除氧器综合研究改造

引言

莱钢能源动力厂型钢区50Mw汽轮发电机组配套除氧器型号为GCM-260,额定出力为260t/h,给水温度158℃,溶氧指标≤7ug/L。GCM-260除氧器的工艺原理是利用发电机工业抽汽加热凝结水、系统除盐水补水,除去其中的溶解氧,减少溶氧在锅炉省煤器、水冷壁造成的氧化腐蚀,避免锅炉漏水事故发生:同时提高锅炉给水温度,降低锅炉燃耗,提高循环热效率。除氧器设备结构如图1所示。

图1 除氧器设备结构图

1问题的提出

50Mw汽轮发电机组运行以来给水除氧系统出现多种问题,分析汇总如下:

(1)查阅运行日志溶氧含量达80~160mg/L,严重超标(溶氧指标≤7ug/L),生产不达标,影响锅炉安全生产和整个热力系统生产稳定。

(2)除氧器塔头安全阀动作8次、除氧器排气管喷水10次、除氧器电动蒸汽调节阀卡死3次,除氧器多次出现设备故障,如不及时处理,极易造成除氧设备本体破坏,后果严重。

(3)凝结水管道发生振动12次,除氧器多次发生振动,管道振动会影响管道、法兰、垫片以及相关配套设备的使用寿命。

2原因分析

(1)通过现场分析验证,阀门设计工作温度为250℃,实际工业抽汽温度为280℃,长时间超负荷温度运行造成阀门、阀芯、阀杆等金属材料变形,极易造成阀门卡死。

(2)蒸汽调节阀门执行器功率不够,随机组负荷逐渐提高,工业抽汽压力也逐渐升高,当抽汽压力高于0.65MPa时,蒸汽调节阀不能关闭,压力越高,调节阀打开的开度越大。

(3)对操作法、运行方式进行研究分析,机组并网后,随负荷升高,除氧加温在110℃以上时,塔头内部气流速度过大,热交换不充分,经常出现排汽管喷水现象,造成补水和加温困难。

3技术研究及对策制定

(1)针对当前阀门工作条件、环境与现场工况不匹配情况,将原来的250℃、PN10阀门更换为路钼钢阀体,密封形式为双面硬密封,参数为400℃、PN40,设计条件与实际蒸汽参数留有足够大的富余量。

(2)计算现场工况需要阀门输出扭矩7950N·m,而原执行器的最大扭矩为10000N·m,阀芯形式不合理,需要的力矩较大,调节阀一直在不停地工作,造成电机过热,经常保护动作,故障率自然就高。经计算将执行器更改为20000N·m扭矩,这样在电动阀工作时,工作负荷小于其额定负荷,有足够的富余功率,调节阀满负荷工作就不会引起电机过热。另外,更换节流孔式调节阀芯,减少阀门动作时所需要的力矩。

(3)管道振动问题:锅炉尾部余热回水管道存在死角,空气无法排除,凝结水受热后产生蒸汽,水击引起管道振动。除氧器内部蒸汽管道存水,加温时塔头水击,内部蒸汽管道振动。

如图2所示,重新布置锅炉尾部加热回水管道,从加热器出口直接引至除氧塔头进水口,消除管道死角,便于管道内气体及时排除。

如图3所示,经研究,在除氧器内部蒸汽管道最低端开直径30mm的排水口,开孔过大会使水面蒸汽压力升高,过小则会导致排水不彻底。另外,蒸汽管道出口加装挡水罩,消除管道内积水,防止下落的凝结水进入蒸汽管道。

(4)完善操作方式。3台低压加热器随机组建立真空、启动一起投入,运行中随负荷变化控制加热器进口蒸汽阀门开度。保持低加出口凝结水温度在90~110℃之间,尽量避免除氧器进水温度过低的情况发生,同时关小除氧塔头排汽阀门开度,保持塔头压力在0.45MPa左右。关小加热蒸汽一次阀,全开蒸汽二次阀,增加了凝结水与蒸汽对流换热的时间和面积。关小塔头排汽阀,降低了蒸汽在塔头内上升的流通速度,使汽水热交换更充分。

4实施效果验证

(1)查阅运行日志,溶氧含量达到平均6μg/L(溶氧指标≤7μg/L),除氧器生产指标达标。

(2)除氧器塔头安全阀动作0次,除氧器排汽管喷水0次,除氧器电动蒸汽调节阀卡死0次,凝结水管道振动0次,除氧器振动情况消除,达到预期效果。