燃气机组余热锅炉低压汽包水位内置测量装置改造

张立伟　冯长强

摘 要：本文主要介绍汽包水位内置式测量装置的工作原理和在燃气机组余热锅炉上应用，对其使用过程中的出现的问题通过改造加以解决，使其更加适应余热锅炉低压汽包工况。

关键词：燃气机组；余热锅炉；汽包水位；内置；改造

中图分类号：TK31 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）07-0030-02

1 机组情况

随着我国能源政策的调整，加快利用天然气已成为今后的一项重要国策。天津陈塘热电有限公司煤改气搬迁工程是天津市政府“十二五”期间重点项目，该项目在西青区异地新建燃气-蒸汽联合循环供热机组替代中心城区内燃煤机组，以达到优化能源结构，促进大气污染治理，改善中心城区居民生活环境的目的，满足城市长远发展要求。

搬迁工程建设2套900兆瓦级“二拖一”燃气-蒸汽联合循环热电机组，是国内装机容量最大的燃气热电联产项目。电厂设计年发电量83.1亿千瓦时，供热能力2400万平米，年用气量19亿方。电厂选用目前技术先进成熟的东方三菱M701F型燃气—蒸汽联合循环发电机组。采用4台东方电气/三菱M701F4型燃机组成的2套“二拖一”燃气—蒸汽联合循环发电供热机组，余热锅炉采用杭州锅炉厂的三压、再热、无补燃、卧式、自然循环余热锅炉。第一套机组于2014年11月投入商业运行；#2机组计划于2016年3月投产。

2 余热锅炉汽包水位内置测量装置简介

天津陈塘庄热电厂煤改气搬迁工程余热锅炉汽包水位测量装置选用秦皇岛华电测控设备有限公司生产的HDSC-DNZ-16型内装平衡容器，DNZ系列汽包内置水位平衡容器将单室容器置于汽包内部，使其水容器和参比水柱永远处于饱和环境下，提供了一个更加稳定、可靠、准确的差压信号，克服了参比水柱水温难以测量的不足，从而使信号更加稳定，使汽包水位测量、调节和保护更加真实可信，内装平衡容器测量原理如图1所示。

内置平衡容器公式为：

Δh=[L-H0-ΔP/（ρW-ρS）]×1000

其中：Δh：汽包水位，单位：mm；L：正压侧参比水柱高度（内置杯子溢水点与水侧取样管中心距离）；H0：水侧取样管中心线距汽包0水位线的距离；L-H0：为定值，实际测量出；ΔP：差压变送器测量的差压值 单位：mmH2O；1：饱和水的密度，单位：kg/m3；2：饱和汽的密度，单位：kg/m3。

3 现场运行过程中汽包水位出现的问题

天津陈塘庄发电有限公司低压包的四台内装平衡容器自2015年3月3日起炉后显示良好，在3月7日，二号余热锅炉启动余热利用再循环泵时，汽包内部工况改变，四台水位计显示异常升高，5月27日在进行高压给水泵切换时，四台水位显示异常升高。通过测算，这两次水位异常升高为虚假水位现象，不能反映汽包内真实水位。

4 原因分析

通过分析历史曲线和数据，查看低压包图纸和汽包内部的安装照片，定性分析如下：

（1）燃气机组余热锅炉包含高、中、低压三个汽包，低压汽包除了负责提供低压蒸汽，还负责通过高压给水泵和中压给水泵分别向高、中压汽包供水，低压包内的给水是从中间给水，汽包内的水去高压给水管、中压给水管及下降管的过程中经过水位计的负压取样管，负压取样位置处于水的流速区域，水位1、2所在的一侧有高压给水管和中压给水管，当给水泵的给水量发生变化，水的流速会变化，影响负压取样，且取样器与水流方向相一致和相反时，均会造成不同的影响，水位3、4所在的一侧为下降管，下降管为自然循环，所在区域的水流速相对稳定，但同样也会对水位测量造成影响。高压/中压给水管侧负压取样受流速影响如图2所示。（2）低压包从上升管来的水在汽包内部的经过一个扇形弧面进入到容器里，出口在与水位计的汽侧取样管水平高度很接近，上升管里的水在进入容器过程中会对正压侧（杯子）产生影响。上升管进入的水对正压取样有影响如图3所示。（3）差压表管通而不畅，在现场进行管路排污冲洗时，每次均能看到浑浊的污水，并且从历史曲线看有锯齿波。

5 整改方案

（1）停炉后，打开汽包人孔门，待汽包冷却。（2）将水位计1、2的负压取样器位置引到高压给水管、中压给水管与人孔门之间区域，将水位计3、4的负压取样器位置引到下降管与人孔门之间区域，避开受流速干扰区域。（3）将四台水位计的正压侧杯子的位置向端头方向移，避开由上升管来的水影响汽流动干扰区域。（4）整改完成后重新进行灌水试验。重新测量正压参比水柱高度。（5）检查表管走向，看是否符合要求。并利用压缩空气对管内污垢进行吹扫，确保管路干净。

整改后效果图如图4所示（水位计正压侧取样整改为例）：

6 所需材料

所需材料（单台汽包）表1所示。

7 结语

按上述方法对燃气机组余热锅炉低压汽包水位计改造完成后，通过机组一段时间的运行，低压汽包水位克服了复杂工况的考验，在机组启停和甩负荷期间未出现水位异常上升现象，证明了此次改造的方向的正确性并取得了良好的效果。通过改造使得内装平衡容器式水位测量装置扩大了适用范围，增强了测量数据的可靠性，為机组安全稳定运行提供了保障。