引言

萊鋼能源動力廠型鋼區(qū)50Mw汽輪發(fā)電機組配套除氧器型號為GCM-260,額定出力為260t/h,給水溫度158℃,溶氧指標≤7ug/L。GCM-260除氧器的工藝原理是利用發(fā)電機工業(yè)抽汽加熱凝結(jié)水、系統(tǒng)除鹽水補水,除去其中的溶解氧,減少溶氧在鍋爐省煤器、水冷壁造成的氧化腐蝕,避免鍋爐漏水事故發(fā)生:同時提高鍋爐給水溫度,降低鍋爐燃耗,提高循環(huán)熱效率。除氧器設備結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 除氧器設備結(jié)構(gòu)圖

1問題的提出

50Mw汽輪發(fā)電機組運行以來給水除氧系統(tǒng)出現(xiàn)多種問題,分析匯總?cè)缦?

(1)查閱運行日志溶氧含量達80~160mg/L,嚴重超標(溶氧指標≤7ug/L),生產(chǎn)不達標,影響鍋爐安全生產(chǎn)和整個熱力系統(tǒng)生產(chǎn)穩(wěn)定。

(2)除氧器塔頭安全閥動作8次、除氧器排氣管噴水10次、除氧器電動蒸汽調(diào)節(jié)閥卡死3次,除氧器多次出現(xiàn)設備故障,如不及時處理,極易造成除氧設備本體破壞,后果嚴重。

(3)凝結(jié)水管道發(fā)生振動12次,除氧器多次發(fā)生振動,管道振動會影響管道、法蘭、墊片以及相關配套設備的使用壽命。

2原因分析

(1)通過現(xiàn)場分析驗證,閥門設計工作溫度為250℃,實際工業(yè)抽汽溫度為280℃,長時間超負荷溫度運行造成閥門、閥芯、閥桿等金屬材料變形,極易造成閥門卡死。

(2)蒸汽調(diào)節(jié)閥門執(zhí)行器功率不夠,隨機組負荷逐漸提高,工業(yè)抽汽壓力也逐漸升高,當抽汽壓力高于0.65MPa時,蒸汽調(diào)節(jié)閥不能關閉,壓力越高,調(diào)節(jié)閥打開的開度越大。

(3)對操作法、運行方式進行研究分析,機組并網(wǎng)后,隨負荷升高,除氧加溫在110℃以上時,塔頭內(nèi)部氣流速度過大,熱交換不充分,經(jīng)常出現(xiàn)排汽管噴水現(xiàn)象,造成補水和加溫困難。

3技術研究及對策制定

(1)針對當前閥門工作條件、環(huán)境與現(xiàn)場工況不匹配情況,將原來的250℃、PN10閥門更換為路鉬鋼閥體,密封形式為雙面硬密封,參數(shù)為400℃、PN40,設計條件與實際蒸汽參數(shù)留有足夠大的富余量。

(2)計算現(xiàn)場工況需要閥門輸出扭矩7950N·m,而原執(zhí)行器的最大扭矩為10000N·m,閥芯形式不合理,需要的力矩較大,調(diào)節(jié)閥一直在不停地工作,造成電機過熱,經(jīng)常保護動作,故障率自然就高。經(jīng)計算將執(zhí)行器更改為20000N·m扭矩,這樣在電動閥工作時,工作負荷小于其額定負荷,有足夠的富余功率,調(diào)節(jié)閥滿負荷工作就不會引起電機過熱。另外,更換節(jié)流孔式調(diào)節(jié)閥芯,減少閥門動作時所需要的力矩。

(3)管道振動問題:鍋爐尾部余熱回水管道存在死角,空氣無法排除,凝結(jié)水受熱后產(chǎn)生蒸汽,水擊引起管道振動。除氧器內(nèi)部蒸汽管道存水,加溫時塔頭水擊,內(nèi)部蒸汽管道振動。

如圖2所示,重新布置鍋爐尾部加熱回水管道,從加熱器出口直接引至除氧塔頭進水口,消除管道死角,便于管道內(nèi)氣體及時排除。

如圖3所示,經(jīng)研究,在除氧器內(nèi)部蒸汽管道最低端開直徑30mm的排水口,開孔過大會使水面蒸汽壓力升高,過小則會導致排水不徹底。另外,蒸汽管道出口加裝擋水罩,消除管道內(nèi)積水,防止下落的凝結(jié)水進入蒸汽管道。

(4)完善操作方式。3臺低壓加熱器隨機組建立真空、啟動一起投入,運行中隨負荷變化控制加熱器進口蒸汽閥門開度。保持低加出口凝結(jié)水溫度在90~110℃之間,盡量避免除氧器進水溫度過低的情況發(fā)生,同時關小除氧塔頭排汽閥門開度,保持塔頭壓力在0.45MPa左右。關小加熱蒸汽一次閥,全開蒸汽二次閥,增加了凝結(jié)水與蒸汽對流換熱的時間和面積。關小塔頭排汽閥,降低了蒸汽在塔頭內(nèi)上升的流通速度,使汽水熱交換更充分。

4實施效果驗證

(1)查閱運行日志,溶氧含量達到平均6μg/L(溶氧指標≤7μg/L),除氧器生產(chǎn)指標達標。

(2)除氧器塔頭安全閥動作0次,除氧器排汽管噴水0次,除氧器電動蒸汽調(diào)節(jié)閥卡死0次,凝結(jié)水管道振動0次,除氧器振動情況消除,達到預期效果。