浅谈直接空冷机组乏汽余热利用改造后的安全运行

浅谈直接空冷机组乏汽余热利用改造后的安全运行

杨庆祥

杨庆祥YANGQing-xiang

（大唐太原第二热电厂，太原030041）

（DatangTaiyuanCo-generationPowerPlant，Taiyuan030041，China）

摘要院汽轮机乏汽余热利用是目前火力发电厂节能降耗，增加供热面积的一项重要工程，本文结合我厂实际对乏汽余热利用改造工程的优化进行了介绍,对热泵投运过程中及投运后对机组安全运行的影响和采取的措施进行了总结。

Abstract:Steamturbineexhauststeamwasteheatutilizationisasignificantprojectofreducingenergyconsumptionandincreasingheatingarea.Thispaperintroducedtheoptimizedreconstructionprojectofexhauststeamwasteheatutilizationwithactualsituation,andsummarizedtheinfluenceandcountermeasuresfornormaloperationoftheunitsafeinpre-operationandduringoperation.

关键词院工程优化；机组安全；空冷防冻

Keywords:engineeringoptimization；theunitsafe；aircooledantifreeze

中图分类号院TK11+5文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）07-0051-02

1概述

大唐太原第二热电厂乏汽余热回收供热改造是针对六期工程（#10、#11机组）进行的。六期工程建设规模为2伊300MW亚临界直接空冷燃煤机组。锅炉为东方锅炉（集团）股份有限公司生产的DG1065/17.4-域12型亚临界自然循环燃煤汽包锅炉，汽轮机为上海汽轮机有限公司生产的CZK300-16.7/0.4/538/538型300MW亚临界、一次中间再热、两缸两排汽直接空冷抽汽供热凝汽式汽轮机，发电机为上海汽轮发电机有限公司生产的QFSN-300-2型300MW汽轮发电机。10、11号机组热泵分别位于空冷岛排汽装置两侧，热泵房占地面积约为18伊30米，每台机组各安装两组型号为XR13-15-955(55/90)III型乏汽热泵，驱动蒸汽为汽轮机五段抽汽。每组热泵由三个组件组成，热网循环水串联运行，驱动蒸汽和乏汽并联运行。根据设计每组热泵可回收乏汽热量为41.25兆瓦，每小时可回收乏汽60吨左右。热泵设计采用常规温差运行，即热网循环水供水130益/回水60益。60益的热网循环水回水在厂区内全部进入热泵组，经过热泵组一级加热至约90益后，进入热网首站的加热器进行二级加热，加热至130益后，再送至城市二级换热站。在六期原有供热面积（1000万平方米）不变的情况下，通过乏汽余热回收供热改造，按照设计共可提取汽轮机乏汽潜热165兆瓦，可替代机组的供热抽汽量约为225吨/小时，从而大幅降低机组供热能耗，在原供热能力1000万平方米的基础上，使机组在不增加能源消耗、不进行热网换热首站改造的情况下，新增供热面积约为236万平方米，从而提高六期供热面积到约1300万平方米。

2工程实施中遇到的问题及解决方案

2.1工程设计初期，热泵置于热网循环泵前的城市回水母管，因热泵系统阻力大（流量9000T/h时为0.22MPa），为保证热网循环泵的汽蚀余量在热泵前配套设有前置泵，存在设备投资大、运行耗电大的问题，并且运行中前置泵一旦发生故障将直接造成热泵系统及六期热网的解列，安全可靠性差。针对这个问题，我厂经过实际考察和计算，对该方案进行了优化，利用六期热网原有系统将热泵循环水系统接入方式由热网循环泵入口改接至其出口位置，充分利用热网循环泵来克服热泵循环水系统的阻力，取消了前置泵的设置，既减少了设备投资又降低了运行成本，而且大大提高了热泵系统和六期热网的安全可靠性。

2.2热泵循环水系统来回水总门为碟阀，且尺寸较大（直径1.6米），热泵循环水系统冲洗过程中发现均有内漏现象，存在热泵系统故障停运时来回水管道有冻裂的风险，直接影响六期热网的安全运行。针对这个问题我厂积极研究对策，每台热泵增加一个旁路系统，这样一旦热泵发生故障，在关闭热泵循环水出入口门的同时开启热泵旁路门，既消除了热泵循环水来回水管道冻裂的风险又保证了六期热网站的安全运行。

2.3工程设计方案中未设计热泵驱动蒸汽和乏汽冲洗系统，这样热泵投入运行就不得不将含有杂质的不合格的疏水回收到主机系统的排汽装置，对主机的安全运行造成极大的威胁。针对这个问题，我厂积极研究解决方案，为此增加了热泵疏水冲洗系统，在驱动蒸汽和乏汽疏水至排汽装置门前加装了疏水箱和疏水泵，在热泵投运初期先进行驱动蒸汽和乏汽系统的冲洗，将疏水回收至疏水箱，然后经疏水泵将疏水排至生产排水系统。由于热泵初次投运，驱动蒸汽和乏汽系统的杂质较多，为检查冲洗的效果，在疏水泵排水口加装了外置滤网，在冲洗过程中不断更换滤网，以检查冲洗效果，把滤网的脏污程度和水质的化验结果做为疏水回收的依据，确保疏水回收后主机的安全运行。此外为保证冲洗的效果和尽可能地缩短冲洗时间，减少不必要的工质浪费，我们对热泵的冲洗程序进行了优化，原来2台热泵6个组件同步冲洗，虽然总的冲洗水量大但是每个组件的冲洗水量较小，且无法变工况冲洗，热泵的冲洗效果差，工质浪费严重，优化后我们改为每个组件单独冲洗，并且不断变换工况，这样既提高了冲洗效果、缩短了冲洗时间又减少少了工质浪费，效果良好。

2.4热泵投运后空冷岛进汽量减少，需退出一列或两列空冷凝汽器，但空冷凝汽器的进汽碟阀是否严密无法直接监控，存在监控盲区，极易造成空冷凝汽器受冻损坏，为此在空冷岛一、三列进汽蝶阀后增加了温度测点和抽空气系统，用于在线监控进汽蝶阀的内漏情况，发生轻微内漏时可开启抽空气门将内漏进去的蒸汽抽走，解决了因热泵投运导致空冷岛进汽量减少，可能因漏汽现象造成的冻段事故。

3热泵组投运带来的问题分析和安全技术措施

3.1问题分析

淤热泵系统的严密性差，影响主机的真空，严重时造成主机凝结水溶氧大。于热泵投运抽真空及开启乏汽进汽总门过程中造成主机真空大幅下降。盂热泵蒸汽疏水系统存在大量杂质，进入主机系统后极易影响主机系统的汽水品质，甚至造成给水泵和凝结水泵入口滤网堵塞，导致给水泵跳闸、凝泵不上水等不安全事件发生。榆热泵组设备设计要求乏汽进口压力15KPa，而我厂汽轮机经济运行背压为10KPa，如果按照热泵设计乏汽压力运行，必将造成机组经济性大幅降低。虞热泵循环水设计最高工作压力是1.6MPa，而热网循环水泵扬程为185m，如控制不当或热网运行故障将造成热泵循环水系统超压损坏。愚热泵组蒸发器乏汽侧的抽空气影响空冷岛抽空气效果，造成空冷风机转速升高，凝结水过冷度大，凝结水溶氧大。

3.2采取的安全技术措施

淤热泵投运前进行气密性试验，将热泵负压系统打风压至30KPa，24小时后风压下降不得大于10KPa，确保热泵系统的严密性优良。于热泵抽真空过程中应缓慢进行，同时监控主机真空，抽真空时间一般控制在2小时左右，将热泵真空抽至与主机真空一致时可以缓慢开启乏汽进汽总门。盂热泵驱动蒸汽、乏汽系统冲洗过程中，在化验疏水水质的同时，在冲洗水泵出口处加装滤网，反复多次冲洗，在疏水水质合格的同时必须保证杂质冲洗干净。热泵系统驱动蒸汽、乏汽疏水回收至排汽装置后，监盘人员要加强对给水泵、凝泵入口滤网差压报警和电流、流量等参数的监视，如发现有“滤网差压大”报警发，应及时降低负荷至220MW，同时进行设备切换，同时做好给水泵跳闸、凝泵不上水的事故预想。榆为保证热泵的正常工作，机组的真空设定值设定为-81KPa，真空的调整应缓慢进行，防止真空大幅波动造成排汽装置水位的大幅波动和热泵出力的大幅波动。虞驱动蒸汽减温水调门开度控制在35%-55%之间，防止减温水量过大造成驱动蒸汽管道振动，A、B热泵蒸汽进口温度控制在140益-150益之间，尤其是机组负荷工况变动应及时调整。愚加强对空冷岛凝结水、抽空气温度的监视，发现温度偏低而空冷风机频率升高，且凝结水过冷度大于2益时，需要再启动一台真空泵运行。舆供热工况下，应保持中压缸排汽压力大于0.3MPa。检查CV阀关至3%，压力不能维持时，减小热网抽汽量至50t/h。必要时降低热泵蒸汽压力设定值，减小驱动蒸汽量。余对真空泵水位、水温加强监视，发现水位或水温升高时及时进行手动排水，将水位保持在150-200mm。俞热网循环泵的切换和转速调整应缓慢进行，防止压力波动造成热泵及其管路泄漏。逾热泵跳闸后五段抽汽压力会突然升高，值班人员应及时增加热网抽汽量或控制负荷来减小扰动（空冷岛两列运行时应及时减小机组总煤量，控制电负荷,防止真空突降）。輥輯訛值班人员要加强对热网加热器的监视和调整，不得发生因水位高保护动作的事件（热网加热器水位高保护动作后五段抽汽逆止门将联关，导致热泵无驱动蒸汽而停运）。

4热泵投运后空冷凝汽器防冻措施

热泵系统投入运行后空冷凝汽器的的进汽量大幅减少，防冻压力骤然增加，为了在最大限度地挖掘热泵潜力的基础上保证空冷凝汽器的安全运行，我们采取了一系列的安全技术措施：

4.1进入冬季采取以下防冻设施和设备检查淤环境温度连续三天低于-5益时，将空冷凝汽器部分空冷风机停电，在风机下部格栅遮挡帆布。于投入空冷风机逆流单元风机的反转功能，将空冷风机最小频率限定值由20Hz调整至10Hz。盂定期检查机组真空系统无泄漏，真空严密性试验真空下降值不大于100Pa/min。榆检查关闭各列换热单元间过道的隔断门，对存在的问题及时处理。

4.2环境温度低于0益时，做好以下调整和检查内容淤根据环境温度、热泵循环水量，严格控制凝结水流量控制，保证空冷凝汽器有足够的蒸汽量，防止空冷换热管束内结冰。于空冷凝汽器的抽空气温度不小于35益，发现抽空气温度低时逐步降低逆流风机转速，注意不引起机组真空波动。当抽空气温度正常后，提高转速恢复正常。如抽空气温度回升较慢时，可采取逆流单元回暖操作。盂空冷凝结水温度不得小于35益，过冷度不大于6益（机组排汽温度-每列凝结水温度）。发现某列凝结水温度低时，保持该列逆流风机转速，缓慢同步降低该列全部顺流风机转速，当该列凝结水温度正常后，提升转速恢复正常。榆每班使用热像仪对空冷换热管束进行三次巡检，对低温换热管束及时调整，记录换热管束温度低的位置（上部、中部、下部），并记录温度低的换热管束调整后的温度。虞对每列的顺流换热单元管束温度检查不低于35益，重点检查空冷换热管束下部温度。愚对每列的逆流换热单元管束温度检查不低于35益，重点检查逆流换热管束的两侧管束和逆流换热管束的上部温度。舆如顺流单元管束温度低于5益时，可停止对应单元风机运行，必要时可降低机组真空直至管束温度达到35益以上。余如逆流单元管束温度低于0益时，采用反转回暖操作，保证逆流换热管束温度不低于35益。

5结束语

吸收式热泵是一种利用低品位热源，实现将热量从低温热源向高温热源泵送的循环系统，是回收利用低温位热能的有效装置，具有节约能源、保护环境的双重作用，如何更安全地利用好这一新技术，还需要我们进一步去研究探索。

参考文献院

[1]孙志.热电联产工程可行性研究中的注意事项[J].黑龙江科技信息,2007(18).

[2]李平.谐振式无线输电的可行性研究[J].广西师范学院学报(自然科学版),2009(01).

[3]田晓.600MW空冷机组运行特性分析[J].科技信息,2011(10).