300mw凝汽式汽輪機低加系統(tǒng)運行分析

300mw凝汽式汽輪機低加系統(tǒng)運行分析

張家口市處理廠配備了八臺東方汽輪機廠有限公司生產(chǎn)的300噸混凝土凝汽輪機。機組回?zé)嵯到y(tǒng)均采用八級不調(diào)整抽汽,一、二、三段抽汽分別接至3、2、1號高壓加熱器(下稱高加);四段抽汽一路供除氧器除氧及加熱用,并引出一部分供高壓廠用汽系統(tǒng)用汽,另一路作為小汽機的驅(qū)動汽源帶動汽動給水泵供給鍋爐用水;五、六、七、八段抽汽分別接至4、3、2、1號低壓加熱器(下稱低加)。高加及低加均采用表面式加熱器,除氧器采用混合式加熱器。高加用來加熱給水泵出口的高壓給水,低加用來加熱凝結(jié)泵出口的凝結(jié)水。一單元的兩臺機組為東方汽輪機廠初期設(shè)計的高中壓分缸機組,型式為:亞臨界、中間再熱、三缸兩排汽、凝汽式汽輪機。低加系統(tǒng)采用臥式布置,受熱面管系采用U形管管板式。其中4號低加(DR-600-4)為三段一體式結(jié)構(gòu)(即包括過熱冷卻段、蒸汽凝結(jié)段和疏水冷卻段),2號低加(DR-600-2)為一段式結(jié)構(gòu)(即只有蒸汽凝結(jié)段),1、3號低加(DR-800-1、DR-600-3)為兩段一體式結(jié)構(gòu)(即包括蒸汽凝結(jié)段和疏水冷卻段),具體低加內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖1～4。低加在正常運行時,由凝結(jié)泵來的凝結(jié)水首先進(jìn)入1號低加,經(jīng)由疏水冷卻段、蒸汽凝結(jié)段逐段加熱后,流出1號低加,進(jìn)入2號低加,經(jīng)加熱后再進(jìn)入3號低加,如此逐級加熱,最后由4號低加加熱后進(jìn)入除氧器。從汽輪機來的抽汽由蒸汽進(jìn)口進(jìn)入低加,先在過熱冷卻段內(nèi)被冷卻至接近飽和溫度(DR-800-1、DR-600-2、DR-600-3型低加抽汽溫度較接近飽和溫度,故未設(shè)計過熱冷卻段),再進(jìn)入飽和蒸汽凝結(jié)段逐漸冷凝,冷凝水沿隔板流至外殼下部,經(jīng)疏水冷卻段(DR-600-2型低加沒有)由折流板導(dǎo)流對凝結(jié)泵來的凝結(jié)水進(jìn)行初級加熱,并冷卻為過冷水(即疏水)。低加系統(tǒng)設(shè)計有低加疏水箱,4、3、2號低加疏水正常采用逐級自流運行方式,2號低加疏水排至低加疏水箱,低加疏水箱中的疏水再經(jīng)過變頻低加疏水泵送至2號低加出口凝結(jié)水管道,與凝結(jié)水混合后流入除氧器,1號低加疏水通過疏水調(diào)整門獨立排至凝汽器;此外,各加熱器還設(shè)有事故疏水,供事故情況下疏水排放。各臺加熱器靠疏水調(diào)節(jié)閥自動維持一定的水位。1、2號機組剛投產(chǎn)時,低加疏水泵為定速泵,只能通過調(diào)整其出口門開度來控制疏水流量,經(jīng)常造成低加疏水箱無水運行,低加疏水泵發(fā)生振動,軸承多次損壞,故低加疏水泵一直無法正常投運,而且2號低加一直無法維持正常水位,經(jīng)常由于水位高而解列,致使機組的經(jīng)濟性降低,且影響除氧器的除氧效果,威脅著機組的安全運行。機組運行多年來,利用機組檢修機會多次對2號低加及低加疏水泵系統(tǒng)進(jìn)行了改造:低加疏水泵由調(diào)整出口開度改為變頻調(diào)節(jié);低加疏水箱頂部加裝了一根引入凝汽器的平衡管,調(diào)節(jié)低加疏水箱內(nèi)的真空度,從而保證2號低加水位在正常范圍內(nèi)。然而機組滿負(fù)荷運行時4、3、2號3臺低加抽汽總量每小時達(dá)110多t,2號低加由于系統(tǒng)的原因,運行中疏水溫度長期處于偏高的狀態(tài),幾乎接近七段抽汽溫度,增加了排汽冷源熱損失,降低了整個回?zé)嵫h(huán)熱效率,而且還增加了凝汽器的熱負(fù)荷,使機組的真空度降低,其它相關(guān)運行參數(shù)也偏離設(shè)計參數(shù),影響機組的經(jīng)濟性和安全性。1、2號機2號低加原設(shè)計下端差25.2℃,上端差3℃。1號機實際運行下端差92℃,上端差4.9℃;2號機實際運行下端差72℃,上端差9.1℃。雖然2號低加的溫升遠(yuǎn)高于設(shè)計值(1號機10.0℃、2號機7.8℃),但實際由于七段抽汽量增大,增加了高壓熱源的損失,使機組的熱效率下降。技改前低加系統(tǒng)運行參數(shù)見表1。通過對2號低加內(nèi)部結(jié)構(gòu)及低加的運行方式分析,2號低加疏水溫度偏高的原因可能有以下幾方面原因:首先由于2號低加為一段式結(jié)構(gòu),低加內(nèi)部缺少必要的隔板,蒸汽進(jìn)口直接與疏水口相通。若2號低加正常疏水口沒有被疏水淹沒,部分高溫蒸汽會不經(jīng)過蒸汽冷卻段直接進(jìn)入疏水管道,出現(xiàn)低加水位不穩(wěn)及疏水管道振動等現(xiàn)象,造成疏水溫度大幅升高接近進(jìn)汽溫度。其次由于系統(tǒng)設(shè)計原因,3、4號低加的事故疏水直接排至2號低加,會排擠2號低加進(jìn)汽,大量高溫疏水進(jìn)入2號低加會使疏水溫度上升。此外2號低加連續(xù)空氣門接至凝汽器喉部,而疏水箱頂部排空氣也接入凝汽器喉部,按照連通管原理,兩個負(fù)壓區(qū)互相影響,可能導(dǎo)致2號低加疏水不暢。為了查清2號低加疏水端差大的原因,制定了2號低加不同運行工況下試驗方案,于2007年8月28、29日在1號機進(jìn)行了試驗。整個試驗過程中機組負(fù)荷維持200MW不變,各高、低壓加熱器系統(tǒng)正常運行,4、3、2號低加逐級自流方式,2號低加疏水進(jìn)入低加疏水箱通過低加疏水泵打至2號低加出口凝結(jié)水管道,1號低加疏水通過調(diào)整門流入凝汽器,各低加水位均正常。2、3、4號低加凝結(jié)水溫升分別為32℃、28℃、15℃;疏水下端差分別為87℃、5℃、2℃,各低加溫升均較接近設(shè)計值,但2號低加端差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計值。為了排除3、4號低加對2號低加的影響,分別做了單獨解列4號低加和解列3、4號低加,維持2號低加單獨運行的試驗,并且做了提高低加疏水箱水位和提高2號低加水位的試驗。1試驗步驟和低運行參數(shù)試驗步驟及低加運行參數(shù)見表2。2號低加正常疏集疏水管道出現(xiàn)大量疏水,疏水效果差(1)通過試驗發(fā)現(xiàn)低加各種不同運行方式2號低加疏水溫度仍然偏高,3、4號低加正常運行不影響2號低加疏水溫度,排除上級低加運行對其影響,且試驗過程中發(fā)現(xiàn)2號低加的正常疏水溫度高而其危急疏水溫度就地實測正常,懷疑2號低加正常疏水口偏高,故其正常疏水管道經(jīng)常發(fā)生振動。7段抽汽直接進(jìn)入疏水管道,造成疏水溫度高。(2)提高2號低加水位至220mm(高一值報警)后,2號低加疏水迅速由138℃降至95℃,2號低加入口水溫63℃,疏水端差降至32℃。經(jīng)分析討論認(rèn)為:2號低加正常疏水口較高,且2號低加水位無很好的自動調(diào)節(jié)手段,只能人為就地手動調(diào)整,因此2號低加長期維持在相對較低水位運行,大量疏水通過事故疏水管道排放至低加疏水箱。由于2號低加疏水口高于低加正常疏水水位,蒸汽直接進(jìn)入疏水管道,造成蒸汽直接通過2號低加正常疏水管道進(jìn)入疏水箱,使2號低加下端差偏大。3號低加水位穩(wěn)定的控制為了將2號低加水位提高至疏水口上方,便于疏水正常流動,利用這次1號機小修機會,對2號低加疏水系統(tǒng)進(jìn)行了改造。首先將2號低加水位測量裝置及翻板水位計提高300mm,維持2號低加水位高于正常疏水口處;其次將2號低加疏水箱水位測量裝置及翻板水位計提高200mm。2號低加及低加疏水箱水位保護(hù)做了相應(yīng)調(diào)整。機組啟動后2號低加水位維持在高于疏水口以上運行,疏水端差降低至34℃。1號機低加系統(tǒng)經(jīng)過技術(shù)改造后運行參數(shù)見表3。然而2號低加水位仍然不好控制,負(fù)荷變化后需就地開關(guān)2號低加事故疏水手動門來維持2號低加水位,不便于運行人員控制。通過分析發(fā)現(xiàn),造成2號低加水位不穩(wěn)的主要原因是由于低加水位通過事故疏水量的多少來調(diào)節(jié)時,運行工況發(fā)生變化時勢必影響到2號低加的運行,然而2號低加事故疏水管上只安裝了手動門,缺少自動調(diào)整疏水量的手段,因此當(dāng)機組運行工況發(fā)生變化時低加水位便隨之大幅波動。整個低加系統(tǒng)中通過調(diào)節(jié)變頻低加疏水泵轉(zhuǎn)速可以自動調(diào)整疏水量的變化從而維持低加疏水箱水位穩(wěn)定,因此提出利用低加疏水箱滿水通過調(diào)整低加疏水泵轉(zhuǎn)速維持2號低加水位的方法。低加疏水箱滿水后,封住了2號低加的正常疏水口,蒸汽由折流板導(dǎo)向沿低加管系流動,經(jīng)管束內(nèi)的凝結(jié)水冷卻成疏水,使得低加建立水位,通過調(diào)整低加疏水泵轉(zhuǎn)速調(diào)整2號低加的疏水量,從而維持2號低加水位穩(wěn)定。機組原邏輯設(shè)計通過調(diào)整低加疏水泵轉(zhuǎn)速直接控制的是低加疏水箱水位,只能在低加疏水箱滿水時,間接通過低加疏水泵轉(zhuǎn)速來維持2號低加水位。為此要求熱控將低加疏水泵轉(zhuǎn)速自動調(diào)節(jié)由低加疏水箱水位控制改為由2號低加水位控制。通過幾天的調(diào)整和觀察,負(fù)荷變動的情況下通過調(diào)整低加疏水泵的轉(zhuǎn)速較容易維持2號低加水位在正常范圍,2號低加下端差降至34℃,接近2