高压加热器端差对300MW机组经济性影响的分析

高压加热器端差对300MW机组经济性影响的分析摘要阐述了300MW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；300MW机组；性能指标2EconomicAnalysisofHighTemperatureDifferenceofHPHeaterin300MWUnitThermalCyclAbstractThisarticlehasexpoundedtheoperationalconditionandexistentproblemsofHPheaterof30oMWturbineunit．Italsoanalysedthecauseofhightemperaturedifferenceandeeonomieeffectoftemperaturediffereneeonturbineperformance．ThearticlehasputforwardmeasurestoadvanceHPheateroperation．Atlast，itcomparetheperformancecharacteristicsofHPheaterbeforeandafterimprovement。Keywords：HPheater；Temperaturedifference；300MWturbineunit；Performancecharacteristics3目录0前言........................................................51高加运行状况................................................52高加存在的问题及端差大的原因................................62.1高加泄漏堵管，影响高加的传热效果，导致上下端差加大错误!未定义书签。2.2运行参数偏离设计参数较大...............错误!未定义书签。2.3加热器水位的影响.......................错误!未定义书签。2.4管束表面污垢...........................错误!未定义书签。2.5空气积聚使传热效率降低.................错误!未定义书签。2.6阀门不严...............................错误!未定义书签。4加热器端差对机组经济性的影响................错误!未定义书签。5高加完善运行状况后的性能数据...............错误!未定义书签。95.1泄漏高加更换后的性能指标...............错误!未定义书签。5.2高压加热器水位调整前后的性能数据......错误!未定义书签。16结束语.....................................错误!未定义书签。140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。另外，还可能伴随着产生受热面超温、轴向推力增大，甚至汽轮机水冲击等严重危害机组安全的现象。通过高加泄漏事故的处理和分析，对高加泄漏的现象、原因及预防措施进行了探讨和总结。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高加运行状况高压加热器系统是火电机组的主要热力系统之一。长期以来，由于设计、制造、安装和运行等方面的原因，加热器泄漏的情况屡有发生，特别是大机组的高压加热器，情况尤为严重。因高压加热器系统泄漏导致故障停运的次数已占整个高压加热器故障停运的次数的60%以上，成为影响大机组等效可用系数的第二位因素，仅次于锅炉爆管。这不仅影响大机组的稳发，满发，而且因给水温度下降，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。随着当前电力企业内部挖潜增效工作的深入开展，在运行中及早发现高压加热器系统的泄漏，尽早采取措施，把故障的损失降低到最小程度，以提高整个火电厂循环的经济效益，是当前摆在我们面前的紧迫任务之一。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N300—16．7／537／537型亚临界机组，其三台高加为哈尔滨锅炉厂制造，于1993年l2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％、24．77％、12．23％，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。表1高压加热器性能设计数据序号项目单位HP-1HP-2HP-31负荷MW3002给水流量Kg/h9509509503给水进口温度℃237.8196.3167.94给水出口温度℃266.3237.8196.35进汽压力MPa4.963.121.346进汽压力下饱和温度℃264.7237.8196.37进汽流量Kg/h61763858疏水出口温度℃243.25201.73173.69给水端差℃-1.60010疏水端差℃5.455.435.7011给水温升℃28.541.528.412给水总温升℃98.4表2华德电厂3号机组高加性能运行数据序号项目单位HP-1HP-2HP-31负荷MW301.5622给水进口温度℃224.1196.71773给水出口温度℃257.8224.1196.74进汽压力MPa5.9374.1461.7265进汽压力下饱和温度℃274.861252.465205.0486疏水出口温度℃246.8237.9199.77给水端差℃17.06128.3658.3488疏水端差℃22.741.222.79给水温升℃33.727.419.710给水总温升℃80.82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（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）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。62.3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11.1—27.8℃(随负荷变化),则该冷却段部分进汽。高压加热器疏水水位不稳定高压加热器运行时，其疏水水位的热工测量信号与实际的水位不符，即实际水位在要求范围内，而测量的水位信号却反映偏高或偏低，造成所谓的“虚假水位”，当反映偏高时，危急疏水电动门自动开启，导致高加低水位或无水位运行;当反映偏低时，危急疏水电动门自动关闭，疏水水位逐步升高，导致高水位保护动作，危急疏水电动门又再次开启，甚至由于测量水位信号误动而导致高压加热器解列。无论是测量水位反映偏高或偏低，均使得危急疏水电动门频繁开关，使管束受到不应有的冲刷，震动，管板过热，从而加速了管子的损坏程度。通过观察，高压加热器管子断裂处均在与管板连接位置。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。2.6阀门不严高加热器危急疏水调节门不严机组为了提高安全运行可靠性，高压加热器装设了危急疏水系统，但由于国产疏水调节门质量不过关，造成内漏，不能保持一定的疏水水位，致使管子长时间受到汽水冲刷振动以及管板过热。高压进汽门不严高压加热器解列时，由于进汽门不严，仍有部分加热蒸汽漏入，造成管子过热，导致强度降低。3加热器端差对机组经济性的影响回热加热器是热系统的重要设备之一。其运行情况对机组安全性、经济性影响较大，主要表现在加热器的端差(包括运行中的加热不足)、压损、散热损失、切除加热器和给水部分旁路等因素对热经济性的影响。定量分析这些因素对热经济性的影响，是节能改造、7完善热力设备、改进运行操作和管理的一项重要技术工作，对提高装置热经济性具有十分现实的意义。在这些因素中，传热端差的影响尤其大。加热器端差是指加热蒸汽的饱和温度与加热器出口水温之差。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0.868％，发电煤耗上升3.366g/kW.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。表3华德3号机高加性能对机组经济性影响序号项目单位标准值试验值对热耗的影响（%）对发电煤耗的影响（g/kw.h）11号高加上端差℃-1.617.0610.37021.48722号高加上端差℃5.4522.70.01930.052333号高加上端差℃028.3650.3291.08444号高加上端差℃5.4341.20.06390.20655号高加上端差℃08.3480.07760.269966号高加上端差℃5.7022.70.00760.26714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