汽轮机低压加热器疏水不畅问题的解决

黄秀丽

摘 要：低压加热器疏水不畅的问题作为发电机组的常见问题，严重阻碍着机组稳定性和发电效率的提高。本文以某发电公司所使用的300MW汽轮机低压加热器疏水不畅的问题进行了分析。疏水管道较长、管道弯头较多会导致汽轮机低压加热器管道内流动阻力的增大，相关技术人员可以对管道阻力进行计算，并制定出相应的汽轮机低压加热器输水管道改造优化方案，对管路的方向进行改变，缩短输水管道的长度减少弯头数目，实践证明该方案可以有效解决汽轮机低压加热器疏水不畅的问题。

关键词：汽轮机 低压加热器 疏水不畅 解决对策

低压加热器是大中型发电机组回热系统中重要的辅机设备之一。低压加热器的正常运行对机组的安全性和经济性有着重要影响。根据电厂的调研，目前许多300 M W 、600 M W亚临界超临界机组位于凝汽器喉部的组合式低压加热器（7、8号低压加热器共壳体布置在凝汽器喉部），其中7号低压加热器正常疏水不畅已成为一个共性问题。由于疏水不畅，造成7号低压加热器水位升高，引起危急疏水阀开启，将疏水直接排入凝汽器。长期在此状态下运行，7号低压加热器疏水冷却段不能发挥作用，降低了机组的热经济性。

1 低压加热器疏水不畅故障分析

（1）低压加热器水位控制问题

造成低加危急疏水汽水混流的主要原因是由于7、8号低压加热器水位显示不正常，解决这一问题的关键是对低压加热器水位计和水位开关进行校验，使水位计和水位开关能正常运行，确保运行人员可通过危急疏水调整门调整低压加热器水位，保证不出现低加满水现象，避免危急疏水汽水混流和水击现象。

（2）低压加热器疏水压差低

7、8号低压加热器正常疏水不畅，是由热力系统设计、管道设计、设备安装、设备运行等原因引起的。其主要原因在于七、八段抽汽压差较小，导致疏水压差较低，同时和5、6号低压加热器相比，疏水流量较大所致。

（3）机组负荷过低

汽轮机投入生产之后，当机组负荷过低时低压加热器容易出现正常管路疏水不畅的问题，需要将汽轮机故障加热器的全部或者是部分的疏水通过危急疏水管路导入到凝汽器内，从而使得汽轮机故障低压加热器可以正常运行，避免对整个汽轮机组的工作产生负面影响。低压加热器疏水不畅问题的出现会导致汽轮机冷源热损失的增加，相应的回热系统的工作效率也会出现下降，汽轮机低压加热器运行稳定性无法保证，影响整个发电机组的正常运行。

（4）管道长度较大且弯头数量较多

与其他正常运行的低压加热器输水管道相比，出现疏水不畅问题的管路往往管道长度较大且弯头数量较多，进而会导致水流阻力的增大，容易发生疏水不畅的故障。一般来说汽轮机低压加热器会在特定的位置安装内置式的疏水冷却器，但是低压加热器出口的疏水仍然与饱和水十分接近。当机组负荷过低时，例如300MW的汽轮机负荷为200MW时，低压加热器在这种压力下的饱和水温为90.5℃，疏水温度为83℃，如果疏水在流动的过程中损失了较大的压力，就会导致部分疏水出现汽化的情况，低压加热器输水管道内同时有液相和气相的流动。疏水从单相流动转变为两相流动时候，管路内流体的流速将会明显提高，增加大数十倍以上，这是低压加热器疏水管道内的压力损失就会急剧增大，汽化过程也随之加快，疏水调节阀的前后压差变小，管道的流通能力降低，进而就会导致疏水不畅的情况。

2 影响汽轮机低压加热器疏水的因素

2.1加热器位置的影响

低压加热器一般会布置在汽轮机机房内，疏水沿平台的下沿走至特定的排气管处。入股抵押加热器正常疏水离协议层的低压加热器较近时，有可能导致该低压加热器疏水中的一大部分被分担，流至下一层的低压加热器，导致下一层低压加热器疏水量的增加。针对于此可以在机组停机检修的期间，在两个低压加热器之间的正常疏水管路上增加截止阀，当位于下层的低压加热器水位升高时，可以通过截止阀的调节减少流至该低压加热器的疏水量，并将过多的疏水转移至其他的低压加热器。

2.2疏水阻力的影响

对汽轮机不同渡河状态下的低压加热器的抽汽压力进行比较，结果限制伴随着负荷的降低，特定段的抽气压差也越来越小，于此同时两个低压加热器之间的压差更小。技术人员可以进行实地的测量，检查低压加热器疏水管路是否存在过长的问题，包括疏水垂直段和疏水水平段。此外当疏水弯头过多时也会导致疏水管路阻力的增大，因而在检修以及改造的过程中也应当给予重视。

2.3高低背压凝汽器的影响

通常发电机组的双低压缸会设置四个排气口，其中发电机侧为低背压，而凝汽器汽轮机侧为高被压。低压加热器分别安装在不同的背压的凝汽器内，凝汽器背压的差别进而导致低压加热器压力的不同，安装在低背压凝汽器内的低压加热器疏水往往较为畅通，安装在高背压凝汽器内的低压加热器危机疏水会有负荷波动开启的情况。高低背压凝汽器会对汽轮机抽气口的压力产生影响，进而造成安装在不同侧的低压加热器正常疏水调节阀开度的差别。

3 疏水管道改造

3.1疏水管道改造方案选择

结合汽轮机组的运行状况，可以制定出不同的低压加热器疏水管道改造方案，在工作中要对不同的方案的特点进行比较，选择出最为合理高效的改造方案。主要有以下几种改造方案：（1）设计相应的试验对汽轮机低压加热器输水管路的压力损失进行测量，并按照两相流动的情况对压力损失进行计算，以此为依据对管路的方向进行改变，于此同时缩短疏水管路的长度，减少管道中弯头的数量，这种改造方法难度较低，且现场布置方便；（2）在容易出现故障的低压加热器的疏水管道上安装疏水扩容器装置，该装置可以起到对管道的疏水进行扩容闪蒸的作用，之后水和蒸汽会分离开来并被引入到汽轮机未出现问题的低压加热器的不同部位上来，从而达到气相和液相流动对疏水压力影响的消除。与一种方案相比该方案会增加系统的复杂性和设备的数量，现场布置难度也比较高；（3）在故障的低压加热器出口输水管道的顶部靠近下一级加热器侧，将分流疏水管引流接到凝汽器，从而实现疏水的分流，通过流量的减少来解决低压加热器疏水不畅的问题，这种方案施工也比较容易，但是疏水直接引入凝汽器会造成回热系统热经济性降低的问题；（4）对汽轮机低压加热段的疏水冷却段结构进行改造，采用浸没式的结构，从而使正常的疏水口可以置于桥体的下方，浸没式结构可以有效解决虹吸口的问题，对于汽轮机运行的水位控制要求不高，因而实施难度也比较低，但是需要注意的是浸没式结构为部分流量式，会导致部分凝结段换热管被淹没，进而造成换热面的浪费，组合式抵押加热器的换热效率也会随之降低；（5）为了确保移动至壳体下方的低压加热器的疏水口可以正常發挥效用，需要在疏水冷却段的最高点设置一排气孔，排气孔的基本作用是启动排气，但是在实际运行过程中，有可能由于水位控制不当导致水位过低的情况，水封也会受此影响，在该种情况下也需要利用这些排气孔进行排气。在实际的疏水管道改造中需要对现场设备布置情况和发电经济效益等问题进行考虑，结合汽轮机的运行状况以及低压加热器疏水异常的具体表现及产生原因，选择恰当的改造方案。

3.2改造方案可行性分析

如果管径不会影响到疏水的效果，在改造中则不需要对疏水管道的管径进行调整，可以直接利用疏水调节门前手动门使用原设备，并将疏水调节门后手动门取消掉。弯头数量的减少是疏水管道改造的重点，抵押节热器疏水管道设置在六个左右为宜，如果过多则需要进行适当的调整改造。此外管道长度的缩减也会对疏水效果产生重要的影响，因而改造和过程中可以对低压加热器正常疏水管道的长度进行缩减，于此同时延长危机疏水管道的长度。危急疏水管路直接与汽轮机的连接，因而不会对低压加热器的危急疏水和启动疏水效果产生影响。根据疏水管道的改造数据可以对改造前后的低压加热器正常疏水管道的阻力进行计算，从而分析疏水阀前后的压差是否可以满足低压加热器疏水自流的要求，对汽轮机低压加热器疏水管道的改造效果进行评价。

3.3汽轮机低压加热器疏水不畅问题的解决措施

综上所述，疏水管道布置不合理是造成7、8号低压加热疏水不畅的主要原因。解决该问题的对策如下：

（1）校核低加水位计，保证低压加热器水位计量准确可靠。保证低压加热器不会满水至低压缸，同时可以保证低压加热器危急疏水管道不至于发生汽水混流和水击。由于避免了蒸汽直接从危急疏水漏入凝汽器，有利于经济性，但低加水位出现高‖值时7、8号低压加热器危急疏水可能仍然需要开启运行。

（2）改造低压加热器疏水管道，尽量减少管道弯头和管道长度或增加管道通流面积，疏水管道降至8号低压加热器疏水口的水平高度以下，以降低管道阻力。这样可以增加低压加热器疏水通流能力，但当七、八段抽汽压差较小仍有低压加热器疏水不畅的问题。该方法适用于7、8低压加热器危急疏水改造前运行时开度较小的机组。当改造前运行的危急疏水开度很大，改造后低压加热器疏水有所改善，但不能完全解决问题。一旦低压缸运行状况发生变化或低压缸排汽压力变化较大，引起七、八段抽汽压差减小，低压加热器正常疏水不畅，导致危急疏水需要开启。

（3）可以采用增加疏水泵将7号低压加热器疏水打至7号低压加热器出口。疏水泵采用变频方式自动控制，保证低压加热器水位正常。由于疏水泵较小，增加变频疏水泵投资并不大。七、八段抽汽压差不再作为7号低压加热器疏水动力，因此不需要考虑低压缸及排汽真空變化对疏水的影响。由于7号低加疏水泵至7号低压加热器出口，8号低压加热器的疏水流量大大降低，从而保证了8号低压加热器疏水可以正常自流至凝汽器。

3.3改造方案实施效果

通过对实践中汽轮机低压加热器疏水管道改造方案实施效果的总结分析发现，采用恰当的改造手段之后故障低压加热器的疏水回收率有效提高，可以充分满足汽轮机运行稳定性和经济性的要求。在实际运行过程中当汽轮机组的深度调峰时，低压加热器疏水仍然可以通过正常的输水管道全部逐级自流至下一级低压加热器，不需要开启危机疏水。此外当机组负荷正常时，低压加热器疏水可以实现全部的逐级自流，从而有效降低汽轮机组的发电煤耗，提高了汽轮机低压加热系统运行的经济效益，对整个机组的安全性也有着积极的意义。

4 结论

结合汽轮机的运行特点和发电机组运行状况对低压加热器输水管道实施相应的优化改造可以有效解决疏水不畅所导致的冷热源损失增大的问题，提高汽轮机运行的安全性的和稳定性，于此同时发电机组的节能效果也可以得到的明显的提升。在实践中技术人员要在满足发电工作需求的前提下，尽可能缩短汽轮机低压加热器输水管道的长度，减少弯头的数量，提高汽轮机运行的稳定性。

参考文献：

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