香港南丫电厂的高压加热器改造

2011-06-23钱松立顾琼彦

电站辅机 2011年3期

钱松立，顾琼彦

（上海电气电站设备有限公司上海电站辅机厂，上海，200090）

1 概述

高压加热器作为电站的主要辅助设备，其运行状况的优劣，将直接影响机组出力。当高压加热器因故障停运时，发电机组出力将受限10%左右，同时，机组的经济效益也因高加停运煤耗增加而降低［1］。

香港南丫电厂5号机组为350MW亚临界一次中间再热燃煤发电机组，在上世纪80年代投入运行，已运行有20多年的时间。该机组设有八级回热系统，由4台低加、1台除氧器和3台高加组成，从凝汽器后开始编号，1号～4号为低压加热器，5号为除氧器和6号～8号为高压加热器，经过多年运行，6号高加已经无法满足机组运行的要求，因此，电厂对此高加提出了改造要求。

原有6号高压加热器的外形图，见图1。为此进行改造设计的高压加热器外形图，见图2所示。两者的设计参数比较见表1中数据。

图1 原设计的6号高压加热器

图2 改造设计的6号高压加热器

表1 6号高压加热器设计参数比较

2 设计优化

2.1 换热管

原高加管束使用SA556B－2材质的碳钢换热管，内置不凝汽收集排汽装置，原设计方案中的8号高加不凝汽排向7号高加，7号高加排向6号高加，再由6号高加排向除氧器，这种设计使得不凝汽在6号高加内汇集，不仅严重影响6号加热器的换热效果，并且容易造成换热管腐蚀，因此，在改造设计中选用了奥氏体不锈钢管SA688TP304N，同碳钢管相比较而言，不锈钢换热管在耐冲蚀、耐腐蚀性方面有着优异的特性，可以大大延长加热器的使用寿命，虽然不锈钢换热管的传热性能比碳钢管要差，但根据HEI标准，碳钢管管内的设计流速要求小于2.4m／s，而不锈钢管管内设计流速可达3.0m／s，这就部分弥补了不锈钢换热管在传热方面的缺陷［2］。经过传热计算，确定新设计的加热器换热面积为1220m2。内置的不凝汽抽气装置在设计上也考虑了节流，免除了在外部抽汽母管内加装截流孔板的工作，另外，为改善6号高加内不凝汽聚集的情况，建议电厂改造高加不凝汽排放方式，即每台高加的不凝汽各自单独排向除氧器或者凝汽器。

2.2 疏水冷却段

疏水冷却段的设计应用了我厂的成熟设计方案，与原高加设计相比，优点在于：疏冷段是全流量封闭结构，疏冷段端板与换热管之间无胀接，严格控制端板管孔与换热管外径之间的间隙，依靠这些间隙，疏水会在其间形成水封，可以保证凝结段的蒸汽不会泄露到疏水冷却段，也使换热管能在端板的管孔中热胀自由。设计过程中，严格计算并校核疏水在疏冷段的流速，避免疏水汽化，防止疏冷段的汽水两相流对管束的冲蚀，加长的疏水吸入口保证加热器在较低水位时能够正常运行；疏水出口管设置在壳体的侧面，能够减少疏水流动时的阻力。

2.3 水室分隔板

水室分隔板容易受到给水的冲蚀，由于给水流经换热管后会有压降，所以，运行时水室分隔板会受到压差的影响，严重时，会造成分隔板变形或者分隔板与水室焊缝的开裂。原高加的水室分隔板采用碳钢制作，不耐冲刷，在改造设计中，为了防止给水冲蚀及加强分隔板的刚度，选用了0Cr18Ni9的不锈钢材料，分隔板与水室壳体采用全焊透的结构以保证焊缝强度，分隔板、管板和水室封头之间焊缝的某些位置，难以焊接，并且是应力集中区域，因此在设计上，采用了2块较薄的弹性封板，弹性封板仅焊接在分隔板上，与管板和水室封头留有的间隙较小，运行时，在水室中压差的作用下，弹性封板会略微弯曲来填补与管板和封头之间的间隙，不仅免除了以往三者焊接在一起时产生的应力集中现象，还避免压差对分隔板产生弯曲的影响。水室分隔板上的检修盖板采用不锈钢螺栓进行连接，并与隔板点焊，防止不锈钢螺栓在给水的冲刷下松动脱落或被冲蚀。

2.4 水室检修人孔门

原设计的高加水室检修人孔采用的是法兰盖结构，由于管程的设计压力很高，使得人孔尺寸设计得比较小，而且人孔盖很厚重，对水室的检修工作带来不便。在改造设计中，水室的人孔采用了自密封结构，人孔尺寸由原来的Ø400mm增大到Ø457mm，人孔盖的重量由265kg减小到190kg，依靠特殊设计的人孔盖拆卸装置，更给现场的检修工作带来了便利。由于人孔的密封是依靠管程的压力进行自密封，不仅结构简单，而且密封性能好，解决了法兰式人孔盖笨重且容易泄露的弊端。

2.5 上级疏水进口管

原设计方案中，上级疏水进口管设置在加热器的中部，这样使上级高加疏水进入6号高加时，汽化空间不足，容易产生汽水两相流，将对管束产生冲刷及引起管束振动。加热器尾部的椭圆形封头离管束终端尚有一定的距离，将上级疏水进口管移至加热器尾部，可利用该处作为上级疏水的汽化空间，在疏水进口挡板的设计上，既考虑了安装的坚固度，还考虑了由于压力变化上级疏水的汽化现象，留出闪蒸蒸汽通道，使得上级疏水进入加热器后实现汽水分流，减少了对管束的冲蚀和振动。