600MW機組高壓加熱器泄漏判斷及預(yù)防

賀 帥

天津大唐國際盤山發(fā)電有限責(zé)任公司發(fā)電部 天津市

一、異常現(xiàn)象

機組運行在額定工況下，#1、#2、#3高壓加熱器（以下簡稱高加）正常疏水調(diào)門開度較上一年同期大幅增加，#3高加至除氧器疏水量超過設(shè)計數(shù)據(jù)。遂將高加解列并隔絕，經(jīng)灌水查漏后發(fā)現(xiàn)有7根管束發(fā)生泄漏。

由于高加泄漏，水側(cè)大量漏入汽側(cè)并通過疏水逐級自流進(jìn)入除氧器。在相同負(fù)荷工況下，給水泵轉(zhuǎn)速增加、出口流量增大，汽前泵出口給水流量與省煤器入口流量偏差增大。高加疏水調(diào)整門開度以及疏水流量明顯增大，如果泄漏量再增大，可導(dǎo)致高加水位高信號報警，事故疏水門頻繁打開，泄漏嚴(yán)重時保護(hù)動作，高加退出運行。傳熱惡化，給水溫度下降，疏水溫度增加，高加下端差增大。泄漏嚴(yán)重時，就地有明顯的泄漏聲。

二、高壓加熱器泄漏原因分析

1.腐蝕

影響高加及其管束腐蝕的主要因素有給水含氧量和pH值，此外若高加運行過程中汽側(cè)空氣排放不完全使得高加管子的外壁受到腐蝕。

2.水側(cè)壓力突變

引起高加水側(cè)壓力異常的因素有給水壓力、流量突變，引起高加內(nèi)壓力突變，如汽機掉閘、鍋爐安全門拒動、高加投運前未注水升壓、給水泵掉閘、高加保護(hù)動作等情況，高加管系承壓突升或突降，使設(shè)備損壞。

機組運行中高加停用時，如果給水進(jìn)出口閥門關(guān)閉嚴(yán)密，而進(jìn)汽閥有泄漏時，被封閉在加熱器管側(cè)的給水受到漏入蒸汽的加熱，會使管束內(nèi)的水壓大幅度上升。若水側(cè)未安裝安全門或安全門拒動時，過高的壓力會使管子鼓脹而變粗開裂。

3.沖刷侵蝕

當(dāng)蒸汽的流動速度較高且汽流中含有大直徑的水滴時，高加換熱管外壁受到汽、水兩相流的沖刷，管壁逐漸變薄從而發(fā)生穿孔或受到給水的壓力而引起鼓破。當(dāng)高加內(nèi)某根管子發(fā)生損壞泄漏時，高壓給水從泄漏處以極大的速度沖出會相鄰近的管子，從而造成沖刷破壞。另外，防沖板材料和固定方式不合理，在運行中破碎或脫落，失去防沖刷保護(hù)作用，管壁受到蒸汽或疏水的直接沖擊。

4.振動

高加投運時因暖管不充分，蒸汽帶水發(fā)生水擊現(xiàn)象或給水溫度過低、機組超負(fù)荷等情況下通過加熱器的蒸汽流量和流速超過設(shè)計值較多時，具有一定彈性的管束在流體擾動力的作用下會產(chǎn)生振動。當(dāng)激振力的頻率與管束自然振動頻率成倍數(shù)關(guān)系時，將引起管束共振，使振幅大大增加，導(dǎo)致管子外壁與隔板管孔連接處受到反復(fù)作用力造成管束損壞，在高壓水的作用下管子會發(fā)生破裂。另外，支吊架松動、管道布置不合理，會造成管束與高加本體振動不同步引起斷裂而泄漏。

5.熱應(yīng)力

高加在啟停過程操作不當(dāng)、調(diào)峰時負(fù)荷變化率太快、主機或加熱器因故障而驟然停運高加時，都會使金屬溫升率、溫降率超過規(guī)定值，使高加的管子和管板受到較大的熱應(yīng)力，管子和管板相聯(lián)接的焊縫或脹接處發(fā)生損壞，引起端口泄漏。又因厚實的管板與較薄的管束之間吸熱速度不同步，吸熱不均勻,常導(dǎo)致管子與管板的焊縫或脹接處損壞。此外，在高加停運時，高加內(nèi)上部管束溫降滯后，上下部管束間產(chǎn)生較大溫差，產(chǎn)生熱變形而造成損壞。

6.材料與檢修工藝不良

管子材料不良、管壁簿厚不均、組裝前管子有缺陷、脹口處過脹、管子外側(cè)有拉損傷痕等，若遇到高壓加熱器工作狀況異常，就可能導(dǎo)致劣質(zhì)管子發(fā)生泄漏。在檢修時，一般常用錐形塞焊接堵管，捶擊力量太大，引起管孔變形。在焊接過程中，如預(yù)熱、焊縫位置及尺寸不合適，都會造成鄰近管子與管板連接處的損壞，使之出現(xiàn)新的泄漏。若沒有及時對泄漏管子周圍進(jìn)行保護(hù)性的堵管及補焊，則會因殘余應(yīng)力過大而導(dǎo)致焊口泄漏。

三、高壓加熱器泄漏預(yù)防措施

1.腐蝕預(yù)防措施

出廠時要有良好的防腐措施，防止貯運過程中腐蝕，對于碳鋼管加熱器，通常對汽側(cè)和水側(cè)均采取充氮防腐的辦法。在機組啟動過程中，高加水側(cè)、汽側(cè)應(yīng)排凈空氣，并加強水汽質(zhì)量監(jiān)督，調(diào)整除氧器除氧效果、合理地使用加藥系統(tǒng)和排污系統(tǒng)，保證給水水質(zhì)及蒸汽品質(zhì)合格。加熱器停用時，通常根據(jù)停用時間長短，分別采用充水、充汽或充氮措施。

2.水側(cè)壓力突變的預(yù)防措施

水側(cè)應(yīng)裝設(shè)安全閥并定期校驗安全閥動作值。加強監(jiān)視和調(diào)整，保證機組、特別是給水系統(tǒng)正常運行，減少機組運行中系統(tǒng)故障引起的高加壓力突變。若高加解列，應(yīng)切斷高加汽側(cè)和水側(cè)，檢查抽汽逆止閥、電動門是否已關(guān)嚴(yán)，防止蒸汽繼續(xù)進(jìn)入殼體對不流動的給水進(jìn)行加熱從而引起管子變形。

3.沖刷預(yù)防措施

限制殼側(cè)蒸汽或疏水流速，防止疏水冷卻段內(nèi)發(fā)生閃蒸。蒸汽冷卻段出口蒸汽要有足夠的剩余過熱度。保持殼側(cè)水位正常，禁止低水位或無水位運行。若高加泄漏，應(yīng)盡快退出運行以防因泄漏噴出的高壓水柱沖刷周圍管壁。防沖板固定要牢固，面積足夠，材料要好。

4.振動預(yù)防措施

投退高加時，應(yīng)充分暖管，緩慢開啟抽汽電動門，避免大量蒸汽直接進(jìn)入。限制殼側(cè)蒸汽或疏水流速。管子間距要足夠大，限制管束自由段長度。加強對系統(tǒng)支吊架的檢查，穿墻管道，應(yīng)與墻壁保持垂直，保證其牢固穩(wěn)定，避免因外力作用引起高加管道振動。

5.熱應(yīng)力預(yù)防措施

在機組啟停過程中，盡可能使高加隨機滑啟滑停，此時給水溫度和抽汽溫度隨負(fù)荷變化，變化率相對平緩，高加本體及其管道就能均勻地受熱或冷卻，相應(yīng)的應(yīng)力就減少。在機組運行中投運高加時，應(yīng)先投水側(cè)，再由低到高投入汽側(cè)，充分暖管，嚴(yán)格控制給水溫升率，應(yīng)＜56℃/h。機組運行中停運高加時，應(yīng)由高到低停運汽側(cè)后再停運水側(cè)。

6.材料差與檢修工藝不良引起管子泄漏的預(yù)防措施

管壁厚度應(yīng)＞2mm，以提高抗沖刷能力，組裝前要對每根管子探傷、水壓試驗等檢驗。U形管應(yīng)熱處理、無直觀缺陷。管板管孔應(yīng)保持一定的粗糙度、公差和同心度，管孔倒角或倒圓應(yīng)光滑無毛刺。高加停運檢修時，對于存在泄漏的端口，要先刮去原有的焊縫金屬再進(jìn)行補焊，并適當(dāng)熱處理，消除熱應(yīng)力。對于管子本身泄漏，要先查清管束泄漏形式及位置，并選用合適的堵管工藝，將被堵管端頭部位進(jìn)行良好處理，使得管板和管孔保持圓整、清潔狀態(tài)并與堵頭有良好的接觸面。管與管板連接處有裂紋或沖蝕情況時，要去除端部原管子材料及焊縫金屬，使堵頭與管板緊密接觸。