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汽輪機組高壓給水加熱器的安全和經濟運行

文檔作者：趙祝三文檔來源：省電力局		點擊數：	更新時間： 2021年06月06日
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●
。
／亳； ，
(安徽電力)1995年第l期
器／
編者按 安徽省電機工程學會熱動專委會在梅山水電廠召開的1994年年會上交流論文共
65篇。本刊會同熱動專委會選編j其中9篇作為專欄文章發(fā)表，以期擴大交流。
汽輪機組高壓給水加熱器的安全和經濟運行
省電力局
高壓給水加熱器有的未能達到設備正常
壽命年限，其中有設備本身質量問題．但對設
備運行不當仍是當今一個重要原因，致比正
常壽命縮短很多，經濟損失大．根據華東電網
1990—1991年統(tǒng)計，由于高加故障損失的電
量，二年內共計3．6億kw·h，是輔機損失電
量的第二位。筆者認為應總結歷年來的情況，
參照華東高加運行維護守則，整理出我省的
運行維護守則，對有關人員作一次全面嚴格
的培訓，以提高對我省高加運行維護水平，發(fā)
揮其最大的安全經濟效益。現就引起高加某
些異常情況進行探討．
1 高加某些異常情況的探討
1．1 管子泄漏
(1)蒸汽和上一級疏水入口處檔板復蓋
面不夠，造成汽水沖刷管子．
· (2)在過負荷情況下抽汽量增加很多，通
過蒸汽冷卻段的流速提高，造成該段管子振
動，從而和隔板發(fā)生么損。
(3)疏水冷卻段亦同樣會造成汽水沖蝕
管子．在過負荷情況下流過疏水冷卻段的疏
水量增加，壓力損失也大。在疏水溫度一時還
沒有降低時，此溫度超過加熱器內飽和壓力
下的溫度，造成閃蒸，致使該段通道內因疏水
趙祝三 Tk 牛t7
．- - ． -— -— - ．． ． ．一 J
二相漉的體積增大而造成該段內的隔板阻力
加大，疏水排不出。形成隔板彎曲、管子振動、
么損和泄漏情況發(fā)生．
(4)臥式加熱器中有一部分管子堵塞以
后，被堵管子與疏水冷卻段的隔板管孔間凝
結水封喪失，有可能濕蒸氣從縫隙中游過，引
起對管子的侵蝕。
(5)在負荷交變情況下，蒸汽冷卻段和凝
結段之間，受到干濕蒸汽交替影響下發(fā)生管
子侵蝕．
(6)在高加偏離正常情況下，進入高加給
水流量增加或水溫降低，使蒸汽冷卻段出口
蒸汽溫度過低，產生管子嚴重沖蝕，因此于各
種工況下，蒸汽在該段出口要有剩余的過熱
度，使管子外壁干燥溫度高于該段內壓力下
的飽和溫度，還要有適當的余量．據美國socol
Edison選定為約24℃ ，國內推薦大于
3O℃ ，并不應有凝結水進入該段．
(7)加熱器水室的給水進口，由于水流速
度高，能使水側的水管進口約200mm以內產
生腐蝕。
(8)疏水出口輸往除氧器的管道，往往因
二者壓差較大，使調節(jié)閥出口造成閃蒸，引起
管子振動、彎頭么損等現象． 經驗證明，將此
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調節(jié)閥和逆止門移至除氧器入13側附近，并
裝好除氧器內部的防j申擊檔板，和將此管子
適當地放大～ 級，能消除此現象。
總之高加在運行中，由于起停、進負荷和
負荷變化頻繁，內部工況多變而在一定時間
內造成對內部管系的缺陷，應注意檢查，還應
注意盡可能防止非正常運行方式出現。
1．2 管口泄漏
由于設計問題和受制作困難的影響，早
期產品管板的外布管區(qū)內壓力太高。在工作
情況下高加的管板部件，所受應力為加熱器
內壓力和溫差應力兩者的疊加，如該部件應
力超過許用應力，則承受的疲勞次數降低。這
些應力較高地區(qū)正是在管板布孔區(qū)外圈邊緣
和管板的中心部位，因而運行后外圈管口泄
漏和損壞較多。此處的焊接技術亦存在問題。
現在制造廠為了降低此處應力，將管板加厚，
焊接亦改用先焊后脹等方法，情況已經改善。
超臨界機組的高加管板厚度達500～
550ram。這里要探討的主要問題如何在運行
操作方式上減少管口泄漏的發(fā)生。
(1)降低高加部件的溫差
u型高加所承受溫差最大的管板。它有
近2000多個接臺面和承受著約18MPa的壓
差和近30O℃的溫差。受溫度大的其次是蒸
汽冷卻段的管子。為了減少溫差，設計方面采
取一些措施，如限制各級高加給水溫升在2O
～ 3O℃ ，最大不超過4O～50℃ ；用倒置立式
加熱器和臥式加熱器，以盈用外置式疏水冷
卻器等。
(2)減少運行中高加固溫差變化大而使
部件受熱沖擊。運行工況一般有下列幾種典
型工況。
· 隨機投、停
· 帶一定負荷投、停
· 機組負荷波動大幅度的升降
· 機組突然甩負荷
· 部分高加的切、投
檢驗溫度變化通常是以加熱器出13給水
《安徽電力}1995年第l期
溫度的溫升率和溫降率為依據。各制造廠對
高加產品都有相應的規(guī)定。
溫升率 溫降率
哈鍋廠 <3～5℃／分<1．7℃／分
上海電站鋪機廠<2"C／分 <1．2℃／分
美福斯特惠勒 ≤O．93℃／分≤O．93℃／分
東方廠
決不允許 決不允許
>1．85"C／分>1．85"C／分
≤2℃／分 ≤2"(2／分
以上溫度在變化率大時應以。分 為監(jiān)視
單位，直至較穩(wěn)定時。這是因為管板兩傭壓差
和溫差均很大，管子內給水流量比汽機內蒸
汽流量還要多，澆速也高．在此嚴酷的條件下
工作，必須嚴格按制造廠規(guī)定執(zhí)行。實踐證明
元寶山電廠一號機高加自投運以來，始終嚴
格按制造廠規(guī)定投、停，因而投入率為100％
(87年7月后情況不詳)．為此加熱器的操
作，認真掌握其給水出13的溫升率和溫降率
是安全經濟運行的必要條件。在初投時，不論
在汽、水、送汽暖器，或在運行中升降負荷、停
汽停水等一切工況變化，務必使符合規(guī)定，并
摸索出經驗，得出較科學的操作依據，為些：
① 在高加沒有出水溫度計為判斷溫升、
溫降的依據，貝I注永或用蒸汽暖器的時候，僅
用閥門或注水門。稍開 稍關 漸漸開大
。漸漸關小 等術語，很難有合理可靠的操作
方式。建議在高加內部和管孔辜管板附近裝
些臨時測點，在暖器和降溫時，得出一些數
據，作為以后操作依據。
@應從試驗中測得允許負荷變化率和高
加出水變化率的相應關系曲線，力求在控制
范圍內運行。
③ 在運行中切除或投入一臺或多臺高加
時，應在規(guī)定的變化率內進行。當高加除滿水
故障需突然退出外應逐步遇出．否則，對下一
級高加是一個溫度沖擊，對鍋爐進水溫度亦
是一個沖擊。在這種情況下可將下一級高加
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《安徽電力}1995年第l期
的旁路來調節(jié)出口水溫變化率。投入一臺高
加時掌握水溫變化率比較容易。在投、停中由
于抽汽量的變化，對上、下級的高加出水溫
度，可能帶來變化，亦應注意。
④ 機組突然甩負荷時，必須自動切除高
加進汽進水閥門，使給水走旁路。讓高加自然
冷卻，或在機組恢復負荷時，逐步恢復每臺高
加運行。
@停用高加時不允許關水不關汽。
⑨ 根據美國西屋公司介紹典型給水加熱
器的溫度升降率和允許溫度循環(huán)變化次數如
下。
溫升、溫降率 溫度循環(huán)變化次數
13．35℃／分 1250
7．0"C／分 20000
3．7℃ ／分 300000
1．85℃／分及以下 OO
筆者曾在平圩電廠一號機上；用計算機
測停機時的高加溫降變化率，當時雖未能將
資料整理出，但亦發(fā)現在個別時間內有超限
現象。因此建議在正常的停、開機和甩負荷
下，用計算機測定其是否在某段時間存在超
限現象．亦便于在操作上作些修正。
⑦ 聯箱式給水加熱器，溫度變化率可提
高約3倍，其壽命也由l2～l5年提高到35
～ 40年，可供調蜂機組采用。
1．3 高加疏水水位引起的問題
維持加熱器汽側疏水水位正常運行是確
保加熱器性能的基本條件，也是安全經濟運
行關注的問題。但是加熱器的水位因種種因
素的影響，其水位指示并不代表加熱器內部
的實際水位。在無沖擊和磨擦損失下．由于動
量轉換效應的關系，使水位指示器上所指示
的水位比內部實際水位要高，而且各種負荷
情況下其內外相差是不盡相同。為了使我們
在運行中維持適當的水位，唯一辦法是通過
試驗來定本加熱器的臺理水位。
1．3．1 水位試驗方法
在某一負荷下如寺、{、滿負荷等幾種負
荷下分別將水位逐步降低。當達到某一水位
時，疏水溫度發(fā)生轉折點，溫度上升很快，說
明內部水位已降至疏水冷卻段入口處以下，
水密封被破壞，蒸汽進入疏水冷卻段所致。不
同負荷下，外部指示破壞密封水位的情況各
不相同。確定各種負荷下的最低水位后，再適
當提高水位(考慮到水位波動)并使給水端差
溫度適宜，即在制造廠規(guī)定的數值相近，即為
該負荷下的正常水位。有了明確各負荷的正
常水位，即可運行。
1．3．2 FW 臥式加熱器的水位試驗情況
習慣上水位指示器中點整定為“正常水
位 ，該點處于最低一排管子下約38mm處是
有問題的，試驗結果認為應在此基礎上提高
水位計水位指示約75～100mm。
① 疏水水位在不同長度的加熱器中受有
水位梯度的影響，并且和負荷多少亦有影響。
近滿負荷時，實驗水位比指示器水位低約
25mm，比末排管子低約62．5mm．
② 在不同負荷下抽汽壓力不同液體比重
亦不同。半負荷疏水冷卻段入口處的水位比
滿負荷水位低約37．5mm。用滿負荷時抽汽
壓力整定的水位，在低負荷時需要提高。
③殼體內蒸汽入口附近金屬溫度比接觸
凝結水的金屬溫度要高得多。由此引起加熱
器因差脹而向上彎曲，相當于疏水冷卻段人
口水位控制點提高。此值大致約10ram。
④水位波動約士37．5ram。
據此平圩電廠一號機調整高加的運行水
位在原有水位上提高88mm。洛河電廠則提
高近l00mm。
1．3．3 美西屋公司對立式加熱器的水位整
定要點
(1)正常運行水位應不低于疏水冷卻段
護罩頂部高出l25ram。
(2)快速增減機組負荷使汽側水位急劇
增加，因此對正常水位和警報水位要有足夠
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高度的空間。
(3)順置式立式加熱器疏水的捧出，是由
本級疏水和下一部疏水的壓差，利用虹吸原
理通過本級的疏水冷卻段將疏水捧出。一旦
水位低至琉水冷卻段虹吸口以下時，正常疏
水排出就被破壞。
(4)外部水位指示雖沒有臥式那樣相差
嚴重，但仍有水位差別。假水位的指示由多種
原因引起。
①上部平衡管太長，當汽凝結成水時造
成壓降而成假高水位指示。
②蒸汽通過上平衡管開孔外流速太高而
產生抽吸作用，降低此管壓力而成假高水位．
⑤凝結水流下時流入倒置式加熱器汽側
平衡管接頭，或部分沉積物堵塞下部平衡管
等引起假高水位。
鑒于上述情況，筆者認為亦應做水位試
驗，以確定其合理水位指示。建議裝電接點水
位計，以掌握正確的水位運行。
1．4 排氣問題
加熱器內當有不凝結氣體時，在汽水熱
交換過程中傳熱系數會因之降低。汽中不凝
結氣體愈多則影響愈大。在加熱器不單是低
壓加熱器中較為顯著，在高壓加熱器中亦關
系甚大。不僅是熱交換性能降低，而且會對設
備帶來腐蝕損壞。因此高加運行中的空氣或
不凝結氣體必須設法及時排出．
加熱器在起動中必須將內部空氣排出排
盡，還須在運行中及時將蒸汽中央帶的不凝
結氣體通過捧氣捧出。
(1)起動捧氣和運行中連續(xù)捧汽系統(tǒng)宜
《安徽電力)1995年第l期
分開。前者可排入大氣，后者應捧入除氧器．
負荷低壓差不夠時先設法放入凝結器．各級
運行中捧氣不應逐級串聯，以免壓力不同而
互相干擾．在除氧器進口處可采用聯箱裝置，
其容積應足夠，以免影響上一級對下一級排
氣干擾．
(2)運行中連續(xù)捧氣系統(tǒng)要向排出方向
傾斜，以免凝結水堵塞管子．
(3)運行中連續(xù)捧氣系統(tǒng)管內裝有適合
排氣量的孔板，并定期檢查有否堵塞現象。
(4)特別注意臥式加熱器的疏水冷卻段
不凝結氣體的捧出，因為該段的壓力低于凝
結段壓力，很難捧出，且會發(fā)生氣體紊流而損
壞管子。
(5)停甩時根據停用時期長短而使用充
水、充汽、充氨等保護措施。
2 結柬語
表面式加熱器在運行中相對是無聲，因
此報步去注意加熱器的性能情況。雖然這幾
年投入率有所提高，但管子損壞仍然時有發(fā)
生．當發(fā)生部件泄漏時，不宜只匆忙處理一下
后又投入運行，對檢查故障原因缺乏詳細研
究和及時采取措施．洛河電廠自1986年1月
和l0月分別投產以來， 1機6號高加和 2
機7號高加巳堵管9．55 和7．5 ，接近堵
管極限，急需更換．平圩電廠 1機高加自調
試以來，水位指示提高約88mm后，一直趨于
穩(wěn)定，給水溫升和疏水端差亦接近正常．曾發(fā)
生 8高加水內因水流沖涮而發(fā)生泄漏計lO
根．目前各單位對高加巳引起重視，相信高加
的設備健康水平會有進一步提高。

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