330_660MW机组高压加热器水位异常升高分析与治理.pdf

2023.7 下 EPEM 81发电运维Power Operation330/660MW机组高压加热器水位异常升高分析与治理邹平市滨能能源科技有限公司 陈荣涛 山东省魏桥热电公司技术中心 程瑞声邹平市宏旭热电有限公司 陈荣敏 卢圣亮 川投（资阳）燃气发电有限公司 袁江礼华能嘉祥发电有限公司 贾先会 甘肃电投常乐发电有限公司 殷素刚摘要：大型汽轮发电机组的高压加热器在给水回热系统中占有一定地位，高压加热器运行工况的稳定与否，对机组的安全和经济运行都至关重要。尤其是疏水系统的畅通与否，直接关乎整台机组高压加热器的正常运行。本文结合某发电公司多台高压加热器因种种原因生成Fe3O4异物后，对造成疏水系统滤网和末端喷嘴堵塞隐患进行分析、总结，供同行参考。关键词：高压加热器；疏水滤网；末端喷嘴；堵塞#3机组2020年8月15日运行人员高加正常疏水调节阀行程逐渐增大直至全开，高加水位出现持续升高的异常情况。技术人员积极拓展思路寻求解决办法，最终通过高加水位扰动试验，排查出高压加热器疏水系统末端喷嘴堵塞。#5机组2020年10月7日，运行人员发现相同负荷下高加疏水调节阀开度逐渐开大直至全开，被迫解列高加汽侧排查故障。我们通过对引起高加疏水调整阀堵塞原因进行深入分析、研判，最后判定高压加热器正常疏水调节阀滤网网笼堵塞。1 机组概况#3汽轮发电机组系东汽厂引进和消化吸收国内外先进技术设计制造的最新式超临界350MW 优化性能机组，为一次中间再热、单轴、双缸双排汽、可调抽汽凝汽式汽轮机。本机组采用八级回热抽汽系统，一、二、三段抽汽分别供给3台高压加热器，四段抽汽供汽至除氧器、辅汽联箱及本机给水泵汽轮机用汽，五、六、七、八级抽汽分别供给四台低压加热器用汽。#4汽轮发电机组系哈汽厂生产的660MW 高效超超临界机组，为一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式汽轮机。本机组采用九级回热抽汽系统，一、二、三级抽汽分别供给3台高压加热器，其中三级抽汽先经过一台外置蒸汽冷却器换热后再接入三号高压加热器，四级抽汽供汽至除氧器、辅汽联箱及锅炉给水泵汽轮机用汽，五、六、七、八、九级抽汽分别供给五台低压加热器用汽。2 高压加热器正常疏水调节阀开度增大异常分析对于高压加热器疏水系统滤网和末端喷嘴堵塞问题，运行中通过借助高压加热器水位扰动试验，以求通过物理扰动消除部分其 Fe3O4异物，从而降低因 Fe3O4异物集聚堵塞滤网的情况。2.1 350MW 超临界汽轮机高压加热器正常疏水阀开度异常增大分析针对高压加热器水位升高问题召开技术攻关分析会，认为高压加热器水位变负荷扰动试验行之有效，机组降低负荷后，随着抽汽量、疏水量的同步减少，高压加热器正常疏水调节阀开度由86%关小至57%。说明机组运行工况大幅扰动改变介质的温度、流速等参数，能短时清除疏水系统滤网喷嘴内的部分杂质，改变流道通流面积。查阅350MW 超临界机组 VWO 工况下，#3高压加热器疏水温度在189.7，不满足 Fe3O4氧化物磁性变强的条件，基本排除疏水调节阀网笼 Fe3O482 EPEM 2023.7 下发电运维Power Operation聚集堵塞的情况。对于系统末端喷嘴流道通流面积变小只能抑制不能彻底根除的隐患，在机组状态检修时列入检修计划。2.2 660MW 超超临界汽轮机高压加热器正常疏水阀开度增大故障分析为判定高压加热器正常疏水调阀网笼是否堵塞，统计#4机组9个月以来600MW 工况高压加热器运行数据，见表1、表2。表1 660mW 机组#4机组高压加热器正常疏水调门开度与高加出口给水温度对比时间#1GJ疏水阀开度%#2GJ疏水阀开度%#3GJ疏水阀开度%给水t#2GJ出口t#3GJ出口t#3GJ入口t2020.10.16 19:0540.546.959.2298.3 262.9217.7181.52020.11.16 15:1559.362.261.8298.5 262.7216.9180.32020.12.13 18:3573.970.261.3298.2 262.4215.9179.42021.01.12 18:3683.872.061.5298.1 262.6216.2179.92021.02.21 11:1588.180.061.5298.8 263.4218.3181.42021.03.10 15:1588.880.862.5298.3 263.2217.8181.32021.04.13 15:1593.883.963.6298.2 263.2215.8179.52021.05.18 21:3597.889.763.7299.0 263.9217.5181.12021.06.04 16:2599.290.163.5300.2 264.7219.8182.6表2 660mW 机组#4机组高压加热器上、下端差对比时间#1高压加热器#2高压加热器#3高压加热器上端差下端差上端差下端差上端差下端差2020.10.16 19:05-3.85.4-4.03.4-4.24.22020.11.16 15:15-4.04.5-3.83.8-3.95.12020.12.13 18:35-3.84.2-3.73.8-3.35.22021.01.12 18:36-3.84.0-3.63.7-3.55.12021.02.21 11:15-3.95.2-3.53.5-4.34.12021.03.10 15:15-3.84.8-3.63.7-3.84.32021.04.13 15:15-3.43.5-4.03.7-3.55.02021.05.18 21:35-3.35.1-3.53.8-3.85.22021.06.04 16:25-3.55.3-3.53.7-3.94.5表1、表2数据表明，相同负荷下，#4锅炉给水温度及高压加热器上下端差在设计值范围内运行，#1、2高压加热器正常疏水调门开度呈缓慢增大趋势。结论：#4机组2020年10月投产后，#1、2高加正常疏水调节阀开度分别从40.5%、46.9%增加至99.2%、90.1%，基本保持全开状态失去了调节裕量。而给水温度、高压加热器上下端差变化不明显，综合表1、表2数据判定#1、2高加无泄漏迹象。#4机高加疏水调节阀网笼极可能被脱落的氧化皮堵塞。3 高压加热器正常疏水调节阀开度异常增大判定3.1 350MW 超临界汽轮机高压加热器正常疏水阀开度异常增大判定运行中针对给水回热系统可能出现的流道喷嘴堵塞故障能够预先判断，利用倒停机会检查治理。为此，利用#3机停运机会对高压加热器疏水系统检查，发现高压加热器疏水至除氧器内部喷嘴流道横截面出现堵塞。图1 高压加热器疏水系统喷嘴检查图片3.2 660MW 超超临界汽轮机高压加热器正常疏水阀开度异常增大判定高压加热器疏水调节阀失去调节裕量，须将高压加热器解列处理。2021年6月15日解列#4机高压加热器汽侧并隔离泄压，解体检查发现调节阀阀笼通流部分多数被黑色粉末状物质堵塞，收集部分代表性样品经化学监测认定为 Fe3O4粉末，其质量分数为93.67%1。图2 高压加热器正常疏水调节调阀阀笼表面图片高压加热器正常疏水调节阀网笼通流部分黑色粉末清除干净，600MW 负荷#1、#2高压加热器疏水调节阀开度分别为42.8%、55.5%，高加疏水调节阀运行在经济区间，上、下端差及水位均运行在设计规定范围，清理疏水调节阀达到了期望的效果2。2023.7 下 EPEM 83发电运维Power Operation4 高压加热器疏水调节阀堵塞的调查分析、治理4.1 350/660MW 机组补水率调查分析表3#1、2、3机组额定蒸发量1190t/h，#4、5机组额定蒸发量2045t/h时间#1#2#3时间#4#52020年08月 11.52 13.3010.51 2020年10月 1.872.232020年09月 15.89 16.7012.15 2020年11月 2.062.772020年10月 14.83 16.1011.09 2020年12月 2.012.302020年11月 14.85 15.5411.14 2021年01月 2.022.862020年12月 13.76 14.1510.51 2021年02月 1.982.742021年01月 14.55 16.5812.26 2021年03月 2.152.532021年02月 15.95 18.0213.68 2021年04月 1.682.562021年03月 9.7511.208.252021年05月 2.032.29对于锅炉而言，锅炉补水率降低，炉水的浓缩倍率相对增大，腐蚀性离子 CI-局部浓缩可能超标，易使炉管腐蚀，产生 Fe3O4腐蚀产物，Fe3O4在水汽系统中的溶解度极小，而高温疏水中微量的Fe3O4氧化物磁性较强3，流经热力系统高加疏水调阀网笼上的通孔时易聚集，最终导致疏水阀网笼堵塞。4.2 凝汽器泄漏情况调查分析表4#3、#4机组凝汽器泄漏相关运行数据统计 时间名称#3机组 时间名称#4机组氢电导率us/cm最大硬度mol/L累计运行h氢电导率us/cm最大硬度mol/L累计运行h2020年08月0.952.51082020年10月0.583.8882020年09月0.943.11052020年11月0.635.8952020年10月0.463.2752020年12月0.522.6782020年11月0.583.7862021年01月0.966.21122020年12月0.673.5882021年02月0.945.91082021年01月0.885.4962021年03月0.824.8962021年02月0.872.3942021年04月0.785.21022021年03月0.922.8902021年05月0.674.596凝汽器泄漏使凝结水精处理高速混床进水水质发生变化，进而影响出水水质，另外不合格的水质中含有大量的钙镁等金属离子、酸根离子，造成锅炉蒸汽品质不合格，不合格的蒸汽进入汽轮机做功后，随着温度和压力的降低，盐分在热力系统内沉积引起酸性腐蚀，腐蚀产物为四氧化三铁。2021年7月#3、4机组 B 级检修期间，对泄漏凝汽器钢管进行堵管处理。4.3 凝结水精处理装置调查2021年7月#3、4机组 B 级检修，凝结水精处理高速混床解体检查，存在树脂输送不完全、运行中偏流、配水装置变形的情况发生，须进一步优化调整#3、4机组凝结水精处理系统运行方式。图3#3、4机组 B 级检修精处理高速混床树脂泄漏部位照片4.4 给水运行参数调查表5 2021年3、4、5月除氧给水溶解氧水质指标时间名称#3机组时间名称#4机组除氧器出水ug/L省煤器进水g/L给水pH累计运行小时数除氧器出水ug/L省煤器进水g/L给水pH累计运行小时数2021年03月3.55 4.41 9.25 7442021年03月4.33 4.36 9.32 7442021年04月3.73 4.18 9.32 7202021年04月4.36 4.85 9.35 7202021年05月3.96 4.92 9.28 7442021年05月4.45 4.94 9.36 744给水 AVT（R）处理方式，碳钢表面是磁性四氧化三铁保护膜。磁性四氧化三铁在高温纯水中有较高的溶解度，特别在高速流动的纯净给水中磁性四氧化三铁容易被溶解，从而使碳钢制高压加热器、给水管和省煤器发生流动加速腐蚀现象，给水的含铁量高。超超临界机组采用给水加氧处理方式，当给水氧浓度运行在20300ug/L 时，能使碳钢表面形成一层均匀致密的三氧化二铁+四氧化三铁双层保护膜，该保护膜在纯水中溶解度较低。下一步采取措施：运行中给水溶氧控制在20ug/L 范围运行，观察运行效果。4.5 锅炉运行超温调查2021年3、4、5月锅炉受热面超温记录壁温均在正常范围，未出现蒸汽超温现象。近期煤种变化较大，造成受热面金属壁温及汽水系统参数发生大幅波动，结合近期燃煤煤质变化对炉膛燃烧工况进行适当调整。84 EPEM 2023.7 下发电运维Power Operation660MW 超 超 临 界 机 组，主 再 热 器 温 度600左右，据相关试验数据显示，主再热器温度超过580，氧化膜当中就会产生大量的FeO，从而造成氧化皮的脱落。2021年7月#3、4机组 B 级检修期间，对锅炉氧化皮堆积重点区域分隔屏、高温过热器、高温再热器进行了割管检测。从检测结果看，高温受热面管氧化皮的生成和脱落情况不严重，系统内固体颗粒物侵蚀（SPE）可控。5 高压加热器疏水调节阀堵塞管控措施一是加强凝结水硬度指标的监视与控制，发现凝汽器泄漏尽快消除。二是加强凝结水泵进口滤网差压监视，发现凝结水泵入口滤网差压增大，及时清理凝结水泵入口滤网，尽可能改善汽水品质。三是提高凝结水系统运行水平综合管控，杜绝凝结水压力波动大对凝结水精处理装置的冲击损坏。四是合理配煤，确保入炉煤种稳定，防止煤质突变，造成汽温、汽压大幅变化，使氧化皮剥落。五是运行人员加强对主、再热蒸汽温度及受热面壁温的控制及调整，减温水使用尽量保持平稳，避免大幅开关减温水调门。六是加强水汽品质监督，给水 pH 值为8.59.3，CL-的质量浓度控制5ug/L，氢电导率0.15us/cm。6 结语对于高压加热器疏水系统的滤网堵塞，解列高压加热器即可进行清理杂物疏通。高压加热器疏水系统末端喷嘴堵塞问题，必须停机才能进行消缺处理。对于大机组来说，高压加热器解列使整个机组的热效率降低，影响了大机组高效低耗优越性的正常发挥。因此，必须保障设备安全、经济状态下可靠运行，才能不断为企业的高效发展做出贡献。参考文献1王宏丹,贾志军,等.600MW 机组高压加热器疏水调整阀堵塞原因分析及处理 J.内蒙古电力技术,2016,1.2 仝利霞.300MW 机组高加疏水调门堵塞原因分析及措施 J.电力技术,2009,8.3洪文超.660MW 超超临界锅炉长周期给水加氧试验研究 D.华北电力大学,2015.（上接33页）导线机械应力较大的原因除了和导线的材料有关系，还受导线的制作工艺的影响。通过观察发现，该导线的内径并不是规则的圆形，而是偏菱形的。这样做的好处是可以提高导线的抗压抗弯曲的能力，弥补前面问题中导线应力不足的问题，在曲率半径较大高压输电线路上对增加导线的机械强度是有益的。图2 铝管支撑型耐热扩径母线截面但是，遇到跳线等曲率半径较小的地方其机械应力是很难释放的，也给施工带来较大困难，导致跳线走线不圆滑，在高压环境线，容易诱发电晕现象，这与采用 JGQNRLH60XK-700型铝管支撑型耐热扩径母线来提高起晕电压抑制电晕现象的初衷背道而驰。图3 某750kV 变电站支撑型耐热扩径四分裂母线跳线因此，要解决这一问题必须改进导线的制作工艺，使得导线的内径趋近规则的圆形；同时，提高施工水平，减少跳线的曲折变形，使得走线更加平滑，以减少高压环境下的电晕现象。参考文献1陈鑫,李杰,等.750kV变电站导线的选型方案计算分析 J.智能电网,2015,11.2 郝阳,王恩久,等.750kV输电线路四分裂刚性跳线系统 J.电力建设,2013,12.3 喻新强,朱岸明,等.四分裂导线在750kV输电线路中的应用研究 J.电网与清洁能源,2013,10.4陈鑫,李杰,等.750kV变电站导线选型方案计算分析 J.智能电网,2015,11.