熱電廠汽輪機組真空度降低原因分析及處理

2013-11-08 李濤 新疆阿克蘇市農一師電力公司熱電廠

  分析了農一師電力公司熱電廠2×12MW汽輪機凝汽器真空度下降的原因,分別針對抽氣系統故障、循環水系統影響、凝汽器內管結垢問題等進行了分析和部件拆檢,認為凝汽器內管結垢及循環水水質、水量是主要的影響因素。通過逐項處理,取得了良好效果。最后提出以TP316L不銹鋼管取代銅管,可以提高機組運行周期。

  農一師電力公司熱電廠一期工程規模為2×12MW,1996年10月投產,2000年增建了一臺65t/h鏈條爐。因此,熱電廠現擁有1#、2#兩套12MW發電機組,兩臺75t/h煤粉爐和一臺65t/h鏈條爐。其中:1#汽輪發電機組的汽機型號為N12-3.43-1,發電機型號為QF2-12-2(凝汽式汽輪機);2#汽輪發電機組的汽機型號為C12-3.43/0.98,發電機型號為QF2-12-2(抽汽式汽輪機)。目前汽輪機的真空表指示呈現出降低狀態,在調節汽門開度不變的情況下,汽輪機的負荷降低,發電效率下降,嚴重影響熱電廠的安全生產和經濟效益。針對上述情況,全廠專業技術人員進行了細致的分析,并進行了全面檢查和修復。

1、原因分析

  凝汽器真空度是汽輪機運行的重要指標,也是反映凝汽器綜合性能的一項主要考核指標。凝汽器的真空水平對汽輪發電機組的安全性、可靠性、穩定性和經濟性有著直接影響。引起汽輪機凝汽器真空度下降的原因不外乎內因和外因兩種。內因包括凝汽器滿水(或水位升高)、凝汽器結垢或腐蝕,傳熱惡化、凝汽器水側泄漏、凝汽器真空系統不嚴密,汽側泄漏導致空氣涌入等;外因如循環水量中斷或不足、循環水溫升高、后軸封供汽中斷、抽氣器故障等。

  1.1、凝汽器內管結垢

  凝結器端差達到0.05MPa,凝結器效率大大下降。打開凝汽器水室端蓋檢查時發現,凝汽器銅管堵塞嚴重,特別是在凝汽器出水側,約30%的銅管存在結垢堵塞現象,主要為硅酸鹽和碳酸鹽垢質。結垢不僅阻礙了循環水的暢通,也嚴重影響換熱效果。

  1.2、抽氣系統故障

  射水抽氣器是汽輪機抽真空系統的抽氣裝置,經檢查發現均壓箱及抽氣門等處存在漏氣現象,真空系統嚴密性欠佳。對射水抽氣系統的拆檢中發現,水室、噴嘴、混合室、逆止閥及擴散管有結垢,影響了抽汽器效率。

  1.3、循環水水質和溫度的影響

  熱電廠采用的是開放式天然湖泊水源水循環冷卻系統,拆檢中發現,循環水系統濾網積累了大量污物,部分穿過濾網,堵塞了凝汽器銅管入口,影響真空度和換熱效率。另外,夏季水溫升高,有時高達25℃,凝汽器換熱效率大大減低,真空值下降,保持在-0.078MPa都很難,不能滿負荷發電。

2、處理方案

  2.1、抽氣系統處理

  真空系統的嚴密性是影響汽輪機組年運行小時、停機率,大修率的重要因素之一。真空系統不嚴密漏氣量增多時,表現的主要現象是:汽輪機排氣溫度與凝汽器出口循環水溫的差值增大、凝結水過冷卻度增大,等。本廠采用了停機后灌水檢漏的處理措施,對部分密封不嚴的地方均進行了處理,對2臺汽輪機組射水抽氣系統的4臺射水泵進行了拆檢維修,通過更換軸承、密封環、盤根及軸承座潤滑等處理措施,射水泵出力正常,射水系統運行正常,開機時抽真空能力達到-0.07MPa。

  2.2、循環水系統處理

  考慮到湖泊水源地漂浮物較多,循環泵的入口加設了三道濾網,分別設在引水渠沉淀坑入口、循環泵池的入口閘門和各循環泵的入口位置,通過對湖水表面大的漂浮物和水草、魚蝦等體型較小的水生動物的攔截,以及對泥沙、螺絲類等物的阻擋作用,消除了因水質而造成的銅管堵塞問題,經處理后達到了預期的效果。

  針對夏季高溫問題,采用了大流量強制換熱處理方式,將循環泵流量由1500m3/h增容至3000m3/h,設計了根據水溫調整循環水流量的控制措施。

  2.3、凝汽器部件的改造與處理

  對凝汽器二次濾網進行了改造,安裝在凝汽器的入口最低處,濾網采用通孔為8mm不銹鋼網,并加裝了排污管。對系統的4臺凝結泵定期進行維修保養,以保證凝結泵出力。

  針對凝汽器內銅管結垢問題,提出了兩種方案,一為酸洗,即采用稀鹽酸等除去硅酸鹽和碳酸鹽垢質,疏通管道,再用高壓水槍沖洗、清洗,最后鍍膜。二為更換,即用TP316L型同規格不銹鋼管更換全部銅管。其中方案二具有如下優勢:

  (1)TP316L型優質不銹鋼,具有較高的硬度、鋼度以及很強的抗高溫蒸汽沖擊性能和抗振性。且不銹鋼管在凝汽器的應用技術已經成熟。

  (2)TP316L型不銹鋼內壁光滑,較銅管而言,管壁附面層效應微弱,既強化換熱,又提高了抗結垢性能,相同的換熱面積下,其傳熱系數比銅管提高2.121%~8.408%。而在運行過程中,銅管的總傳熱系數下降速度高于不銹鋼管。

  (3)TP316L不銹鋼管對Cl-的耐蝕性遠高于銅管,前者在Cl-<500mg/kg的水中是安全的,而后者僅能適應Cl-<100mgk/kg的水,因此,TP316L不銹鋼管不能與銅管混合使用。從設備的運行周期和經濟性考慮,TP316L不銹鋼管作為凝汽器內管是可行的。

3、結語

  通過上述分析可知,凝汽器真空度受到很多因素影響,而凝汽器內管結垢及循環水水質、水量是主要的影響因素,在凝汽器日常管理中,對真空度的監測極為關鍵,要加強對冷卻管清潔度的日常維護,合理調整循環水水量,使凝汽器在最佳真空狀態下運行。而采用TP316L不銹鋼管取代原有銅管,無疑可以達到較好的效果。