【文章內(nèi)容簡介】 程（即加熱器的過熱蒸汽冷卻段），采用無限多級加熱器回熱循環(huán)的理論，盡管是不可能實 現(xiàn)的，但說明了給水回熱的極限，它是回熱循環(huán)原理的基礎(chǔ)。 今再以機組熱力循環(huán)中熱能的利用和損失的情況為例子予以說明。以中壓機組理論上的火電廠循環(huán)的分配為例。燃料具有的化學能在轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝麩崮艿倪^程中，它在鍋爐內(nèi)燃燒將要損失燃料全部熱能的 14%左右；蒸汽從鍋爐送至汽輪機，在管道中散失熱能約 %；蒸汽進入汽輪機內(nèi)做功時也損失一點熱能；做功后的排汽從汽輪機排出至凝汽器時還具有相當多的熱能，這部分熱能在凝汽器內(nèi)傳給了冷卻水而白白浪費掉，這項凝汽器損失是所有損失中最主要的，約占燃料熱能的 60%以上。本例火電廠的燃料熱 能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿挠行崮軆H占 23%左右，高壓和超高壓以上參數(shù)火電廠該百分比將會大一些，目前最高參數(shù)最現(xiàn)代化的火電廠該百分比也不過 40%左右。 由此可見，熱力循環(huán)中大部分熱能被冷卻水帶走而損失掉，火電廠的熱效率卻很低。為了提高循環(huán)熱效率，減少汽輪機排汽所損失的熱量，其途徑之一，就是利用在汽輪機內(nèi)已經(jīng)做過一部分功的 蒸汽，從抽汽口抽出用以加熱給水，又回到鍋爐中去，它不排入凝汽器，它的熱量就不被冷卻水帶走而由給水回收，這部分蒸汽的熱量就幾乎全部被利用而無損失。盡管進入汽輪機的蒸汽的大部分最終被排入凝汽器，造成很大熱損 失，而這小部分抽出的蒸汽卻幾乎沒有熱損失，這兩部分蒸汽的熱效率組成了內(nèi)蒙古工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計論文 整個循環(huán)效率，它比 沒有回熱過程的循環(huán)提高了熱效率，該熱效率相對提高值一般約為 10%～ 12%，高的可達 15%左右。其中高加所占增益約 3%～ 6%左右。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計論文 第二章 高壓加熱器運行中存在問題分析 高加在運行時，無論汽側(cè)或水側(cè) ，溫度和壓力都很高，因此對高加的設(shè)計、材料、制造、安裝、檢修和運行都提出了很高要求，由于有些未滿足要求，使得高加系統(tǒng)的故障頻繁出現(xiàn)，僅次于鍋爐爆管，而居電廠故障的第二位。高加系統(tǒng)故障大致有四種類型：管束泄漏、水路管束堵塞、進出水側(cè)短路和傳熱特性不良。 以高壓加熱器內(nèi)部管系泄漏所占比重最大 ， 占 %， 疏水調(diào)節(jié)裝置及熱工自動 、 熱工保護裝置的故障所占比重居第二位 ， 占 %， 疏水冷卻器 、 蒸汽冷卻器等的水室結(jié)合面泄漏比重占第三位 ， 占 %， 高加電動進汽門內(nèi)漏 ， 影響高加不能檢修迫使高加長時間停運比重占 % ，以危急 疏水門內(nèi)漏占比重第五位 ， 占%； 以疏水管道 、 空氣管道 、 水面計 、 溫度測點等泄漏 占比重第六位 ，占 %；以給水管道 、 給水門 、 聯(lián)成閥 、 安全閥故障占比重第七位 ，占 %； 因機組負荷低疏水無法排出而停運高加占第八位 。 以上統(tǒng)計不一定非常準確 ， 全面地代表所有大型機組高加的故障情況 。 但由此我們可對高加常見故障分布有一個比較清楚的了解從故障位置劃分 ， 高加系統(tǒng)故障可分為高加本體故障 ， 以及閥門附件和管道故障兩類 。 高加內(nèi)部管系泄漏是高加本體最為常見 、 最為嚴重的一種故障 ， 又包括管子本身的泄漏和管子端口 、 管子與管板連接處泄漏兩種情況 ， 導致管子本身泄漏的原因有沖刷侵蝕 、 管子給水入口端侵蝕 、 管子振 動 、 腐蝕 、 超壓爆管 、 材質(zhì)工藝不良等 ， 管子端口泄漏則可能由于熱應(yīng)力過大 、 管板變形 、 堵管工藝不當?shù)仍斐?， 除管系泄漏故障外 ， 高加本體故障還包括 ： 傳熱管結(jié)垢導致傳熱惡化 ， 加熱器殼側(cè)積聚空氣嚴重影響傳熱 ， 水室隔板密封泄漏或受沖擊損壞使部分給水未經(jīng)加熱走了旁路 ， 降低出口水溫等 。 閥門附件和管道故障包括 ： 進汽閥泄漏無法關(guān)嚴影響檢修 、 加熱蒸汽管道逆止閥或電動閥卡澀或未開全 、 并聯(lián)旁路管閥門不嚴密或高加保護裝置給水進口聯(lián)成閥不嚴造成部分給水不經(jīng)過加熱器而從旁路流過 、 疏水調(diào)節(jié)閥故障無法維持疏水正常水位 。 高加故障發(fā)生后會影響高 加的運行參數(shù) ， 為了正確地判斷故障需要對高加地運行參數(shù)進行監(jiān)視 ， 高加水側(cè)監(jiān)視的參數(shù)包括高加出口溫度 、 進出口溫差 、 給水端差 、 疏水端差 、 給水流量 、 給水壓力等 ， 高加汽側(cè)監(jiān)視的參數(shù)包括蒸汽的壓力和 溫度、蒸汽流量、疏水調(diào)門的開度等 。 下面就一些高加故障的主要問題進行詳細分析和闡述 內(nèi)蒙古工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計論文 高加出口 溫 度 降低的原因分析 高加管束泄漏引起給水溫度降低 高壓加熱器管束泄漏，給水由管內(nèi)泄漏到管外，疏水系統(tǒng)來不及排除，淹沒管束，汽水交換面積減少，出水溫度降低。引起加熱器管束泄漏的原因是管子受腐蝕或侵蝕 。管束隔板安 裝不正確而產(chǎn)生振動 。管子有裂紋或管子與管板連接問題，運行方式不當產(chǎn)生熱應(yīng)力等。早期投產(chǎn)的高加，在管束的管口處存在著較大的應(yīng)力，運行中受交變熱應(yīng)力的影響，易發(fā)生管口泄漏。對于長期進行調(diào)峰的機組，高加啟停頻繁，對高加管束壽命影響更為顯著，當管束受交變應(yīng)力達到一定次數(shù)，在管子的某一薄弱環(huán)節(jié)變?yōu)榘l(fā)生泄漏。加熱器管束泄漏有嚴重泄漏和輕微泄漏。嚴重泄漏為管束破裂，比較容易診斷，主要特征為水位計滿水，危急疏水器動作，光字牌閃光報警，給水泵電流增大。此時應(yīng)立即開啟疏水器旁路門，檢查疏水器，如果疏水器工作正常，應(yīng)關(guān)閉加熱器進 汽門，停用該級加熱器，謹防疏水倒入汽輪機內(nèi)，造成水擊事故。加熱器的輕微泄漏很難判斷，如 馬鞍山電廠 8 號機 1 號高加常發(fā)生管口與管板出現(xiàn)裂紋 (已經(jīng)門 堵的管子堵頭燒焊不嚴密，運行中受熱應(yīng)力影響出現(xiàn)裂紋 )。這種情況系輕微泄漏，運行中給水泵電流、 加熱器出水溫度及水位計水位變化不大，很難迅速診斷出來。此時，要關(guān)閉加熱器進汽門，關(guān)閉疏水門，若水位很快升高，則說明管束泄漏。 消除加熱器漏管的方法是用鋼圓錐堵頭堵塞，然后用電焊或氫弧焊焊接 。對于已堵塞的管頭產(chǎn)生裂紋可以用電焊重新燒焊。加熱器管束的堵門 一般不應(yīng)該超過全部管束的 10%，否則應(yīng)更換整臺加熱器管束。對于高參數(shù)的高加鋼管泄漏，有些電廠燒焊漏管的同時，把漏管四周的管束也進行燒焊。 但是我 認為燒焊漏管四周的鋼管時一定要慎重，必須確認漏管泄漏量較大，對四周的管束沖蝕嚴重時，再燒焊，否則會大大降低高加的使用壽命。 高壓加熱器水側(cè)旁路門關(guān)閉不嚴引起給水溫度降低 加熱器水側(cè)旁路門關(guān)閉不嚴和卡澀，使 得部分給水未經(jīng)加熱器直接到達出口，使出口水溫降低。這種情況可以根據(jù) 加熱器進口水溫與前一級加熱器出水溫度是否一致來診斷 。也可以根據(jù)加熱管上旁路管接頭前后水溫是否相同來診斷 。若兩者差值 較大，則說明旁路門漏水。圖 21 為加熱器旁路門漏水后，使 A 點的溫度高于 B 點的溫度。 如 馬鞍山電 廠 8 號機 1 號高壓加熱器檢修后，由于調(diào)試旁路門電動行程太大，高加投入運行旁路門閥芯關(guān)閉不嚴，使部分水經(jīng)旁路門直接到達加熱器出口， 給水 溫度比正常值低 3～ 4 ℃ ，影響機組熱耗率上升約 6688 KJ/kwh，后重新調(diào)試后恢復正常。我馬鞍山電廠 11 號機組曾經(jīng)發(fā)生過高加聯(lián)成閥卡澀，使給水不經(jīng)過高加管束加內(nèi)蒙古工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計論文 熱短路，引起高加出水溫度降低的現(xiàn)象，后經(jīng)解體檢查，消除。 圖 圖 21 疏水器故障引起 加熱器出水溫度降低 疏水器故障分兩種情況 :其一是疏水器排不出水，使加熱器水位升高或滿水，汽水熱交換面積減少，出水溫度降低。出現(xiàn)這種情況時必須立即開啟疏水器旁門，停用疏水器，必要時手動開啟危急疏水門。停用后的疏水器應(yīng)及時檢修。另一種情況是加熱器運行中疏水器處常開啟狀態(tài)，起不到疏水作用，這時除加熱器出水溫度降低外，較明顯的特征是水位計無水位運行。 圖 22 圖 23 如圖 22 為 馬鞍山電 廠 8 號機正常運行抽 汽在加熱器中的焓 降，圖 23 為疏水器跑汽后抽汽在加熱器中的焓降。疏水器跑 汽后，抽汽在加熱器中的可用焓降由△ h=3156806 = 2350kJ/kg 減到 △ h=3156 1540=1626kJ/kg，這是因為疏水器起不到本能的作用，經(jīng)過疏水器的不是疏水而是汽水混合物，汽水混合物的焓值顯然大于疏水器的焓值，故抽汽在加熱器中的可用焓降減少，給水吸收熱量間減少，出水溫度降低。疏水汽跑后使抽汽在加熱器中流動阻力減少，高值抽汽量增加。疏水器跑汽的另一種內(nèi)蒙古工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計論文 特征是低一級加熱器出口水溫度升高，這是因為高加疏水是串聯(lián)運行的， 高一級抽汽經(jīng)疏水器流入低一級加熱器中，該級給水吸熱量增多，出水溫度上升，疏水器故障使高一級抽汽流到低一級加熱器中，排擠低壓抽汽，減少了低值抽汽量，增加了額外冷源損失。疏水器跑汽時可用疏水器旁路門調(diào)節(jié)加熱器有水位運行，停用疏水器進行檢修。 抽汽量減少和進口水溫降低引起高加出水溫 度 降低 加熱器抽汽量減少主要是機組負荷減少，單向門卡澀和 抽汽進口汽閥卡澀，開度不足，使高加加熱量減少而引起出水溫度降低 。此外，加熱器空氣管路的孔眼過大，引起排汽攜帶部分抽汽進入低一級加熱器中，給水吸收的熱量減少，此 種情況可以比較兩級加熱器出水溫度變化值進行診斷。高加進口水溫較低引起出口水溫降低的原因主要是低一級加熱器管束破裂，旁路門關(guān)閉不嚴，疏水器的故障和加熱器停用等，處理方法同前。 高加疏水管振動的原因分析及處理 高加疏水管振動的原因分析 1. 高加疏水系統(tǒng)設(shè)計安裝不良 高加疏水系統(tǒng)的運行工況比較復雜，對疏水 系統(tǒng)的設(shè)計安裝質(zhì)量要求十分嚴格，稍有不慎就會引起疏水管振動，如馬鞍山電 廠 2 臺 125 機組投產(chǎn)時高加疏水管時就發(fā)生強烈振動，其主要原因是懸吊架布置不合理，管路系統(tǒng)剛度不夠，在高加啟停交變膨脹 收縮的影響，從而造成管路系統(tǒng)振動，后經(jīng)增加懸吊架，加固加強管路支架，使高加疏水管振動顯著下降。 高參數(shù)高加疏水調(diào)整門布置位置對疏水管路振動也有很大的影響。一般高加疏水調(diào)整門都布置在高加出口，但也有少數(shù)電廠高加疏水調(diào)整門布置在其它部位的，如 :馬鞍山 電廠高加疏水調(diào)整門布置在 15 米 層的除氧器進口，運行中經(jīng)常發(fā)生振動從而造成疏水調(diào)整門的損壞 ， 95 年大修將疏水調(diào)整門改在 0 米層的高加出口處，運行后振動顯著下降。 2. 疏水器或疏水調(diào)整門故障引起高加疏水管振動 中低壓機組高加都配置疏水器，當疏水器故障時，疏水器 不能自動調(diào)節(jié)，高加無水位運行，經(jīng)過高加疏水管的不是疏水而是汽水兩相物，從而造成疏水管振動。 高壓機組的高加都不采用疏水器，而是靠疏水調(diào)整門來調(diào)節(jié)內(nèi)部水位的。但我國的高加疏水調(diào)整門由于設(shè)計和制造方面的原因，在實際運行很難保證正常運行，當疏水調(diào)整門故障時，疏水調(diào)整門幾乎處于全開狀態(tài)，使高加難以維持水位，經(jīng)過高加疏內(nèi)蒙古工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計論文 水系統(tǒng)是汽水混合物，從而造成疏水系統(tǒng)振動。 3. 高加疏水水位對系統(tǒng)振動的影響 維持高加汽側(cè)的正常疏水水位是高加性能的基本條件，是高加安全，經(jīng)濟運行的根本保證。但是，高加水位影響因素較多 ，其水位指示并不代表加熱器內(nèi)部的真實水位。在高加的運行中，由于能量轉(zhuǎn)換效應(yīng)的影響，高加內(nèi)部真實水位要低于外側(cè)指示水位，同時在各種工況下，高加內(nèi)外水位差值也有區(qū)別，而且同一型號的機組，高加疏水布置方式不同，其高加最佳水位也不相同，如 :馬鞍山電廠 125 機組高加為例，當高加疏水位在 320mm 時，疏水管路系統(tǒng)發(fā)生強烈振動，但適當關(guān)小疏水調(diào)整門，提高高加水位，管路系統(tǒng)振動消除，這就說明高加疏水水位偏低時，經(jīng)過疏水調(diào)整門進入疏水系統(tǒng)的不是疏水而是汽水兩相物，從而造成管路振動。 高加最佳的疏水水位是保證疏水系統(tǒng)不振動、熱 交換效果最好的水位。由于水位影響因素較多，制造廠說明書和運行規(guī)程規(guī)定的水位不一定是最佳的疏水水位，最佳的疏水水位是通過試驗的方法來確定的。 解決疏水管振動的處理措施 1. 使高加疏水有一定的過冷度 300MW 機組的高壓加熱器 按其換熱階段設(shè)置為三部分；內(nèi)置蒸汽冷卻段、蒸汽凝結(jié)段、內(nèi)置式疏水 冷卻段。在加熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計中必需對這三部分的換熱面積進行合理的分配。才能使回熱系統(tǒng)有較高的經(jīng)濟性。蒸汽冷卻段面積的設(shè)定，一方面要達到最佳的換熱效果，另一方面還要在蒸汽流出冷卻段時有一定的過熱度，避免蒸汽出口 處產(chǎn)生濕蒸汽，使管束受到?jīng)_刷，降低加熱器的使用壽命。 凝結(jié) 有足夠的冷卻面積，凝結(jié)所有從蒸汽冷卻段來的蒸汽，該段也是高壓加 熱器主要的換熱區(qū)。疏水冷卻段面積的設(shè)定，應(yīng)使疏水流出加熱器時有一定的過冷度，《高壓加熱器技術(shù)條件 》GB10865— 89中規(guī)定：設(shè)有內(nèi)置式疏水冷卻段的高壓加熱器其疏水端差不小于 ℃ 。這樣使有一定過冷度的疏水進入疏水管道，減少了疏水汽化形成兩相流的可能性。 2. 有效控制高加水位 高加應(yīng)設(shè)置可靠的水位監(jiān)測裝置，除要設(shè)置高水位報警信號外，還應(yīng)設(shè)置低水位報警，這不僅可以防止壓力較高的蒸汽進入壓 力較低的高加或除氧器內(nèi)造成超壓，而且也可防止高加疏水管道中進入蒸汽形成兩相流。 選擇調(diào)節(jié)性能可靠的高加疏水調(diào)節(jié)閥很重要。高加的疏水水位的控制，主要是靠高加疏水調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)來完成的，該閥應(yīng)具有良好的開度及流量的線性關(guān)系，閥門在最大最小流量間調(diào)節(jié)時，其開度應(yīng)在 80%一 2