1、連城電廠#2機組給水溫度低的原因分析及高壓加熱器改造喬萬謀甘肅電力公司連城電廠 郵編：730332【摘要】文章介紹了連城電廠#2汽輪機組高壓加熱器在制造、安裝、檢修和運行維護中存在的缺陷，分析了這些缺陷對高壓加熱器運行特性的影響和對給水溫度的影響。并結合高加結構特點，在原有設備基礎上進行了改造，改造后高壓加熱器端差減小，給水焓升增大，給水溫度提高，效果明顯。【關鍵詞】 汽輪機 高壓加熱器 給水溫度 技術改造1概述連城電廠安裝兩臺北京重型電機廠生產的N100-90/535型凝汽式汽輪機，配套兩臺哈爾濱鍋爐廠生產的HG410/100-10型鍋爐，高壓加熱器為哈鍋配套的GJ350-5、GJ350-6

2、型高加，自82年投運以來，兩臺機組給水溫度一直偏低，影響著全廠的經濟運行。特別是隨著運行小時數的增加，給水溫度呈連年下降趨勢，雖在歷次設備大修中發現和處理了一些影響給水溫度的重要缺陷，使給水溫度有所好轉，但都不能保證給水溫度處比較穩定的狀況。2000年#2機組大修前，我們對#2機#5、6高加進行全面的熱力試驗，并進行了認真分析，在大修中對高加各部分進行了仔細的檢查，發現并處理了幾處影響高加運行特性的缺陷，同時對高加結構進行了改進，使#5、6高加端差減小，給水焓升增大，給水溫度提高，效果明顯。2影響高加運行特性的因素及原因分析額定負荷下設計工況和實測工況#5、6高加各運行參數如表所示。從額定負荷

3、下設計工況表：額定負荷設計工況和實測工況加熱器運行參數 加熱器編號項目及參數#5高壓加熱器（GJ350-5）#6高壓加熱器(GJ350-6)名 稱單位設計工況實測工況改后工況設計工況實測工況改后工況加熱抽汽壓力MPa1.741.731.722.892.862.80加熱抽汽溫度333.5333.1341.5399398.5407.3加熱器內部壓力MPa1.6011.711.592.6592.602.69加熱器內飽和溫度201.4204.3201.1227.2225.9227.8加熱器入口水溫160.3158.8158.5201.4193.9197加熱器出口水溫201.4193.9197227.2

4、217.4221.6加熱器疏水溫度168.3174.9172209.4207.7202加熱器上端差010.44.508.56.2加熱器下端差816.113.5813.85加熱器焓升KJ/KG179.6152.4167.5116.6104.6110和實測工況的各主要參數可以看出，#5、6高加偏離設計工況的主要問題是端差較大，#5高加上端差10.4，下端差16.1，#6高加上端差8.5，下端差13.8，而加熱器設計時一般選擇其上端差為0，下端差為8。由于#6高加上端差的影響，造成給水溫度降低8，下端差大于設計值5.8，其疏水進入#5高加，排擠二段抽汽，造成二段抽汽量減少。#5高加上端差使其出口的給

5、水溫度降低，勢必導致加熱不足的部分將在#6高加內部被加熱，造成#6高加熱負荷增大，#6高加用汽量增大，本可以用低壓抽汽加熱的部分給水焓升，而使用高壓抽汽加熱，降低了回熱系統的經濟性。造成#5、6高加上、下端差增大的原因，經分析有以下幾種因素： （1）、由于汽輪機相對內效率低于設計值，導致汽輪機的汽耗量增大，相應的給水流量也增大，從而引起高壓加熱器的熱負荷增加。汽輪機制造廠保證給水溫度達到設計溫度的條件之一就是“汽輪機按制造廠設計熱力系統運行，通過高壓加熱器的水量等于汽輪機的主蒸汽流量”。汽輪機設計工況下主汽流量為370T/H,而實測工況的給水流量為387 T/H，比設計值大4.6%，這是引起給

6、水溫度降低的一個原因。 （2）、由于高加內部本身在設計、制造、安裝、檢修及運行維護方面存在問題，影響換熱面的傳熱效果，使加熱器端差增大。#5、6高壓加熱器的進汽短管與上殼體進汽法蘭設有填料密封，但該密封處無可靠的填料壓緊裝置，只是依靠緊聯接法蘭時對密封填料的預緊力，不易保證密封的可靠性。加熱抽汽通過密封進入高壓加熱器后，不經過過熱蒸汽冷卻段的冷卻而直接進入飽和蒸汽凝結段。使通過過熱蒸汽冷卻段的蒸汽量相對減少，過熱蒸汽冷卻段傳熱量減少。由于在高壓加熱器回裝過程中，吊裝上殼體時進汽短管與上殼體進汽法蘭對位不準確，上殼體壓在進汽短管上，造成進汽短管與過熱蒸汽冷卻段外包殼聯接處局部變形，此處蒸汽通流面

7、積的減小，造成#6高加進汽阻力損失增大，高加內部壓力降低，所對應的飽和溫度降低，飽和蒸汽凝結段的傳熱量隨之減小。 #5、6高加過熱蒸汽冷卻段盤香管中心設有擋汽板，阻止蒸汽汽流，迫使蒸汽只對準著管子流動，提高汽流速度，以改善該處過熱蒸汽的對流換熱傳熱效果。實際情況是該擋汽板不全，這樣在盤香管換熱面的中心，形成了蒸汽通道，通過蒸汽通道的過熱蒸汽未經蒸汽過熱段的充分傳熱就從蒸汽過熱段流出而進入了飽和蒸汽凝結段。 #5、6高壓加熱器飽和蒸汽凝結段安裝有的隔板，板上有沖壓出的帶板邊的75mm園孔，供蒸汽通過。隔板阻擋蒸汽，減緩汽流速度，延長蒸汽停留時間，可使蒸汽沖刷盤香管，而凝結水則通過隔板導向，流向筒

8、壁，防止上部換熱面凝結的凝結水落到下部盤香管受熱面上，在換熱面上形成水膜，造成附加的水膜熱阻，影響凝結換熱段的傳熱效果。實際檢查發現這些隔板有相當一部分不規范，大部分隔板與筒體之間間隙較大，部分飽和蒸汽不通過換熱面而通過這些間隙短路進入下一級隔板，影響蒸汽的換熱效果。設計要求該間隙為10mm,實際該間隙為20 mm左右甚至更大,遠遠超過設計值。部分隔板殘缺不全，翹曲變形，形成外高內低，使上部換熱段的凝結水流落至下部換熱面上，影響這些換熱面的傳熱效果。#5高加疏水管與疏水冷卻段外包殼聯接處因汽水沖蝕，形成孔洞，造成部分疏水未流經疏水冷卻段冷卻直接進入疏水管排至下一級加熱器，使高加的下端差增大，

9、#5高加下端差達16.8,這是其中的原因之一。 高加管系聯箱管和配水管的堵板和孔板，將高加給水分為三個流程，第一流程為疏水冷卻段，有8排32組盤香管。為了使高壓加熱器通過全部的給水流量而不導致盤香管內水流速度過高，造成水側阻力過大以及水流對管子的沖刷，縮短換熱管的使用壽命，設計時只有一小部分給水通過第一流程的換熱管，大部分的給水未經該段加熱而通過配水管內的孔板進入第二流程。流經第一流程的給水從疏水冷卻段的42組盤香管進入聯箱管，在聯箱管內堵板的導流下，又通過8排32組管子（疏水冷卻段）回到配水管，和流經配水管內的孔板的給水匯合，進入第二流程。配水管內節流孔的孔徑為86mm(實際測量值)，聯箱管

10、內堵板有一4mm疏水孔，用以在高壓加熱器停用或檢修時排空管內積水。實際檢查中，發現 #5高壓加熱器第一流程兩根聯箱管內堵板疏水孔直徑均在30mm以上。通過這兩個疏水孔的給水，不再經過第二流程的換熱面傳熱，直接進入第三流程或直接通過聯箱管內的孔板進入中心引出管，使參與蒸汽凝結段傳熱的給水量減少，蒸汽凝結段傳熱量減小。#5高壓加熱器上端差達10.4，這是其中很重要的原因之一。 流經第一流程的給水和通過配水管內的孔板進入第二流程的給水，在配水管內堵板的導流下，經36排144組盤香管，再進入聯箱管，完成了第二流程凝結段的傳熱過程。與疏水冷卻段同樣的道理，經過第二流程進入聯箱管的給水，大部分通過聯箱管的

11、節流孔板進入連接管，匯入中心引出管。有小部分給水在聯箱管的節流孔板的作用下，通過第三流程10排40組盤香管，參與過熱蒸汽冷卻段的傳熱，再進入配水管，通過連接管匯入中心引出管。聯箱管節流孔板的孔板直徑為86mm，配水管內堵板疏水孔的直徑為4mm。實際檢查發現，#5、6高加配水管內堵板疏水孔的直徑一個基本正常，另一個遠遠超過設計值。其中，#5高加東側配水管內堵板疏水孔直徑為12.56mm，#6高加西側配水管內堵板疏水孔直徑為13.48mm。這兩個疏水孔造成了一部分給水未經過第二流程的換熱，直接通過疏水孔進入配水管堵板后，和第三流程加熱后的給水匯合，經上部連結管匯入中心引出管。這部分給水既未通過第二

12、流程的換熱，也未通過第三流程的換熱，直接進入出口匯水管，使匯水管水溫降低，高加端差增大。（3）、#5、6高加給水側保護采用出、入口聯成閥保護裝置，由于聯成閥上閥套與閥體之間無密封裝置，如圖3中示意處所示，正常運行中有部分給水從此結合面處泄漏進入旁路系統，這部分給水不經高加加熱而直接到達高加出口，造成給水溫度降低。此結合面經常被嚴重沖刷，已經多次補焊處理。每次剛修后效果較明顯，但經過一段時間的運行后，給水溫度就逐漸降低。（4）、高壓加熱器空氣系統不合理，沒有安裝連續排出高加內部空氣的空氣管道。使高加內積聚空氣不能及時排出。高壓加熱器內積存空氣，不僅降低了高加的熱力性能，并引起管子的腐蝕損壞。空氣

13、可使加熱器內部某些區域形成空氣覆蓋層，相當于減少了傳熱面積；空氣在管束外壁的凝結水膜周圍形成的氣體層，將減慢蒸汽擴散到凝結水的速度，使凝階段中汽側膜狀傳熱的熱阻大大增加，降低傳熱系數；氣體在凝結段的聚集還會大大降低傳熱溫差，使凝結過程蒸汽分壓下降，有效飽和溫度也相應降低。3 高壓加熱器處理及改造方案（1）改進#5、6高壓加熱器的進汽短管與上殼體進汽法蘭填料密封壓緊裝置，在填料上部設置填料壓緊環，并預留壓緊余量，在緊導汽管連接法蘭時，用壓緊環來保證對填料的預緊力，防止蒸汽短路直接進入飽和蒸汽凝結段而影響過熱蒸汽冷卻段的傳熱效果。（2）在高壓加熱器進汽管與過熱蒸汽冷卻段外包殼聯接處增設支撐點，并對

14、該處的包殼進行補強，防止吊裝上殼體時進汽短管與上殼體進汽法蘭對位不準確時，上殼體壓在進汽短管上，造成進汽短管與過熱蒸汽冷卻段外包殼聯接處局部變形，使其蒸汽通流面積減小。（3）恢復過熱蒸汽冷卻段盤香管中心的擋汽板，在焊接中注意過熱蒸汽冷卻段外包殼的嚴密性及內部隔板的嚴密性，以改善該處過熱蒸汽的對流換熱傳熱效果。（4）對高壓加熱器飽和蒸汽凝結段的隔板，進行認真地整形，減小隔板與筒體之間間隙及補齊隔板不完整的部分。（5）對疏水冷卻段外包殼及內部隔板進行修復，以提高其傳熱效率。（6）對#5、6高加配水管內疏水孔直徑超過設計值的堵板（#5為12.56mm，#6為13.48mm）進行了更換（更換后堵板孔徑

15、為4mm），以改善水流分配。（7）為了減少高壓加熱器的端差，并解決高壓加熱器傳熱面不足問題，經對高壓加熱器結構進行分析后，決定對#5、6高壓加熱器過熱蒸汽冷卻段進行改造。將高加聯箱管與中心引出管的連接彎頭改為直角彎頭，增大聯箱管的直管段。在聯箱管與配水管的直管段增設10組盤香管。將聯箱管節流孔板的孔板直徑改為67mm，以保證過熱蒸汽冷卻段還熱管內流速不致過低，增加過熱蒸汽冷卻段的傳熱量。（8）增設高加汽側排空氣管，將#5、6高加汽測原排空氣管分別引出匯通，引至除氧器。（9）在聯成閥上閥套與殼體結合面處增設了一紫銅墊片，合理調整其厚度，以減少旁路系統的泄漏。4結論及建議經這次機組大修期間對#5、6高加處理和改造后，#5高加上端差減小5.9，下端差減小2.6,焓升增大15.1KJ/Kg；#6高加上端差減小2.3，下端差減小8.8,焓升增大5.4KJ/Kg（改造后數據見表），給水溫度提高4.2。雖然給水溫度升高不是很明顯，但#5、6高加疏水溫度的降低以及#5高加出口溫度的提高，將大幅度提高回熱系統運行的經濟性。幾點建議：（1）高壓加熱器偏離設計工況運行，給水溫度達不到設計值，其原因是多方面的，要從設計、制造、安裝、檢修和運行維護以及機組具體工況各方面進行分析和處理，才能保證其達到經濟合理的運行狀態。（2）高加改造雖取得了良好的效果，但距設計值仍有差距