600 MW机组过热器减温水系统分析与改进

蒲树晨，牛东辉，张守和，杨建波，王松昌

（元宝山发电有限责任公司，内蒙古 赤峰 024070)

在机组运行过程中，锅炉过热器减温水量是锅炉运行的一个重要参数。过热器喷水减温是将给水直接喷入过热蒸汽中，从而达到降低汽温的目的。这种方法因结构简单、操作方便、调温幅度大、惰性小等优点，在现代火电机组中得到广泛应用。但过热器减温水的工作特性会对整个机组的安全性构成影响，因为过热蒸汽温度过高会影响汽轮机的安全运行，严重时甚至造成设备损坏；反之，过热蒸汽温度过低，则会使汽轮机最后几级叶片的蒸汽湿度增加，严重时甚至可能发生水击现象，造成汽轮机叶片断裂损坏。

1 常用减温方式存在问题

喷水减温系统是机组热力系统的一个重要组成部分，其设计结构、调温方式会直接改变热力循环的状态。目前600 MW机组常用的过热器减温方式分为2种：一是减温水引自给水泵出口，此处给水压力最高，且给水温度最低，能保证减温水顺利喷入减温器并良好雾化，且需要的减温水量小，调温灵敏；二是减温水取自最高加热器出口，这种方式不影响热力循环，如果忽略喷水调节时阀门的节流影响，则不影响循环效率。

1.1 减温水取自给水泵出口方式存在的问题

元宝山发电有限责任公司3号机组的过热器减温水系统原设计采用减温水由给水泵出口引出的减温方式。这种方式的缺点是减温水不流经高压加热器，减少了回热抽汽量，降低了回热程度，增加了凝结蒸汽流量，即增加了冷源损失，从而降低了循环热经济性。

2011年西安热工研究院有限公司出具的机组性能试验报告指出：600 MW亚临界机组减温水投用对机组经济性的影响为，每投入1 %主蒸汽流量的过热器减温水，将使机组热耗上升约2.4 kJ/kWh。根据公司生产统计数据，2011年上半年，3号机组的平均过热器减温水量控制在130 t/h。经计算可知，由于减温水的投运，机组的发电煤耗上升约1.1 g/kWh。

1.2 减温水取自最高加热器出口存在的问题

若减温水取自1号高压加热器出口，与第1种方式相比较，虽然增加了回热抽汽量，减少了冷源损失，提高了热经济性，但由于取水点经过3台高压加热器，导致减温水的压力有所下降。给水压力与负荷关系如表1所示。从表1可以看出，机组负荷下降时，给水泵出口压力下降，1号高加出口压力也下降。当负荷下降到一定范围时，减温水压力降低会将造成减温水流量不足，不能满足过热器减温要求，使过热蒸汽温度偏高，从而危及机组的安全稳定运行。

表1 给水压力随负荷变化的关系

2 2种改进方案的选择

2.1 方案1

在高压加热器组进出口之间找到一点，使得热经济性的降低不大，且减温水可不经过全部高压加热器的压降，在低负荷时能满足机组安全运行。基于这个理念，取消原给水泵出口供过热器减温水管路，将取水点改到2号高加出口(见图1)。这样既能增加回热抽汽量，减少冷源损失，提高机组的热经济性;又能在机组低负荷时给水压力降低的情况下，满足过热器减温水流量的要求，同时也兼顾了机组的安全性。

2.2 方案2

保留原减温水管路，并在其手动门后新加1台电动闸阀，在给水管路1号高加出口和原减温水新加闸阀后管路之间铺设1条新管路，并在新管路上安装1台电动闸阀和同等规格的手动闸阀(见图2)。正常运行时，原减温水管路电动闸阀关闭，由高加出口给水管路引出减温水，使机组在较高的热经济性下运行。当负荷降低、减温水压力不能满足过热器减温要求时，再切换到给水泵出口提供减温水的运行方式，从而保证机组的安全性。

2.3 方案比较

方案1兼顾了机组的热经济性和安全性，但项目改进的节能潜力没有得到最大限度的挖掘。方案2较方案1节能降耗的效果更为明显，但在机组负荷降低时要切换减温水水源，增加了一些阀门的操作和监视工作。由于3号机组负荷的调峰区间为380～600 MW，日常带额定负荷的时间居多，就地考察发现，在1号高加出口管和原过热器减温水管之间加装管路工程量小，实施方便，故选择方案2实施减温水系统改进。

3 改造方案实施效果

图1 按方案1改进后的减温水系统

图2 按方案2改进后的减温水系统

如图2所示，新加管路沿用原减温水管路的规格φ219×30，订购2台型号为PN24MPa/DN200的电动闸阀，分别安装在原减温水管路和新管路上，用于负荷变化时切换减温水水源。同时在新管路上安装1台同规格的手动闸阀，用作检修或事故时的隔离门，使其在机组运行时保持全开状态。在新管路安装时，考虑高加出口给水管道和给水泵出口去过热器减温水管路的热膨胀值不同，在新管路上加装“U”型弯管吸收膨胀。

改造于2012年机组B修时实施，投运后效果良好。由于机组只在负荷300 MW以下时才需要切换减温水水源，操作很少，完全达到方案的预期效果。改进后，由东北电力科学研究院有限公司出具的机组性能试验报告中采用等效热焓降法对过热器减温水系统的影响进行了分析。试验测算表明：减温水系统改进后，机组热耗较改进前降低13.53 kJ/kWh，煤耗降低0.546 g/kWh。以3号机组年发电量约30亿kWh计算，则每年可节约标准煤1 638 t；按目前市场标准煤单价500元/t计算，每年可节约81.9万元。这表明，过热器减温水系统改进项目经济效益十分可观，值得在同类型机组中推广。