高加泄漏

百科   2024-09-19 11:59   湖北  

加热器最严重的故障是内部管子破裂泄漏。发生这种情况会使端差升高,出口水温下降,汽侧水位满,抽汽管道冲击。其原因主要是管子胀口松弛或长期运行管子振动损坏或腐蚀破损。但投入加热器过快也是使其局部受热不均而产生胀口松弛的原因之一。发现管子破裂泄漏要尽快关闭进汽门,开启疏水门,切除加热器水侧运行。下面以某公司600MW汽轮机为例进行说明。

一、高加泄露的影响

虽然随着技术的进步,机组运行可靠性逐年提高,但机组长周期运行过程中由于人为异常、系统设备异常等不可控因素存在高加解列的风险,尤其在满负荷运行工况下高加解列,汽轮机、锅炉管壁的金属材料在设计允许极限状态下运行,部分参数甚至会短时间超限,这将对机组寿命和安全生产产生很大冲击,而机组RB逻辑、CCS、减温水自动等各项自动控制逻辑并未针对满负荷高加解列工况进行过优化和设计,因此,对满负荷工况下高加解列事故进行定性定量分析并制定出相应的控制策略显得很重要,避免在面临相应工况高加解列处理时值班员因为盲目而扩大事故。

(1)、对汽轮机本体设备的影响

按设计值,三台高压加热器在600MW额定工况下总共耗用汽量348T/H,约占机组额定负荷下蒸汽流量的1/6,经由#3高加正常疏水汇入除氧器重新循环,随着高加解列,1、2、3段抽汽将进入中、低压缸做功,因此高加解列后,若不及时调节,机组负荷将会大幅上升(约60MW,每台高加占1/3),达到汽轮机组的极限工况,此时汽轮机的动静间隙、推力瓦、轴向位移承受极大的工作负荷,极大的威胁汽轮机本体的安全

由于高加抽汽压力的作用,在高加抽汽电动门关闭之前,抽汽逆止门是无法切断抽汽的,高加电动门的关闭由于阀门具有一定的行程,无法瞬间切断抽汽,根据历次阀门传动记录:#1段-#3段抽汽电动门关闭时间大概在50-55S左右。

随着高加抽汽电动门的关闭,高加回热抽汽系统抽汽量逐渐下降,本应用于加热给水的抽汽能量转移至汽轮机做功,导致机组负荷上升,这三股蒸汽的加入是机组负荷短时上升的根本原因,因此,有理由相信,在机组负荷上升的一分半钟过程内适当关小汽机高调门,减小主蒸汽流量将可以降低机组负荷峰值,减小对汽轮机叶片的冲击。

(2)、对主汽温的影响

锅炉是汽水循环环节中对水进行加热的设备,给水进入汽包后经下降管、炉水泵、下水包进入水冷壁,在水冷壁内完成蒸发段和饱和段吸热过程,汽水混合物进入汽包,饱和汽进入过热器,完成过热段吸热进入汽轮机做功,水则重新进行循环吸热。正常工况下炉膛蒸发段、饱和段、过热段、再热段热负荷分配保持相对平稳。

高加解列后,对于主汽温,由于给水温度在高加跳闸后急剧下降,最低至168℃即除氧器水温,进入汽包后引起汽包压力快速下降,汽包进冷水时间估计在高加跳闸后1分钟左右,并紧接着快速下降100度(约在90秒内完成)。

给水温度快速下降,导致蒸发量的减少,循环倍率加大,过热器管壁流过的蒸汽量减少,过热汽温呈快速上升趋势。对于再热汽温,由于1、2段抽汽流向再热器,再热蒸汽量迅速增加,且炉膛辐射热负荷向水冷壁中的蒸发段、饱和段转移,炉膛中心温度下降,辐射换热效果下降,再热蒸汽则会呈现出与过热蒸汽相反的下降趋势,给再热汽温、过热汽温控制调节带来一定的难度。

(3)、对汽包水位的影响

高加解列瞬间,#1~#3高加抽汽逆止门及电动门自动关闭,根据蒸汽中间再热给水回热凝汽式汽轮机的汽耗率公式:

式中 h0———汽轮机的进汽焓,kJ/kg;

   hc———汽轮机的排汽焓,kJ/kg;

   ηm———汽轮机的机械效率;
   ηg———发电机效率。
 
,则汽耗率d减小,锅炉蒸汽流量大于汽机蒸汽汽耗量,机组过负荷,在协调工况下,汽机高调门自动关小,主汽压力升高,汽包水位下降,锅炉给水量和燃料量还未进行调整时,汽包水位变化如图1所示。这实际上是个虚假水位现象,此时锅炉贮水量反而在增加,而水位的瞬间降低给了给水自动控制系统一个错误的前馈信号,给水自动控制系统发出加大给水的指令,汽泵转速上升,使得给水流量大于蒸汽流量。

汽包水位在短暂上升后又再次迅速下降,见图2。这是因为高加的解列,使得锅炉给水温度明显偏低,进入汽包的欠焓水有较大的过冷度,这些欠焓水进入汽包后与原炉水混合,引起炉水焓降过大,部分蒸汽的汽化潜热被欠焓水吸收,

使汽包内炉水汽泡量骤减,导致水位下降,而且补水量越大,水位下降越快,幅度越大。

水位的再次下降,使给水自动控制系统再次发出增大给水流量的错误信号,此时给水流量明显大于蒸汽流量,这就是事故中造成汽包水位频繁大幅小动的原因。由于汽包内炉水焓降过大,锅炉蒸发量减少,主汽压随即下降,引起炉水饱和温度降低,使蒸发区域和汽包壁金属放出蓄热,炉水含汽量迅速增加,水位在到达最低点后迅猛上升。当减小给水流量时,反而因进入汽包有较大过冷度的欠焓水的减少,使汽包炉水焓增,炉水吸收的汽化潜热增加,汽泡生成量增多,水位持续上升。

从多次的试验及事故工况来看,我厂的给水系统调节裕量较大,自动调节的灵敏可靠,因此在事故中汽包水位自动控制能够快速响应调节,在水位自动控制正常的情况下,应维持汽包水位自动控制。

(4)、对锅炉系统的影响

高加解列,给水从主路切至高加旁路,存在锅炉断水的危险,给水温度骤然下降100℃以上,省煤器、汽包、受热面管壁等金属材料承受着较大温差带来的金属应力,过热器、再热器管壁承受超温危险,汽轮机缸体温度上下温差加大,承受比正常运行更大的金属应力。

二、600MW满负荷工况下高加解列应对策略

(1)、确认高加解列正常,给水走旁路,1、2、3段抽汽切除

(2)、迅速解除CCS,B-M和T-M切手动,适当减少煤量,在人手足够的情况下尽量不要大幅度进行煤量调整,在高加跳闸的前两分钟优先控制负荷,将适当关小调门,目标是减少主汽进汽流量,调门开度减至530MW额定工况进汽量,降低事故工况下负荷峰值。

(3)、减低最上层磨20~25T/H煤量,缓和关小调门后的主汽压力上升,并预控主汽温升,保持燃烧稳定(防止燃烧扰动汽温)

(4)、专人控制汽温,减温水立即切手动,提前投入1级减温水,每侧增加25T/H减温水,使减温器后温度降低15~20℃,提前投入2级减温水,每侧增加15T/H减温水,使减温器后温度降低10℃

(5)、摆角预控性下摆5度-10度,不可过大;

(6)、专人监视给水自动运行调节正常,监视汽包、除氧器、热井水位正常

(7)、专人监视机侧本体参数正常

三、满负荷退出高加运行应对策略

(1)、根据以上分析的危险点,高加解列前作出了相应的应对措施:

解列负荷定为550WM以下以防过负荷

②解除高加水位保护

③解列操作前活动高加危急疏水门,保证疏水畅通可靠

④就地监测高加水位计,核对水位计测点准确

⑤为防止超温,保留B、C、D、E、F下层磨运行。

⑥操作平稳,同时关闭3台高加抽汽电动门截流至一定开度,保证各参数平稳下降,最后依次停运#1、#2、#3高加。

⑦专人监视温度及给水温度,同时负责协调燃烧调整。

(2)、在汽温控制方面采取了以下措施:

①过热蒸汽1级减温放手动,2级减温放自动, 再热器减温放自动。

②退出高加前,保持过热汽温正常偏低约530度左右。减温水裕度教大。

③以摆角做为粗调、减温水作为细调为基本原则。

④做好提前量的控制。密切关注给水流量的变化趋势和温度的变化趋势,一旦发现给水温度开始剧降,给水流量开始剧降的时候,立即将燃烧器摆角快速向下调节。

⑤以各受热面温升及温度分布情况和正常时候参数比较,迅速找到减温水合适开度。减少调节时间。

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