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除氧器改造的有效途徑
于新穎
【摘要】 除氧器是熱力發(fā)電廠的重要設(shè)備之一。它保證鍋爐給水的品質(zhì)，特別是溶氧量滿足設(shè)備運(yùn)行要求；但是由于種種原因，不少除氧器無法保證合格的除氧效果，致使系統(tǒng)腐蝕損害，嚴(yán)重影響設(shè)備壽命和安全運(yùn)行，改造這些除氧器是當(dāng)務(wù)之急。文中提出的除氧器內(nèi)部改造方案，能夠有效地解決給水溶氧超標(biāo)問題并給電廠帶來可喜的經(jīng)濟(jì)效益。
【關(guān)鍵詞】 熱力發(fā)電廠 除氧器 安全運(yùn)行
Effective Means for Retrofit of Deaerator
Abstract Deaerator
is an important equipment of thermal power plant,which ensures the
quality of boiler feedwater,especially ensures the oxygen content in
feedwater to satisfy the requirement of equipment operation.But as a
result of various reasons,a lot of deaerators fail to guarantee the
qualitied deaeration effect,leading to corrosion damage of system,thus
seriously influencing the life and safe operation of equipment.To
retrofit these deaerators is a task of top priority.The retrofit scheme
of internal parts of deaerator put forward in the paper can effectively
solve the“exceeding
standard" problem of oxygen in water,and bring about significant
economic benefit for power plant.
Key words thermal
power plant deaerator safe
operation
國產(chǎn)100
MW及以上機(jī)組絕大多數(shù)配置噴霧填料式除氧器。這些除氧器，特別是100 MW、200
MW機(jī)組的除氧器，相當(dāng)一部分已運(yùn)行多年，彈簧噴嘴老化失效，內(nèi)部元件銹蝕損壞；加之70年代前后生產(chǎn)的除氧器填料多采用Ω型填料，其傳熱傳質(zhì)性能特別是氣體擴(kuò)散性能均不如目前的新型不銹鋼絲網(wǎng)材料，所以不少除氧器的除氧效果明顯下降，有的嚴(yán)重超標(biāo)，特別是在當(dāng)前電網(wǎng)負(fù)荷需求減少，多數(shù)機(jī)組頻繁運(yùn)行于部分負(fù)荷或低負(fù)荷工況時(shí)，溶氧超標(biāo)尤為嚴(yán)重。因此，針對(duì)這些電廠除氧器改造的迫切要求，推薦采用除氧器內(nèi)部改造方案，即在除氧頭殼體和水箱殼體滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求時(shí)，僅對(duì)除氧頭內(nèi)部關(guān)鍵部件進(jìn)行優(yōu)化改造。實(shí)施內(nèi)部改造方案的投資僅為更新設(shè)備費(fèi)用的10%～20%，除氧效果完全能夠滿足運(yùn)行要求，而且由于進(jìn)汽裝置、填料等部件采用了優(yōu)化措施，其除氧效果、負(fù)荷適應(yīng)性、熱經(jīng)濟(jì)性等指標(biāo)更具有吸引力。韶關(guān)電廠200
MW機(jī)組除氧器的改造成功地為同類設(shè)備改造提供了一條經(jīng)濟(jì)、簡捷、有效的途徑。
1 設(shè)備概述
韶關(guān)發(fā)電廠9號(hào)機(jī)系哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的200
MW機(jī)組，配用哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的GWC-670型高壓噴霧填料式除氧器；設(shè)計(jì)出力670 t/h，最大出力700
t/h，額定運(yùn)行壓力/溫度為0.49 MPa/158
℃。除氧器經(jīng)多年運(yùn)行后，改造前存在的主要問題是：(1)給水含氧量嚴(yán)重超標(biāo)且不穩(wěn)定，如1995年11月為1.8～128.6 μg/L，1996年9月為0.2～15.3
μg/L；(2)Ω型填料散失，運(yùn)行中Ω型填料經(jīng)常脫落到給水泵入口，影響安全運(yùn)行；(3)霧化噴嘴彈簧失效且常脫落，失去調(diào)節(jié)功能。為此，韶關(guān)電廠決定對(duì)9號(hào)機(jī)組除氧器進(jìn)行改造。熱工研究院經(jīng)過對(duì)眾多改造方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性論證后提出除氧頭局部改造方案。
1997年7月在該機(jī)組大修期間對(duì)9號(hào)機(jī)除氧器完成了改造。從1997年8月除氧器投運(yùn)至今，設(shè)備運(yùn)行狀況良好。為了考核、評(píng)價(jià)改造后除氧器的熱力性能，由韶關(guān)發(fā)電廠和熱工研究院共同組織人員，于1998年3月進(jìn)行了性能試驗(yàn)。證明該除氧器改造設(shè)計(jì)合理，性能優(yōu)良，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，能滿足電廠對(duì)給水品質(zhì)的要求，確保機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
2 除氧器內(nèi)部改造設(shè)計(jì)
2.1 除氧器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
除氧器殼體和外部連接管保持不變，僅對(duì)除氧器內(nèi)部進(jìn)行局部改造。(1)對(duì)噴淋效果欠佳的老式彈簧噴嘴進(jìn)行調(diào)整、修復(fù)或選用新型彈簧噴嘴將其更換；(2)在進(jìn)汽裝置基本結(jié)構(gòu)不變的情況下，對(duì)一次蒸汽進(jìn)汽裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定最佳蒸汽通流面積；(3)拆除原除氧器的淋水盤結(jié)構(gòu)，改為五層水篦子，使珠狀傳熱變?yōu)槟顐鳠幔鰪?qiáng)傳熱效果和不凝結(jié)氣體的擴(kuò)散能力；(4)拆除原除氧器Ω型填料的上壓料架，保持填料下托架不變，用不銹鋼絲網(wǎng)填料塊代替Ω型散填料。
改造后的除氧器內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖1。
圖1 除氧器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖
2.2 修復(fù)、更換彈簧噴嘴
全面檢查所有彈簧噴嘴，對(duì)嚴(yán)重?fù)p壞無法調(diào)整或修復(fù)的噴嘴進(jìn)行更換；對(duì)沒有更新的噴嘴要全部更換彈簧并調(diào)整使其與新噴嘴彈簧緊力相當(dāng)，保證所有噴嘴霧化效果一致。
彈簧噴嘴及彈簧選用同型號(hào)的新一代彈簧噴嘴和與之相匹配的彈簧。這樣，現(xiàn)場施工方便、工作量小；同時(shí)也能保證彈簧噴嘴的整體霧化效果。
2.3 進(jìn)汽裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)
根據(jù)除氧器熱平衡計(jì)算書可知，進(jìn)入除氧器的4段抽汽量為29.89 t/h，而門桿漏汽、連續(xù)排污擴(kuò)容器來汽和軸封漏汽總量為7.78
t/h，所以，這里僅對(duì)4段抽汽的進(jìn)汽裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。為了盡可能地減小現(xiàn)場工作量，在不改變進(jìn)汽管位置和基本結(jié)構(gòu)的前提下，優(yōu)化設(shè)計(jì)最佳的進(jìn)汽通流面積，即在原進(jìn)汽孔數(shù)量不變時(shí)優(yōu)化進(jìn)汽孔直徑。(1)原設(shè)計(jì)進(jìn)汽裝置上共鉆598個(gè)ø12孔，在設(shè)計(jì)的額定工況、最大工況及目前運(yùn)行的額定工況下是合適的。(2)電廠實(shí)際運(yùn)行參數(shù)偏離制造廠性能計(jì)算書中給出的參數(shù)，例如，第4段抽汽壓力僅0.8
MPa，而計(jì)算書中給出的除氧器進(jìn)汽壓力則為0.832 MPa，實(shí)際運(yùn)行的進(jìn)汽壓力為0.72 MPa；所以設(shè)計(jì)參數(shù)與電廠實(shí)際運(yùn)行工況之間存在較大誤差。(3)9號(hào)機(jī)除氧器出水含氧量不穩(wěn)定，這說明在額定工況附近除氧器工作基本正常，而偏離額定工況較大時(shí)，蒸汽加熱不足，特別是在蒸汽參數(shù)偏低、高壓加熱器退出運(yùn)行或凝結(jié)水溫度低時(shí)較為明顯。(4)考慮機(jī)組自然老化、高壓加熱器解列、凝結(jié)水溫度偏低以及調(diào)峰運(yùn)行等因素，進(jìn)汽裝置原598個(gè)ø12孔宜改為598個(gè)ø16孔。
2.4 水篦子設(shè)計(jì)
水篦子設(shè)計(jì)為5層，采用10號(hào)槽鋼100×48×5.3，其間隔為80 mm，均勻分布；每層高138 mm。
2.5 填料選擇
填料層設(shè)計(jì)高度150 mm，除氧頭內(nèi)填料體積1.474 m3，選用1Cr18Ni9Ti不銹鋼絲網(wǎng)。將填料層分為16個(gè)獨(dú)立的填料塊，方便安裝和維修；為縮短大修工期，填料塊纏繞密度為130
kg/m3。填料塊可向填料生產(chǎn)廠訂做，另外還需要一些不銹鋼絲網(wǎng)散料，用于特殊位置，如除氧頭殼體內(nèi)填料塊沒有涉及的圓弧部分等。填料下托架可用原Ω填料層托架，由于采用已包裝的填料塊，故無需填料上壓板架。
3 除氧器改造前性能試驗(yàn)
在9號(hào)機(jī)組除氧器實(shí)施改造前，于1997年3月13日對(duì)該除氧器的除氧效果進(jìn)行了檢查試驗(yàn)(見表1)。
表1 除氧器改造前性能試驗(yàn)結(jié)果 |
