！！ 盟Ｑ：幽 Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎ０ｌ０ｇｙ ｌｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ 工程技术 电厂高低压加热器疏水存在的问题及改造方案 郝光真 （河北国华沧东发电有限责任公司 河北沧州０６１ １ １ ３） 摘要：本文针对高压 低压加热器水位调节普遍存在的问题，进行了针对性的改造，在某电厂＃１一＃６机组高压．低压加热器的应用及效 果，以２１ ０ＭＷ高压加热器介绍为倒。 关键词：高压 低压加热器 疏水 改造 中图分类号：ＴＭ ６ ２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ６７４—０９８Ｘ（２０１１）０１（ａ）一０１ ２０—０２ 某电厂二期为四台Ｋ ２ｌ５一ｌ３０一ｌ型汽 负荷时除氧器水温可达１６６℃（如表１）。 轮机组。在额定蒸汽参数下，全部投入回热系 统，切除附加抽汽，流通部分清洁，冷却水温 １问题的提出 不大于２０℃时，汽机最大容量可达２２０ＭＷ。 汽轮机组的高压加热器是充分利用蒸汽 高压加热器及疏水系统简介： 热能加热给水提高机组热效率的设备，高压 ２ｌ０Ｍｗ汽轮机组配备有三台高压加热 加热器一般都是随机滑启或机组达到额定功 器（５＃、６＃、７＃高压加热器）。高压加热器是 率的７０％时投入，据资料表明高加不随机组投 允许利用蒸汽热能加热给水以提高机组热 入运行，整台机组发电出力将降低１０％，同时 效率的设备每台２１ＯＭＷ机组配置的三台高 因给水温度的降低使供电煤耗要提高３％，这 压加热器均为立式简体式结构采用串联方 样不但导致机组发电的经济行大大降低，而 式布置。高压加热器分别连接在一、二、三 且因锅炉入口给水温度不能达到设计值，从 段抽汽上，水侧工作压力比锅炉汽包压力 而使锅炉的运行工况远远偏离设计工况，引 还要高工作温度在１９Ｏ～２４９℃范围内，汽侧 起超温爆管，泄漏现象时有发生，不能保证锅 温度常在３００℃以上，可见其工作条件是很 炉的正常运行，所以高压加热器的投入率对 差的，往往引起加热器焊接受热面泄漏。为 机组的安全，经济运行有直接的关系。 了防止管系统泄漏或加热器疏水装置因不 保证高加投入率，提高给水温度，最终提 能有效排放疏水，使汽侧水位不受限制地 高电厂循环热效率。某电厂二期为四台Ｋ一 升高而倒流人气轮机，高压加热器均装有 ２１５－ｌ３０－ｌ型汽轮机组。改造前高加运行的疏 保护装置一但汽侧水位达到极限时，通过 水方式为逐级自流，疏水由调整门控制，在十 电器回路在控制盘上显示危险信号，并同 几年的运行中该调整门先后采用过基地仪 时从水侧和汽侧将高压加热器解列。 表、气动执行器和电动执行器等不同的疏水 高压加热器疏水采用从７＃高压加热器 调整门控制方式，但无论执行器为电动式还 至除氧器逐级自流的方式，还设置有在机 是气动式，各类液位控制器的执行机构动作 组启动，事故等非正常运行情况下的５＃高 频率普遍存在易卡涩、磨损、腐蚀、泄漏等问 压加热器至凝汽器疏水系统６＃、７＃高压加 题。由于疏水调整门故障不能自动调整，在机 热器至除氧器疏水系统的切换系统。在正 组运行中，运行人员为了防止高加汽侧水位 常运行中，除氧器的汽源由四段抽气供给， 过高返如汽轮机内部，引发事故，经常将＃５ 其内部压力。温度随负荷呈滑压运行，额定 高加至＃６高加，＃６高加至除氧器疏电动门 表１ 抽汽 抽汽处级后 用户 抽汽量（ｔ／ｈ） 抽汽室蒸汽参数 一段抽汽 ９ ＃７高加 ３３．０ｏ ４．１７ＭＰａ ３８５℃ 二段抽汽 １２ ＃６高加 ４７．００ ２．８３ＭＰａ ３３７℃ 三段抽汽 ｌ５ ＃５高加 ２２．２０ １．２６ＭＰａ ４４７℃ 四段抽汽 ｌ８ 除氧器 ２０．７０ ０．６７６ＭＰａ ３６１℃ 五段抽汽 ２ｌ ＃３低加 ２０．９Ｏ Ｏ．２９６ＭＰａ ２６０℃ 六段抽汽 ２３ ＃２低加 ２９．４０ Ｏ．１３３ＭＰａ ｌ７９℃ 七段抽汽 ２５和２９ ＃ｌ低加 ２２．５Ｏ Ｏ．Ｏ２７ＭＰａ ６７℃ 图１ １ ２０ 科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ 水开启，使之长期处于全开状态，来避免上述 事故的发生。由于采用这种运行方式，使加热 器的水位不能维持在预想的位置，使高加常 处于无水运行。高加汽侧无水运行，即高加内 无水封限制，在过热段、凝结段未完全凝结的 蒸汽就畅通无阻的进入其冷却段，使其换热 效果下降。在上述运行方式下，高加的端差就 可达２５℃，根据有关资料介绍，当高加的端差 达￣２０￣Ｃ，疏水中就有带蒸汽现象｝高加内无 水运行，此时高压力，大流量的蒸汽在高加内 部冷却凝结成水并以小水珠的形式与蒸汽混 合在一起，由于高加底部无水，则蒸汽带水形 成两相共流，以高速进入疏水冷却段，严重地 冲刷着疏冷段的管子，致使其部分管子管壁 减薄，特别是盘管出口弯头处极易减薄，引起 泄漏。从＃７高加疏冷段出来的疏水、汽水混合 物温度高与其设计值，当此时混合物自流入 ＃６高加时，疏水便会发生闪蒸现象，所产生的 蒸汽会抑制＃７高加的进汽，这样就降低了＃７ 高加的经济性。这样的运行方式，无论对高加 的经济运行，还是安全寿命都是不利的。无水 运行会导致加热器的疏水在逐级自流到下一 级的同时 量的蒸汽串人下一级加热器，造 成机组的热经济性大幅降低（原因之一是高能 低用，之二是传热恶化造成加热器出口给水 温度降低）；满水运行则存在汽轮机水击的危 险，同时高加高水位保护动作而解列，从而严 重影响设备和系统的安全性、经济性。 由于控制器的不稳定，使加热器的水 位不能维持在预想的位置，经常造成加热 器无水或满水运行。无水运行会导致加热 器的疏水在逐级自流到下一级的同时大量 的蒸汽串入下～级加热器，造成机组的热 经济性大幅降低（原因之一是高能低用，之 二是传热恶化造成加热器出Ｉ＝１给水温度降 低），满水运行则存在汽轮机水击的危险，同 时高加高水位保护动作而解列，从而严重 影响设备和系统的安全性、经济性。 ２解决方法 高加的工作原理就是通过抽取部分在 汽轮机中做过功的蒸汽加热在管束内流动 的锅炉给水，蒸汽凝结成高加疏水由调整 门排至下一级加热器或除氧器，常规用的 调整门由执行机构来控制，执行机构有活 动部件、触点等，易出现卡涩、磨损、接触不 良等问题，尤其在机组负荷变动期间需频 繁调整，使运行与检修人员工作量增大。鉴 于运行设备系统中存在的问题，经过考察 和调研，我们对四台机组共ｌ２台高加进行 了汽液两相流水位自调装置的改造。 ３工作原理 汽液两相流水位自调装置是基于流体 （下转１ ２２页） ！！ Ｑ： ！ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ＴｅｃｈｎｏＩｏｇｙ Ｊｎｎ０ｖａｔｌｏｎ Ｈｅｒａｌｄ 工程技术 距为８ＯＯｍｍ Ｘ ８００ｍｍ；在巷道顶板按“… ３３３３…”型式布置中２２ Ｘ ７４００ｍｍ锚索，锚索 间排距ｌ４００ Ｘ ８００ｒａｍ，每排锚索配一根３． ２ｍ长（ 锚索梁，锁具与锚索梁间加５ ｌ６ Ｘ ８０×２００ｍｍＮ热板（如图１）。 ３．３．２挑棚、木垛加强支护参数 （１）挑棚：扩面前，距老塘帮２．７ｍ、３． ５ｍ、４．２ＩＩｌ处各打一排单体挑棚；扩面巷每 进够４．５ｍ，距老塘帮５．１ｍ、６．Ｏｍ处随扩随 挑，打二排工字钢 体挑棚。挑梁为４．５ｍ长 的ｌｌ＃工字钢，一梁４柱，柱腿均使用 ＤＷ４５—２００／ｌ１ＯＬＸ型单体支柱。 （２）术垛：导硐、扩面巷内木垛交替迈步 布置，术垛中对中间距ｌＯｍ，木垛采用 ２００ Ｘ ｌ６０ Ｘ ３０００ｒａｍ及 ２００×１６０ Ｘ ｌ８００ｍｍ双 线；北边ｌｌ ５１（３）工作面已于２００４年ｌ０月收 作，ｌｌ６ｌ（３）底抽巷和顶板抽采巷已施工完 毕，７２０ｍ以下１ ３～－ｌ煤尚未开采。该工作面 走向长度１９３２ｍ，倾斜长度２０５ｍ。 ｌ３ ｌ煤层产状ｌ８５。～２００。 １０～ｌ５。，平 均厚度５．５３ｍ，煤层结构０．４３（０．３）３．６（０．４） ０．８ｍ，煤层为黑色，以粉末状为主，含较多颗 粒及少量块状，属半暗半亮型，煤层倾角 ｌ０。～１ ５。，平均倾角１２。。煤层老顶为中砂 岩，厚度为５．４７ｍ，颜色为灰白色，丰要为石 英，长石次之，硅质１ ３ ２煤，厚度为４．５６ｍ， 泥岩为深灰色，泥质结构，含较多植化碎 片，见滑面，易碎；ｌ ３—２煤局部相变为炭质 泥岩。直接底为深灰色泥岩，厚度为２．６５ｍ， 泥岩结构、块状构造，含植物根茎化石。 ２巷道维护特点 （１）巷道埋藏深（６４２ｍ一６８０ｍ），地压 大，属于典型的深井高低压巷道。 （２）１ ３ １煤层顶板为复合顶板，由泥岩 ３．３具体支护参数 ３．３．１锚网索支护参数，如图ｌ所示 或泥岩和１ ３ ２煤层组成，其中１３－－２煤层厚 （１）切眼导硐支护参数：顶板采用 度不稳定，锚杆锚固基础不能可靠保证，支 ４８００ｍｍ长的Ｍ５型钢带、ｌ０＃一１Ｏ００ｍｍ Ｘ 护难度极大。 （３１受切眼东边Ｆｓ２０５断层及分支断层 ５３００ｍｍ的菱形金属网和中２２ｍｍ×２５００ｍｍ 的锚杆支护，锚杆间排距为９００ｍｍ×８００ｍｍ； 影响较大，煤体、顶板较破碎。 （４）位于断层附近，距断层最近７ｍ，且切 老塘帮采用２７００ｍｍ长的Ｍ３型钢带、ｌ０＃ 眼附近硐室多，处于应力集中区。 ｌＯ００ｍｍ×３０００ｍｍ的菱形金属网和 ２０ｍｍ ２０００ｒａｍ的锚杆支护，锚杆间排距为８００ｍｍ （５）采用ｓｌ ５０综掘机掘进，分步施工分 Ｘ Ｘ ８００ｒａｍ；扩面帮采用２００ｍｍ×２３００ｍｍ长的 次支护。 皮带锚条、ｌＯ １０００ｍｍ×３０００ｍｍ的菱形金 属网和中１８ｒａｍ×ｌ６００ｍｍ的锚杆支护，锚杆 ３切眼支护参数设计 间排距为ｌＯ００ｍｍ×８００ｍｍ。同时在巷道顶板 ３．１支护参数的确定原则 ａｍ锚索， 煤巷锚杆支护技术的发展已经不再单纯 按“…５５５５…”型式布置 ２２×７４００ｒａｍ，每排锚索配一根 强调锚杆的强度，大量现场实际事故表明，仅 锚索间排距ｌ１００ Ｘ ８００ｒ有锚杆的强度是远远不能保证巷道的支护效 ４．８ｍ长锚索梁，锁具与锚索梁间加６ ｌ６ Ｘ ８０ 果。如果锚杆不能与围岩形成协调统一的承 Ｘ ２００ｍｍ￣Ｎ 板。（２）切眼扩面支护参数：顶部采用 载共同体，不能有效调动围岩自身的承载能 力，锚杆就基本不起作用或其性能就不能充 ３９００ｍｍ长的Ｍ５型钢带、ｌ０＃ １Ｏ００ｍｍ Ｘ 分发挥出来，将随围岩的离层垮落一并下落， ４５００ｍｍ的菱形金属网和 ２２ｍｍ×２５００ｍｍ ０Ｉｎｎｌ× 即发生锚杆完好无损而巷道结构失稳垮冒的 的锚杆支护，锚杆间排距为９０ 现象。因此，就必须想办法调动围岩的承载能 ８００ｍｍ；扩面后帮采用２７００ｍｍ长的Ｍ３型钢 ０＃－－１Ｏ００ｍｍ Ｘ ３０００ｍｍ的菱形金属网 力，使施工锚索后的围岩强度提高，形成具有 带、ｌ和 ２０ｒａｍ Ｘ ２０００ｍｍ的锚杆支护，锚杆间排 定强度、刚度的梁板结构，从而有力维护巷 一道的稳定性，锚索除具有普通锚杆的悬吊作 用、组合梁作用、加固作用、楔固作用外，与普 通锚杆不同的恳吊作用对顶板进行深部锚固 而产生强力悬吊作用，并且沿巷道纵轴线形 成连续强支撑点，以大的预紧力减缓顶板下 沉，同时通过二次密集挑棚、木垛施工加强巷 道整体稳定性。因此，以高强锚杆为基础以高 预紧力为核心的深部巷道史护参数的确定原 则为：（１）高预应力（杆体屈服载荷的３０％～ ５０％）、加长或全长锚固；（２）预应力扩散，增大 护表构件的刚度和强度；（３）临界支护强度、刚 度概念，不能低于临界值；（４）高强度、高刚度、 高可靠性；（５）联合支护，先期锚杆锚索主动支 护，后期密集挑棚、木垛加强支护。 ３ ２确定巷道断面 ｌ１６ｌ（３）工作面为大采高工作面，选用液 压支架：ＺＹ１Ｏ８【）（】／６０／６５，为保证巷道能满足 通风、支架安装等安全生产需要，切眼设计 断面为矩形，净宽×净高 ８．８ｍ×４．Ｏｍ。 面扒皮料，沿巷道走向布置２根３０００ｍｍ长双 面扒皮料，中对中间距１．２ｍ，横向布置３根 １ ８００ｒａｍ双面扒皮料，中对中间距１Ｏ００ｍｍ。 ４施工组织方案 由于切眼较宽８．８ｍ，采用ＳＩＳＯ综掘机施 一ｒ无法一次成巷，施Ｔ采用分步施工法，先导 硐施工净宽５．Ｏｍ，净高３．Ｏｍ，后扩面净宽３． ８ｍ，净高３．Ｏｍ，然后通过卧底达４．Ｏｍ高度。 ５支护效果 ｌ １６１（３）人采高工作面切眼自２０１０年７月施 工结束，硐室掘进５０天后围岩变形趋于稳定， 支护方案达到预期的目标，控制变形效果较 好，为工作面支架安装打下了良好的基础。 ６结语 （１）火断面巷道综掘机掘进，分步施工 分次支护是解决掘进支护施工困难的一种 有效措施。 （２）谢桥矿大采高工作面切眼掘进支 护实践征明，高强锚杆锚索与挑棚、木垛联 合强化支护技术是控制深井复合顶板大跨 度切眼巷道围岩变形的有效方法。 （３）支护方案达到了预期的目标，切眼 支护效果良好，两帮及顶板围岩位移得到 很好的控制，满足安全生产要求，给同类切 眼掘进支护提供很好的参考价值。 从根本上克服了常规水位控制系统的固有 缺陷，很好地解决了加热器的水位控制问 题，使该类故障率大幅度降低。新装置无磨 损、无泄漏、使用寿命长、自调能力强，水位 稳定，减轻了运行人员的操作和监视的工 作量。 间变化时，高压加热器水相当稳定，无需频 力学理论，利用汽液两相流的流动特性设 繁的调整操作，拆除了原来的疏水调整门，简化了系统。同时克服了由于无水位运行 计的一种新型液位控制装置。这种液位装 置无需外力驱动，属自力智能调节，需消耗 对疏水管道冲蚀，使高加的泄漏率大大减 少量的蒸汽（约为排水量的１％～２％）作为执 少，高加的投入率显著提高，提高了机组的 行机构的驱动源。该液位控制装置主要有 循环热效率。＃３一＃６机的＃２、３低加也加 调节器和信号管两部分组成。该控制在高 装上“汽液两相流自调节水位控制器”后，效率会得到大大提高。 压加热器上的连接系统如图１所示。信号管 的作用是发送水位信号和变送调节用气； 调节器的作用是控制出１３水量，相当于自 ５存在问题 在机组实际运行过程中发现该控制器 动调节系统中的执行机构。其调节原理是； 当加热器内的水位上升时，信号管内的水 也存在不足之处，当控制器有调节作用时 位随之上升，信号管中的调节汽量的通流 就会有一定量的蒸汽和不凝结气体进入下 面积减少，对于一个固定的断面，流过的汽 级加热器或除氧器，虽然蒸汽含量少，但 对下一级加热器的抽汽仍然有排挤作用； 量减少，流过的水量必然增加，高压加热器 的水位随之下降。反之亦然，由此实现了加 不凝结气体危害较大，会影响加热器换热， 进入除氧器后还会加重其工作负担。 热器水位的自动控制（如图１）。 （上接１ ２Ｏ页） 一参考文献 ［１】吴季兰．汽轮机设备及系统【Ｍ】．中国电 力出版社出版，２０００，９． 【２】汽轮机设备检修（高级工）【Ｍ】．中国电力 出版社出版，…西省电力工业，ｌ９９７，４． 【３］汽轮机检修工艺规程（Ｋ ２ｌ ５一ｌ３０ ｌ 型），ｌ９９７，１２． 【４】汽轮机运行规程（Ｋ一２１ ５…１ ３Ｏ １型）， ２００４，３． ４应用效果 ６结语 【５】汽液两相流水位控制器的理论研究，西 安交通大学． 【６】汽液两相流与沸腾换热，西安交通大 毕． 在＃３、＃４、＃５、＃６机组高压加热器加装 虽然该系统存在不足，但与以往的水 “汽液两相流自调节水位控制器”后，效果很 位调节装置相比优点明显：汽液两相流水 好，汽轮机组在负荷从１１ＯＭＷ～２ｌＯＭＷ之 位自调装置无机械运动部分和电控元件，１ ２２ 科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ
