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火力发电厂高压加热器运行维护守则(1983年)附录条文解释  

2017-11-16 20:10:32|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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火力发电厂高压加热器运行维护守则(1983)附录条文解释

    汽轮机热力系统中的高加,是利用在汽轮机内已作过一部分功的蒸汽来加热 给水,以减少排汽在凝汽器中的热损失,从而提高循环热效率。高加能否正常投 入运行,对火力发电厂的经济性和出力有很大影响,随着火力发电机组向大容量 高参数发展,高加承受的给水压力和温度相应提高;在运行中还将受到机组负荷 突变、给水泵故障、旁路切换等引起的压力和温度的骤变,这些都会给高加带来 损害。为此,除了在高加的设计、制造和安装时必须保证质量外,还要在运行维 护等方面采取必要的措施,才能确保高加的长期安全运行。

    为确切领会条文的含义,便于执行,特编写本条文解释,现说明于后。

    1 当高加部分或全部退出运行时,由于抽汽量的变化,因而改变了汽 轮机各级的压降和蒸汽流量,使动叶片、隔板和推力轴承受到的应力有可能超出 设计值。因此,制造厂和发电厂都根据机组的具体情况,规定了高加停用时的机 组负荷值。国产125MW200MW300MW汽轮机在高加全部停用时,一般 需限制负荷10%15%。此外,由于高加未投入,加大了排汽在凝汽器中的热 损失,降低了机组的循环热效率。对部分国产汽轮发电机组做了计算,停用高加 时机组热耗的增加如下表所示。

国产机组停用高加时热耗增加情况表

    由此可见,高加是否投入运行对机组负荷和经济性的影响是很大的。所以各 发电厂必须采取措施努力提高高加的投入率。

    5 (3)我国各制造厂生产的高加,设计水速一般不高于2m/s,水速过高时 会加剧对管子的冲刷,引起溃蚀。运行中应注意控制通过高加管束的流量,使它 不要超过最大允许值。对于装有热母管制给水系统或配有双列高加时,在某些工 况下可能出现流量过大现象,应予注意。

    (4)该进汽压力和出口水温的关系曲线,应在机组投入运行初期高加管束表 面状态清洁良好时通过试验取得。它可用来监视高加的端差,以便及时分析并消 除造成端差变化的原因,确定是否是由于给水旁路阀门漏泄、传热面脏污、高加 内有空气积聚或水位过高淹没了传热面等引起端差变化。

    (5)疏水调节阀门开度和负荷的关系,可以在机组投入运行初期进行记录而 得到。该曲线有助于监督和分析高加在运行中可能出现的异常情况,如疏水调节 阀发生卡涩、冲蚀、结垢、阀芯脱落或管束漏泄等。随着运行时间的增长,该调 节阀发生冲蚀或结垢,其开度与负荷的关系将发生变化,应不断地在运行过程中 注意监视,予以修正。

    (6)当部分停用抽汽压力较低的高加时,相邻抽汽压力较高的高加,其给水 的温升值就会增加,使进水侧管口温度发生突变,U形管束和管板进出口交界 处的温度应力增加,易使设备造成损坏,影响高加的安全运行。因此,应按照制 造厂提出的给水温升值加以限制,目前国产设备没有这个限制,但各发电厂在运 行中应予以注意。

    8 (1)这条列举了目前一般较广泛采用的几种保护措施,对于不同机组 的高加可根据各自的特点配以不同的保护方式。为了保证达到本守则第7条的要 求,其保护装置中至少应备有与高水位联动的给水旁路。对于采用联成阀的旁路 系统,当切除高加时,旁路应能同时打开。对于采用电动闸阀或液压闸阀的旁路 系统,可能发生进水阀与旁路阀动作不同步的现象,从而导致锅炉断水。对这种 旁路系统必须保证在旁路阀先开启后再关闭进水阀及出水阀。若电动闸阀的电动 执行机构动作时间过长或不可靠,还必须考虑增加相应的保护措施。

    (2)抽汽管道上的逆止阀,一般是为防止汽轮机超速而设置的,在高加满水 时又能起到防止向汽轮机进水的作用。因此,各发电厂应按照各自的条件,将抽 汽管道上的逆止阀纳入高加高水位的联动保护中。考虑到逆止阀有时不能十分严 密,对装有电动进汽阀和双重逆止阀的系统,还应使进汽阀和双重逆止阀均纳入 保护系统,这对大容量机组尤为重要。

    (3)高加汽侧的安全阀,是用来防止在内部管束发生破裂引起满水或其他原 因使筒体超压造成的爆破。水侧的安全阀可防止水侧停用时,由于进气阀泄漏等 原因使水侧热膨胀而超压导致给水管系爆破。

    (4)在高加筒体上设置由高加水位讯号控制的危急疏水,一方面可以延长高 加的满水时间,弥补给水旁路阀门动作时间长的不足;另一方面还可以适应机组 负荷突变、疏水调节阀短时间失灵等情况下发生的暂时性水位升高,避免旁路保 护装置频繁动作。前者对防止向汽轮机进水起到辅助保护作用,特别对于装有动 作速度较慢的电动闸阀旁路系统,尤为必要。

    (5)高加除应装有高水位报警讯号外,还应设有低水位报警讯号(特别是除氧 器后第一台高加),以防压力较高的蒸汽进入压力较低的高加或除氧器内造成超 压。

    9 近期安装的国产机组以及部分早期进口的老机组的高加保护系统多 数不很完善,应逐步予以改进。暂时没有条件改进的,须将原制造厂提供的保护 装置认真维护好投入使用,以提高高加运行的安全性。

    12 对装有外置式疏水冷却器的高加,往往由于疏水冷却器的管束及法 兰等易漏、水阻大等原因,很多发电厂将它停用了。这不仅影响了回热系统的经 济效果,而且由于疏水没有过冷却度,会在调节阀和疏水管路中发生汽化,致使 管道冲蚀。应及时消除疏水冷却器存在的缺陷,把它投入运行。

    13 过去采用的平板玻璃水位计容易漏泄。现在用的石英玻璃管水位计 较为可靠,清晰度高,适于在高加上使用。

    15 空气积聚在汽侧传热面上,不仅影响高加的传热效果,还会引起管 束的腐蚀,所以一般都设有放气管。各发电厂在安装和改造时,不要将此管道堵 死或取消,而且应在运行中定期排放高加里面的空气。

    16 有些机组的高加给水旁路,只设有一组进水、出水阀和旁路管道。 当阀门不严时就无法在机组运行时检修高加,对于无强制手轮的外置活塞式液压 联成阀也不能在运行时检修。因此,在设计中要予以考虑。

    2425262735U形管式高加的管子和管板的连接,是高加 结构中最重要的部分,管口焊缝在运行中承受着相当高的应力。

    在稳定工况下,管板承受高的给水压力引起的弯曲应力,加上因温度不均匀 而应生的热应力,使一些部位的管口焊缝处于最大应力之下。在瞬变工况下,即 当机组起停、甩负荷或切换高加旁路等工况时,热应力将由于给水温度突然变化 而增大。如机组冷态起动时,给水泵起动前给水箱里的水温一般均加热到105 左右,这时若高加是冷的(即处于室温之下),一旦给水泵投入,高加就要突然承 80100℃的温度变化;高加处于旁路状态一段时间后,重新投入运行时, 各台高加将承受由室温骤然升到约150℃的剧烈变化;对于小旁路系统进行切换 时,与被旁路的高加相邻而抽汽更高的高加,将受到至少等于被旁路高加温升的 温度突变。如被旁路高加管束中存有不流动的给水(有些高加停用后管束里面的 给水排不出来,象立式U形管高加即是)已冷却到室温,重新投入时其温度突变 会高达200℃。热应力增大的数值与给水温度的变化幅度和变化速度有关。

    当这种弯曲应力和热应力增大到足以使管口焊缝金属的微小裂纹逐渐扩展而 引起漏泄,或由于交变应力使管口焊缝发生疲劳断裂时,这台高加就要被迫停 运。目前国产U形管高加不能正常运动的主要原因是管口易漏,因此在投入或 停用高加时要特别注意改进操作,使它逐渐升温和降温。

    投入高加时可以先通入抽汽,用蒸汽的凝结放热作用,逐渐加热各部件。当 金属温度接近给水温度时再通入给水,然后用蒸汽继续加热给水,这种方式升温 比较均匀。投入高加也可以先通入给水,逐渐使高加加热,这种方式较前者方便 些。

    实践证明,盘管式高加对温度变化的敏感性较小。但在瞬变工况时焊口同样 受到热冲击。由于这种高加壳体一般都采用法兰连接,当大法兰受热不均时易使 法兰接合面变形而漏泄。因此,应尽量减小给水温度的瞬变幅度和变化速度。

    高加投入或停运时,给水的温升和温降速度直接影响焊缝受到的热应力,目 前我国尚缺少这些限制数据。在一些引进机组上规定的情况是:日立公司制造的 250MW汽轮发电机组,配置卧式U形管高加,要求给水温度变化率当投入时不 大于300/h;停用时不大于100/h,瑞典斯达尔-拉伐尔公司制造的30MW 流式汽轮机配置的立式U形管高加,投入时不大于5/min。苏制供热机组的 盘管式高加,投入时不大于1.52.0/min;停用时不大于23/min

    结合我国情况,本守则选定温升率≤5/min;温降率≤2/min。各发电 厂和试验研究单位应尽快积累运行和试验资料,为各种不同型式高加制订合理的 温升率和温降率提供依据。

    28 高加无水位运行时,不仅直接影响机组回热系统的经济性,且由于 疏水的两相流动会使疏水调节阀和疏水管(特别是90°弯管)发生严重的冲蚀, 影响高加的运行安全。有的发电厂还发现疏水出口处的管子由于无水位运行而发 生振动。因此,必须尽量避免高加无水位运行,更不允许长期无水位运行。高加 水位过高,使管束的有效传热面积减少,给水温度下降,也直接影响了机组回热 系统运行的经济性,所以在运行中应维持正常水位。

    高加筒体下部用法兰连接时(一般指盘管式高加),正常运行水位应保持在法 兰接合面以上,使法兰直接与疏水接触。当机组发生瞬变工况时,由于疏水温度 变化幅度较小,法兰接合面不会受到很大的热冲击。但当水位在法兰接合面附近 上下大幅度波动时,将破坏法兰接合面处稳定的热力工况,因热冲击过大会使法 兰变形而漏泄。

    32 高加端差的增大会降低其运行经济性。一旦发现端差增大时,应及 时分析原因并予以处理。如端差增大是由于水位过高,则应查出水位高的原因并 加以解决;如端差增大是由于管束表面污秽,应设法清洁管束;若是由于空气积 聚使传热效率降低(一般指无连续排放空气的高加而言),则可通过定期排放空气 解决。

    33 为保证高加的保护装置动作可靠,应进行定期试验。目前各发电厂 一般都是在开、停机前后进行试验,但并不能保证十分可靠,因为有的机组高加 保护装置,曾发生过开机时能够正常动作,而在停机试验时却失灵了,这样就不 能确保万一高加发生事故时机组的安全运行。因此,对于高加保护装置必须做定 期试验。试验周期可按照该保护装置的具体结构、性能特点确定。苏联200MW 机组规定在停机检修和投运高加之前,对全部保护装置进行试验;另外每月一次 用短时间局部关闭阀门的方法,对汽轮机抽汽门远方控制回路和电磁式传动阀门 进行试验。对控制回路采用顺序接通水位控制仪表接点的方法做试验。

    38 当进汽阀门不严,或者当给水自动旁路保护装置动作后进汽阀不能 联动而又长时间未予手动关闭时,蒸汽将继续加热管束中不流动的给水。这时如 果水侧未装安全阀或没有其他防止超压的措施,将会引起水侧超压,导致管束爆 破。所以不允许长时间停用高加的水侧而不停汽侧。

    43 汽侧用水或空气打压的检漏方法,主要是针对U形管式高加而 言。用空气打压更便于漏泄部位的检查,要求气压不小于5kgf/cm2(1kgf/cm2=9.80  665×104Pa,下同),用染色法或涂肥皂水的方法一排管一排管地依次做检查, 对漏泄部位作好记号,然后进行修刮、补焊、补焊前对原有焊口必须进行修刮、 清理,修刮好的坡口应比漏泄部位大些,但不能扩大到相邻管口的焊缝。为保持 焊口的清洁,在修刮的同时汽侧应继续供气。管口应保持干燥,必要时可用乙炔 焰烘干。补焊后要再次检漏,先用空气打压,然后用给水泵的水打压,从汽侧放 水门检查无湿气后即可按程序投入运行。

    47 防止疏水管道被冲蚀的有效措施,是装设疏水冷却器。对于没有装 设疏水冷却器的高加,其疏水管可采用T形管连接,代替原有的90°弯管,因 为这种结构使汽水混合物在管道转弯处受到离心力的作用而在T形部位则形成 水垫,从而保护了金属管壁。

    48 由于铜的沉积,应力集中,给水的流速、温度、含氧量和pH值不 适当,空气排放不正常,疏水扩容和蒸汽流速过大,疏水水位过低以及停修无保 护等均会引起高加碳钢管束水侧和汽侧的腐蚀。因此必须认真分析原因采取措 施,有效防止在运行中或停用时钢管发生腐蚀。部颁《火力发电厂水汽监督规 程》中,对高加提出了防腐要求,但未引起制造和运行单位的注意,很多发电厂 还没有采取任何防腐措施。

    国外对高加碳钢管束的防腐很重视,他们做过许多试验研究。日立公司对高 加的防腐提出下列规定可供参考。

    运行期间规定如下:

    (1)用补氨法(加联氨等)保持给水的pH值为9.29.4,但不要超过9.6

    (2)保持给水的含氧量小于0.005mg/L

    备用停运时规定如下:

    (1)停用60h以内,水侧保持充满给水,汽侧保持充满蒸汽;

    (2)停用两星期以内,水侧充满含氨50100mg/L的水,汽侧充满蒸汽或 氮;

    (3)停用两星期或以上,水、汽侧均应充氮,氮压保持0.5kgf/cm2。当氮压低 0.2kgf/cm2时,应再补充氮。氮的纯度为99.5%以上。

    上述要求在国内一般设备上尚不易达到,但为了防止高加碳钢管的腐蚀,各 发电厂应按照各自设备条件采取充水、充汽或充氮等措施。

    至于pH值的选取,部颁《火力发电厂水汽监督规程》规定为8.59.2 各发电厂一般常取低值。鉴于目前高加管束材质均用碳钢,据美国福斯特威勒公 司介绍,为防止碳钢管的腐蚀,给水pH值应取9.39.6,当pH值降低时腐蚀 速率就要增加。我国已发现因给水pH值偏低引起高加碳钢管束的腐蚀,考虑到 给水pH值过高又会加速凝汽器空气抽出区管束的铜腐蚀,故本守则暂定给水 pH值按部颁规定8.59.2的高限选取。

    此外,为了减轻高加管束进口管口处的腐蚀速率,可在进口处插入不锈钢短管。

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