高压加热器端差对300MW机组经济性影响的分析.pdf

山东电力技术 S H A N D O N G D I A N L 1 J I S H U 2 0 0 4 年第3 期(总第 1 3 7 期)高压加热器端差对 3 0 0 M W机组经济性影响的分析 E c o n o mi c An a l y s i s o f Hi g h T e mp e r a t u r e Di ffe r e n c e of HP He a t e r i n 3 0 0 MW Un i t Th e r ma l Cy c l e 王学栋，张勇，郑维峰(1 山东电力研究院，山东 济南 2 5 0 0 0 2；2 济南市自来水公司管线处 山东 济南 2 5 0 0 1 2；3 山东莱城发电厂，山东 莱芜 2 7 1 1 0 0)摘要：阐述了3 0 0 M W机组高压加热器的运行状况和存在的问题，分析高压加热器端差大的原因及端差对机组经济性 的影响，提出改善高加运行状况的措施，分析比较高加运行状况改善后的性能指标。关键词：高压加热器；端差；3 0 0 M W机组；性能指标 Ab s t r a c t：T h i s a r t i c l e h a s e x p o u n d e d t h e o p e r a t i o n a l c o n d i t i o n a n d e x i s t e n t p r o b l e ms o f HP h e a t e r o f 3 0 o MW t u r b i n e u n i t I t a l s o a n a l y s e d t h e c a u s e o f h i g h t e mp e r a t u r e d i f f e r e n c e a n d e e o n o mi e e f f e c t o f t e mp e r a t u r e d i f f e r e n e e o n t u r b i n e perfo r manc e Th e a r t i c l e h a s p u t f o r w a r d me asu r e s t o a d v a n c e HP h e a t e r o p e r a t i o n At l a s t，i t c o mp a r e t h e p e r f o r manc e c h a r a c t e r i s t i c s o f HP h e a t e r b e f o r e a n d a f t e r i mp r o v e me n t。Ke y wo r d s：HP h e a t e r；T e mp e r a t u r e d i f f e r e n c e；3 0 0 MW t u r b i n e u n i t；P e rf o rm a n c e c h a r a c t e r i s t i c s 中图分类号：T K 2 8 4 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 7 9 9 0 4(2 0 0 4)0 3 0 0 1 5 0 4 0 前言 回热加热器是热力系统的重要设备之一，其运 行状况不仅影响到火电机组的经济性，还影响到机 组的安全运行。如果高压加热器运行中的端差远 高于设计值，以及由于内部损坏导致停运，对机组 的热经济性影响很大。通过试验和调整，分析原 因，制定措施，对加热器进行治理，使其端差接近设 计值，对节能改造，改进运行操作和管理，提高装置 的经济性，具有十分重要的作用。1 高加运行状况 衡量高压加热器性能的主要指标有给水温升、给水端差及管、壳程介质压降等，在加热器的正常 运行中，高加给水上、下端差大于设计值的现象很 普遍，降低了加热器的效率，使机组热耗和发、供电 煤耗上升。目前已运行的许多机组，高压加热器的实际性 能数据，都与设计值有较大出入。华能德州电厂3 号机组是东方汽轮机厂生产的N 3 0 0 1 6 7 5 3 7 5 3 7 型亚临界机组，其三台高加为哈尔滨锅炉厂制 造，于 1 9 9 3 年 l 2 月投产。下表 1、表2 列出高压加 热器的设计数据和运行数据。比 较表 1 和表2 可以看出，在相同负荷下，三 台高加的给水端差和疏水端差，以及各高加温升和 表 1 高压加热器性能设计数据 序号 项目 单位 H P一1 H P 一2 H P 一3 l负荷 M W 2 给水流量 k s h 3 给水进口温度 4 给水出口温度 5 进汽压力 M P a 6 进汽压力下饱和温度 7 进汽流量 k s h 8 疏水出口温度 9 给水端差 l 0疏水端差 l 1给水温升 l 2给水总温升 3 0 o 9 5 0 9 5 0 9 5 O 2 3 7 8 l 9 6 3 l 6 7 9 2 6 6 3 2 3 7 8 l 9 6 3 4 9 6 3 1 2 1 3 4 2 6 4 7 237 8 l 9 6 3 61 7 6 3 8 2 4 3 2 52 o 1 7 3 l 7 3 6 一1 6 O O 5 4 5 5 4 3 5 7 0 2 8 5 41 5 2 8 4 9 8 4 表 2 华德电厂 3 号机高加性能运行数据 l 5 维普资讯 http:/ 2 0 0 4年第 3 期(总第 1 3 7期)山东电力技术 S HAN DONG DI ANL I J I S HU 总温升都与设计值偏离较大，导致机组的经济性下 降，而且三台高加因为泄漏严重，堵管率分别为 9 1 、2 4 7 7、1 2 2 3，均超过或接近设计值，减 弱了加热器传热效果，使性能均达不到设计要求，而由于高加泄漏严重导致高加解列，更对机组经济 性存在较大影响。2 高加存在的问题及端差大的原因 2 1 高加泄漏堵管，影响高加的传热效果，导致 上下端差加大 高加泄漏堵管的原因：(1)高加设计、制造存在缺陷。主要表现在：高 加内部管系的管子与管板之间采用机械胀管、管口 焊接的方式，胀接力与胀接长度不够，制造工艺质 量较差。(2)高加泄漏后，堵管工艺不良。主要表现在：泄漏管在堵管前与管堵头未进行绞孔拂配，焊接前 未进行预热处理，焊接工艺差。堵管焊口部位再泄 漏现象频繁发生，保护性堵管带有较大的盲目性，许多管子被误堵，导致堵管数量大增，而由于焊接 工艺差，使得保护性堵管焊口再泄漏，又对相临近 的正常管子造成损害，以至于恶性循环，造成大量 堵管。(3)高加启停时，给水温度变化率超标。高加 是发电厂承压最高的容器，承受着过热蒸汽和给水 间的温差和压差，其工作条件很恶劣，其中又以管 子与管板连接处的工作条件最为恶劣，在高加投运 和停运过程中，若操作不当，管子与管板结合面受 到很大的温度冲击，会产生很大的热应力叠加在机 械应力上，当这种应力过大或多次交变，就会损坏 这个结合面，使原有缺陷扩大，造成管子端 口泄 漏。2 2 运行参数偏离设计参数较大 由于机组设计和制造缺陷，以及运行调整和系 统泄漏的原因，机 组运行的热力性能 指 标 达 不 到 设 计 值，使得机组在偏 离设计值较大的工 况下运行。在额定 负荷下，进汽量是 一定 的，放 出的热 1 6 量基本一定，当给水流量增大时，温升下降，从而导 致高加上下端差加大。2 3 加热器水位的影响 高压加热器在“基准”水位运行是保证加热器 性能的最基本条件，当水位降低到一定程度，疏水 冷却段水封丧失，蒸汽和疏水一起进入疏冷段，疏 水得不到有效冷却，经济性降低；更严重的是，由于 蒸汽冷却段的出口在疏冷段的上面，水封丧失后，造成蒸汽短路，从蒸汽冷却段出来的高速蒸汽一路 冲刷蒸汽冷却段、凝结段，最后在疏水冷却段水封 进口形成水中带汽的两相流，冲刷疏水冷却段，引 起管子振动而损坏。同时，由于加热器疏水逐级自 流到下一级，本级疏水的汽液两相流大量串入下一 级加热器，排挤了下一级加热器的抽汽量，使高能 级抽汽变为低能级使用，造成机组的经济性大幅度 降低。高加低水位或无水位运行，最显著的特征是 疏水端差大，根据设计书，如疏水温度高于加热器 进水温度 1 1 1 2 7 8 (随负荷变化)，则该冷却 段部分进汽。2 4管束表面污垢 加热器长期运行后，会在管子内外表面形成以 氧化铁为主的污垢，降低了传热效果，增加压力损 失，使高加出口温度降低，造成高加给水端差大。2 5 空气积聚使传热效率降低 加热器中不凝结气体的来源是加热器停用、检 修时滞留在加热器壳侧和水侧的空气，抽汽或疏水 带入或析出的不凝结气体。不凝结气体的存在降低 了传热效果，增大了加热器的端差。3 加热器端差对机组经济性的影响 利用等效热降理论，分析高压加热器端差大导 致给水加热不足，对机组经济性的影响。具体到一 台机组和一台高压加热器，端差对机组经济性的影 响主要取决于端差的大小、相邻加热器抽汽能位的 表 3 华德 3 号机高加性能对机组经济性影响 维普资讯 http:/ 山东电力技术 S H A N D O NG D I A N L I J I S H U 2 0 0 4 年第 3 期(总第 1 3 7 期)能级差和机组本身的经济指标高低。华德电厂 3 号 机组，高压加热器上下端差对机组经济性的影响如 表 3所示。该机组三台高加的性能均达不到设计要求，而 且与设计值偏差较大，高加堵管数量多，均超过或 接近允许堵管率，导致上下端差大，疏水温度高。在高加正常投运中，由于高加性能差距影响，较之 设计工况，热耗率上升了0 8 6 8，发电煤耗上升 3 3 6 6 g k W h，表 3 中的数据适用于同类型、同容 量、经济指标相近机组的分析计算。4 高加端差大的解决措施 在机组实际运行中，根据高加端差大的具体表 现形式，具体分析原因，提出详细的处理措施。(1)高加管系或管板泄漏是高压加热器运行 中，比较大的缺陷，应该停机处理，制定详细的措施 步骤和工艺，对加热器进行查漏、堵管、焊接，对泄 漏严重的、堵管率超过设计值的加热器，应更换最 新设计的加热器或铜管。(2)检查高加水位和疏水调节阀是否正常，调 整加热器水位在正常范围，更换泄漏的疏水调整 阀。(3)有效地排放不凝结气体。在高加投入前，全部打开高加上的排空气门，等高加运行正常后，再关闭应关闭的空气门，保留排汽到除氧器的空气 门。运行中要保证放空气管路系统的畅通，为保证 排气节流孔前后压差，不宜将各排汽管并联接到除 氧器，应分别将各加热器排汽管接到除氧器。(4)严格按温升及温降速率启、停高加，防止热 冲击。高压加热器的温升率不宜大于 3 c【=m i n，温 降率不宜大于 1 7 m i n。(5)避免严重过负荷工况运行。过负荷运行时，高加进汽量加大，蒸汽在过热蒸汽冷却段中速度增 大很多，激发局部管束振动，造成局部管束疲劳损 坏。(6)严格控制给水 p H值和含氧量，减少钢管 表面的腐蚀。5 高加完善运行状况后的性能数据 5 1 泄漏高加更换后的性能指标 华德电厂 3号机组高压加热器由于堵管率已 经超过允许值，考虑对运行的影响和高加更换费 用、检修费用等，决定更换 1 号、2号、3 号高压器。表 4 列出并比较了高加更换前后的经济指标和更 换后的设计指标。比较更换后额定工况下，高加性能试验结果和 表 4 华德电厂 3 号机高加更换前后性能指标比较 设计数据，可以看出：1 号、2 号高 加给水端差都比设计值小，3 号高 加给水端差接近设计值；1 号、3 号 高加疏水端差比设计值小，2 号高 加疏水端差大于设计值；试验的高 加给水压降大于设计值；试验的高 加给水温升小于设计值。比较高加更换前后的试验结 果，可以看出：高加更换以后，给水 流量偏大约 6 0 t h 条件下，给水温 度约上升 2 0 c【=，高加给水压降下降 约 0 1 4 M P a，高加的上下端差下降 很大，尤其是 1 号、2号高加效果更 好，1号 高加 给水端差 下 降约 1 8，1 号高加疏水端差下降约 1 3 ，2号高加给水端差下降约 3 2 ，2号高加疏水端差下降约 2 2 。(下转第 2 0页)l 7 维普资讯 http:/ 2 0 0 4年第 3期(总第 1 3 7期)山东电力技术 S HAN DONG DI ANL I J I S HU 位、多样化、渗透性服务，扩大公司的市场份额。(3)降低成本，提高产品和服务的竞争力；改革 与市场经济不相适应的电价形成机制和电价结构，研究制定使客户和公司均受益的合理电价体系。(4)学习国外的经验，加大需求侧管理的力 度。根据国家有关产业结构调整、优化资源配置等 政策，大力开展需求侧管理工作，用经济、媒体宣 传等手段，引导客户合理用电，逐步实现以电代 煤、以电代油、以电代气、以电代柴等。(5)全面建立适应社会主义市场经济发展的 现代化营销体系及营销队伍，培养和造就一批高 素质的营销人员和营销管理人才，提高电力营销 质量，稳定和拓展市场。(6)以需求侧管理为手段，加大分时电价实施 力度，积极推广蓄热式电锅炉、冰蓄冷空调、节能 型电炊具以及其他有利于环保、节能的技术和产 品，积极开拓低谷电力市场，增供扩销，移峰填谷，提高负荷率，提高企业效益。(7)适应网络信息时代的需要，运用网络信息 领域最新成果，充分利用现有的营销系统和网络，拓展功能，开展多样化服务业务，增加营销业务 量。2 4 战略特点(1)有完善的市场营销组织体系，组织精干，分工细致明确。(2)以优质服务为本，积极拓展服务领域，具 有较强竞争力。(3)建立了较完善的科学的定价机制。(4)营销管理实现较高现代化，分析系统功能 齐全，方法较为先进，并且实现了与银行系统的联 网，可实现与用户用电设备的联网。(5)电力市场营销宣传渗透到社会的各个方 面。(6)具备完善的法律法规体系，保证市场营销 工作的规范化。(7)营销技术手段先进，服务全面完善，能够 满足用户各种需要。口(收稿 日期：2 0 0 31 21 9)川I 川l 川 l I I I 1 1 l l l c l lI l l l lI I I I 1 1 I I I 1 I l 川I I I I 1 I l l l【川 I 1 1 l I I I 1 t l l I I 川I I I (上接 第 l 7页)3 号机组 1 号、2 号、3 号高压加热器更换后，高加给水端差和疏水端差大幅下降，给水温度大 幅上升，一、二、三段抽汽量得到充分利用，给水得 到充足加热，减少了锅炉内的吸热量，减少了抽 汽，增加了蒸汽在汽机内部通流部分的作功量，对 提高机组运行经济性，降低发、供电煤耗，有着双 重功效，而且高加更换后，避免了高加从热力系统 中解列，保障了机组正常运行，节能效果更加显 著。5 2 高压加热器水位调整前后的性能数据 表 5 潍坊电厂 1 号机组高加调整前后高加性能数据 潍坊发电厂 l 号机组的高压加热器，长期存在 端差大的问题，严重地影响机组的经济运行，经过 仔细检查研究，发现是高加疏水调节阀和危机疏水 阀泄漏导致高加水位偏低，1 号、2 号、3 号高加疏 水调节阀都有不同程度被汽水冲刷现象，将三个调 门更换，并更换就地水位计，对所有水位仪校验调 整，使高加在正常水位下运行。经过以上检查调 整，加热器的疏水端差和给水端差接近设计值。经过以上调整，机组热耗率下降 7 6 0 6 9 k J k W h，占 机组热耗率的0 8 7，折合煤耗率 3 g k W h 以上，具有显著的节能效果。项目 设计值 调整前 调整后 热k耗J 率k W下h降 6 结束语 高压加热器端差大的原因多种多样，对机组经 济性和安全性影响又非常显著，应该结合高加运行 的具体状况，作出分析，进行检查调整和改造，使高 压加热器在接近设计性能参数的状态下运行，对确 实已泄漏严重的老式高加，可以考虑更换为最新设 计的高压加热器，其节能效果和经济效益还是很客 观的。口(收稿日期：2 0 0 3 一l 1 0 4)维普资讯 http:/