引進(jìn)型300mw機(jī)組低加疏水系統(tǒng)的改造

引進(jìn)型300mw機(jī)組低加疏水系統(tǒng)的改造

威海3號(hào)機(jī)為國(guó)內(nèi)設(shè)備，配備s300-16.7、538、538、，亞臨界，一次中心熱，兩混系列汽車(chē)和冷凝汽輪機(jī)?；?zé)嵯到y(tǒng)由史密斯公司開(kāi)發(fā)，由u型管傾斜蒸汽機(jī)制成。其中,7、8號(hào)低加采用合并式結(jié)構(gòu)(圖1),布置在主凝汽器內(nèi)部,汽輪機(jī)低壓缸上對(duì)應(yīng)的抽汽管道直接接至加熱器的蒸汽進(jìn)口。加熱器汽側(cè)設(shè)有蒸汽凝結(jié)段與內(nèi)置式、全封閉的疏水冷卻段(疏冷段),其入口處的潛水管式吸入設(shè)計(jì),不但使疏水流動(dòng)阻力減小,而且還可有效阻止蒸汽進(jìn)入疏冷段。5～8號(hào)低加的疏水采用逐級(jí)自流方式,每臺(tái)低加均附設(shè)水位顯示、自動(dòng)調(diào)節(jié)和報(bào)警裝置,正常運(yùn)行中通過(guò)水位基調(diào)儀控制正常疏水調(diào)節(jié)閥以使低加水位保持在零位(7、8號(hào)低加水位報(bào)警值的低位值為-38mm;高位值分別為38mm和88mm)。當(dāng)水位超過(guò)88mm時(shí),危急疏水調(diào)節(jié)閥就會(huì)自動(dòng)參與調(diào)節(jié),將水位調(diào)整到正常范圍之內(nèi)。1低負(fù)荷工況下,低熱值下的抽汽側(cè)水位也會(huì)出現(xiàn)異常自1998年3月15日3號(hào)機(jī)組投產(chǎn)以來(lái),7、8號(hào)低加正常疏水系統(tǒng)管路在運(yùn)行過(guò)程中就一直存在著疏水不暢的缺陷,其中8號(hào)低加疏水無(wú)法通過(guò)正常疏水管路排出,汽側(cè)水位完全依靠危急疏水調(diào)節(jié)閥周期性動(dòng)作而勉強(qiáng)維持在(-188～168)mm之間。在低負(fù)荷工況,7號(hào)低加疏水也出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。200MW負(fù)荷下,如將危急疏水調(diào)節(jié)閥設(shè)置在手動(dòng)關(guān)閉狀態(tài),則只有在正常疏水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度達(dá)到98%以上時(shí),汽側(cè)水位才能在高出正常值103mm的位置保持穩(wěn)定。依靠危急疏水調(diào)節(jié)閥調(diào)整低加汽側(cè)水位,會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)組運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性。因?yàn)?、8段抽汽管道上沒(méi)有隔離門(mén),危急疏水調(diào)節(jié)閥一旦出現(xiàn)卡澀或控制系統(tǒng)故障,就可能因?yàn)槠走M(jìn)水或其它缺陷,危及機(jī)組的安全運(yùn)行。此外,從經(jīng)濟(jì)性方面考慮,汽側(cè)疏水不經(jīng)過(guò)正常疏水口排出,使疏冷段處于干燒狀態(tài),加大了低加的疏水端差,由此導(dǎo)致汽輪機(jī)熱耗率的升高。2與正常疏水接口位置的調(diào)整通過(guò)對(duì)部分同型機(jī)組低加疏水情況進(jìn)行分析比較,發(fā)現(xiàn)7、8號(hào)低加疏水不暢在引進(jìn)型300MW機(jī)組上普遍存在,現(xiàn)有的改造主要有以下3種:(1)將低加危急疏水與正常疏水的接口位置相互調(diào)換;(2)將7、8號(hào)低加正常疏水引出管由原來(lái)疏水冷卻腔室較高位置改在疏水冷卻腔室的底部,同時(shí)簡(jiǎn)化管路布置、降低壓損;(3)在疏水管路上加裝疏水泵,以提高疏水的壓頭。上述改造雖能排除疏水不暢的缺陷,但都不同程度地降低了回?zé)嵫h(huán)效率。前2種采用降低正常疏水出口管的高度來(lái)保證疏水管道的充滿(mǎn)度,導(dǎo)致疏冷段無(wú)水通過(guò),加大了低加的疏水端差;第3種在利用疏水泵提高疏水壓頭的同時(shí)也增加了能耗,降低了效率。7、8號(hào)低加現(xiàn)有疏水系統(tǒng)如圖2所示。2.18因?yàn)閿?shù)字不好，疏浚水的不好2.1.1低加汽側(cè)壓力8段抽汽引自低壓次末級(jí)后(26/33級(jí)),額定負(fù)荷工況下,凝汽器真空96.4kPa,8號(hào)低加汽側(cè)壓力20.1kPa,最大可利用差壓為15.5kPa,而實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中200MW負(fù)荷下的疏水差壓僅為11.0kPa(見(jiàn)表1)。隨著負(fù)荷的降低,8號(hào)低加疏水差壓也在逐漸減小,如果疏水差壓與疏水引入、引出點(diǎn)的高差之和不能克服其在管系流動(dòng)過(guò)程中的阻力損失,就會(huì)造成疏水系統(tǒng)異常。2.1.2管系布置設(shè)計(jì)從圖1、2看出,低加疏冷段入口部分淹沒(méi)在疏水之中,而正常疏水引出管處在疏冷段相對(duì)較高的位置,并高出至凝汽器疏水引入管2850mm。因此,要使疏水從正常疏水口順利排出,除具備克服管系阻力的壓頭外,還須在8號(hào)低加至凝汽器正常疏水管路上形成虹吸。按照水的管道阻力計(jì)算方法對(duì)整個(gè)疏水管系進(jìn)行水力計(jì)算,以確定疏水壓頭克服沿程及局部阻力損失的情況。粗糙管內(nèi)的湍流摩擦阻力系數(shù):λ=1(1.14+2lgDiε)2λ=1(1.14+2lgDiε)2(1)式中:ε為管子等值粗糙度,m;Di為管子內(nèi)徑,m。取Di=0.2m,查表可知,ε=0.0003m,代入式(1),λ=0.022。由圖1可知,管系中有公稱(chēng)通徑DN200、90°彎頭10只,取ξ1=0.35;DN200閘閥1只,取ξ1=0.38,DN250閘閥1只,取ξ1=0.50;調(diào)節(jié)閥(喉徑DN100)1只,取ξ1=57.6。管道局部阻力系數(shù):Σξ1=0.35×10+0.38×1+0.50×1+57.6=61.98管道總阻力系數(shù):ξt=λDil+Σξ1=64.46ξt=λDil+Σξ1=64.46式中:l為管道總展開(kāi)長(zhǎng)度,m,取l=22.5m。疏水在管道中流動(dòng)的總阻力損失為:Δp=ξ1pd(2)pd=12×(0.3537×GD2i)2υpd=12×(0.3537×GDi2)2υ(3)式中:pd為管內(nèi)介質(zhì)的動(dòng)壓力,Pa;G為管內(nèi)介質(zhì)的質(zhì)量流量,t/h;υ為管內(nèi)介質(zhì)的比體積,m3/kg。在200MW負(fù)荷下,取6、7、8號(hào)低加疏水總流量G=62.4t/h;Di=0.2mm;υ=0.0010188m3/kg,代入式(2)可得:Δp=64.46×0.5×(0.3537×62.4/0.22)2×0.0010188=10.0kPa以200MW負(fù)荷為例,疏水差壓11.0kPa,疏水的引入、引出管高差壓頭為28.5kPa,兩者合計(jì)形成39.5kPa的壓頭。疏水在整個(gè)管系的流動(dòng)阻力為10.0kPa,疏水壓頭已足以保證8號(hào)低加疏水流入凝汽器,因此疏水不暢的真正原因并非壓頭不足,而是管系設(shè)計(jì)存在先天缺陷:管道未按連續(xù)下降的趨勢(shì)布置;在8號(hào)低加疏水引出管以及疏水調(diào)節(jié)閥附近有兩個(gè)較大的“U”形彎頭(如圖2所示),后者由于直接聯(lián)接于凝汽器上,因而積存空氣可及時(shí)抽出,但前者在“U”形彎頭處形成了水封,加之疏冷段入口又完全淹沒(méi)在疏水之中,導(dǎo)致低加啟動(dòng)過(guò)程中疏冷段腔室上部的空氣無(wú)法排出,在管道內(nèi)形成了局部氣阻,直接影響到低加疏水管路上虹吸的形成。2.27不同負(fù)荷下疏水差壓與8號(hào)低加情況不同,運(yùn)行中7號(hào)低加僅在負(fù)荷低于200MW時(shí)疏水不暢的缺陷才顯得明顯,到接近最低穩(wěn)燃負(fù)荷150MW時(shí),7號(hào)低加汽側(cè)水位高出正常值265mm。由圖2可知,7號(hào)低加的疏水引出點(diǎn)低于至8號(hào)低加疏水引入點(diǎn)2540mm,為此,要使疏水順利排出,必須保證有足夠的差壓。表1列出了不同負(fù)荷下7、8號(hào)低加汽側(cè)壓力,計(jì)算表明300MW負(fù)荷下7號(hào)低加疏水差壓為62.5kPa,而到了200MW負(fù)荷下疏水差壓僅為33.0kPa。既然300MW負(fù)荷下7號(hào)低加疏水正常,到了150MW負(fù)荷下水位較正常值偏高265mm,說(shuō)明缺少2.65kPa以上的疏水壓頭。3重新布置實(shí)現(xiàn)基于現(xiàn)場(chǎng)條件、管系膨脹以及運(yùn)行操作難易程度等諸多因素綜合考慮,8號(hào)低加疏冷段上部積氣導(dǎo)致虹吸不能建立的缺陷,無(wú)法通過(guò)管道的重新布置實(shí)現(xiàn)。經(jīng)分析在正常疏水引出管的最高點(diǎn)加裝一只DN6針型閥作為抽真空門(mén)引至凝汽器喉部(圖3),在機(jī)組起動(dòng)前將該閥打開(kāi),抽出疏冷段腔室上部的空氣,以幫助在管道中建立虹吸。綜合7號(hào)低加疏水不暢原因的分析結(jié)果,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件,將7號(hào)至8號(hào)低加疏水引入管高度降低800mm,就可以提高疏水壓頭8kPa,補(bǔ)償了150MW最低負(fù)荷下2.65kPa的差壓缺口。4正常疏水控制閥開(kāi)度無(wú)增強(qiáng)預(yù)疏7、8號(hào)低加疏水系統(tǒng)改造后,經(jīng)過(guò)6個(gè)月的運(yùn)行觀察,7、8號(hào)低加汽側(cè)水位在不同負(fù)荷下均能穩(wěn)定在正常水位線±38mm的范圍之內(nèi),200MW負(fù)荷時(shí)7號(hào)低加正常疏水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度由原來(lái)的98%降至42%。7、8號(hào)低加在不同負(fù)荷時(shí)的運(yùn)行參數(shù)詳見(jiàn)表2。5