1000MW超超临界火电机组高压加热器布置方案探讨.pdf

第 4期 2 0 1 3年 7月 锅炉制造 BOI L ER MANUFACTURI NG No ． 4 J u 1 ． 2 01 3 文章编号 C N 2 31 2 4 9 2 0 1 3 0 4 0 0 5 4 0 2 I O 0 0 M W 超超临界火 电机组高压 加热器布置方案探讨 刘瑞梅 哈尔滨锅炉厂有限责任公司， 黑龙江 哈 尔滨 1 5 0 0 4 6 摘要 该文介绍了 1 0 0 0 MW 超超临界机组高压加热器布置方案选择所需考虑的各种因素， 探讨了高压加热 器单、 双系列布置的优缺点。 关键词 超超临界 ； 单列高加； 双列高加 中图分类号 T M6 2 1 文献标识码 A Di s c u s s i o n o n t h e Ar r a n g e m e n t o f Hi g h Pr e s s u r e He a t e r i n I O 0 0 M W Ul t r a S u p e r Cr i t i c a l Po we r Pl a n t H a r b i n B o i l e r C o ． ， L t d ． ， H a r b i n 1 5 0 0 4 6 ， C h i n a Abs t r a c t Th e v a rio us f a c t o r wh i c h mu s t b e c o n s i d e r e d wh e n y o u s e l e c t t h e a r r a n g e me n t p r o g r a m o f Hi g h P r e s s u r e He a t e r i n 1 0 0 0MW Ul t r a S u pe r Crit i c a l Po we r Pl a n t i s i n t r o d u c e d．Th e me r i t s a n d f a u l t s o f s i n g l e s t r e a m a r r a n g e me n t a n d d o u b l e s t r e a ms a r r a n g e me n t o f Hi g h P r e s s u r e He a t e r i s d i s c u s s e d t o o ． Ke y wo r d s u l t r a s up e r c rit i c a l ； s i n g l e s t r e a m h i g h p r e s s u r e h e a t e r； d o u b l e s t r e a ms hi g h p r e s s u r e he a t e r 0 引 言 造及安装难度。 高压加热器在火力发电厂给水回热系统中占 有非常重要的地位 ， 它的安全可靠运行可 以提高 整个机组的循环热效率 ， 降低煤耗 ， 高压加热器 的 选型对汽轮机 回热系统 、 给水系统运行 的经济性 和安全 性具 有 较 大 影 响。我 国 已投 入 运 行 的 1 0 0 0 MW超超临界机组高加大多数采用双系列布 置方式 ， 但近两年单系列布置方式逐渐增多 ， 单系 列布置可以节省电厂占地空间， 降低系统布置难 度及阀门附件的数量， 但却增加了设备的设计、 制 1 结构设计 目前 国内 3 0 0 M W 及 以上机组高压加热器大 多采用三段卧式 、 U型管式结构 。U型管布置模 型简单 ， 传热计算效果 比较准确 ， 介质流动阻力 小 ， 管束装配简单。半球形水室和管板直接焊接 ， 水室内设置分流程隔板， 将水室分成两个独立的 器室 ， 水室设置 自密封人孔结构。管板采用深碗 型大锻件 ， 采 用焊接 加胀接 的方式 与 U型 管连 接 。壳侧设有过热蒸 汽冷却段、 凝结段 和疏水冷 收稿 日期 2 0 1 21 21 6 作者简介 刘瑞梅 1 9 8 1一 ， 女 ， 吉林人 ， 工程师， 学士学位 ， 2 0 0 3年 毕业于 吉林化工学院， 现从事汽轮机辅机设计开发工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 刘瑞梅 I O 0 0 MW超超临界火电机组高压加热器布置方案探讨 5 5 却段 ， 内设不凝结气体抽出装置 。 我公司设计生产的邹县 I O 0 0 MW 机组 、 莱州 I O 0 0 MW 机组及金 陵 I O 0 0 MW 机组高加均采用双 系列 、 卧式、 u型管式结构。每列高加按给水流量 的 5 0 ％设计 ， 当一列高加解列时 ， 另一列高加能满 足由此引起的流量增加。以邹县工程为例 ， 经计算 换热面积分别是 1 6 8 0 m 、 1 7 3 0 m 和 1 3 0 0 m ， 比 一 般 6 0 0 MW 机组高加 的换 热 面积小很多 ， 同时 它的管 、 壳侧 直径及管板 直径都 比 6 0 0 MW 机组 高加的小很 多。国内几家大公 司都 已有 大量配 6 0 0 MW 亚临界、 超临界 、 超超 临界机组 高压加热 器的成熟 的设计 、 制造及运行业绩 ， 所以 I O 0 0 MW 超超临界双系列布置高压加热器 ， 无论是在设计 、 管板采购及加工制造方面都有相当成熟的经验 ， 能够充分保证设备 的设计 、 制造质量及安全可靠 运行 。 若采用单系列 、 卧式 、 U型管式结构 ， 由于机 组容量的增加 ， 其高压加热器所需 的换热面积增 加 ， 一是要增加换热管 的长度 ， 二是要增加换热管 的数量。如果单纯增加换热管的长度 ， 势必会 给 运输带来一定 困难 ， 如增加换热管数量 ， 管板直径 和厚度又会相应增加 ， 并 且会加大壳体直径 。我 公 司经综合分析 ， 采用适 当增加换热管数量 的方 法来满足高压加热器的性能， 经计算 ， 某百万机组 高压加热器换热面积达到 3 3 0 0 r n 、 3 3 7 0 I n 和 3 2 5 0 m ， 换热管四千多根 ， 设备直径 4 , 2 5 0 0 m m， 管板直径 6 2 7 0 0 m m， 管板厚度 6 7 0 mm， 设备 总 长 1 1米多。由于管板要 承受着管 、 壳侧 温差应 力 ， 管板增厚 ， 管孑 L 增 多 ， 都给管板设计增加了很 大的难度 ， 管板厚度及水侧大 R大小都需要利用 应力分析来确定 ， 壳侧采用密闭的过热段包壳形 式 。由于管板直径及厚度 比常规 6 0 0 MW 机组 大 得多 ， 给采购 、 加工及起重增加了很大的难度 ， 也 给管板钻孔精度提出了更高的要求。单系列高加 换热管数量多 ， 各个零部件重量及设备总重都重 ， 厂 内装配难度较大。 2 系统布置 从系统布置来看 ， 单 系列高加 系统较双系列 高加系统布置简单。单系列 3台高压加热器 比 6 台双系列高压加热 器 占地空 间小 ， 可以降低厂房 高度 ， 节约厂房建筑成本 。同时双系列布置方式 管道和阀门数量多 ， 且管道纵横交错布置复杂 ， 工 程量大 ， 不利于设备运行与维护。 无论单系列或双 系列高加都采用 大旁路 ， 当 一 台高加出现问题时， 单系列高加三台同时解列 ， 给水走旁路 ， 此时机组 的热经济性较差 。对 于单 系列 u型管高加而言 ， 由于高加管 板较厚 ， 温度 变化频繁的情况下易产生应力集中， 因此对 负荷 的适应性较差 ； 而双系列一台高加出现问题时， 同 列三台高加 同时解列 ， 给水快速切换到该列 给水 旁路， 此时运行的一列高加可以通过 6 0 ％给水， 带负荷正常运行 。双系列高加配置的给水系统运 行方式灵活， 对负荷适应性较好 。 3 经济 比较 采用双系列 、 u型管高压加热器时 ， 每套机组 六台高加 ， 需要较大的布置空间， 厂房建设成本相 对较高 。而且其 给水 、 疏水及抽汽系统均需要布 置两路， 阀门及仪表都是两套， 投资费用较高。高 加本体的投资费用在经济 比较 中影响也很大 ， 单 从重量上来看， 双系列六台高加的总重要比单系 列三台高加略重些 ， 但 由于单系列 高加管板直径 大且厚度厚 ， 一般 的管板厂家满足不了要求 ， 无形 中会增加采购成本 。再有 ， 水室球型封头直径大， 壁厚厚 ， 在压 制的过程 中容易产生裂纹 ， 壳侧 筒 身 、 封头等零部件体积和重量的增加也会增加制 造周期， 及制造成本。另外， 据了解单系列高加给 水系统所采用 的三通阀还没有 比较准确的价格 ， 如果需要重新设计制造该规格 的三通阀的话 ， 其 成本还会增加 。 4 结束语 从上述比较可以看 出， I O 0 0 M W 机组高加 ， 采 用双系列布置方式技术 上成熟可靠 ， 对机组负荷 变化 的适应性好 ， 当高加 出现故障切除时 ， 另一列 高加正常运行 ， 对机组热耗影响小 ， 但系统管道阀 门布置相对复杂， 检修较麻烦； 采用单系列的布置 方式 ， 国内运行业绩少 ， 对制造厂而言存在一定的 制造难度 ， 对机组负荷适应性较差 ， 但系统布置相 对简单 ， 运行维护较方便 。至于经济性 ， 单从设备 重量来看 ， 双系列六台高加 的重量要高于单 系列 三台高加的重量 ， 但单 系列高加管板的采购成本 等各家存在很大差异， 阀门是否进口等也对整个 机组的经济性影响很大 ， 所 以很难有精确的数据 对 比。因此 ， 针对不同工程 ， 可根据不 同的技术、 经济要求选择合适的布置方式 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m