，增加发电成本，降低经济性。此时，由于进人锅炉给水温度降低，水在锅炉中的吸热量增加，相对于炉膛内热负荷的蒸发量就减少，蒸汽在锅炉过热器中的被加热度提高，引起过热蒸汽温度过高，过热器可能被烧坏，威胁锅炉的安全运行。由于高加停运，没有抽汽进入高加，这部分蒸汽就继续在汽轮机内流通，造成汽轮机缸体与转子间的膨胀差增大，威胁汽轮机的安全运行。所以，要提高对高压加热器运行与维护的认识，加大对高压加热器运行与维护的力度，特别是对于系统复杂的小旁路高压加热器，更需制定合理的高压加热器运行与维护的措施。参考文献：1 蔡锡琮高压加热器 M 水利电力出版社，1 9 9 9 2 高云高加突然解列对机组安全运行的影响i-J ，锅炉制造，2 0 0 4心躬孵艇斗旱孵水将将斗阜心孵心斗阜心斗晕斗晕斗晕斗旱斗搴斗搴斗搴斗g 斗e 膏e g 斗g 斗g 艇!膏尽斗e 斗e 艇c 斗e 耳e 斗e 艇f 斗e 牛辜斗辜肆辜斗辜斗搴斗e 简讯l法国如放弃核电将需7 5 0 0 亿欧元2法国如果要放弃核电、寻找其他替代能源，其代价将十分昂贵。据保守估计，至少需要7 5 0 0 亿g欧元资金。葵根据2 0 0 9 年的统计，法国总发电量约5 4 1 9 亿千瓦时，其中7 5 6 来自核电，一旦放弃核电，窭一向依赖能源进口的法国将在电力自给和寻找替代能源方面面临严峻挑战。瑟截至目前，法国本土共建有1 9 座核电站，5 8 个核电机组，总装机容量6 3 1 万兆瓦。法国核工委业不仅创造出2 0 0 万个直接和间接就业机会，而且造就了法国电力、阿海珐、阿尔斯通等行业巨头，巢核能对于法国的重要性可见一斑。莠否摘自上海电气电站设备有限公司电站辅机厂技术部信息简讯第1 5 7 期蚕1 2南非国家电力公司启动太阳能发电试点项目南非国家电力公司开始了一项太阳能发电试点项目。这项试点工程将耗资9 0 0 0 万兰特(约合人民币7 0 0 0 万元)。这是太阳能发电试点项目在南非启动的第一步。该项目旨在用可再生能源发电代替南非国家电力公司目前的燃煤发电，并每年减少2 8 4 5 吨碳排放量。摘自上海电气电站设备有限公司电站辅机厂技术部信息简讯第1 5 7 期万方数据小旁路高压加热器的运行与维护简析小旁路高压加热器的运行与维护简析作者：国金莲，张志鹏，李崇超，GUO Jin-lian，ZHANG Zhi-Peng，LI Chong-chao作者单位：哈尔滨锅炉厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨,150046刊名：电站辅机英文刊名：Power Station Auxiliary Equipment年，卷(期)：2011,32(4)参考文献(2条)参考文献(2条)1.高云 高加突然解列对机组安全运行的影响 20042.蔡锡琮 高压加热器 1999 本文链接：