汽液两相流疏水器调节器在高加疏水器改造中的应用

      针对电厂3#高加疏水器存在的问题,采用新型汽液两相流疏水器调节器,成功进行了技术改造,达到了环保、节能、安全运行的目的。
1.汽液两相流疏水器设备概况
      矿电厂3#机组型号为C12-3.43/0.49,系单缸、中温、中压、抽汽凝汽式汽轮机。配置高压加热器一台,型号为JG-80,型式是立式表面式,双流程设计,加热面积80㎡,管程设计压力8.5Mpa,管程设计温度200℃。水侧工作介质为凝结水。壳程工作介质为汽轮机一级抽汽,操作压力1.57MPa,操作温度270～320℃。高加疏水器为机械浮球式。
2.汽液两相流疏水器改造原因
      矿电厂3#高加疏水器自2001年12投运以来经常出故障。主要表现在:由于设计原因,水位不易控制,一直无法正常运行。为了防止加热器汽侧满水,运行人员经常全开旁路门,致使加热器处于无水位状态,造成本级抽汽进入下一级回热加热器,排挤了下级抽汽量,增加了高品质蒸汽的消耗,大大降低了回热循环的经济性。另外,由于疏水器无法正常工作,导致加热器长期处于低水位甚至无水位运行,蒸汽进入疏水管道和下级加热器,形成蒸汽和疏水两相流动,容积流量增加,流速增大,造成管道振动。同时,两相流动造成疏水管道、弯头和加热器管冲蚀减薄,多次导致管道、加热器泄漏事故,影响加热器的安全运行。因此,对原机械浮球式高加疏水器改造势在必行。
3.汽液两相流疏水器改造技术:采用新型汽液两相流疏水器调节器对3#高加疏水器进行了改造
3.1汽液两相流疏水器调节器工作原理及特点
      汽液两相流疏水器调节器是基于流体力学理论,采用汽液两相流自平衡原理,利用汽液变化的自调节特性控制容器出口液体而设计的一种新型水位控制器。摈弃了传统水位控制器的机械运动部件和电气控制系统,无须外力驱动,执行机构的动力来自本级加热器的蒸汽,所须汽量约为加热器疏水量的3‰。疏水调节器主要由传感器(信号管)和调节器两部分组成,如图1所示。传感器是1加热器;2传感器(信号管);3汽阀;4调节器;5入口阀;6旁路阀。一根信号管,它的作用是采集、发送加热器水位信号(液相)和调节用汽量信号(汽相),进入调节器,完成常规自动控制中测量、变送、给定值设定、偏差比较、放大运算等功能。
      调节器由壳体、喷嘴、扩压段组成(见图2),喷嘴和扩压段组成缩放型通道。疏水进入调节器后,先在喷嘴中收缩加速,来自信号管的一定量的调节汽体由喉部缝隙进入,与疏水相互作用后流出调节阀。调节阀的作用是控制出口水量,相当于常规自动控制机构的执行机构。其调节原理是:当加热器水位上升时,传感器(信号管)内水位也随之上升,导致发送的调节汽量减少,因而通过调节器中的两相流中的汽量减少,喉部有效通流面积增加,疏水量增加,加热器水位随之下降。反之亦然。在整个系统内存在一种动态平衡,从而实现加热器水位的自动控制。1壳体;2喷嘴;3扩压段
3.2汽液两相流疏水器改造方案。
      2006年8月份,利用停产检修机会进行了改造。先,由汽机运行人员负责关闭3#高加进汽及高加疏水至除氧器阀门,打开高加疏水排地沟阀门,将疏水系统可靠隔离并将残留疏水排净。由检修人员负责将原有的疏水器及部分管阀拆除,并根据改造示意图结合现场实际情况,安装新型疏水阀。
3.3汽液两相流疏水器安装注意事项
      3.3.1调节器安装时,本体上所标箭头方向应与疏水流动方向一致,水平或垂直安装均可。
      3.3.2安装位置的确定,安装时应尽量靠近加热器本体(使信号管尽量短)。
      3.3.3安装入口阀前应有100mm以上的直管段。阀后可直接与调节器法兰相连,也可有≤250mm的直管段连接。
      3.3.4调节器入口阀、旁路阀及汽阀均需用闸板阀,严禁使用截止阀。
      3.3.5安装调节器前后不应有其他设备。
      3.3.6在整个安装过程中,应清除加热器及管道内的焊渣、杂物。
      3.3.7信号管的安装可使用原3#高加疏水器汽平衡管路。信号管设计为Φ40mm。
      3.3.8加热器引出信号管应加装一汽阀,用于控制蒸汽流量。
      3.3.9信号管应尽量短,弯头尽量少,避免压损太大。
      3.3.10旁路管上加装相应的闸板阀,要求闸阀必须严密无内漏,闸阀规格选用DN100,PN1.6。
4.汽液两相流疏水器运行调试:在大负荷下进行调试
总体要求:由汽机运行班长汇报当值值长同意,由3#机司机进行操作。若遇机组发生异常,则应停止试验。
      4.1将入口闸阀5及汽阀3全开,旁路阀6全关,正常时应水位缓缓上升到信号管2接口处。水位稳定,说明符合运行参数,若水位较低,可进行以下操作。
      4.2缓慢关闭入口闸门5,使水位升到正常水位时,停止操作。若水位较高时,可进行以下操作。
      4.3逐渐打开旁路阀6,当水位慢慢下降到正常水位位置时,停止操作,观察水位上下波动情况,并做适当调整。
      4.4调节特性及低负荷实验:逐渐降低负荷到机组投高加的经济运行低点为止,观察水位保持情况:如长时间无水,适量关闭旁路阀6(或入口闸阀5)至有水位,渐升至高负荷时,水位上升不超报警上限即试验通过,否则再做适当调整。(开旁路阀6或入口阀5,找出平衡点)
      4.5调试完成后,运行正常,一般启停机不需要操作。维护简单。
5.汽液两相流疏水器改造后的运行情况
5.1加热器水位稳定
      现场运行实践表明,该疏水调节器投运后,当机组负荷在50%-100%范围内变动时加热器水位在100—300mm范围内波动,并能全自动调节。而且,在一次调整到位后不再需要调整,即可随机启停,大大减轻了运行人员的的操作调整工作。
5.2减少了检修维护量
      由于新型疏水调节器无机械运动部件和电气元件,采用全封闭结构,装置密封性好。疏水器故障率大幅降低,减轻了现场检修人员的维修工作量。
5.3加热器可靠性明显提高
      新型疏水调节器投运后,解决了加热器水位调整困难的问题,减少了高加泄漏次数,提高了高加投入率,同时还降低了疏水管道两相流冲蚀爆破的危险。
5.4提高了给水温度,具有明显的节能效果
      加热器疏水水位的合理调整与维持,有效地提高了加热器热效率,同时还提高了高加投入率,使机组年平均给水温度提高了约3.5°C,机组的回热效率有了很大提高。
      经过近8个月的运行证明,该汽液两相流疏水器调节器运行良好,调节性能优良,很好地解决了原疏水器存在的问题。对同类型机组高加疏水器技术改造具有很好的借鉴和示范作用。