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15MW汽轮机组真空低原因分析及处理方案
发布时间:2011/5/10  阅读次数:5014  字体大小: 【】 【】【
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[摘   要]   分析兴隆庄矿电厂15MW汽轮机真空低原因,分别针对抽气系统、循环水系统、凝结水系统、真空系统和凉水塔进行检查并提出下一步处理方案,通过实施取得良好效果。
       [关键词]   汽轮机;真空;分析;处理。
       1.系统概述
       华聚能源兴隆庄矿电厂3#汽轮机组系武汉汽轮机厂生产,型号为C12-3.43/0.49,机组配备N-1200型双路双流程表面式凝汽器,自然通风凉水塔冷却面积为750m2,于2000年12月投入使用,作为兴隆庄矿电厂的主力发电机组,至今已运行近9年。
3#机凝汽器根据计划于3月份由济宁新格瑞水处理公司进行疏通清洗,开机后负荷13000KW、真空在-0.094MPa,循环水进水温度在20℃~22℃左右(较1#、2#机组高2℃~3℃),端差6℃~8℃。但在随后运行当中随着进水温度的缓慢升高真空逐渐下降,至5月初负荷在12500KW,真空降到-0.078MPa,循环水进水温度在33℃(较1#、2#机组高5℃~7℃),端差8℃~11℃,严重影响机组带负荷能力。
       2.检查及处理情况
       针对3#机真空和往年同期相比较,存在比往年真空偏低、时间较早的情况,5月6号厂领导组织安技室专工及车间有关专业人员进行细致的分析,并随后针对3#机真空偏低进行全面检查和处理,具体情况如下:
       2.1抽气系统检查
       2.1.1 在拆检射水抽气器时发现,整个射水抽气器的水室、喷嘴、混合室、逆止阀及扩散管结垢严重,厚度可达1cm左右;射水箱内壁结垢较重。立即组织人员清理射水抽气器、管路和射水箱。
       2.1.2 停机前经多次测量射水箱水温偏高,约50℃~60℃。遂报经厂部批准将原射水箱循环水补水改造为工业水,降低了射水箱水温,可以有效降低水温至25~35℃,取得较好效果。
       2.1.3 对3#射水泵进行拆检,更换轴承、密封环及盘根,更换4#射水泵备用新泵。
通过对射水抽汽系统检查处理,射水泵出力正常,射水系统运行正常,在开机抽真空时可达到-0.07 MPa左右。
       2.2循环水系统检查
       2.2.1 循环泵拆检情况:通过5月份对两台循环水泵的拆检,未发现异常,开机后电流、出口压力正常。
       2.2.2 凝汽器二次滤网在循环水泵出口侧,其滤芯通孔为5mm,拆检时滤孔轻微结垢,经过简单处理后,不影响循环水泵的正常出力。
       2.2.3 在打开凝汽器水室端盖检查时发现,凝汽器铜管堵塞严重,特别是在凝汽器出水侧,50%左右铜管堵塞,当时清洗公司技术人员也在现场,并对垢质进行化验,主要为硅酸盐和碳酸盐结垢,清洗公司随后进行了返工处理,并选用高压水枪(可达60~80Mpa)配合酸洗液进行疏通,但效果不佳,尚有800多根铜管未疏通。遂清洗公司改用水钻进行疏通,疏通率在200根左右,仍有600多根铜管无法疏通。
       2.3.在对凉水塔的检查时发现,凉水塔配水管部分结垢比较严重,管路也因结垢而造成部分脆化断裂,40%~60%喷嘴堵塞严重,造成喷水不畅,水量减少,下部淋水盘部分断裂,形成淋水不均匀,局部形成盲区,造成凉水塔散热效果降低。破冰管部分管路开裂、破冰孔堵塞严重,且阀门关闭不严。发现此问题后,厂立即组织相关人员进行疏通清理,处理后1#、2#凉水塔出水温度与3#凉水塔出水温度相差3~5℃,效果不是很理想,仍存在部分淋水不均、盲区等现象。
       2.4 凝结水系统检查正常,凝泵出力正常,凝汽器水位稳定在200~300mm。
       2.5 真空系统通过停机后灌水检漏,未发现异常。检查处理后的3#机开机后,循环水进水温度31℃,出水温度46℃,负荷14000KW、真空在—0.085Mpa、排汽缸温度51℃,端差5~6℃,运行比较稳定。但是随着环境温度的不断升高,制约发电量的因素仍长期存在。
       3.原因分析
       通过检查及处理存在的问题,我厂先后于5月6日、5月20日组织进行了分析,认为造成3#机真空低的原因如下。
       3.1循环水水质较差造成。兴隆庄矿中水于2月份正式投用,此前循环水补水方式为矿井环保水,水中煤泥、杂物、微生物等一并补入循环水系统,造成水质恶化。而且,自2006年四季度以来系统中一直未加药进行水质控制,使得循环水在相对封闭的环境中浓缩倍率比正常运行高3倍,且微生物等含量较高,导致凝汽器铜管、循环水系统、射水系统、凉水塔等结垢严重。
       3.2 凝汽器经过几次疏通清洗仍存在大量铜管无法疏通的原因除铜管长期在水质较差环境下运行造成之外;其他原因有:
       3.2.1 清洗时疏通不彻底,造成循环水进、出水侧存在的积垢在出水侧处淤积,且出水侧是在凝汽器上部高温区,造成高温下二次结垢。
       3.2.2 凝汽器铜管部分老垢或其他杂物在历次清洗中未及时清除所致。
       3.3 3#凉水塔于2005年度大修,因05年大修资金问题,只更换一半填料,对于另一半使用原有旧填料,且设计的三层波形填料因数量不足或填料损坏只敷设两层,喷嘴也更换少量损坏和缺失部分。大修后运行至今其出力逐渐下降,又因循环水水质差造成配水管结垢严重,部分管路堵塞,喷嘴和淋水填料堵塞严重,致使散热效果降低。(春季至秋季之间3#凉水塔出水温度比1#、2#凉水塔出水温度高5~7℃,达33℃)。
       4.处理方案
       为保证3#机组安全经济运行,保证电厂全年发电任务的完成,兴隆庄矿电厂针对存在的两个主要问题:凝汽器铜管堵塞严重和凉水塔出力降低,经过组织专项会议进行讨论形成方案如下:
     (一)针对凝汽器铜管不通
       4.1由于3#凝汽器经过多次不同方法的清洗后,仍存在大量铜管(约600根左右)不通,其他铜管在近9年的疏通清洗过程中有不同程度的磨损和腐蚀。经过各方面论证,特提出更换全部铜管为TP316L型同规格不锈钢管(Φ20×1×5585,3432根)。
       4.2 方案可行性分析:
       4.2.1 不锈钢管在凝汽器的应用技术比较成熟,且在相同的换热面积下,总体的传热系数比铜管提高2.121-8.408%。
       4.2.2由于材质采用TP316L型优质不锈合金钢,使其具有较高的硬度,管子的钢度也明显提高,具有很强的耐高温蒸汽的冲击性能及抗振性能。
       4.2.3由于不锈钢管内壁光滑,使得其边界层流底层厚度减薄,较铜管而言,既强化换热,又提高了抗结垢性能。
       4.2.4随着运行时间的增长,铜管氧化层将越来越厚,传热效果会越来越差。不锈钢管的总体传热系数下降很缓慢,而铜管的总体传热系数下降速度比不锈钢管大得多。因此,不锈钢管的凝汽器与铜管的凝汽器如果同时投运,运行时间越长,不锈钢管凝汽器的运行效果将会比铜管的凝汽器越来越更好。同时,铜管对冷却水中杂物的吸附能力比不锈钢管更强得多,大大降低了设备的经济性。
       4.2.5 通过水质分析,现兴隆庄矿电厂自使用中水后,通过大量的置换,已完成中水替代原循环水的过程,水质的提高可以有效减缓凝汽器、循环水、射水系统的结垢。
       4.2.6 若只更换3#凝汽器上半侧即1716根,总体换热系数虽能提高,但终会因下部铜管长期运行和历次清洗后,有旧铜管内部有部分堵塞和腐蚀,对其凝汽器内部真空度有影响。不锈钢管与旧铜管混合使用后,对以后的清除结垢有影响,因为铜管不能用浓度大的酸清洗,而全部不锈钢管则没有影响,它的耐腐蚀能力强。若当时只更换上半侧管子,对今后更换下半侧管子,施工工期和工艺上有较大的影响。
       4.2.7在运行维护中,因不锈钢管对CL-的敏感度,尽管TP304管材在CL-<100mgk/kg,TP316L管材在CL-<500mg/kg水中是安全的,但长期水速过低,容易形成麻点,造成腐蚀。
经过上述分析,兴隆庄矿电厂更换TP316L型优质不锈合金螺纹钢管是可行,而且从长远利益考虑是必要的。
       4.3 工期及资金
       4.3.1 经过多方调研,更换铜管为不锈钢螺纹管工期如下:7天。恰逢我厂综自改造在6月底有6天时间,可以有效利用。
       4.3.2 全部更换为TP316L型优质不锈合金钢价位在56万元(8.5万元/吨),旧铜管折价36万元(3.9万元/吨),需投资20万元(包括现场施工安装费)。4.6万元/吨
       (二)针对凉水塔出力达不到设计要求
       我厂将根据针对3#凉水塔现状,提出详细方案报经华聚公司审批,提前对3#凉水塔进行大修。主要工作为:更换全部配水管、喷嘴、淋水填料,对蓄水池、涵洞及吸水池彻底清淤,破冰管路更换。
       5. 总结
       通过对我厂15MW汽轮机真空低原因分析,可以看出凝汽器铜管堵塞和凉水塔结垢是影响的主要因素,电厂通过对处理方案的实施效果十分明显,投入产出比较高,初步估算一年可以收回投资,从长远考虑经济效益甚佳。
       [参考文献]
       [1] 邵和春. 汽轮机运行.中国电力出版社,2006-5。
       [2] 小型热电厂实用设计手册. 北京: 水利电力出版社,1988。
       [3]汪玉林. 热电厂实用技术丛书汽轮机设备运行及事故处理.化学工业出版社,2006-1。
       [作者简介] 任纪兵(1978年),男,主要研究方向为热能动力。
(山东华聚能源股份有限公司   山东济宁   273500)
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