某电厂2×1000MW级机组工程热力系统之高压加热器选型

王丽花

广东省电力设计研究院机务环保部

概 述

随着主机参数和容量的提高，机组配套辅机的参数、容量将有不同程度的提升。与常规亚临界或超临界600MW机组的配套辅机相比，1000MW超超临界机组辅机的设计参数较前者具有更高参数和更大容量的特点，其设备结构、配置方式和布置形式均有所不同。在保证机组运行安全可靠的前提下，对系统进行合理优化，力求简单实用、合理减少备用设备和容量，降低投资及设备的国产化，贯彻项目建设的优化要求，是本论文研究的重点。

1 高压加热器的选择

高压加热器是电厂回热系统的重要辅机之一，布置在给水泵和锅炉之间，利用汽轮机高中压缸的抽汽加热给水，提高机组热效率并满足锅炉各种工况下省煤器进口温度参数要求。

高压加热器按布置形式划分，可分为立式和卧式两种。卧式具有结构简单、布置合理、检修维护方便和疏水容积大的优点，且解决了顺置立式加热器传热管内积水无法排出和抽芯不方便；倒置立式加热器疏水容积较小，水位控制较困难的问题。因此，国内300MW以上机组高压加热器多采用卧式加热器。

根据国内设备厂的设计和加工水平分析，一般来讲，容量为600MW及以下的机组，其高压加热器采用单列配置。而对于大容量的百万千瓦级机组，目前国内有双列形式(2×50%容量)和单列形式(100%容量)两种配置方式。对于采用单列100%容量的高加，虽然随着设计压力的提高和设备筒体直径的增大，与600MW超临界机组高压加热器相比，1000MW超超临界机组高压加热器制造工艺要求更高，特别是高加的球形水室、管板厚度随机组参数和容量的提高而加大、加厚，但是随着近年国内制造厂设计加工能力的不断提高，有一些制造厂也已经具备了生产能力，如上海动力设备有限公司已经取得百万机组项目运行业绩(外高桥三期项目),而且高加管侧设计参数39MPa/310℃，壳侧设计参数9.39MPa/444℃，完全涵盖了国内三大动力设备制造集团提供的百万机组热平衡图中高加的相关设计参数。

为简化高压给水系统，更有利系统的安全运行，目前，高加一般都采用大旁路系统。随着国内制造厂对于大容量、高参数加热器生产能力的进一步提高，单列型式的优势表现得越来越明显，采用单列高加，对于高压给水系统而言，简化了原百万等级高加双列系统的布置，各种仪表和高加配套件的数量减少了一半，减少了给水管道的数量，减少了管路阻力损失和设备维护工作量，节省电厂的厂房用地，且运行操作方便、厂房投资显著下降，而且有利于其他辅助设备的灵活布置（例如给水泵组等）。

在国内已经进行设备招标、建设、运行的十几个1000MW超超临界项目中，虽多采用双列高加的配置方式，但近来有越来越多的项目开始采用单列高加，而且欧洲600MW级以上的超临界和超超临界机组大多配置单台容量为100%（单列）高加。

经过咨询，采用单列形式与双列形式的设备投资价格相差不多，采用单列高加，由于管径加大，给水大旁路投资费用较高(比双列高加2套给水大旁路投资总价增加8%～12%)，与节省一定数量的高压给水管道的费用差不多，因此，单列形式与双列形式系统总投资差不多，但单列形式明显减少了主厂房用地。

上海动力设备有限公司根据上海汽轮机厂典型热平衡参数，设计的双列(2×50%容量)和单列(100%容量)高压加热器的参数如下表：

表1 双列(2×50%容量)高压加热器参数表

表2 单列(100%容量)高压加热器参数表

对于目前常规的主厂房方案的布置尺寸，双列形式(2×50%容量)和单列形式(100%容量)均能合理布置。

综合上述因素，推荐采用单列形式(1×100%容量)的高压加热器。

2 高压加热器水侧旁路的选择

高压加热器水侧旁路是在加热器发生故障或严重泄漏而发生壳侧满水时，必须将加热器从系统中隔离出来，且保证机组正常供水。

高压加热器水侧旁路分小旁路和大旁路两种。小旁路是指为每一台加热器设置一个专用旁路。当某一台高压加热器因故障从系统中隔离后，给水可经旁路通过，其他加热器仍能正常工作，因而对机、炉的运行经济性和安全性影响不大，其缺点是除旁路管道外，还要为每台加热器配至少3只隔离阀门，设备投资大，系统复杂。大旁路指一组加热器(2台或以上)设置1个公用的旁路。当有一台加热器发生故障时，其他几台加热器需一起从系统中隔离，相应的汽轮机抽汽全部停用，锅炉给水温度大幅度下降，因而对机、炉运行经济性和安全性有重大影响。其优点是系统简单、隔离阀门少，投资节省。特别对于1000MW超超临界机组，由于容量大，参数高，要求隔离阀门的口径大，单个阀门费用很高。

高压加热器采用大旁路还是小旁路，主要取决于高压加热器的可靠性。可靠性高，则使用旁路的机会少。根据设备制造厂的统计数据及电厂实际运行结果，高压加热器一般运行10年以上才有可能进行大修(换管)。从技术经济角度考虑，采用大旁路是合算的。从“经济适用、系统简单、安全可靠”的设计原则出发，推荐高压加热器水侧采用大旁路，即3台全容量高加设置一个可快速切换的100%给水旁路。