300mw凝汽式汽轮机低加系统运行分析

300mw凝汽式汽轮机低加系统运行分析

张家口市处理厂配备了八台东方汽轮机厂有限公司生产的300吨混凝土凝汽轮机。机组回热系统均采用八级不调整抽汽,一、二、三段抽汽分别接至3、2、1号高压加热器(下称高加);四段抽汽一路供除氧器除氧及加热用,并引出一部分供高压厂用汽系统用汽,另一路作为小汽机的驱动汽源带动汽动给水泵供给锅炉用水;五、六、七、八段抽汽分别接至4、3、2、1号低压加热器(下称低加)。高加及低加均采用表面式加热器,除氧器采用混合式加热器。高加用来加热给水泵出口的高压给水,低加用来加热凝结泵出口的凝结水。一单元的两台机组为东方汽轮机厂初期设计的高中压分缸机组,型式为:亚临界、中间再热、三缸两排汽、凝汽式汽轮机。低加系统采用卧式布置,受热面管系采用U形管管板式。其中4号低加(DR-600-4)为三段一体式结构(即包括过热冷却段、蒸汽凝结段和疏水冷却段),2号低加(DR-600-2)为一段式结构(即只有蒸汽凝结段),1、3号低加(DR-800-1、DR-600-3)为两段一体式结构(即包括蒸汽凝结段和疏水冷却段),具体低加内部结构见图1～4。低加在正常运行时,由凝结泵来的凝结水首先进入1号低加,经由疏水冷却段、蒸汽凝结段逐段加热后,流出1号低加,进入2号低加,经加热后再进入3号低加,如此逐级加热,最后由4号低加加热后进入除氧器。从汽轮机来的抽汽由蒸汽进口进入低加,先在过热冷却段内被冷却至接近饱和温度(DR-800-1、DR-600-2、DR-600-3型低加抽汽温度较接近饱和温度,故未设计过热冷却段),再进入饱和蒸汽凝结段逐渐冷凝,冷凝水沿隔板流至外壳下部,经疏水冷却段(DR-600-2型低加没有)由折流板导流对凝结泵来的凝结水进行初级加热,并冷却为过冷水(即疏水)。低加系统设计有低加疏水箱,4、3、2号低加疏水正常采用逐级自流运行方式,2号低加疏水排至低加疏水箱,低加疏水箱中的疏水再经过变频低加疏水泵送至2号低加出口凝结水管道,与凝结水混合后流入除氧器,1号低加疏水通过疏水调整门独立排至凝汽器;此外,各加热器还设有事故疏水,供事故情况下疏水排放。各台加热器靠疏水调节阀自动维持一定的水位。1、2号机组刚投产时,低加疏水泵为定速泵,只能通过调整其出口门开度来控制疏水流量,经常造成低加疏水箱无水运行,低加疏水泵发生振动,轴承多次损坏,故低加疏水泵一直无法正常投运,而且2号低加一直无法维持正常水位,经常由于水位高而解列,致使机组的经济性降低,且影响除氧器的除氧效果,威胁着机组的安全运行。机组运行多年来,利用机组检修机会多次对2号低加及低加疏水泵系统进行了改造:低加疏水泵由调整出口开度改为变频调节;低加疏水箱顶部加装了一根引入凝汽器的平衡管,调节低加疏水箱内的真空度,从而保证2号低加水位在正常范围内。然而机组满负荷运行时4、3、2号3台低加抽汽总量每小时达110多t,2号低加由于系统的原因,运行中疏水温度长期处于偏高的状态,几乎接近七段抽汽温度,增加了排汽冷源热损失,降低了整个回热循环热效率,而且还增加了凝汽器的热负荷,使机组的真空度降低,其它相关运行参数也偏离设计参数,影响机组的经济性和安全性。1、2号机2号低加原设计下端差25.2℃,上端差3℃。1号机实际运行下端差92℃,上端差4.9℃;2号机实际运行下端差72℃,上端差9.1℃。虽然2号低加的温升远高于设计值(1号机10.0℃、2号机7.8℃),但实际由于七段抽汽量增大,增加了高压热源的损失,使机组的热效率下降。技改前低加系统运行参数见表1。通过对2号低加内部结构及低加的运行方式分析,2号低加疏水温度偏高的原因可能有以下几方面原因:首先由于2号低加为一段式结构,低加内部缺少必要的隔板,蒸汽进口直接与疏水口相通。若2号低加正常疏水口没有被疏水淹没,部分高温蒸汽会不经过蒸汽冷却段直接进入疏水管道,出现低加水位不稳及疏水管道振动等现象,造成疏水温度大幅升高接近进汽温度。其次由于系统设计原因,3、4号低加的事故疏水直接排至2号低加,会排挤2号低加进汽,大量高温疏水进入2号低加会使疏水温度上升。此外2号低加连续空气门接至凝汽器喉部,而疏水箱顶部排空气也接入凝汽器喉部,按照连通管原理,两个负压区互相影响,可能导致2号低加疏水不畅。为了查清2号低加疏水端差大的原因,制定了2号低加不同运行工况下试验方案,于2007年8月28、29日在1号机进行了试验。整个试验过程中机组负荷维持200MW不变,各高、低压加热器系统正常运行,4、3、2号低加逐级自流方式,2号低加疏水进入低加疏水箱通过低加疏水泵打至2号低加出口凝结水管道,1号低加疏水通过调整门流入凝汽器,各低加水位均正常。2、3、4号低加凝结水温升分别为32℃、28℃、15℃;疏水下端差分别为87℃、5℃、2℃,各低加温升均较接近设计值,但2号低加端差远远大于设计值。为了排除3、4号低加对2号低加的影响,分别做了单独解列4号低加和解列3、4号低加,维持2号低加单独运行的试验,并且做了提高低加疏水箱水位和提高2号低加水位的试验。1试验步骤和低运行参数试验步骤及低加运行参数见表2。2号低加正常疏集疏水管道出现大量疏水,疏水效果差(1)通过试验发现低加各种不同运行方式2号低加疏水温度仍然偏高,3、4号低加正常运行不影响2号低加疏水温度,排除上级低加运行对其影响,且试验过程中发现2号低加的正常疏水温度高而其危急疏水温度就地实测正常,怀疑2号低加正常疏水口偏高,故其正常疏水管道经常发生振动。7段抽汽直接进入疏水管道,造成疏水温度高。(2)提高2号低加水位至220mm(高一值报警)后,2号低加疏水迅速由138℃降至95℃,2号低加入口水温63℃,疏水端差降至32℃。经分析讨论认为:2号低加正常疏水口较高,且2号低加水位无很好的自动调节手段,只能人为就地手动调整,因此2号低加长期维持在相对较低水位运行,大量疏水通过事故疏水管道排放至低加疏水箱。由于2号低加疏水口高于低加正常疏水水位,蒸汽直接进入疏水管道,造成蒸汽直接通过2号低加正常疏水管道进入疏水箱,使2号低加下端差偏大。3号低加水位稳定的控制为了将2号低加水位提高至疏水口上方,便于疏水正常流动,利用这次1号机小修机会,对2号低加疏水系统进行了改造。首先将2号低加水位测量装置及翻板水位计提高300mm,维持2号低加水位高于正常疏水口处;其次将2号低加疏水箱水位测量装置及翻板水位计提高200mm。2号低加及低加疏水箱水位保护做了相应调整。机组启动后2号低加水位维持在高于疏水口以上运行,疏水端差降低至34℃。1号机低加系统经过技术改造后运行参数见表3。然而2号低加水位仍然不好控制,负荷变化后需就地开关2号低加事故疏水手动门来维持2号低加水位,不便于运行人员控制。通过分析发现,造成2号低加水位不稳的主要原因是由于低加水位通过事故疏水量的多少来调节时,运行工况发生变化时势必影响到2号低加的运行,然而2号低加事故疏水管上只安装了手动门,缺少自动调整疏水量的手段,因此当机组运行工况发生变化时低加水位便随之大幅波动。整个低加系统中通过调节变频低加疏水泵转速可以自动调整疏水量的变化从而维持低加疏水箱水位稳定,因此提出利用低加疏水箱满水通过调整低加疏水泵转速维持2号低加水位的方法。低加疏水箱满水后,封住了2号低加的正常疏水口,蒸汽由折流板导向沿低加管系流动,经管束内的凝结水冷却成疏水,使得低加建立水位,通过调整低加疏水泵转速调整2号低加的疏水量,从而维持2号低加水位稳定。机组原逻辑设计通过调整低加疏水泵转速直接控制的是低加疏水箱水位,只能在低加疏水箱满水时,间接通过低加疏水泵转速来维持2号低加水位。为此要求热控将低加疏水泵转速自动调节由低加疏水箱水位控制改为由2号低加水位控制。通过几天的调整和观察,负荷变动的情况下通过调整低加疏水泵的转速较容易维持2号低加水位在正常范围,2号低加下端差降至34℃,接近2